专利名称：氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料及其制造方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料及其制造方法、在制造焊接机器用的导电嘴与电极帽的应用。
背景技术：
在铜中添加少量铬，通过固溶处理后的铬铜，体现出很高的强度及导电率。因此被使用于焊接机用导电嘴、点焊头等电器接点用的材料。
焊接机用的导电嘴、电极帽有各种各样的形式。如图14所示的电弧焊接机(MGI或二氧化碳保护焊机等)所用的子弹状导电嘴(1)是中心轴部有一个贯穿孔(2)，通过贯穿孔(2)送出焊丝(3)的电极耗材。在导电嘴(1)及其外套(4)的中间，通入二氧化碳、Ar、He等惰性气体(5)为保护性气体下，焊接母材(6)。
例在导电嘴(1)的轴径方向有一个长约45mm，口径为1.0mm的贯穿孔。焊丝(3)是线径为0.9mm的钢线，此钢线表面有铜镀层或防锈油。还有中心部填有焊剂的钢线。导电嘴(1)的材料现主要使用的铬铜，其他也有用锆铜、铬锆铜、铍铜、电解铜、弥散强化铜等。
氧化铝弥散铜有着(如附图15)优越的高温特性，因为在金属中弥散着非金属氧化铝，比较脆，在导电嘴、点焊头等成型加工中引起较多的破损故障。还有在金属中弥散着氧化铝，制造工艺复杂，因此价格是铬铜的3倍。
氧化铝弥散铜虽然具有优越的高温特性，但其制造工艺复杂，材料价格贵，导电嘴、点焊头等成型加工性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用优良特性的弥散铜用在电极的接触部，其他部位利用成型加工性良好及高导电性、高强度铜合金的组合材料。
为了达成上述目的，本发明通过如下技术方案得以实施一种氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料，由位于芯部的氧化铝弥散铜和包覆在所述的芯部外周的铬铜合金组成，所述的氧化铝弥散铜的体积百分比为10～70％，铬铜合金的体积比为30～90％；其中，所述的氧化铝弥散铜中铝的重量百分含量为0.10～0.70％，所述的铬铜合金中铬的重量百分含量为0.4～1.2％。
为了达成本发明上述的目的，本发明还可以通过如下技术方案进一步得以实施
一种氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料的制造方法，包括如下工艺流程a、取铬铜合金坯料并在其芯部打上体积百分比为10～70％的芯孔；b、在所述的芯孔内插入弥散铜形成组合材料坯料，对插入弥散铜的芯孔进行抽真空，再将所述的组合材料坯料中铬铜合金坯料与弥散铜的两端接触部进行封接使得所述的芯孔内保持真空状态；c、将所述的组合材料坯料放置到热挤压机的挤压筒内，在850～950℃下挤压成型；在步骤c中，在所述的挤压过程前，要在所述的挤压筒与所述的组合材料坯料之间放置玻璃使其润滑挤压筒与组合材料坯料之间的接触部。
本发明的第一种技术方案中的铜合金在用于制造焊接机器用的导电嘴的应用。
本发明的第一种技术方案中的铜合金在用于制造焊接机器用的电极帽的应用。
本发明的有益效果为本发明如附图15所示有着优越的高温强度和高导电率，芯部的电气接点部分用弥散铜，外部用冷加工优良的铬铜作为坯料，制造出低价格、高精度、高成材率的电焊机用的导电嘴、电极帽，特别是在高温下，具有很高的硬度，大大提高了与焊丝等接触面的耐磨性。图8为未用玻璃润滑的热挤压法的材料的变形流动，图9为用玻璃润滑的热挤压法的材料的变形流动。从图中可以看出只有挤压坯料的金属流动均匀，才能得到挤压坯料一定的截面积比。
附图1为本发明的的组合材料棒材的纵截面示意图；附图2为热挤压机的结构示意图；附图3为附图2在A处的放大示意图；附图4为本发明的一个加工组合材料实施例中铬铜合金坯料的剖视图；附图5为附图4的坯料经过打孔加工后的剖视图；附图6为附图5的坯料插入弥散铜后形成的组合材料坯料的剖视图；附图7为本发明的组合材料坯料的截面晶格示意图；附图8为本发明的组合材料坯料在不采用玻璃润滑时热挤压法的材料的变形流动图；
附图9为本发明的组合材料坯料在采用玻璃润滑的热挤压法的材料的变形流动图；附图10为本发明的一个加工导电嘴实施例中圆柱形组合材料坯锭的剖视图；附图11为附图10中的坯锭经过初步加工后的剖视图；附图12为附图11中的坯锭经过开设通孔后的剖视图；附图13为本发明的一个实施例中加工成形的导电嘴剖视图附图14为现有技术中导电嘴的工作原理图；附图15氧化铝弥散铜的高温强度和导电率(特性)；其中10、铬铜合金坯料； 11、芯孔； 12、弥散铜； 13、组合材料坯料；14、接触部； 20、热挤压机； 21、挤压筒； 30、玻璃； 22、挤压杆；7、圆柱状坯锭； 71、圆锥钻孔； 72、螺纹； 73、通孔； 74、外锥面；1、导电嘴； 2、贯穿孔； 3、焊丝； 4、外套； 5、惰性气体； 6、焊接母材；a、弥散铜； b、铬铜；HV、维氏硬度； k、导电率；T、温度；℃、温度单位； ％IACS、导电率单位；Hr、时间单位(小时)。
具体实施例方式
如图1所示的一种氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料，它由位于芯部的氧化铝弥散铜和包覆在所述的芯部外周的铬铜合金组成，所述的氧化铝弥散铜的体积百分比为25％，铬铜合金的体积比为75％；其中，所述的氧化铝弥散铜中铝的重量百分含量为0.10～0.70％，所述的铬铜合金中铬的重量百分含量为0.4～1.2％。
一种上述氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料的制造方法，如图4～6所示，它包括如下工艺流程a、取铬铜合金坯料10并在其芯部打上体积百分比为10～70％的芯孔11；b、在所述的芯孔11内插入弥散铜12形成组合材料坯料13，为了增强弥散铜与铬铜之间的紧密性，对插入弥散铜12的芯孔11进行抽真空，再将所述的组合材料坯料13中铬铜合金坯料与弥散铜的两端接触部14进行封接使得所述的芯孔11内保持真空状态；c、将所述的组合材料坯料13放置到如图2～3所示的热挤压机20的挤压筒21内，并在所述的挤压筒21与所述的组合材料坯料13之间放置玻璃30使其润滑挤压筒21与组合材料坯料13之间的接触部，在850～950℃下，启动挤压杆22将组合材料坯料13挤压成如图1所示的棒材。
如图7～9所示，图7是用组合材料坯料的截面晶格示意图，图8是不采用玻璃润滑时热挤压法的材料的变形流动图，图9是用玻璃润滑的热挤压法的材料的变形流动图，从图中可以看出，只有用玻璃润滑时挤压坯料的金属流动才均匀，才能得到挤压坯料一定的截面积比。
上述的氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料可用于制造焊接机器用的导电嘴、电极帽。
如图10～13所示的将用玻璃润滑的热挤压法制得的氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料来加工成子弹状电焊机用的导电嘴，其具体过程为首先、锯切如图10所示的圆柱状坯锭7。然后进行初步加工，用绞刀在坯锭7的一端上加工一个以坯锭7中心点为顶点的圆锥钻孔71及螺纹72，经过初步加工后的坯锭7如图11所示。紧接着再用钻头在坯锭7的中心部开设一个通孔73。穿孔加工以坯锭7另一端的端面为基准，穿设的通孔73的弯曲度(偏心)，可从圆锥钻孔71处看出。最后加工外锥面74，最终加工好的导电嘴如图13所示的截顶圆锥状导电嘴。
权利要求
1.一种氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料，由位于芯部的氧化铝弥散铜和包覆在所述的芯部外周的铬铜合金组成，其特征在于所述的氧化铝弥散铜的体积百分比为10～70％，铬铜合金的体积比为30～90％；其中，所述的氧化铝弥散铜中铝的重量百分含量为0.10～0.70％，所述的铬铜合金中铬的重量百分含量为0.4～1.2％。
2.一种如权利要求1所述的氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料的制造方法，包括如下工艺流程a、取铬铜合金坯料(10)并在其芯部打上体积百分比为10～70％的芯孔(11)；b、在所述的芯孔(11)内插入弥散铜(12)形成组合材料坯料(13)，对插入弥散铜(12)的芯孔(11)进行抽真空，再将所述的组合材料坯料(13)中铬铜合金坯料与弥散铜的两端接触部(14)进行封接使得所述的芯孔(11)内保持真空状态；c、将所述的组合材料坯料(13)放置到热挤压机(20)的挤压筒(21)内，在850～950℃下挤压成型；其特征在于在步骤c中，在所述的挤压过程前，要在所述的挤压筒(21)与所述的组合材料坯料(13)之间放置玻璃(30)使其润滑挤压筒(21)与组合材料坯料(13)之间的接触部。
3.根据权利要求1的氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料用于制造焊接机器用的导电嘴的应用。
4.根据权利要求1的氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料用于制造焊接机器用的电极帽的应用。
全文摘要
本发明涉及一种氧化铝弥散铜与铬铜合金的组合材料及其制造方法与应用，其中组合材料由位于芯部的氧化铝弥散铜和包覆在所述的芯部外周的铬铜合金组成，所述的氧化铝弥散铜的体积百分比为10～70％，铬铜合金的体积比为30～90％；在组合材料的制造方法中，采用热挤压机挤压成形，在挤压时利用玻璃润滑组合材料坯料与挤压筒，使得挤压后氧化铝弥散铜与铬铜合金所满足的截面积比；本发明的组合材料优越的高温强度和高导电率，芯部的电气接点部分用弥散铜，外部用冷加工优良的铬铜作为坯料，制造出低价格、高精度、高成材率的电焊机用的导电嘴、电极帽，特别是在高温下，具有很高的硬度，大大提高了与焊丝等接触面的耐磨性。
文档编号B21C23/00GK1988054SQ20061017139
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月25日 优先权日2006年12月25日
发明者松尾有恒 申请人:苏州东金机械金属有限公司, 松尾有恒