關(guān)于汽車行業(yè)的電極材料

　　電 極 材 料

　　在電阻焊接的過程中，電極擔負著三個重要功能：向工件傳導(dǎo)電流、向工件傳遞壓力、迅速導(dǎo)散焊接區(qū)的熱量。

　　基于電極材料的上述功能，就要求制造電極的材料有足夠的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率和高溫硬度，電極的結(jié)構(gòu)必須有足夠的強度和剛度，以及充分冷卻的條件。此外，電極與工件間的接觸電阻應(yīng)足夠低，以防止工件表面熔化或電極與工件表面之間的合金化。

　　自從電阻焊在汽車行業(yè)應(yīng)用以來，市場上先后出現(xiàn)了眾多的電極材料，歸納起來主要有以下三類：

　　1類——高電導(dǎo)率，中等硬度的銅及銅合金。這類材料主要通過冷作變形方法達到其硬度要求。適用于制造焊鋁及鋁合金的電極，也可應(yīng)用于鍍層鋼板的點焊，但性能不如2類合金。1類合金還常用于制造不受力或低應(yīng)力的導(dǎo)電部件。主要代表有紫銅、鎘銅、鋯鈮銅。

　　2類——具有較高的電導(dǎo)率、硬度高于1類合金。這類合金可以通過冷作變形和熱處理相結(jié)合的方法達到其性能要求。與1類合金相比，它具有較高的力學性能，適中的電導(dǎo)率，在中等程度的壓力下，有較強的抗變形能力，因此是通用的電極材料，廣泛地用于點焊低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、高溫合金、電導(dǎo)率低的銅合金，以及鍍層鋼等。2類合金還適用于制造軸、夾鉗、臺板、電極夾頭、機臂等電阻焊機中各種導(dǎo)電部件。主要代表有鉻銅、鉻鋯銅、鉻鋁鎂銅、鉻鋯鈮銅。

　　3類——電導(dǎo)率低于1、2類合金，硬度高于2類合金。這類合金可以通過熱處理或冷作變形和熱處理相結(jié)合的方法達到其性能要求。這類合金具有更高的力學性能和耐磨性能，軟化溫度高，但電導(dǎo)率較低。因此適用于點焊電阻率高和高溫強度高的零件，如不銹鋼、高溫合金等。這類合金也適于制造各種受力的導(dǎo)電構(gòu)件。主要代表有鈹鈷銅、硅鎳銅、鈷鉻硅銅。

　　由于鈮、鈹、鈷是放射性原素，隨著人們對環(huán)保與健康的日益關(guān)注，這類銅合金逐漸退出了歷史舞臺，另有一些銅合金，由于制造過程中的環(huán)境污染問題，或者成本的因素而被市場淘汰。

　　自從鍍鋅鋼板被應(yīng)用于汽車行業(yè)后，對電極材料又提出了新的挑戰(zhàn)，因為鉻鋯銅和鋯銅電極在高溫高壓作用下，極易同熔融的鋅形成脆硬的合金層，由于與鋼板粘結(jié)而被剝離，導(dǎo)致電極端部面積迅速擴大（電流密度下降），加速了電極的失效。彌散強化銅（俗稱鋁銅）的出現(xiàn)，徹底解決了這一問題，因為彌散在銅中的氧化鋁顆粒增強了電極的高溫工作穩(wěn)定性，使得電極在高溫狀態(tài)下不與鋅發(fā)生合金化，從而延長了電極的壽命。但是，由于彌散強化銅制造工藝的復(fù)雜性，電極成本也居高不下，近幾年來，國內(nèi)許多科研院所也做了努力和償試，但至今未有工業(yè)應(yīng)用的成果出現(xiàn)。因些，也阻礙了彌散強化銅在國內(nèi)的應(yīng)用。

　　廣州兆東公司從事電極帽行業(yè)已有十多年時間，近幾年來，通過與國外科研機構(gòu)及知名企業(yè)的合作，成功開發(fā)了被業(yè)內(nèi)稱為“第四代電極”的新型材料電極——涂層電極。涂層電極將普通電極的低本成性與彌散強化銅的高溫穩(wěn)定性完美結(jié)合，達到不粘連、節(jié)能、長奉命、低成本的特點。目前該產(chǎn)品已在北美部分汽車廠推廣成功，并大批量生產(chǎn)。

　　經(jīng)過近百年的優(yōu)勝劣汰，近十多年來，被中國汽車行業(yè)普遍采用的電極材料主要為鉻鋯銅和鋯銅。

　　針對于鍍鋅鋼板焊接，鋯青銅有防粘連的效果。因為在鋯青銅焊接中，其焊接電流及壓力均降低了，這樣就使得鋅無法得到充分的熔化，也就是防止了鋅和銅分子的擴散運動。由于焊件表面鋅雜質(zhì)的減少，加上該材質(zhì)電極良好的導(dǎo)電性，使得在焊接過程中無需過大的電極力便可獲得很好電接觸。因此，鋯銅在國外得到了更多的應(yīng)用。但由于鋯銅制造工藝較鉻鋯銅復(fù)雜，國內(nèi)目前尚以鉻鋯銅為主。

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