DE1690620C3

DE1690620C3 - Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Widerstands-Punktschweißelektrode

Info

Publication number: DE1690620C3
Application number: DE19671690620
Authority: DE
Inventors: Yozo Souka Saitama; Ozaki Yoshihisa Tokio; Nakamura (Japan)
Original assignee: Nichiriku Gohmei Kaisha, Tokio
Priority date: 1967-03-23
Filing date: 1967-03-23
Publication date: 1976-07-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ;iner elektrischen Widerslands-Punktschweißelektrode nit einem vorwiegend aus Kupfer bestehenden -irundkörper. der wenigstens im Bereich der Spitze der elektrode mit einer Metallschicht höherer Festigkeit als Jiejcnige des Grundkörpers versehen ist.

Die Widerstandsschweißung erfolgt bekannterweise .lurch die in dem Werkstück erzeugte Widcrslandswär- «i·· dit* entsteht, wenn ein elektrischer Strom hoher Stromstärke kurzzeitig über eine auf dem zu schweißenden Werkstoff gepreßte Elektrode η.it schlanker Spitze zugeführt wird. Es ist daher erforderlich, einen Elekirodenwerkstoff zu wählen, der einen niedrigen spezifischen Widerstand aufweist und damit ein guter Wärmeleiter ist. Übliche Elektroden bestehen daher aus reinem oder niedrig legiertem Kupfer. Stoffe, deren Festigkeit verhältnismäßig gering ist und die durch Erwärmung zum Erweichen neigen. Diese Elektroden

so haben daher den Nachteil, daß sie durch die aus den) Werkstück abgeleitete Wärme erweicht und an ihrer Spitze verformt werden.

Es ist bereits bekannt (US-PS 23 20 920), die Spitze einer solchen Schweißelektrode — und zwar nicht nur die unmittelbare Arbeitsfläche, sondern auch ein seitliches Randgebiet um diese Arbeitsfläche — mit einem Überzug zu versehen, um die Standfestigkeit der Arbeitsfläche und deren Verformung zu verhindern. Zu diesem Zweck wird ein Überzug aus Silber oder Chrom vorgeschlagen, der galvanisch auf die Kupierelektrode aufgebracht werden soll. Da Silber einerseits weich und andererseits gut leitfähig ist. soll für einen solchen Silberüberzug eine größere Schichtstärke gewählt werden als bei einem Chromüberzug, der auf Grund der Erhöhung des elektrischen Widerstandes dünn gehalten werden s.>ll. Mit diesen Maßnahmen soll eine Verformung der Spitze durch Verhinderung von Materialwanderung geschützt werden, im übrigen ergibt das Elektroplattieren bzw. das galvanische Aufbringen der angesprochenen Metalle auf die Kupfcrelekirode keine mechanisch besonders innige Verbindung, so daß Beschädigungen bzw. Abblätterungen dieser Metall schichten unter entsprechender mechanischer Beanspruchung befürchtet werden müssen.

Nach einem weiteren bekannten Vorschlag (IIS-PS 21 80 396) wird die Spitze einer Schweißelektrode der in Frage stellenden Art dadurch vor einer radialen Ausbreitung unter der herrschenden Erweichung und Druckbelasuing geschützt, daß sic von einem hülsenlörmigen Meuillteil hoher Festigkeit manlcllörmig eingefaßt wird. Das hülsenförniige Meiallleil soll aus Chrom oder einen) ähnlich festen Werkstoff bestehen und kann in den Kupferkörperder Elektrode eingebettet sein. Die Herstellung der Metallhülse soll durch Elektrolyse oder auch durch Aulplattieren bzw. Aulschieben einer vorgefertigten Hülse geschehen. Abgesehen von den Herstellungsumständcn. die sich durch das Einbetten einer solchen Hülse in den Elektrodenwerksioff ergeben, tritt auch hier eine relativ geringe mechanische Verbindung /wischen den) Hülsenwerkstoff und den) Elektrodenwerkstoff auf. was bereits dadurch dokumentiert wird, daß in einigen Ausführungsbeispielen dieser vorerwähnten US-PS besondere Auslormungen an den Hülsen vorgesehen sind, um diese im Eleklrodenwerkstoff zu verankern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Widerstands-Punktsehweißelektrode der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchen) sich eine innige Verbindung der Metallschicht höherer Festigkeit mit den) Grundkörper ergibt und zugleich eine Anpassung der metallurgischen Eigenschaften der Metallschicht an die der Werkstücke erlaubt.

Die Aufgabe wird cifindungsgcmäß dadurch gelöst.

daß die Metallschicht durch Eindiffundieren von Zink und mindestens einem der Stolle Al, Cr, Ni. Ti, Si, Be und/oder einer Eisenlegierung mit einem dieser Stoffe hergestellt wird.

Das Eindiffundicren der vorerwähnten Stoffe in den Cirimdkörpcr schafft eine besonders innige Verbindung /wischen der Umgebiingsschieht höherer Festigkeit und dom Grundkörper, die praktisch seifenlos ineinander übergehen: die Schicht weist /um Inneren der Elektrode hin gesehen zunehmend Kupfer auf und zeigt im übrigen eine für die beabsichtigte Festigkeit vorteilhafte Dendritenbildung. Der kontinuierliche Übergang /wischen Deckschicht und Elekirodenwerkstoff des Grundkörpers führt weiterhin dazu, daß plötzliche Veriinderungcn der thermischen und elektrischen Leitfähigkeitszuslände im Übergangsbereich vermieden werden, wodurch eine besondere Gefahr einer Trennung zwischen Grundkörper und Schicht ausgeschaltet wird.

Zink läßt sich in Kupfer besonders gut eindiffundieipn. es dient darüber hinaus als Hilfe für die Eindiffundierung des oder der weiteren Stoffe, die sich /um Teil mit Kupfer direkt nur schlecht legieren hissen, wie beispielsweise Titan. Durch die Vielfalt der nach dem Zink einzudiffundierenden Stoffe lassen sich Elektroden verschiedener Eigenschaften in Anpassung an den Verwendungszweck herstellen, so lassen sich beispielsweise neben der angestrebten Festigkeit besonders gute Verschleiß- oder Korrosionsbeständigkeit erzielen. Schließlich ist durch die Wahl ties über /ink hinaus ein/udifl'undiercnden Stoffes eine Anpassungsfähigkeit auch an den Werkstoff der mit der Elektrode zu verschweißenden Werkstücke gegeben.

Heim Aufbringen der Metallschicht diffundiert zunächst das Zink in den vorwiegend aus Kupfer bestehenden Grundkörper, danach dringen in die derart nach außen mit Zink am meisten angereicherte I .egierungsschicht der oder die weiteren Stoffe ein. Dies kann grundsätzlich in einem einzigen Verfahrenssehriit durch Erwärmen auf eine bestimmte Temperatur über eine bestimmte Zeitdauer hinweg erfolgen, wobei man grundsätzlich auch eine solche Wärmebehandlung in zwei Phasen unterscheiden kann, nämlich einer ersten, in der das Zink cindiffundiert, und einer /weiten, in der der oder die übrigen Stoffe cindilfundieren. Die aul'einanerfolgenden F.rwärmungsphasen können sich jedoch auch nach Dauer und/oder Höhe der Temperatur unterschieden. Maßgeblich ist dabei, wie dick die Schicht b/w. der legierte Bereich werden soll und welche Stolle i.11 einzelnen verwende! weiden.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemaßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben. An Hand des in der Zeichnung wiedergegebenen Auslühruiigsbeispicls einer nach einer Ausführungsforni des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Kiektrode wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das ausführungsbeispiel,

F i g. 2 einen vergrößerten Teilbereich Λ des Beispiels nach Fig. I.

I ist der Grundwerkstoff aus Kupier oder Kupferlegierung, der in der herkömmlichen Elektrodenform ausgebildet ist. 2 ist eine dünne Kupfer-Z.ink-Legicrungssehicht. gebildet durch Diffusion und Infiltration von Zink aiii der ganzen Oberfläche ties Kuplergrimd Werkstoffes, die eine Art von Übergangsschicht darstelll, in welcher der Zinkgchalt nach innen hin und der Kiipfcrgehalt nach außen hin abnimmt, i isi eine dünne AuUenschicht aus gegen hohe Spannung und Korrosion widerstandsfähigem Metall, gebildet durch Diffusion und Infiltration eines Metalls, ausgewähll aus den im Patentanspruch I genannten Stollen. Diese bildet eine durchgehende Schicht, die mittels de: Lcgierungs-Zwischenschichi 2 mix dem Kupfergrund werkstoff verbunden ist, wobc^; der Zinkgehalt bzw. de: Zink- und Kupfergehalt von außen nach innen zunimm und der Gehalt des hochwiderstandsfähigen Metalls z. B. Aluminium, abnimmt und somit eine Übergangs schicht bildet.

4 ist eine Öffnung für die Kühlwasserzufuhr, wie sie bei den herkömmlichen Schweißelektroden üblich ist.

Die Elektrode bildet somit einen homogenen Körpc mittels der Übergangslegierungsschicht, deren Zusam mensetzung sich von dem Außcnsehichtmetall zu den Innenkupfergrundwerkstoff hin kontinuierlich verän den.

Da sich zwischen der Deckschicht und den Kupfergrundwerkstoff keine Leerzone befindet, besitz die Elektrode nicht nur den Vorteil, daß die Deckschich nicht abblättern kann, sondern daß sie auch eine hervorragende thermische und elektrische Leitfähigkei aufweist. Mit anderen Worten, da die erwähnte Legierungsschicht durch Diffusion und Infillraiioi gebildet wird, ist es möglich, die Legierung in eine äußerst dünnen Schicht aufzubringen. Außerdem kam auch eine plötzliche Veränderung der thermischen unc elektrischen Leitfähigkeit in der Übergangsschich durch den kontinuierlichen Übergang von der l.egie rungsschichl zu dem Kupfergrundwerkstoff vermieder werden.

Da die Elektrode durch Diffusion und Infiltration tie eine hervorragende l.egierbarkeil besitzenden Zinks ii this Kupfer und durch weitere Diffusion und Infillraiioi' eines anderen Metalls mit gutem Verschleiß- ocle Korrosionswiderstand in die gebildete Kupfcr-Zink-l.e gierungsschicht hergestellt ist. besitzt sie den weiteren Vorteil, daß sogar ein mit Kupfer schlecht legierbare Metall. /. B. Titan, ohne weiteres verwendet werdet kann. Die Elektrode hat somit den Vorteil, daß ihre Oberliächenhärte, Hitze- und Korrosionsbestänciigkei durch die Wahl eines geeigneten Metalls zur Erzielung eines bestimmten erwünschten Widerstandes unie Verwendung von Zink als Medium erheblich verbesscr werden können.

Da ferner die nicht abblätternde Legierungssehich die Übergangsschicht für das andere widerstandsfähig! Metall in der Elektrode bildet, weist die Elektrode nu einen geringen Verschleiß und eine geringe Verformung auf und kann so lange benutzt werden, bis dii Legierungsschicht durch Verschleiß abgetragen und de Kupfergrundwerkstoff unbrauchbar wird. Es ist dahe ein weiterer Vorteil der Elektrode, daß ihre Standzei gegenüber der herkömmlichen Elektrode um die Zei verlängert wird, bis die Legierungsschicht verschwinde Dies bewirkt zusammen mit der erhöhten llärie de l.egicrungsschicht eine merklich längere Standzeit.

Da ferner die Legierungsschicht auf der Elektrod durch Diffusion und Infiltration gebildet wird, kann tli Elektrode mit sehr niedrigen Kosten und in Massenpro duktion unter Gewährleistung der Gleichmäßigkeit de • ■/■/eugnisse hergestellt werden.

Was tlas I lerstellungsveiTahren betrifft, st) wird das j nach tier gewünschten Widerstandsfähigkeit aus den ii Patentanspruch I genannten Stoffen gewählte Metall] pulver mit Zinkpulver oder Zinkslaub und einer ode mehreren Feuerfeststoffartcn wie z. B. Tonerde. Ma| gnesia. Magnesit, Olivinsand. Silikasancl od. dgl. ver mischt, um «.lie Sinterung zu verhindern.

Dieser Mischung aus 30 bis 60 Gewichtsprozcnl Metallpulver und 40 bis 70 Gewichtsprozcnl Feuerfest]

siolf wird ein oder mehrere geeignete Reakiionspromo· loren. wie /. B. Ammonium-Halogenid, in einer Menge von weniger als 5 Gewichtsprozent zugeschlagen. Hin Teil der vorstehend geiuinnien MeUiIIe, wie z. B. Aluminium. Chrom, Nickel. Titan. Beryllium od. dgl. kann durch deren Salz ersetzt werden.

Die aiii diese Weise gebildete l'ulvermischiiiig wird in ein /.. B. aus Eisen hergestelltes Reaklionsgeläß eingebracht und der elektrodenföimige Kupiergrundwerkstoff in das Pulver eingetaucht, nachdem er mit einer Säure gereinigt und getrocknet wurde.

Das Gefäß wird verschlossen und bei geeigneter Temperatur für geeignete Zeit erwärmt, damit das /.ink reagiert. Nach Beendigung der Diffusion und Infiltration des Zinks wird das Gefäß weiter bei geeigneter Temperatur für geeignete Zeit erwärmt, damit das Zink mit dem anderen Metall reagiert.

Nachdem die Diffusion und Infiltration des anderen Metalls in die Zink-Kupfcr-Legierungsschicht erfolgt ist, wird der Kupfergrundwcrkstofl abgekühlt.

Wie in den Beispielen 1 und 2 gezeigt ist. wird das /u diesem Zweck auf 150 bis 200 C vorgewärmte Gefäß in einen Wärmeofen eingelegt und gewöhnlich bei 380 bis 520' C während 1 bis 4 Stunden und anschließend bei W)O bis 950' C während 2 bis b Stunden erwärmt. Man kann das Gefäß auch ohne Vorwärmung unmittelbar auf die Temperatur der Zinkreaktion erhitzen.

Der Wärmeofen kann natürlich im Stillstand aulgeheizt werden, vorzugsweise wird jedoch das Gefäß mit einer Drehzahl von 30 bis b0 Umdrehungen pro Stunde gedreht, um die Gleichmäßigkeit des Erzeugnisses zu verbessern.

Obwohl die vorstehende Beschreibung sich auf den I all bezieht, in dem der KuplergrundwerksioH in ein Reaktionspulver eingetaucht wird, das sich gewöhnlich in einem Gefäß befindet, so ist es doch auch möglich, die Pulvermischung auf die Oberfläche des Kupfergriindwerkstoffcs aufzupinseln und diesen in ein Gelaß einzulegen, wie im Beispiel 2 dargelegt.

Die Art des Reaküonspiomotors. die Menge dos Feuerfeststoffes und die Behandlungstempcratur wer den je nach der Art des Metalls, das in die Zink-Kupfer-Legierungsschicht hineindiffundiert und infiltriert werden soll, sowie nach der Dicke der l.egicrungsschicht bestimmt. Die Dicke der I.egicrungsschicht kann durch Veränderung der Zusammensetzung der Reaktionspulvermischung variiert werden, vom Gesichtspunkt der besseren thermischen und elektrischen Leitfähigkeit wird jedoch vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0.6 bis 1,8 mm verwendet.

Mit anderen Worten, wird die Dicke der Legierungsschicht innerhalb des genannten Bereichs gewählt, so kann die Wärmeleitfähigkeit der Elektrode auf mehr als 80% des Wertes von reinem Kupfer und die elektrische Leitfähigkeit auf mehr als 80% des Wertes von retnem Kupfer gehalten werden. Somit kann bei praktischer Verwendung fast der gleiche Wirkungsgrad erzielt werden wie im Falle von reinem Kupfer. Ein besseres Verständnis der Erfindung kann durch die nachfolgenden Beispiele vermittelt werden, die nur als Erläuterung und nicht als Begrenzung der Erfindung dargebracht sind. Es werden durchweg Gewichtsteile benutzt.

Beispiel 1

Eine Elektrode aus reinem Kupfer wurde in 10%iger wäßriger HCI-Lösung mit einer Temperatur von 40'¹C gewaschen, mit warmem Wasser abgespült und getrocknet. Man benutzte eine Reaktionsmischung.

bestellend aus

100 Teilen Zinkstaub
75 Teilen Aluminiumpulver
50 Teilen I crrochrompulver
100 feilen Tonerdepulver und
25 Teilen Magnesiapulver

zusammen mil einem Rcaklionspromolor, bestehend aus

1,5 Teilen Ammoniumiluorid sind
1.5 Teilen Aluminiumfluorid.

Nach Vorwärmung auf 200'¹C wurde das Reaktionsgeläß bei 480"C während 2 Stunden und bei 850"C wahrend 4 Stunden erwärmt, wobei das Gefäß mit der Reaktionsmischung mit einer Drehzahl von 50 Umdrehungen pro Stunde gedieht wurde. Als Ergebnis wurde eine Elektrode mit einer 1,8 mm dicken Legierungsschicht gewonnen, deren Zusammensetzung 20% Zn. 11% Al, 3% Cr, Rest Cu war.

Elektrische Leitfähigkeit 55% IACS(Schicht)

Wärmeleitfähigkeit (>8% (Schicht)

Härte RB 95 (Schicht)

bei normaler
Temperatur
RBBOiSchicht)
bei 300C

Beispiel 2

line Elektrode aus reinem Kupfer wurde tier gleichen Vorbehandlung wie im Beispiel 1 unterzogen.
Line Reaktionsmischung, bestehend aus
KK) Teilen Zinkpulver
80 Teilen Ferroaluminiumpulver
40 Teilen Nickclpulver

1.0 teilen Ammoniumchlorid
lOTeilen Nickclchlorid und
100Teilen Magnesit

wurde mit Wasser und Wasserglas zu einer l\istc\ verrührt und aul die Elektrode aufgepinselt, die dann getrocknet wurde. Man verwendete einen feuerfesten Reaktionsfüllstoff aus

i 0 Teilen Tonerde und
20 Teilen Magnesia.

Nach der Vorwärmung auf 150' C wurde das Gefäl.' bei 300 C während 3 Stunden und bei 900 C während 2 Stunden erwärmt. Während der Reaktionszeit blieb da¹ Reaktionsgefäß im Ofen in ruhender Stellung. Al· Ergebnis wurde eine Legierungsschicht mit 2 mm Dickt, und der Zusammensetzung von 25% Zn. 15% Al 8% Ni. Re.,: Cu erhalten.

Elektrische Leitfähigkeit 65% IACS (Schicht)

Wärmeleitfähigkeit 70% (Schicht)

Härte RB 27

(Grundwerkstoff) RB 100 (Schicht)
bei normaler Temperatur RB80(Schicht) bei 300° C

Beispiel 3

Eine Elektrode mit 0,6 Gewichtsprozent Cr, Res Kupfer, wurde der gleichen Vorbehandlung wie in Beispiel 1 unterzogen.

Man verwendete eine Reaktionsmischung, bestehero aus

100 Teilen Zinkstaub

200 Teilen Tonerde und

100 Teilen Ferroaluminium und

I'rouiolor. bestehend aus

()."> I eilen A m 111 <) 11 i 11 m c h! t > ι i (I iiiul
l.^r) I 'eilen Aluniiiiiiimlliiorid.

Das Rcaklions^eliiri wurde aiii -JOO ( erwärmt und wahrend 2 Slniulen hei dieser I einpeiaMir μοίιιιΐΐι,'π. Anschließend wurde es hei MO (' wahrend 3 Sliinden gehalten. Das (icfäß wurde mn Ί0 Umdrehungen pin Sliinile gedreht. ΛΚ Lrgebnis erhiell man eine Elektrode mn einer 2 mm dicken l.cgienmgsschicht. deren

Zusammensetzung 30% Zn.2b"/o Al. Rest ( u war. Elektrische Leitfähigkeit 35%IA( S (Schicht)

85"/ci IACS
((iniiulw erksloll) t>0% (Schicht)

Warnielcilläliigkcil

lane

einen Keakl lonsproiuoior aus I₁-) ] eilen Ammo: iumi'hlorid.

Nach Vorwärmung aiii 200 C wurde das Reakiions-■jclaß hei ~>20 < wahrciul 1.5 Siunden und dann hei 7>o ( wahrend i Siunden erw iirnii und während dieser /en mn 30 I Imdrehuiigen pro Siiinde ^'eiliehl. Als iTL'chnis erhiell man eine I lcklrode mil einer I.Miim theken l.eyierungsschichi. deren /usammensei/ung 2>"-c· /n. b'Vii 11. I "'ο Ni. Kesi Cu war.

.ic kl fische Leitfähigkeit
Wa: meleitlahigkeit
Härte

Beispiel 5

Elekt roden werkstoff 0,5% Bc-Cu

Zusammensetzung der Pulvcrniischung:

100 Teile

Zinkstaub
le-Cr-Pulver
Ie-Ni-Pulver
Tonerde (AbOi)
Ammoniumchlorid

Erwärmung:
Vorwärmung
Erste Eiwärmungsstufe
Zweite Erwärmungsstufe

_I5

((iruiidw erksloll)

KB70

((irundw erksloll)

K ti 140 (Schicht)

hei nonnaler
I enipeialui'
KB lOO(Schiehl) hei i00 C

B e ι s ρ ι e i 4

line Elektrode ans reinem Kupier w urile der gleichen \ ölbehandlung wie in Beispiel 1 unterzogen. Man he in il/I e eine Reaklionsmiseluing. bestehend aus

I eilen /inkslaiih
W) 1 eilen l'crroiiianpulver
Teilen Nickelchlorid

1 eilen Tonerde
ÖO I eilen Olivinsand imd
S(I 1 eilen Silikasand sow ie

35

40

45

J0"n IACS(Schicht)

70"m (Schicht)

RB27

(Ci rund werkstoff)

RB 135 (Schicht)

bei nonnaler

Temperatur

RB 98 (Schicht)

bei 300 C

Ähnliche Versuche wurden auch in den Beispielen 5 bis 15 durchgeführt, die in der nachfolgenden Tafel 1 zusammengefaßt sind.

Tafel 1

Bemerkung: IACS bedeutet die elektrische Leitfähigkeit und ist eine Abkiir/ung von Intern»- lional Annealed Copper Standard. RB bedeutet die Harte und ist eine Abkiir/uiiü von Rockwell B Skala.

100 Teile

300 Teile

2 Teile

keine

3 Siunden bei 460° C

2 Stunden bei 850° C

Keine Drehung des

Gefäßes

Ergebnisse:

Legierungsschichl 0,b mm

.Zusammensetzung der Schicht 30% Zn, 4% Cr,

2% Ni, Rest Cu

Llekirische Leitfähigkeil	Beispiel	25% IACS (Schicht)	80 Teile
	Lick ι roden werkstoff	55% IACS (Grund	80 Teile
	werkstoff)	400 Teile
Wärmeleitfähigkeit	30% (Schicht)	2 Teile
	65% (Grundwerk	100 Teile
	stoff)
Härte	RB 65 (Grund	keine
	werkstoff)	3 Stunden bei 500° 1
	RB 182 (Schicht)	4 Stunden bei 800^r <
	bei nonnaler Tempc	Keine Drehung des
	ratur	Gefäßes
	RB 128 (Schicht)
	bei 300° C	0,6 mm
6	26% Zn. 2% Ti.
0,6% Cr-Cu	Rest Cu
Zusammensetzung der Pulvermischung:	30% IACS (Schicht
Zinkpulver	85% IACS (Grund
Titanpulver	werkstoff)
Olivinsand	60% (Schicht)
Ammoniumjodid	85% (Grundwerk
Tonerde (AbO))	stoff)
Erwärmung:	RB 48 (Grundwerk
Vorwärmung	stoff)
Erste Erwärmungsstufe	RB 145 (Schicht)
Zweite Erwärmungsstufe	bei normaler
	Temperatur
	RB 85 (Schicht)
Ergebnisse:	bei 300' C
Legierungsschicht
Zusammensetzung der Schicht

Elektrische Leitfähigkeit


Wä rmeleitf ähigkeit


Härte

009 629/63

Beispiel 7
Elektrodenwerkstoff 0.6% Cr-Cu

Zusammensetzung der Piilvermischung: Zinkstaub
Chrompulver
Ee-Si-Pulver
Tonerde (Λ1:Οι)
Olivinsiind
Silikasand
Ammoniumjodid

Erwärmung:
Vorwärmung
Erste Erwärmungsstufe
Zweite Erwärmungsstufc

100 Teile

30 Teile

100 Teile

2,5 Teile

200 C

3 Stunden bei 470 C 6 Stunden bei 820 C Keine Drehung des Gefäßes

Ergebnisse:

l.egierungsschicht 1.8 mm

Zusammensetzung der Schicht 30% Zn. 3% Cr.

8% Si, Rest Cu Elektrische Leitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit

Härte

30% IACS (Schicht) 85% IACS (Grundwerkstoff) 45% (Schicht) 90% (Grundwerkstoff)

R13 28 (Grundwerkstoff)

RB IW) (Schicht) bei normaler Temperatur RIi 130 (Schicht) bei 300 C

Beispiel 8

Elektrode η werk stoff Kupfer

Zusammensetzung der Pulvermischling:

ίο

B e i s ρ i e I 9 Elektrodenwerkstoff 0.6¹Vn Cr-Cu

Zusammensetzung der Mischung:

Zinkpulver 100 Teile

NiCL· 40 Teile

SiCIi 30 Teile

Magnesit 20 Teile

ίο MgCOi 200 Teile

NInCI 3 Teile

Tonerde 100 Teile

Die Pulvermischung wurde mit Wasser und Wasser· glas verrührt und die gewonnene Paste auf die Oberfläche der Elektrode aufgepinselt, worauf die Elektrode in Luft getrocknet wurde. Die Elektrode wurde in ein Gefäß gelegt.

Erwärmung:
Vorwärmung
Erste und zweite
Erwärmungsstufe
Drehung des Gefäßes

180 C

7 Stunden bei 480' C 50 Umdrehungen/ Stunde

Ergebnisse:

l.egierungsschicht 0,7 mm

Zusammensetzung der Schicht 28% Zn, 5% Ni.

3% Si. Rest Cu Elektrische Leitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit

Harte

Zinkpulvcr	100 Teile
Aluminiumpulver	90 Teile
Sili/iumpulver	H) Teile
Tonerde (AbO 1)	100 Teile
Olivinsand	250 Teile
SiCU	10 Teile
Ammoniumchlorid	2 Teile
wärmung:
Vorwärmung	170 C
Erste Erwärmungsstufe	4 Stunden bei 300° C
Zweite Erwärmungsstufe	3 Stunden bei 800" C
	Keine Drehung des
	Gefäßes

49% IACS (Schicht) 85"/» IACS (Grundwerkstoff) 70% (Schicht) 90% (Grundwerkstoff)

RB 70 (Grundwerkstoff)

RB 175 (Schicht) bei normaler Temperatur RB 100 (Schicht) bei 300 C

B e i s ρ i e I 10

Elektrodenwerksioff 0.5% Bc-Cu

Zusammensetzung der Piilvermischung:

Zinkstaub 100 Teile

I e-Si-Pulver 100 Teile Nh-iCI 2.5 Teile

Tonerde (AbO)) 50 Teile

Olivinsand 350 Teile

Ergebnisse:

Legierungsschicht 1.5 mm

Zusammensetzung der Schicht 15% Zn. 10% AI.

5% Si. Rest Cu

Elektrische Leitfähigkeit 45% IACS (Schicht)

Wärmeleitfähigkeit 65% (Schicht)

Härte RB 126 (Schicht)

bei normaler Temperatur RB 85 (Schicht) bei 300" C Erwärmung:
Vorwärmung
Erste Erwärmungsstufe
Zweite Erwärmungsstufe
Drehung des Gefäßes

180 C

4 Stunden bei 480° <

3 Stunden bei 820" <

45 Umdrehungen/

Stunde

Ergebnisse:

Legierungsschicht 0.7 mn

Zusammensetzung der Schicht 35% Zn, 8% Si,

Rest Cu

Elektrische Leitfähigkeit 25% IACS (Schicht)

70% IACS (Grundwerkstoff)

12

Wärmeleitfähigkeit

Härte

30% (Schicht) 65% (Grundwerkstoff)

RB 90 (Grundwerkstoff)

RB 215 (Schicht) bei normaler Temperatur RB 130 (Schicht) bei 300" C

Wärmeleitfähigkeit

Härte

76% (Schicht) 90% (Grundwerkstoff)

RB 60 (Grundwerkstoff)

RB 165 (Schicht) bei normaler Temperatur RB 120 (Schicht) bei 300" C

Beispiel Il
Kiekt roden werksioll Kupfer

Zusammensetzung der Pulvermiscliiiiig:

Beispiel 13
Kickt roden werkstoff Kupfer

¹⁵ Zusammensetzung der PuIVermischung:

Zn- Pulver	Beispiel	100 Teile	100 Teile	20	Zinkstaub	Beispiel	100 Teile	100 Teile
Cr-Pulver	I .leklrodenmatenul	50 Teile	50 Teile		Al-Pulver	Elektroden werkstoff	100 Teile	85 Teile
Ii-Pulver	30 Teile	40 Teile		Pe-Ti-Pulver	80 Teile	55 Teile
ΛΙ2Ο1	100 Teile	100 Teile		Tonerde (AbOi)	100 Teile	150 Teile
Olivinsand	100 Teile	200 Teile	25	Olivinsand	100 Teile	1,5 Teile
Nlvil·"	3 Teile	10 Teile		Ammoniumbromid	2,5 Teile
Krwärnuing:		2 Teile		Erwärmung:
Vorwärmung	keine			Vorwärmung	keine	keine
Krste Krwärmungsstufe	3 Stunden bei 500" C		30	Krste Erwärmungsstufe	3 Stunden bei 400° C	4 Stunden bei 380° C
Zweite Erwämiungsstufe	2 Stunden bei 900" C	keine		Zweite Erwärmungsstufe	4 Stunden bei 850° C	5 Stunden bei 600" C
Drehung des Gefäßes	30 I Imdrehungen/	4 Stunden bei 500" C		Drehung des Gefäßes	50 Umdrehungen/	30 Umdrehungen/
	Stunde	3 Stunden bei 600° C			Stunde	Stunde
Ergebnisse:		Keine Drehung des		Ergebnisse:
I .egicrungsschicht	1,6 mm	Gefäßes	35	l.egicrungsschichl	0,9 mm
Zusammensetzung der Schicht	18% Zn. 3% Cr,			Zusammensetzung der Schicht	29% Zn, 16% Al,
	1% Ni, Pcm Cu				4% Ti, Rest Cu
!Elektrische Leitfähigkeit	6()"/.i IACS(ScIiIClIt)			Elektrische Leitfähigkeit	34% IACS (Schicht)
Wärmeleitfähigkeit	75% (Schicht)			Wärmeleitfähigkeit	40% (Schicht)
Harte	RB 190 (Schicht)	40	Härte	RB 26 (Grundwerk
	bei normaler			stoff)
	Temperatur			RB 134 (Schicht)
	RB 120 (Schicht)			bei normaler
	bei 300" C	45		Temperatur
				RB 90 (Schicht)
12			bei 300" C
0.6% Cr-Cu		14
Zusammensetzung der Pulvermischung:	50	0.6⁽>/() Cr-Cu
Zinkstaub		Zusammensetzung der Pulvermischung:
Ti-Pulver		Zn-Pulvcr
Si Pulver		Ni-Pulvcr
Tiineiile		MgO
Olivinsand	55	Silikasand
Magnesia		Ammoniumchlorid
NH^F
		Erwärmung:
Erwärmung:		Vorwärmung
Vorwärmung	60	Erste Erwärmungsstufe
Erste Erwärmungsstufe	Zweite Erwärmungsstufe
Zweite Erwärmungsstufe	Drehung des Gefäßes

Ergebnisse:

Legierungsschicht 0,6 mm

Zusammensetzung der Schicht 30% Zn. 2% Ti,

0,5% Si, Rest Cu

Elektrische Leitfähigkeit 58% IACS (Schicht)

85% IACS (Grundwerkstoff)

Ergebnisse:

Legierungsschichi: 0,8 mm

Zusammensetzung der Schicht 31% Zn, 2,8% Ni, 65 Rest Cu

Elektrische Leitfähigkeit 35% IACS (Schicht)

80% IACS (Grundwerkstoff)

13

Wärmeleitfähigkeit

Härte

45% (Schicht) 85% (Grundwerkstoff)

RB 55 (Grundwerkstoff)

RB 110 (Schicht) bei normaler Temperatur RB 90 (Schicht) bei 300° C

Beispiel 15
Elektrodenwerkstoff Kupfer

Zusammensetzung der Pulvermischung: Zinkstaub 100 Teile

Cr-Pu!ver 60 Teile

Tonerde 150 Teile

Olivinsand 200 Teile

Ammoniumbromid 1,5 Teile

Erwärmung:
Vorwärmung
Erste Erwärmungsstufe

150" C

3 Stunden bei 400°

14

Zweite Erwärmungsslufe
Drehung des Gefäßes

5 Stunden bei 75O'^J C 35 Umdrehungen/ Stunde

Ergebnisse:

Legierungsschicht 1.6 mm

Zusammensetzung der Schicht 34% Zn, 7% Cr.

Rest Cu

Elektrische Leitfähigkeit

Wärmeleitfähigkeit

Härte

42% IACS (Schicht) 58% (Schicht) RB 30 (Grundwerkstoff)

RB 110 (Schicht) bei normaler Temperatur
RB 86 (Schicht) bei 300" C

Die nach jedem dieser Beispiele hergestellten Elektroden besaßen mehr als 80% der Wärmeleitfähigkeit, mehr als 80% der elektrischen Leitfähigkeit und mehr als die 5- bis 6fache Standzeit der reinen Kupferelcktmden. Wird eine stickstoffhaltige Chemikalie als Reaktionspromotor bei der Diffusions- und Imprägnierungsbehandlung verwendet, so besteht die Schicht aus Nitrid, wodurch die Härte dieser Schicht erhöht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Widerstands-Punktschweißelektrode mit einem vorwiegend aus Kupfer bestehenden Grundkörper, der wenigstens im Bereich der Spitze der Elektrode mit einer Metallschicht höherer Festigkeit als diejenige des Grundkörpers versehen ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht durch Eindiffundieren von Zink und mindestens einem der Stoffe Al, Cr, Ni, Ti, Si. Be und/oder einer Eisenlegierung mit einem dieser Stoffe hergestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindiffundieren während zweier aufeinanderfolgender Erwärmungsphasen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß dem Eindiffundieren eine Vorerwärmungsphasc vorgeschaltet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein oder mehrere Feuerfeststoffe, wie Tonerde. Magnesia, Magnesit. Olivinsand und Silikasand. den) Zink und den) oder den übrigen Stoffen beigegeben werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein oder mehrere Reaktionspromotorstoffe. wie Ammonium-Halogenid. beigegeben werden.
6. Verfahren nach einen) der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere der Stoffe Al. Cr. Ni, Ti. Si und Be in Form ihrer Salze zugeführt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 um\ b. dadurch gekennzeichnet, daß für das Eindiffundieren ein pulveriges Gemisch von 30 bis 60 Gewichtsprozent Zink und Al, Cr, Ni, Ti. Si, Bc und/oder eine Eisenlegierung mit einem dieser Stoffe, 40 bis 70 Gewichtsprozent Feuerfeststoffe und weniger als Ο.'ϊ Gewichtsprozent Rcaktionspromotorstoffe dem Grundkörper zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper in ein die einzudilfundierenden Stolle enthaltendes Gefäß getaucht wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzudiffundierenden Stoffe bzw. das pulverige Gemisch während der Erwärmungsphasen relativ zu dem Grundkörper bewegt werden.
10. Verfahren nach einen) der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die einzudilfundierenden Stoffe bzw. das pulverige Gemisch in paslöser Form auf den Grundkörpor aufgetragen wird.