CN108237278A - 一种铜钼电极的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种铜钼电极的焊接方法，铜钼材料所制铜钼头和纯铜或铜合金制的铜座焊接为铜钼电极，步骤为：清理待焊面；待焊面涂抹钎焊熔剂后对接，装夹，待焊面为水平；待焊面的外围焊缝涂抹阻流剂将焊缝分隔为占25％～40％的排气区和占15％～30％的钎料加入区；钎料加入区与排气区的焊缝位置相对；待焊件与夹具装入高频感应加热设备，适量钎料置于钎料加入区，快速加热至钎料熔化，调节感应电流保温，至排气区均出现熔化的钎料，关停加热设备，冷却得铜钼电极。本方法阻流剂抑制熔化钎料在外围焊缝流动，熔化钎料从钎料加入区流入从排气区流出，将间隙内的气体挤出，解决大规格铜钼电极钎焊时间隙内气体排出问题；钎着率显著提高，达80％以上。

Description

一种铜钼电极的焊接方法

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种铜钼电极的焊接方法。

背景技术

铜钼材料具有良好的耐电弧侵蚀性及导电导热性能，广泛地应用在电器开关和电极上。铜钼材料通常用粉末冶金工艺制备，工艺复杂，成本较高，但只要有一定的厚度就可满足使用过程中耐高温、耐磨损和耐电弧腐蚀等要求。

铜或铜合金成本比铜钼材料低，且具有良好的导电、导热能力，能保证电极的电流导通、热量传递以及散热。

因此制备电极时将铜钼材料制成片状或块状的铜钼头，铜或铜合金制成铜座，铜钼头焊接在铜座上即为铜钼电极，铜座为铜钼头的支撑结构，还用于电极与其他部件的连接。

铜钼电极的焊接即铜钼头与铜座的焊接，最为常用的焊接方法之一是钎焊。

常规的钎焊工艺是将钎料预先放置在铜钼头与铜座的对接的待焊面之间或放置在待焊面周边外围的焊缝上，加温至高于钎料熔点，钎料熔化在毛细管作用下被吸入并填充铜钼头与铜座待焊面的间隙。不同的焊接条件与焊接工艺，钎料填充间隙的能力不同，焊接的钎着率也不同，钎着率越大的，焊接强度越高，焊接质量越好。

大规格铜钼电极进行钎焊时，二者的待焊平面相对紧贴且处于水平状态，即采用水平间隙。钎料熔化后在间隙中的流动阻力较大，而在待焊面的外围的焊缝上流动受到的阻力较小，故钎料在待焊面外围焊缝上流动比在待焊面之间的间隙中流动快。当熔化的钎料将待焊面周边焊缝填满时，就会将待焊面中部间隙封闭，其中的气体难以排出，即铜钼头与铜座待焊面的内部间隙不能被钎料充填，导致钎着率较低，焊接强度不合格。铜钼电极的尺寸越大，铜钼头与铜座需要焊接的待焊面面积就越大，其内部气体更不容易排出，钎着率和焊接强度也更难以满足要求。

铜钼电极的焊接要求焊接强度高，焊接钎着率要求达70％以上。但目前直径35mm规格的铜钼电极的焊接钎着率小于60％。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜钼电极的焊接方法，将铜钼头与铜座待焊面的外围焊缝分隔为钎料加入区和排气区，使钎料只能从钎料加入区向排气区流动，钎料的流动将铜钼头与铜座待焊面间隙内部的气体从排气区挤出，提高钎着率，提高焊接强度。

本发明提供的一种铜钼电极的焊接方法，以含铜10％～60％、含钼90％～40％的铜钼材料制为铜钼头，纯铜或含铜80％以上的铜合金制成与铜钼头相配合的铜座，焊接主要步骤如下：

Ⅰ、焊前准备

待焊的铜钼头和铜座的待焊面为平面，清理去除待焊面上的氧化物、油污和其它杂质；

Ⅱ、待焊件装配

步骤Ⅰ清理后的铜钼头和铜座的待焊面上各均匀涂抹一层铜或铜合金钎焊熔剂，二待焊面对接，装夹于电极专用焊接夹具上，待焊面为水平状态；

Ⅲ、涂抹阻流剂

在铜钼头和铜座对接的待焊面的周边外围焊缝上涂抹阻流剂，将整个焊缝周长分隔为排气区和钎料加入区，排气区长度为焊缝总周长的25％～40％，钎料加入区长度为焊缝总周长的15％～30％，排气区和钎料加入区之间的焊缝涂抹阻流剂。

钎料加入区与排气区所处焊缝的位置相对，二者中心的连线与待焊面的几何中心的距离小于该几何中心与周边最小距离的1/2。最佳方案是钎料加入区中心与排气区中心的连线穿过待焊面的几何中心。

所述阻流剂由金属氧化物与粘接剂混合而成，所述金属氧化物为氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化镁中的任一种，氧化物与粘接剂的重量比为10:(1～3)。所述粘接剂为聚乙烯醇粘接剂、聚乙二醇粘接剂和丙烯酸聚合物粘接剂中的任一种。

为便于阻流剂的涂抹，在步骤Ⅱ铜钼头和铜座的待焊面对接后进行本步骤，或者在铜钼头和铜座装夹后进行本步骤；

Ⅳ、钎焊

将完成步骤Ⅲ处理后的待焊件与夹具一起装入高频感应加热设备中，将适量的钎料置于钎料加入区，启动高频感应加热设备快速加热，观察到钎料开始熔化时，调节感应电流进行保温；观察钎料加入区上熔化钎料被吸入对接的待焊件的间隙，需要时在钎料加入区补充钎料，直至观察到排气区均出现熔化的钎料，即待焊件的间隙被钎料充满，关停高频感应加热设备，待焊件在夹具上冷却至钎料熔点以下，得到铜钼头和铜座钎焊为一体的铜钼电极。

所述钎料根据铜钼头和铜座的材料进行选择。

所述高频感应加热设备配备温度传感器和温度实时显示装置。

与现有技术相比，本发明一种铜钼电极的焊接方法的优点为：1、使用阻流剂涂抹外围焊缝，将焊缝分隔为排气区与钎料加入区，阻流剂抑制熔化钎料在外围焊缝上的流动，迫使熔化钎料从钎料加入区流入后再从排气区流出，熔化钎料的流动中将间隙内的气体挤出，无需增加设备或复杂的加工步骤便解决了大规格铜钼电极钎焊时其间隙内部气体难以排出的问题；2、显著提高了焊接钎着率，采用本发明方案进行钎焊时钎着率可达80％以上，保证了铜钼电极的焊接强度合格。

具体实施方式

实施例1

Ⅰ、焊前准备

直径为Ф35mm厚度为8mm的铜钼圆片为铜钼头，直径为Ф36mm长度为40mm的纯铜棒为铜座，铜钼头的待焊面为Ф35mm的圆平面，铜座的待焊面为Ф36mm的圆平面；清理去除待焊面上的氧化物、油污和其它杂质；

Ⅱ、待焊件装配

步骤Ⅰ清理后的铜钼头和铜座的待焊面上各均匀涂抹一层铜或铜合金钎焊熔剂，本例选用糊状银钎焊熔剂，二待焊面对接，装夹于电极专用焊接夹具上，待焊面为水平状态；

Ⅲ、涂抹阻流剂

在铜钼头和铜座对接的待焊面的外圆焊缝上涂抹阻流剂，将整个外圆焊缝分隔为排气区和钎料加入区，本例钎料加入区长度为外圆焊缝周长的22％，排气区长度为外圆焊缝周长的32％，两个区中心的连线经过待焊面的圆心；涂抹阻流剂的两处焊缝长度各为外圆焊缝周长的23％

本例阻流剂为氧化锆与聚乙烯醇粘接剂混合而成，氧化物与粘接剂的重量比为10:1。

Ⅳ、钎焊

将完成步骤Ⅲ处理后的待焊件与夹具一起装入高频感应加热设备的感应线圈内。本例选用熔程为620℃～655℃的(Ag56CuZnSn)丝状钎料，钎料丝直径为1mm，将钎料丝放置于钎料加料区。启动高频感应加热设备，感应电流调为500A进行加热，加热3分钟后，钎料丝开始熔化；将感应电流调为200A进行保温，约1分钟后熔化的钎料充满排气区焊缝，关停高频感应加热设备，待焊件在夹具上冷却至钎料熔点以下。对所得铜钼电极焊接面进行检测，其焊接钎着率达85％。

本例高频感应加热设备还配备了温度传感器和温度实时显示装置。以观察掌握高频感应加热设备内待焊件的温度。

实施例2

步骤Ⅰ焊前准备与步骤Ⅱ待焊件装配，与实施例1相同；

Ⅲ、涂抹阻流剂

与实施例1相似；本例钎料加入区长度为外圆焊缝周长的30％，排气区长度为外圆焊缝周长的40％，两个区中心的连线经过待焊面的圆心；涂抹阻流剂的两处焊缝长度各为外圆焊缝周长的15％

本例阻流剂为氧化锆与聚乙二醇粘接剂混合而成，氧化物与粘接剂的重量比为10:3。

Ⅳ、钎焊

将完成步骤Ⅲ处理后的待焊件与夹具一起装入高频感应加热设备的感应线圈内。本例钎料与实施例1相同。

启动高频感应加热设备，感应电流调为500A进行加热，加热3分钟后，钎料丝开始熔化；将感应电流调为200A进行保温，约1分钟后熔化的钎料充满排气区焊缝，关停高频感应加热设备，待焊件在夹具上冷却至钎料熔点以下。对所得铜钼电极焊接面进行检测，其焊接钎着率达84％。

实施例3：

步骤Ⅰ焊前准备与步骤Ⅱ待焊件装配，与实施例1相同；

Ⅲ、涂抹阻流剂

与实施例1相似；本例钎料加入区长度为外圆焊缝周长的15％，排气区长度为外圆焊缝周长的25％，两个区中心的连线经过待焊面的圆心；涂抹阻流剂的两处焊缝长度各为外圆焊缝周长的30％

本例阻流剂为氧化钛与丙烯酸聚合物粘接剂混合而成，氧化物与粘接剂的重量比为10:2。

Ⅳ、钎焊

将完成步骤Ⅲ处理后的待焊件与夹具一起装入高频感应加热设备的感应线圈内。本例钎料与实施例1相同。

启动高频感应加热设备，感应电流调为500A进行加热，加热3分钟后，钎料丝开始熔化；将感应电流调为200A进行保温，约1分钟后熔化的钎料充满排气区焊缝，关停高频感应加热设备，待焊件在夹具上冷却至钎料熔点以下。对所得铜钼电极焊接面进行检测，其焊接钎着率达82％。

实施例4：

Ⅰ、焊前准备

直径为Ф45mm厚度为10mm的铜钼圆片为铜钼头，直径为Ф48mm长度为50mm的QCr0.5铬铜棒为铜座，铜钼头的待焊面为Ф45mm的圆平面，铜座的待焊面为Ф48mm的圆平面；清理去除待焊面上的氧化物、油污和其它杂质；

Ⅱ、待焊件装配

与实施例1相同；

Ⅲ、涂抹阻流剂

本例阻流剂为氧化镁与聚乙烯醇粘接剂混合而成，氧化物与粘接剂的重量比为10:1。

其它与实施例1相同；

Ⅳ、钎焊

将完成步骤Ⅲ处理后的待焊件与夹具一起装入高频感应加热设备的感应线圈内。本例选用熔程为670℃～710℃的(Ag49CuZnMnNi)丝状钎料，钎料丝直径为1mm，将钎料丝的一端放置于钎料加入区。启动高频感应加热设备，感应电流调为550A进行加热，加热4分钟后，钎料丝开始熔化；将感应电流调为300A进行保温，约2分钟后熔化的钎料充满排气区焊缝，关停高频感应加热设备，待焊件在夹具上冷却至钎料熔点以下。对所得铜钼电极焊接面进行检测，其焊接钎着率达82％。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铜钼电极的焊接方法，含铜10％～60％、含钼90％～40％的铜钼材料制为铜钼头，纯铜或含铜80％以上的铜合金制成与铜钼头相配合的铜座，焊接主要步骤如下：

Ⅰ、焊前准备

待焊的铜钼头和铜座的待焊面为平面，清理去除待焊面上的氧化物、油污和其它杂质；

Ⅱ、待焊件装配

步骤Ⅰ清理后的铜钼头和铜座的待焊面上各均匀涂抹一层铜或铜合金钎焊熔剂，二待焊面对接，装夹于电极专用焊接夹具上，待焊面为水平状态；

Ⅲ、涂抹阻流剂

在铜钼头和铜座对接的待焊面的周边外围焊缝上涂抹阻流剂，将整个焊缝周长分隔为排气区和钎料加入区，排气区长度为焊缝总周长的25％～40％，钎料加入区长度为焊缝总周长的15％～30％，排气区和钎料加入区之间的焊缝涂抹阻流剂；

钎料加入区与排气区所处焊缝的位置相对；

Ⅳ、钎焊

将完成步骤Ⅲ处理后的待焊件与夹具一起装入高频感应加热设备中，将适量的钎料置于钎料加入区，启动高频感应加热设备快速加热，观察到钎料开始熔化时，调节加感应加热电流进行保温；观察钎料加入区上熔化钎料被吸入对接的待焊件的间隙，需要时在钎料加入区补充钎料，直至观察到排气区均出现熔化的钎料，即待焊件的间隙被钎料充满，停止加热，待焊件在夹具上冷却至钎料熔点以下，得到铜钼头和铜座钎焊为一体的铜钼电极。

2.根据权利要求1所述的铜钼电极的焊接方法，其特征在于：

所述钎料加入区中心与排气区中心的连线与待焊面的几何中心的距离小于该几何中心与周边最小距离的1/2。

3.根据权利要求1所述的铜钼电极的焊接方法，其特征在于：

所述钎料加入区中心与排气区中心的连线穿过待焊面的几何中心。

4.根据权利要求1所述的铜钼电极的焊接方法，其特征在于：

所述阻流剂由金属氧化物与粘接剂混合而成，所述金属氧化物为氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化镁中的任一种，氧化物与粘接剂的重量比为10:(1～3)。

5.根据权利要求4所述的铜钼电极的焊接方法，其特征在于：

所述粘接剂为聚乙烯醇粘接剂、聚乙二醇粘接剂和丙烯酸聚合物粘接剂中的任一种。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的铜钼电极的焊接方法，其特征在于：

在步骤Ⅱ铜钼头和铜座的待焊面对接后进行所述步骤Ⅲ涂抹阻流剂，或者在铜钼头和铜座装夹后进行步骤Ⅲ涂抹阻流剂。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的铜钼电极的焊接方法，其特征在于：

所述高频感应加热设备配备温度传感器和温度实时显示装置。