[發明專利]一種電極用銅合金

在審

• 申請號: 201711119118.6
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN109777999A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 呂淑敏
• 申請（專利權）人: 青島四通八達商貿有限公司
• 主分類號: C22C9/06
• 分類號: C22C9/06;C22F1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明采用多元少量的合金化原則，通過在銅中加入鈷、鉻、硅、鋯和鈮元素，固溶處理后，然后經過一次時效處理，使合金的主要性能達到常溫硬度HRB90～101，軟化溫度600～650℃，導電率45～55％，該合金可以取代法國MALLORY公司制造的鈹鈷銅合金，用作不銹鋼、耐熱鋼和高溫合金等材料搭接電阻焊的電極合金。

本發明屬于銅基合金。

本發明采用多元少量的合金化原則，通過在銅中加入鈷、鉻、硅、鋯、鈮元素，然后用一次時效處理方法，獲得具有高硬度、中導電率和高軟化溫度的銅合金，該合金可用作不銹鋼、耐熱鋼和高溫合金等材料搭接電阻焊的電極合金。

電極合金是電阻焊過程中的關鍵材料，其作用是對被焊件同時提供電流和壓力。焊接時，由于被焊件的不同要求，電極上通過的電流從數十安培到數萬安培，壓力從幾十公斤到幾千公斤，而且是在電流通過產生高溫的同時承受壓力，因此，電極材料必須具有優良的導電性，抗熔粘性以及較高的硬度和耐熱強度，目前世界普遍采用高強度、中導電率的鈹鈷銅（CuCoBe）合金作為不銹鋼、耐熱鋼和高溫合金搭接電阻焊的電極材料。但是，鈹元素是貴重稀有金屬，鈹及其化合物的煙霧和粉塵將引起人體的呼吸系統、皮膚及其他器官的病變，導致鈹肺病和皮膚病。由于在冶煉和使用過程中鈹對人體健康威脅極大，因此研制不含鈹元素的合金以取代鈹鈷銅合金有著重要的現實意義。

美國在1979年2月的1658186號專利中公布了不含鈹的Corson電極合金，但從公布的三種Corson合金的性能看，導電率和硬度之間的矛盾較為突出，下面是這三種合金的性能：

導電率硬度（HB）相當于HRB第一種合金35％＞15081第二種合金55％＞13575第三種合金75％＞11062

這種合金雖說也能在需要一定硬度和較高導電率的場合發揮作用，但它不能同時滿足高硬度、高導電率的要求，因此不適宜作不銹鋼、耐熱鋼和高溫合金的搭接電阻焊電極合金。

日本1984年9月的一份專利（昭59-37340）公布了鎳硅鉻銅合金，該合金采用二次時效的方法，使合金性能達到了美國接觸焊合金協會（RWMA）規定的，關于電極用銅合金的A組Ⅲ類硬度和導電率的最低值要求（硬度HRB＞90，導電率＞45%）。根據日本該專利給出的實施例1，該合金成分（重量百分比）為，鎳：2.62%，硅：0.64%，鉻：0.32%，其余為銅。第一次時效（510℃×3小時）后合金的硬度為HRB97，導電率38%，第二次時效（454℃×3小時）后合金的硬度為HRB97，導電率47%。

但日本這份專利未談到軟化溫度這個指標，根據美國RWMA的A組Ⅲ類材料性能要求，以及國際銅類協會A3/1-IS05182/1978（E）的規定，用作搭接電阻焊電極的銅合金的軟化溫度應大于475℃。

本發明的任務是提供一種改進的合金成分，通過在銅中加入鈷、鉻、硅、鋯和鈮元素，并采用一次時效方法，使合金在具有良好的導電性能的同時，較大地提高合金的室溫和高溫硬度，基本達到法國MALLORY公司制造的鈹鈷銅電極合金的水平。

MALLORY公司制造的電極合金性能

純銅的強度不高，抗拉強度為23～24kg/mm2，布氏硬度（HB）為40～50，延伸率為50%，采用冷作硬化的方法。可使抗拉強度提高到40～50kg/mm2，布氏硬度（HB）提高到100～120，但延伸率急劇下降到2%，而且在高溫下使用時，冷作硬化效果必然消失，使強度下降。

要進一步提高銅的強度，并使其保持良好的塑性，就必須加入某些在銅中的固溶度隨溫度的降低而急劇減小的元素，使其合金化，但這些元素的加入會降低合金的導電率。例如：在純銅中分別加入約0.02%的鋁，0.1%的鎳或鋅，若以純銅的導電率為100%，那么加入元素后的導電率將分別下降至95%，94%，95%;若加入0.1%的硅或磷，則分別下降到50%以下。在這種情況下，由于導電率降低，對于特殊使用的銅合金，如用作搭接電阻焊電極合金，硬度和強度盡管增加一些，但作用不大。