CN108213762A - 一种高硬度点焊机用焊头及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种高硬度点焊机用焊头及其制备方法，高硬度点焊机用焊头由如下各组分份数的原料制成：30‑50份硬脂酸，10‑15份的Ag粉，20‑35份的Cu粉，余量为WO3粉，表面涂层原料为WO3、NiO和Cr2O3粉末；该发明具体包括如下步骤：球磨、干燥、压制、烧结、熔渗、涂布、还原、烧结；本发明添加的银可以提高焊头的导电能力，减少电流的损耗，提高了焊头的工作效率，从而加强了钨铜银合金的经济效益；而钨镍钒涂层中包含的镍能提高喊得强度，同时由于镍本身具备良好的酸碱难受性，在高温下也具有良好的防锈和耐热能力，涂层中的钒由于本身的熔点很高，质地坚硬，并且耐气、耐盐和耐水的性能非常优异，在空气中不被氧化，提高焊头的实际使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及点焊机焊头制备领域，具体涉及一种高硬度点焊机用焊头及其制备方法。
背景技术
焊头则是点焊机中最为重要的组成部分之一，而焊头的材料无疑直接决定了焊头的质量，通常采用铜合金作为焊头的材料，主要因为其导电导热性能极为优异且加工性能好，其中钨铜的兼备铜的优点，同时也具备钨的高熔点、高硬度、耐高温、耐电弧烧蚀、强度高、比重大、导电、导热性好，易于切削加工，并具有发汗冷却等优特性；无疑是极为适合用作焊头的材料；
然而，由于钨铜两种元素的密度、熔点差异很大、润湿性极差且在固态或液态都几乎不互溶，这使得制备高性能的钨铜复合材料难度很大。制备钨铜复合材料最常用的方法是溶渗法和高温液相烧结法。熔渗法是首先将钨粉通过压制成具有一定密度和强度的多孔W骨架坯块，再通过高温烧结制得具有指定孔隙度和较高强度的W骨架，然后在真空或保护气氛进行熔渗Cu(一般1300～1400℃)，使液态Cu在毛细管力作用下渗入多孔钨骨架，从而制得W-Cu复合材料。高温液相烧结法是指将W、Cu原料粉末经混料、冷压压制成型后，在较高的烧结温度下(通常为1250～1400℃)通过液相铜的毛细管力作用和钨颗粒的重排得到钨铜复合材料。
上述两种方法制备得到的钨铜复合材料的结构和性能都不相同。采用高温液相烧结法制备钨铜复合材料不能得到钨的骨架结构，其理想情况下只能得到两相均匀分布的且要形成铜的贯穿网络结构才能得到高导电、导热的钨铜复合材料。利用高温液相烧结法制备得到的钨铜复合材料的组分和微观结构的均匀性和原料粉体有关，若采用微米级以上的钨铜原料粉体，由于其密度差异大，难以混合均匀，此外由于钨铜润湿性极差，几乎无溶解度，制备出的钨铜复合材料致密度低(一般只有92％～95％)，进而性能也较差。研究者们也发展了如采用机械合金化法(如CN1566387)、热化学法(如CN101078068A)、溶胶-喷雾干燥法(如CN102041421A)等制备纳米复合粉体以实现钨铜组分的均匀分布，此外纳米复合粉体也提高了其烧结性能，能够制备出高致密的钨铜复合材料。采用溶渗法(如专利CN101392335A)由于先制备得到具有一定孔隙度和强度钨的骨架，再进行溶渗铜，所制备得到的钨铜复合材料具有钨骨架连通结构和铜的贯穿网络结构的互联结构，这也使得通过溶渗法制备的钨铜复合材料的力学强度高，热、电性能也较好。但由于钨骨架制备难度大，且空隙分布难以达到理想的均匀分布状态，所以其组分和微观结构均匀性不好。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种高硬度点焊机用焊头。本发明所用原料均无毒无害，对环境无污染。本发明提供的钨铜银高硬度焊头还具有强度高、硬度大、耐高温、导电性能优异等优点。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种高硬度点焊机用焊头，由如下各组分份数的原料制成：25-30份硬脂酸，10-15份的银粉，15-20份的铜粉，70-75份WO3粉，表面涂层原料为0.4份WO3、0.3份NiO和0.3份VO2粉末。
优选的，一种高硬度点焊机用焊头，该焊头的生产方法包括如下几个步骤：
a.球磨：按配比称取原料后，硬脂酸粉末，钨粉依次放入高能球磨机中，进行高能球磨，分别得到硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末；
b.干燥：将硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末放在真空干燥箱
内干燥；
c.压制：将干燥后的硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末放入焊头压模中，再通过液压机以50-80MPa/min加压至150-250MPa，保压2min，得到压坯；
d.烧结：将步骤c得到的压坯放入钼丝炉中，以10-20℃/min升温至1300-1350℃，维持该温度150-200min，得到烧坯；
e.熔渗：将烧坯继续放在钼丝炉中，在真空气氛中用铜、银熔融体覆盖烧坯，将钼丝炉温度加热至1200-1400℃，维持该温度50-90min；
f.涂布：将经过步骤e处理的烧坯放置在大气等离子喷涂设备
中进行等离子喷涂，将少量熔融的WO3、NiO和VO2通过大气等离子喷涂设备喷涂到烧坯表面；
g.还原：将经过步骤f处理的烧坯置于氢气氛中，在600-700℃
下，对烧坯进行保温；
h.烧结：将经过步骤g处理的烧坯放入钼丝炉进行烧结。
优选的，所述步骤(1)中高能球磨的持续时间为12h。
优选的，步骤(2)中所述的真空干燥箱的干燥温度为40℃，干燥时间为120min。
优选的，步骤(7)的还原时间为120min。
优选的，步骤(8)烧结的温度为800℃，持续120min。
采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：本发明添加的银可以提高焊头的导电能力，减少电流的损耗，提高了焊头的工作效率，提高了合金的外表和质感，从而加强了钨铜银合金的经济效益；而钨镍钒涂层中包含的镍能提高喊得强度，同时由于镍本身具备良好的酸碱难受性，在高温下也具有良好的防锈和耐热能力，涂层中的钒由于本身的熔点很高，质地坚硬，并且耐气、耐盐和耐水的性能非常优异，在空气中不被氧化，故而能极大程度上地保护焊头，提高焊头的实际使用寿命。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种高硬度点焊机用焊头，由如下各组分份数的原料制成：25份硬脂酸，10份的银粉，15份的铜粉，75份WO3粉，表面涂层原料为0.4份WO3、0.3份NiO和0.3份VO2粉末。
a.球磨：按配比称取原料后，硬脂酸粉末，钨粉依次放入高能球磨机中，进行高能球磨，分别得到硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末；
b.干燥：将硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末放在真空干燥箱内干燥；
c.压制：将干燥后的硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末放入焊头压模中，再通过液压机以50MPa/min加压至200MPa，保压2min，得到压坯；
d.烧结：将步骤c得到的压坯放入钼丝炉中，以10℃/min升温至1300℃，维持该温度150min，得到烧坯；
e.熔渗：将烧坯继续放在钼丝炉中，在真空气氛中用铜、银熔融体覆盖烧坯，将钼丝炉温度加热至1300℃，维持该温度80min；
f.涂布：将经过步骤处理e的烧坯放置在大气等离子喷涂设备中进行等离子喷涂，将少量熔融的WO3、NiO和VO2通过大气等离子喷涂设备喷涂到烧坯表面；
g.还原：将经过步骤f处理的烧坯置于氢气氛中，在650℃下，对烧坯进行保温；
h.烧结：将经过步骤g处理的烧坯放入钼丝炉进行烧结。
实施例2：
一种高硬度点焊机用焊头，由如下各组分份数的原料制成：30份硬脂酸，10份的银粉，20份的铜粉，70份WO3粉，表面涂层原料为0.4份WO3、0.3份NiO和0.3份VO2粉末。
a.球磨：按配比称取原料后，硬脂酸粉末，钨粉依次放入高能球磨机中，进行高能球磨，分别得到硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末；
b.干燥：将硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末放在真空干燥箱内干燥；
c.压制：将干燥后的硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末放入焊头压模中，再通过液压机以80MPa/min加压至250MPa，保压2min，得到压坯；
d.烧结：将步骤c得到的压坯放入钼丝炉中，以15℃/min升温至1350℃，维持该温度150min，得到烧坯；
e.熔渗：将烧坯继续放在钼丝炉中，在真空气氛中用铜、银熔融体覆盖烧坯，将钼丝炉温度加热至1300℃，维持该温度70min；
f.涂布：将经过步骤e处理的烧坯放置在大气等离子喷涂设备中进行等离子喷涂，将少量熔融的WO3、NiO和VO2通过大气等离子喷涂设备喷涂到烧坯表面；
g.还原：将经过步骤f处理的烧坯置于氢气氛中，在650℃下，对烧坯进行保温；
h.烧结：将经过步骤g处理的烧坯放入钼丝炉进行烧结。
实施例3：
一种高硬度点焊机用焊头，由如下各组分份数的原料制成：25份硬脂酸，15份的银粉，10份的铜粉，75份WO3粉，表面涂层原料为0.4份WO3、0.3份NiO和0.3份VO2粉末。
a.球磨：按配比称取原料后，硬脂酸粉末，钨粉依次放入高能球磨机中，进行高能球磨，分别得到硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末；
b.干燥：将硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末放在真空干燥箱内干燥；
c.压制：将干燥后的硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末放入焊头压模中，再通过液压机以75MPa/min加压至200MPa，保压2min，得到压坯；
d.烧结：将步骤c得到的压坯放入钼丝炉中，以15℃/min升温至1300℃，维持该温度180min，得到烧坯；
e.熔渗：将烧坯继续放在钼丝炉中，在真空气氛中用铜、银熔融体覆盖烧坯，将钼丝炉温度加热至1350℃，维持该温度80min；
f.涂布：将经过步骤e处理的烧坯放置在大气等离子喷涂设备中进行等离子喷涂，将少量熔融的WO3、NiO和VO2通过大气等离子喷涂设备喷涂到烧坯表面；
g.还原：将经过步骤f处理的烧坯置于氢气氛中，在700℃下，对烧坯进行保温；
h.烧结：将经过步骤g处理的烧坯放入钼丝炉进行烧结。
实施例4：
一种高硬度点焊机用焊头，由如下各组分份数的原料制成：30份硬脂酸，20份的银粉，10份的铜粉，75份WO3粉，表面涂层原料为0.4份WO3、0.3份NiO和0.3份VO2粉末。
a.球磨：按配比称取原料后，硬脂酸粉末，钨粉依次放入高能球磨机中，进行高能球磨，分别得到硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末；
b.干燥：将硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末放在真空干燥箱内干燥；
c.压制：将干燥后的硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末放入焊头压模中，再通过液压机以50MPa/min加压至150MPa，保压2min，得到压坯；
d.烧结：将步骤c得到的压坯放入钼丝炉中，以10℃/min升温至1350℃，维持该温度180min，得到烧坯；
e.熔渗：将烧坯继续放在钼丝炉中，在真空气氛中用铜、银熔融体覆盖烧坯，将钼丝炉温度加热至1350℃，维持该温度80min；
f.涂布：将经过步骤e处理的烧坯放置在大气等离子喷涂设备中进行等离子喷涂，将少量熔融的WO3、NiO和VO2通过大气等离子喷涂设备喷涂到烧坯表面；
g.还原：将经过步骤f处理的烧坯置于氢气氛中，在750℃下，对烧坯进行保温；
h.烧结：将经过步骤g处理的烧坯放入钼丝炉进行烧结。
以上实施例仅用以说明本发明型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种高硬度点焊机用焊头，其特征在于，由如下各组分份数的原料制成：25-30份硬脂酸，10-15份的银粉，15-20份的铜粉，70-75份WO3粉，表面涂层原料为0.4份WO3、0.3份NiO和0.3份VO2粉末。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度点焊机，其特征在于，该焊头的生产方法包括如下几个步骤：
a.球磨：按配比称取原料后，硬脂酸粉末，钨粉依次放入高能球磨机中，进行高能球磨，分别得到硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末；
b.干燥：将硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末放在真空干燥箱内干燥；
c.压制：将干燥后的硬脂酸和钨粉混合的细粒度的粉末放入焊头压模中，再通过液压机以50-80MPa/min加压至150-250MPa，保压2min，得到压坯；
d.烧结：将步骤c得到的压坯放入钼丝炉中，以10-20℃/min升温至1300-1350℃，维持该温度150-200min，得到烧坯；
e.熔渗：将烧坯继续放在钼丝炉中，在真空气氛中用铜、银熔融体覆盖烧坯，将钼丝炉温度加热至1200-1400℃，维持该温度50-90min；
f.涂布：将经过步骤e处理的烧坯放置在大气等离子喷涂设备中进行等离子喷涂，将少量熔融的WO3、NiO和VO2通过大气等离子喷涂设备喷涂到烧坯表面；
g.还原：将经过步骤f处理的烧坯置于氢气氛中，在600-700℃下，对烧坯进行保温；
h.烧结：将经过步骤g处理的烧坯放入钼丝炉进行烧结。
3.根据权利要求2所述的一种高硬度点焊机用焊头及其生产方法，其特征在于：所述步骤a中高能球磨的持续时间为12h。
4.根据权利要求2所述的一种高硬度点焊机用焊头及其生产方法，其特征在于：步骤b中所述的真空干燥箱的干燥温度为40℃，干燥时间为120min。
5.根据权利要求2所述的一种高硬度点焊机用焊头及其生产方法，其特征在于：步骤g的还原时间为120min。
6.根据权利要求2所述的一种高硬度点焊机用焊头及其生产方法，其特征在于：步骤h烧结的温度为800℃，持续120min。
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