氧化铝弥散强化铜基复合材料在点焊电极的应用研究进展

点焊电极是电阻焊工艺中的重要组成部分，其性能直接影响焊接质量和生产效率。传统的点焊电极材料，如Cu—E、IP、Cuz、CuCr、CuCrZr和CuNi:si等，虽然在一定程度上满足了基本需求，但它们在高温下容易发生塑性变形、电磨损和与被焊材料的粘接，导致电极失效。因此，研发具有更高高温强度和保持良好导电性的新型材料成为点焊技术发展的迫切需求。 弥散强化铜基复合材料因其独特的性能优势，成为了研究的焦点。这类复合材料通过引入超细颗粒，如氧化铝（Al2O3）、铍氧化物（BeO）、二氧化锆（ZrO2）、三氧化铬（Cr2O3）和二氧化钛（TiO2）等，作为强化相，显著提升了铜基体的高温强度和稳定性，同时保持了高导电性和导热性。其中，以氧化铝为增强体的Al2O3/Cu复合材料因其综合性能最佳而受到广泛关注。 制备弥散强化铜基复合材料的关键步骤是确保氧化铝颗粒的超细化和在铜基体中的均匀分布。这通常涉及多种制备方法，如粉末冶金法、机械合金化法、溶胶-凝胶法、内氧化法等。内氧化法尤其值得注意，因为它可以通过控制内氧化介质和工艺参数，如温度、时间、气氛等，精确调控复合材料的组织结构和性能。内氧化热力学研究表明，这些参数会直接影响到氧化铝在铜基体内的形成速度、颗粒大小和分布状态，从而影响最终材料的性能。 对于内氧化法，首先，选择适当的内氧化介质可以控制氧化反应的进行，例如，氮气、氩气或氧气环境可能对氧化铝的生成产生不同影响。其次，内氧化温度和时间的设定则决定了氧化层的厚度和颗粒尺寸，过高或过低的温度可能导致氧化不完全或者氧化过度，而时间过短可能使强化颗粒不足，过长则可能导致基体的氧化。此外，添加合金元素也可以影响内氧化过程，促进或抑制氧化反应，改善复合材料的综合性能。 氧化铝弥散强化铜基复合材料在点焊电极领域的应用前景广阔。由于其优异的抗高温软化、抗电弧侵蚀和耐磨损能力，不仅可以提高点焊电极的使用寿命，还能提升焊接过程的稳定性和焊点质量。此外，这种复合材料还可用于电阻焊机的其他部件，如机臂、转动轴等，进一步优化整体设备的性能。 弥散强化铜基复合材料的研究和开发是点焊技术进步的重要推动力。随着制备技术的不断优化和新材料的创新，我们可以期待未来在点焊电极以及其他电阻焊应用中，这类复合材料将发挥更大的作用，推动整个焊接行业的技术进步。