本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种焊接导电嘴的制备。
背景技术：
目前，在大多数现有焊接应用领域中，比如气体保护金属极弧焊、埋弧焊、药芯焊丝电弧焊等，来自于焊接电源的焊接波形（电流和电压）被引导通过焊枪内部的导电嘴送达焊条或焊丝以完成焊接工作。焊接导电嘴一般由黄铜、紫铜、铬锆铜等加工而成，但由于在焊接过程中，导电嘴暴露于高温、焊条或焊丝通过导电嘴时的摩擦磨损以及导电嘴与焊条或焊丝间的微电弧等复杂、恶劣工况条件下，普通导电嘴的使用寿命较短，必须经常更换，从而导致焊接设备反复停机和开启，费工费时，降低工作效率。因此，在保证导电嘴必要的导电性和导热性的前提下，亟需提高焊接导电嘴的抗摩擦磨损性能以及抗高温、电弧烧蚀性能。
为克服导电嘴存在的上述技术问题，发明专利公开号cn104289799a公开了一种具有氧化铝绝缘涂层的窄间隙焊接导电嘴，提出在导电嘴深入工件坡口部分的外侧通过高温氧化铝热喷涂技术获得一定厚度的绝缘层，从而提高窄间隙坡口的焊接效率及稳定性。发明专利公开号cn106552988a公开了一种焊接喷嘴，提出在喷嘴内壁表面采用电镀或喷涂方式施加一层热超导纳米陶瓷涂层或非金属陶瓷涂层或金属陶瓷涂层，从而延长喷嘴的使用寿命。可以看出，上述公开的发明专利主要从导电嘴的表面强化方面进行改性，但对于铜基导电嘴来说，一方面由于铜的导热性能优异，造成热喷涂陶瓷涂层难度较大，涂层与基体结合状态也不佳，局部会出现涂层开裂或脱落，对焊接效率和稳定性产生影响；另一方面采用电镀或热喷涂技术制备涂层的厚度较薄，对导电嘴的使用寿命产生影响。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种成本低廉、高强高导、高耐磨、抗烧蚀的焊接用导电嘴的工业化制备方法，解决现有焊接导电嘴不耐磨损、使用寿命短等问题。
本发明所采用的技术方案是：以铜铬锆合金粉为原料，在氮-氧混合气氛将合金粉末氧化并进行高温扩散，实现铬和锆元素的完全内氧化，经还原后将氧化铜还原成铜，而铬和锆的氧化物无法被还原，从而在铜基体内部原位生成细小均匀的硬质氧化物粒子。还原粉末经过冷等静压成型和烧结致密化后，通过热挤压—冷拉拔—机加工组合工艺制造出高导电、高耐磨、抗烧蚀的焊接导电嘴。弥散分布在基体中的细小氧化物粒子可以阻碍晶粒长大，获得稳定的细小晶粒组织结构，使铜基导电嘴具有优异的物理、力学性能。
一种焊接导电嘴的制备方法，包括以下工艺步骤：
1）铜铬锆合金粉末的制备：采用雾化方法或机械合金化方法制备铜铬锆合金粉末；
2）合金粉末内氧化-还原处理：将铜铬锆合金粉末置于氮-氧混合气氛中，调节氧分压，在200~400℃进行氧化处理0.5~5h，然后将粉末置于真空度为10-1~10-3pa、加热温度为700~900℃的真空炉中进行氧扩散处理1~5h，使合金粉末中的铬和锆全部形成相应氧化物；再将内氧化完全的粉末在氢气或分解氨气氛中还原，还原温度为350~600℃，还原时间为0.5~3h，使氧化铜全部还原为铜；
3）合金粉末成型：将还原完成的粉末封装包套，在压力为50~300mpa、保压时间为30s~10min条件下进行冷等静压成型；
4）合金粉末生坯致密化：将合金粉末冷等静压成型坯体在还原性气氛炉或真空烧结炉中烧结致密化；
5）导电嘴的加工：通过热挤压—冷拉拔—机加工组合工艺获得焊接导电嘴，热挤压温度为600~900℃；
步骤1）所述铜铬锆合金粉末，优选的是铬含量为1.5~3wt%，锆含量为0.6~1wt%，其余为纯铜。
步骤1）中所述雾化方法制备铜铬锆合金粉末的雾化介质为空气、氮气、氩气和水中的一种或几种。
步骤1）中所述机械合金化方法制备铜铬锆合金粉末的球磨方式为行星球磨、振动球磨或搅拌球磨。
步骤3）中所述粉末封装包套，是将弥散强化铜粉末装入弹性胶质包套中，在真空度为10-1~10-2pa环境中抽真空1~10h，然后进行冷等静压成型。
步骤4）所述采用还原性气氛炉或真空烧结炉中烧结，真空度为10-1~10-3pa，还原气氛为干氢、湿氢和分解氨中的一种或几种，烧结温度为800~1000℃，保温时间为0.5~5h。
采用以上技术方案，本发明的有益效果在于：
1）本技术采用粉末冶金工艺，从制粉、成型、烧结致密化到后加工，制备工艺简单，导电嘴结构形式不受限制，生产效率高，不需要特种昂贵的制造设备，适合工业化大规模生产。
2）本技术基于导电嘴整体均匀强化，而非外加涂层表面强化，不存在表面开裂或脱落现象，具有高强高导和优良的耐磨损、抗烧蚀性能，可以有效延长导电嘴的使用寿命。
具体实施方式
实施例1：cu-1.5cr-0.6zr焊接导电嘴：
1）采用水雾化制粉工艺制备铬含量1.5wt%、锆含量0.6wt%的铜铬锆合金粉，粒度为-325目。
2）将cu-1.5cr-0.6zr粉末置于氮-氧混合气氛中，调节氧分压，200℃下氧化处理5h，然后将粉末置于真空度为10-1pa真空炉中，700℃下氧扩散处理5h，再采用氢气在350℃条件下还原3h。
3）将还原粉末装入弹性胶质包套中，在真空度为10-1pa环境中抽真空10h后进行冷等静压成型，压力为50mpa，保压30s。在干燥氢气气氛中烧结，烧结温度为800℃，保温时间为5h。
4）通过600℃热挤压—冷拉拔—机加工组合工艺获得高导电、高耐磨、抗烧蚀的焊接导电嘴。制备出的焊接导电嘴的室温抗拉强度615mpa，导电率85%iacs，硬度hv155，软化温度高于750℃。
实施例2：cu-3cr-1zr焊接导电嘴：
1）采用行星高能球磨机械合金化工艺制备铬含量3wt%、锆含量1wt%的铜铬锆合金粉，粒度为-200目。
2）将cu-3cr-1zr粉末置于氮-氧混合气氛中，调节氧分压，400℃下氧化处理0.5h，然后将粉末置于真空度为10-3pa真空炉中，900℃下氧扩散处理1h，再采用氢气在600℃条件下还原0.5h。
3）将还原粉末装入弹性胶质包套中，在真空度为10-2pa环境中抽真空1h后进行冷等静压成型，压力为300mpa，保压10min。在分解氨气氛中烧结，烧结温度为1000℃，保温时间为0.5h。
4）通过900℃热挤压—冷拉拔—机加工组合工艺获得高导电、高耐磨、抗烧蚀的焊接导电嘴。
制备出的焊接导电嘴的室温抗拉强度840mpa，导电率80%iacs，硬度hv180，软化温度高于650℃。
实施例3：cu-2.3cr-0.8zr焊接导电嘴：
1）采用氮气雾化工艺制备铬含量2.3wt%、锆含量0.8wt%的铜铬锆合金粉，粒度为-200目。
2）将cu-2.3cr-0.8zrr粉末置于氮-氧混合气氛中，调节氧分压，300℃下氧化处理3h，然后将粉末置于真空度为10-2pa真空炉中，800℃下氧扩散处理3h，再采用氢气在450℃条件下还原2h。
3）将还原粉末装入弹性胶质包套中，在真空度为10-2pa环境中抽真空5h后进行冷等静压成型，压力为180mpa，保压3min。在湿氢气氛中烧结，烧结温度为900℃，保温时间为2.5h。
4）通过750℃热挤压—冷拉拔—机加工组合工艺获得高导电、高耐磨、抗烧蚀的焊接导电嘴。
制备出的焊接导电嘴的室温抗拉强度780mpa，导电率83%iacs，硬度hv172，软化温度高于700℃。