点焊电极的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种点焊电极。
【背景技术】
[0002]点焊是电阻焊接方法中一种高效的焊接方法，被频繁地用于装配例如汽车、飞机和铁路车辆的装配线。点焊中使用的电极需要具有高的电导率、高的热导率、高的强度和高的耐磨性。此外，用于电极的材料需要抵抗变形以承受连续点焊。铜合金如Cu-Cr和Cu-Cr-Zr或其中分散有硬物质如Al2O3的铜材料被用作点焊电极用材料。
[0003]另外，已知各自通过合并两种或更多种金属材料而形成的复合材料制成的点焊电极。例如，作为由复合材料制成的点焊电极，日本专利申请公开第04-17982号描述了一种焊接电极，其中具有高电阻的金属材料连接至由铜基金属制成的焊接电极的接触部，所述接触部用以接触待焊接的物体。日本专利申请公开第04-17982号未描述调节焊接电极的一种金属与焊接电极的另一种金属之间的比率。
[0004]日本专利申请公开第2006-102775号描述了一种其中含有钨(W)作为基础材料的芯包埋在由铜(Cu)或铜(Cu)合金制成的焊接电极体的接触部中的点焊电极。所述接触部用以接触待焊接的物体。具有不低于2400°C的熔点且具有不超过2 μπι的平均粒径的细颗粒以总计0.5至10体积％的范围分散在所述芯中。所述细颗粒由选自第2Α族元素、第4Α族元素、第5Α族元素、第6Α族元素和稀土元素的氧化物、氮化物、碳化物和硼化物的一种或更多种化合物制成。
[0005]近年来，铝材料已被用于例如车辆中以实现轻量化。然而，铝材料的电导率和热导率高于钢板的电导率和热导率，因而，用于焊接铝材料所需的电流高于用于焊接钢板所需的电流。因此，在通过点焊来焊接铝材料时，需要与用于钢板焊接的设备不同的专门设备。该专门设备导致成本增高。此外，铝材料的点焊在节能方面具有劣势。而且，电极的尖端部可能快速磨损。
[0006]在日本专利申请公开第2006-102775号中描述的点焊电极中，包埋在电极体中的芯在多个表面处连接至电极体。因此，在焊接后的冷却工艺中很可能向包埋的芯施加拉伸应力，并很可能发生电极的疲劳失效。
[0007]如上所述，在使用相关技术的点焊电极通过点焊焊接铝材料时，需要高的焊接电流。这样的高焊接电流导致成本增高、能耗增高并可能导致焊接电极的磨损。相关技术的点焊电极存在改进电极的耐久性的余地，并且期望提供具有更长使用寿命的电极。
【发明内容】
[0008]本发明提供了一种点焊电极，其配置为使得能够减小焊接电流并因此具有更长的使用寿命。
[0009]为解决上述问题，本发明的发明人进行了方法研究。结果，本发明人发现，在其中点焊电极的烧结钨合金仅在单个平坦表面处连接至铜合金并且规定了点焊电极的热导率的情况下，焊接电流得以减小并因此点焊电极具有长的使用寿命。
[0010]本发明的一个方面涉及一种点焊电极，其包含铜合金和布置在点焊电极的尖端部中的烧结钨合金，点焊电极的尖端部用以接触待焊接的物体。烧结钨合金仅在单个平坦表面处连接至铜合金。点焊电极的热导率在60W/mK至120W/mK的范围内。在点焊电极中，烧结钨合金的平均粒径可为3 μπι或更小。在点焊电极中，点焊电极的尖端部的部分，即用以接触待焊接的物体的部分，可具有连续的弯曲表面而无尖角。在点焊电极中，铜合金可包含铬。在点焊电极中，烧结钨合金可包含碳。点焊电极可用于铝合金材料的点焊。
[0011]本发明的一个方面可提供一种点焊电极，其配置为使得能够减小焊接电流并因此具有更长的使用寿命。
【附图说明】
[0012]本发明的示例性实施方案的特征、优点以及技术和工业重要性将在下文结合附图描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的要素，且其中:
[0013]图1为根据本发明的一个实施方案的点焊电极的剖视图；
[0014]图2为对比例的点焊电极的剖视图；和
[0015]图3为示出了对比例的点焊电极的焊接评价结果和本发明的实施方案的一个实例的点焊电极的焊接评价结果的图。
【具体实施方式】
[0016]下文将详细描述本发明的实施方案。
[0017]本发明的实施方案涉及一种点焊电极，其包含铜合金和烧结钨合金。
[0018]本发明的实施方案的点焊电极中包含的铜合金为包含铜(Cu)作为主要金属的合金。铜合金中包含的不同于铜的元素不限于特定的元素。铜合金中包含的不同于铜的元素的实例包括络(Cr)、锆(Zr)、镍(Ni)、娃(Si)、锌(Zn)和铍(Be)0从防止电极变形的角度出发，铜合金优选包含铬和/或铍。铜合金可包含两种或更多种上述元素作为不同于铜的元素。
[0019]本发明的实施方案的点焊电极中包含的烧结钨合金为包含钨(W)作为主要金属的合金，所述包含钨(W)的合金通过烧结产生。烧结钨合金中包含的不同于钨的元素不限于特定的元素。烧结钨合金中包含的不同于钨的元素的实例包括铼(Re)、铪(Hf)、钍(Th)、碳(C)、钽(Ta)、锆(Zr)、钇(Y)、镍(Ni)、钛(Ti)、钕(Nd)、铌(Nb)、锌(Zn)、钾(K)、钙(Ca)、铝(Al)、锂(Li)、钪(Sc)、锰(Mn)、铜(Cu)、铁(Fe)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铺(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)。烧结钨合金优选包含碳。烧结钨合金可包含两种或更多种上述元素作为不同于钨的元素。
[0020]产生烧结钨合金的方法不限于特定的方法。烧结钨合金可通过普通烧结方法产生。例如，将钨和不同于钨的元素混合于一起，或者将钨、不同于钨的元素和(如果需要)添加剂的粉末混合于一起。然后通过冷等静压将混合物成型为柱状。随后将电极附着到呈柱状的混合物的相应端，并使具有电极的混合物经受电流烧结，以便产生烧结体。然后使所产生的烧结体经受热辊锻，使得烧结体在其纵向上被拉伸以及烧结体的密度增大。当烧结体的直径达到所需的直径时，停止热辊锻。然后通过切割和加工烧结体产生烧结钨合金体。产生烧结钨合金的方法的另一个实例如下。将钨和不同于钨的元素混合于一起，或者将钨、不同于钨的元素和(如果需要)添加剂的粉末混合于一起。然后向具有柔性的气密容器中装入该混合物，并使混合物经受冷等静压。随后，混合物在氢气氛中被烧结，然后经受热等静压，以便产生烧结体。
[0021]优选烧结钨合金的平均粒径为3 μπι或更小，使得点焊电极具有长的使用寿命。更优选烧结钨合金的平均粒径为I ym