【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料科学与工程，具体涉及一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法。
技术介绍
1、相比传统的钢材，铝合金具有显著的重量优势，其密度仅为钢的三分之一，这使得车身减重成为可能，从而显著提升燃油效率并降低温室气体排放。此外，铝合金还具有较高的比强度和良好的耐腐蚀性能，这些特性使得其在提高汽车安全性和延长使用寿命方面也表现出色。随着铝合金在汽车制造中的广泛应用，其连接技术也成为一个重要的研究方向。目前，铝合金的连接技术主要包括机械连接、粘接以及焊接等多种方法。业内普遍认为电阻点焊是解决铝合金在汽车车身中应用的重要途径。
2、传统的铝合金焊接方法包括熔焊、钎焊和摩擦焊等。其中，熔焊方法如氩弧焊、激光焊和等离子弧焊，能够实现高质量的焊接，但对焊接设备和操作人员要求及工艺成本均较高。电阻点焊是一种高效且广泛应用的金属连接方法，利用电阻热和压力将两个金属表面熔合在一起。电阻点焊因其高效、自动化程度高、适合大规模生产等特点，广泛应用于汽车钢车身制造中部件的连接。传统电阻点焊电极，尤其是应用于钢材连接的电极，通常由铜合金制成，其具有高导电性和高热导性，能够有效传导电流和散热。当这些电极用于铝合金的焊接时会面临诸多技术挑战。首先，铝合金材料的电导率和热导率都远高于钢材，这使得焊接过程中的电流和热量容易在接触区域迅速分散，难以集中于熔核区，导致熔核形成不稳定，焊点质量下降。其次，铝合金表面的氧化膜具有高熔点和高电阻，这层氧化膜在焊接过程中阻碍了电流的有效通过，影响了熔核的形成和焊点的牢固性。另外，铝合金在焊接过程中容易生成气孔
3、为了解决铝合金电阻点焊面临的技术问题，开发专用电极显得尤为重要。电极是电阻点焊的核心部件，其性能直接影响焊接质量和效率。铝合金电阻点焊专用电极需要具备以下特性：高导电性和高热导性，以确保焊接过程中电流和热量的有效传递；良好的抗氧化性能，以减少焊接过程中氧化膜的影响；高硬度和耐磨性，以延长电极的使用寿命。目前，研究人员和工程师们在专用电极的开发方面进行了相应的研究，以提升铝合金电阻点焊的质量和效率，包括电阻点焊电极工艺优化，电阻点焊电极材料以及电阻点焊电极端面处理等。现阶段研究技术大多数集中在对电阻点焊电极基体材料强化或对铜合金电极端面进行处理来延长电极寿命，如在铜合金中添加各种陶瓷颗粒增强相和难熔金属（如al2o3、tic、tib2、zr2o3、sic、b4c、wc、co、mo、nb、ta和w等）强化基体，改善铜合金电极的力学性能和热稳定性，添加各种陶瓷颗粒增强相和难熔金属必然会降低电阻点焊电极的导电性和导热性。电极端面表面处理采用的技术有在点焊电极端面涂覆各种涂料和涂层，如石墨-机油涂料、tib2/cu的复合材料、自生陶瓷颗粒增强铜基梯度点焊电极和在铜合金电阻点焊电极端面采用钎焊工艺连接一层高温合金或硬质合金形成复合电极或称之为组合电极等，涂覆各种涂料和涂层的耐久性、可靠性和稳定性缺乏可靠数据支撑。
4、尽管上述方法在专用电极的研发上取得了一定进展，但目前仍存在一些未解决的问题。首先，高性能材料如钨铜合金和复合材料的加工难度大，成本高昂，导致专用电极的推广和普及受到限制。其次，电极的使用寿命和维护问题仍需进一步解决。虽然专用电极在性能上有所提升，但在长时间使用后仍会出现积料和磨损，需要定期维护和更换。目前，在铝合金材料结构件的电阻点焊生产过程中遇到的电极端面溶蚀、粘连、端面磨损以及点焊质量不稳定等是亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于，提供一种能够有效提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，通过在电极端面形成一层冶金结合的特殊合金层，从而显著提高电极的使用寿命，并减少铝合金材料在焊接过程中的粘附，以解决在电阻点焊过程中，减少铝合金材料的粘附，提高电极端面硬度、耐磨性以及焊接过程的稳定性和焊点质量的问题。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，以铜合金为电极本体1，采用激光选区熔化工艺，在铜合金电极端面制备一层具有冶金结合的钨基合金层2，包括以下步骤：
4、a、制备钨基合金粉末：
5、钨基合金是由钨粉、钼粉和铬粉组成，钨基合金成分按质量百分比计wt%，钼为10-15，铬为4-6，钨为余量；将钨粉、钼粉和铬粉混合均匀，选取三种直径分别为8mm、4mm和2mm的氧化锆球磨珠，重量比为1：1：1，球料比2：1，将混合粉末和球放入球磨罐中，抽取真空进行球磨并散热，得到钨基合金粉末；
6、b、电极端面预处理：
7、使用砂纸对铜合金电极端面进行机械打磨，去除氧化层和杂质；使用无水乙醇或丙酮清洗电极端面，确保表面干净；
8、c、激光选区熔化制备钨基合金特殊结构层：
9、c1、将步骤a制备好的钨基合金粉末均匀铺设在步骤b处理后的电极端面上，确保钨基合金层2的均匀性，厚度控制在50-100μm；
10、c2、根据电极的形状和尺寸，设计激光扫描路径；
11、c3、通过激光选区熔化钨基合金粉末，实现钨基合金与铜合金基体的冶金结合，在铜合金电极端面得到厚度为30-80μm的钨基合金特殊结构层，激光功率100-300w，扫描速度200-2000mm/s；
12、d、电极端面后处理：
13、对处理后的电极表面进行机械后加工，优化钨基合金层2的厚度和均匀性。
14、进一步地，步骤a，所采用的金属钨、钼和铬的纯度均大于99.9%，金属钨粉末的颗粒大小为15-45μm，金属钼和铬粉末的颗粒不大于1μm。
15、进一步地，步骤a，球磨转速为200 r/min，每球磨5min，停5min进行散热，球磨时间为6-10h。
16、进一步地，步骤a，钨基合金成分按质量百分比计wt%，钼为10，铬为4，钨为余量。
17、进一步地，步骤a，钨基合金成分按质量百分比计wt%，钼为11，铬为5，钨为余量。
18、进一步地，步骤a，钨基合金成分按质量百分比计wt%，钼为12，铬为6，钨为余量。
19、进一步地，步骤a，钨基合金成分按质量百分比计wt%，钼为13，铬为4，钨为余量。
20、进一步地，步骤a，钨基合金成分按质量百分比计wt%，钼为14，铬为5，钨为余量。
21、进一步地，步骤a，钨基合金成分按质量百分比计wt%，钼为15，铬为6，钨为余量。
22、进一步地，步骤c2，激光扫描路径为以电极中心为圆心的同心圆、以电极为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于，以铜合金为电极本体（1），采用激光选区熔化工艺，在铜合金电极端面制备一层具有冶金结合的钨基合金层（2），包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于：步骤A，所采用的金属钨、钼和铬的纯度均大于99.9%，金属钨粉末的颗粒大小为15-45μm，金属钼和铬粉末的颗粒不大于1μm。
3.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于：步骤A，球磨转速为200 r/min，每球磨5min，停5min进行散热，球磨时间为6-10h。
4.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于：步骤A，钨基合金成分按质量百分比计Wt%，钼为10，铬为4，钨为余量。
5.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于：步骤A，钨基合金成分按质量百分比计Wt%，钼为11，铬为5，钨为余量。
6.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在
7.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于：步骤A，钨基合金成分按质量百分比计Wt%，钼为13，铬为4，钨为余量。
8.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于：步骤A，钨基合金成分按质量百分比计Wt%，钼为14，铬为5，钨为余量。
9.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于：步骤A，钨基合金成分按质量百分比计Wt%，钼为15，铬为6，钨为余量。
10.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于：步骤C2，激光扫描路径为以电极中心为圆心的同心圆、以电极为中心向四周辐射的射线或仿蜂窝状路线形状。
...【技术特征摘要】
1.一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于，以铜合金为电极本体（1），采用激光选区熔化工艺，在铜合金电极端面制备一层具有冶金结合的钨基合金层（2），包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于：步骤a，所采用的金属钨、钼和铬的纯度均大于99.9%，金属钨粉末的颗粒大小为15-45μm，金属钼和铬粉末的颗粒不大于1μm。
3.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于：步骤a，球磨转速为200 r/min，每球磨5min，停5min进行散热，球磨时间为6-10h。
4.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于：步骤a，钨基合金成分按质量百分比计wt%，钼为10，铬为4，钨为余量。
5.根据权利要求1所述的一种提高铝合金电阻点焊电极端面寿命的方法，其特征在于：步骤a，钨基合金成分按质量百分比计wt...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁静伟，邱小明，苏金龙，邢飞，石江羽，陈国太，张天宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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