關于汽車行業的電極材料

　　電 極 材 料

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

　　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率、熱導率和高溫硬度，電極的結構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應用以來，市場上先后出現了眾多的電極材料，歸納起來主要有以下三類：

　　1類——高電導率，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力的導電部件。主要代表有紫銅、鎘銅、鋯鈮銅。

　　2類——具有較高的電導率、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電構件。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，隨著人們對環保與健康的日益關注，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。

　　自從鍍鋅鋼板被應用于汽車行業后，對電極材料又提出了新的挑戰，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，由于與鋼板粘結而被剝離，導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，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定性，使得電極在高溫狀態下不與鋅發生合金化，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雜性，電極成本也居高不下，近幾年來，國內許多科研院所也做了努力和償試，但至今未有工業應用的成果出現。因些，也阻礙了彌散強化銅在國內的應用。

　　廣州兆東公司從事電極帽行業已有十多年時間，近幾年來，通過與國外科研機構及知名企業的合作，成功開發了被業內稱為“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定性完美結合，達到不粘連、節能、長奉命、低成本的特點。目前該產品已在北美部分汽車廠推廣成功，并大批量生產。

　　經過近百年的優勝劣汰，近十多年來，被中國汽車行業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的減少，加上該材質電極良好的導電性，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用。但由于鋯銅制造工藝較鉻鋯銅復雜，國內目前尚以鉻鋯銅為主。

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