CN115194310B - 一种碲铜合金的碰焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碲铜合金的碰焊方法，该碲铜合金的质量百分比组成为Te：0.4～0.7wt％，P：0.004～0.012wt％，余量为Cu和不可避免的杂质；其特征在于，包括以下步骤：1)碲铜棒材熔析：将棒材的一端插入到中频加热炉内，中频加热炉的加热功率50～80kw，加热区域的长度30～60mm，棒材的移动速度100～300mm/h，形成长度为30～120mm的紫铜区域端，熔析结束后，将碲铜棒材移出中频加热炉自然空冷；2)碰焊：将两根需要焊接的碲铜棒材固定在自动电阻焊机的夹头上，且紫铜区域端相对，自动电阻焊机的预热功率30～50kw，碰焊的功率70～120kw，碰焊移动行程5～8mm，碰焊移动力量1～3kgf，焊接时间10～14s。满足碲铜盘线，可以实现连续化生产。

Description

一种碲铜合金的碰焊方法
技术领域
本发明属于铜合金技术领域，具体涉及一种碲铜合金的碰焊方法。
背景技术
碲铜合金成熟的牌号为C14500，具有高导电性、易切削性、抗电弧性等，其导电率在85％IACS以上，切削性能接近Hpb63-3，是所有高铜合金中切削性能最好的材料。由于碲铜具备优越的切削加工性能和较高的导电性，使得它在等离子切割领域、新能源连接器领域以及部分高压开关领域得到应用，该产品加工费高，属于高附加值产品，年市场需求量在6000t以上，随着新能源汽车市场的扩大，需求量会不断增加，开发该款产品，是迫切的。传统的碲铜合金对焊后，因碲铜合金中析出有单质Te和Cu2Te，这些质点分布在晶界，容易形成脆性网状结构，导致拉丝断线，因此，对焊不良，导致后续的盘拉工艺无法连续化作业，严重影响生产效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够满足后续连续化作业的碲铜合金的碰焊方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种碲铜合金的碰焊方法，该碲铜合金的质量百分比组成为Te：0.4～0.7wt％，P：0.004～0.012wt％，余量为Cu和不可避免的杂质；其特征在于，包括以下步骤：
1)碲铜棒材熔析：将棒材的一端插入到中频加热炉内，中频加热炉的加热功率50～80kw，加热区域的长度30～60mm，棒材的移动速度100～300mm/h，形成长度为30～120mm的紫铜区域端，熔析结束后，将碲铜棒材移出中频加热炉自然空冷；
2)碰焊：将两根需要焊接的碲铜棒材固定在自动电阻焊机的夹头上，且紫铜区域端相对，自动电阻焊机的预热功率30～50kw，碰焊的功率70～120kw，碰焊移动行程5～8mm，碰焊移动力量1～3kgf，焊接时间10～14s。
中频加热炉的加热功率50～80kw，低于50kw效率较低，热透性慢，不利于熔析时过程移动，高于80kw，熔化效率过快，容易导致熔体滴漏。
加热区域的长度30～60mm，低于30mm加热效率低，容易导致熔体滴漏。
棒材的移动速度100～300mm/h，低于100mm/h效率低，不利于生产进行，高于300mm/h，移动速度快，溶质扩散不充分，熔析效果差。
预热功率30～50kw，预热属于短时间，400到600℃即可，过高不利于控制，过低效率低。
碰焊的功率70～120kw，低于70kw碰焊过热慢，熔化速度慢，容易导致碰焊氧化渣较多，碰焊接口脆性断裂的几率加大，高于120kw容易过热，熔体之间的融合性差，因为焊接料瞬间熔化，碰焊移动过程导致熔体快速溢出，焊合层薄弱。
碰焊移动行程5～8mm，低于5mm焊接层不牢，高于8mm对于提高焊接层厚度作用不大，同时增加氧化渣的风险。
碰焊移动力量1～3kgf，低于1kgf焊接速度慢，氧化严重，高于3kgf，焊接移动速度容易过快，导致焊接层偏薄，强度变差。
焊接时间10～14s，低于10s焊接层熔体之间融合时间不够，容易导致焊接处开裂、疏松、气孔，高于14s焊接接头处过烧，焊接接头强度降低。
作为优选，所述碲铜棒材的紫铜区域端的微观组织以单质铜相为主，单质铜相的面积占比在95％以上。碲基本不与熔铜互溶，紫铜区域端在经过1～3次熔析时，过程中Te会逐步向液相侧扩散，最后大部分溶质Te相和化合物Cu2Te相会均匀富集到另一端，形成长度为30～120mm的紫铜区域端，紫铜区域端的微观组织以单质铜相为主，单质铜相的面积占比在95％以上，利于焊接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过控制碲铜棒材熔析各参数，利用碲铜凝固时碲在液相中富集即偏析使得棒材中碲向熔化区的一端富集，从而使另一端趋向紫铜基体，将紫铜区域端的长度控制在30～120mm，控制碰焊各参数，实现碲铜棒材的紫铜区域端牢固焊接，满足碲铜盘线，可以实现连续化生产，效率至少提高5倍以上，同时保证成品的表面质量、性能的一致性。
附图说明
图1为本发明实施例1在中频加热炉内的熔析照片；
图2为本发明实施例1碰焊后的照片；
图3为本发明实施例1熔析前的紫铜区域端的金相照片；
图4为本发明实施例1熔析后的紫铜区域端的金相照片；
图5为本发明实施例2熔析前的紫铜区域端的金相照片；
图6为本发明实施例2熔析后的紫铜区域端的金相照片；
图7为本发明对比例熔析后的紫铜区域端的金相照片。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1制备成品规格φ9mm的碲铜棒材，碲铜棒材的成分：Te0.45wt％，P0.008wt％，Cu余量。
将φ12mm的铸坯形成盘条，每一个盘的棒坯长度350～400m，将4个盘的铸坯首尾焊接后连续拉丝，工艺流程：φ12mm→φ11mm→φ10.5(扒皮)mm→φ9mm。
焊接采用碰焊方法，步骤如下：
1)碲铜棒材熔析：将棒材的一端插入到中频加热炉内，中频加热炉的加热功率60kw，加热区域的长度30mm，棒材的移动速度150mm/h，形成长度为50mm的紫铜区域端，熔析结束后，将碲铜棒材移出中频加热炉自然空冷；
2)碰焊：将两根需要焊接的碲铜棒材固定在自动电阻焊机的夹头上，且紫铜区域端相对，自动电阻焊机的预热功率30kw，碰焊的功率70kw，碰焊移动行程5mm，碰焊移动力量2kgf，焊接时间12s。
参见图3所示，熔析前的紫铜区域端中存在明显的黑色质点，这些物质就是单质Te和Cu2Te，这些质点分布在晶界，容易形成脆性网状结构，未熔析焊接后，该网状结构会遗传，导致焊接部位容易脆断，导致拉丝断线。参见图4所示，碲铜棒材的紫铜区域端的微观组织以单质铜相为主，单质铜相的面积占比在97％，熔析后的紫铜区域端中黑色质点基本消除，可以断定碲已经被转移。
将焊接接头折弯180°未出现断裂，采用模具拉丝4mm以上未出现断线问题，对具有焊接接头的碲铜棒材进行拉伸，拉伸断口没有出现在焊接处，延伸率达到39％，满足连续缩径延伸4mm不断线，说明成品的表面质量好，性能一致性高。
实施例2制备成品规格φ10mm的碲铜棒材，碲铜棒材的成分：Te0.43wt％，P0.009wt％，Cu余量。
将φ14mm的铸坯形成盘条，每一个盘的棒坯长度350～400m，将4个盘的铸坯首尾焊接后连续拉丝，工艺流程：φ14mm→φ13mm→φ12.5(扒皮)mm→φ11mm→10mm。
焊接采用碰焊方法，步骤如下：
步骤如下：
1)碲铜棒材熔析：将棒材的一端插入到中频加热炉内，中频加热炉的加热功率80kw，加热区域的长度40mm，棒材的移动速度100mm/h，形成长度为60mm的紫铜区域端，熔析结束后，将碲铜棒材移出中频加热炉自然空冷；
2)碰焊：将两根需要焊接的碲铜棒材固定在自动电阻焊机的夹头上，且紫铜区域端相对，自动电阻焊机的预热功率40kw，碰焊的功率75kw，碰焊移动行程6mm，碰焊移动力量3kgf，焊接时间13s。
参见图5所示，熔析前的紫铜区域端中存在明显的黑色质点，这些物质就是单质Te和Cu2Te，这些质点分布在晶界，容易形成脆性网状结构，未熔析焊接后，该网状结构会遗传，导致焊接部位容易脆断，导致拉丝断线。参见图6所示，碲铜棒材的紫铜区域端的微观组织以单质铜相为主，单质铜相的面积占比在98％，熔析后的紫铜区域端中黑色质点基本消除，可以断定碲已经被转移。
将焊接接头折弯180°未出现断裂，采用模具拉丝4mm以上未出现断线问题，对具有焊接接头的碲铜棒材进行拉伸，拉伸断口没有出现在焊接处，延伸率达到37％，满足连续缩径延伸4mm不断线，说明成品的表面质量好，性能一致性高。
对比例与实施例2的不同之处在于：省略碲铜棒材熔析步骤。
参见图7所示，熔析前的紫铜区域端中存在明显的黑色质点，这些物质就是单质Te和Cu2Te，这些质点分布在晶界，容易形成脆性网状结构，未熔析焊接后，该网状结构会遗传，导致焊接部位容易脆断，导致拉丝断线。
将焊接接头折弯180°出现断裂，采用模具拉丝4mm出现断线问题，断线处位于焊接接头部位，延伸率达到10％，断口齐平，仅有少许的变径，属于脆断。

Claims (2)

1.一种碲铜合金的碰焊方法，该碲铜合金的质量百分比组成为Te：0.4～0.7wt％，P：0.004～0.012wt％，余量为Cu和不可避免的杂质；其特征在于，包括以下步骤：
1)碲铜棒材熔析：将棒材的一端插入到中频加热炉内，中频加热炉的加热功率50～80kw，加热区域的长度30～60mm，棒材的移动速度100～300mm/h，形成长度为30～120mm的紫铜区域端，熔析结束后，将碲铜棒材移出中频加热炉自然空冷；
2)碰焊：将两根需要焊接的碲铜棒材固定在自动电阻焊机的夹头上，且紫铜区域端相对，自动电阻焊机的预热功率30～50kw，碰焊的功率70～120kw，碰焊移动行程5～8mm，碰焊移动力量1～3kgf，焊接时间10～14s。
2.根据权利要求1所述的碲铜合金的碰焊方法，其特征在于：所述碲铜棒材的紫铜区域端的微观组织以单质铜相为主，单质铜相的面积占比在95％以上。
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