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镀锌钢板电阻点焊涂层电极研究

沈乔  
【摘要】: 本文采用电火花沉积技术在铬锆铜电极上沉积Ni/金属陶瓷涂层。采用正交试验法研究了沉积工艺对沉积效率和涂层质量的影响,并对工艺参数进行优化;采用优化工艺制备的涂层电极电阻点焊镀锌钢板,根据电阻点焊接头的剪切强度标准评估了涂层电极与无涂层电极寿命;采用扫描电镜、能谱仪及硬度测试等手段分析了涂层电极与无涂层电极焊前、300焊点时和失效后的形貌、结构及成分,在此基础上探讨了镀锌钢板点焊电极失效机理,并提出了进一步提高涂层电极寿命的措施。 沉积电流、沉积电压、电极转速、棒材转速是影响电极表面电火花沉积多层涂层的主要工艺参数,其中沉积电压的影响最大;镍涂层沉积最佳工艺参数是:沉积电流值为20A,沉积电压值为7.5V,电极转速在40r/min-60r/min之间,棒材转速为3000r/min;沉积金属陶瓷层的最佳的沉积工艺参数是:沉积电流值为20A,沉积电压值为7.5V,电极转速在20r/min之间,棒材转速为3500r/min。 涂层电极最高硬度值为778HV,大大高于铬锆铜基体的硬度;对涂层电极端面和截面微观形貌和成分分析表明:涂层质量较好,涂层表面看不到任何形式的裂纹、气孔、夹杂等缺陷存在,涂层结构为金属陶瓷层/金属陶瓷+镍层/镍层/镍+铬锆铜层/铬锆铜基体。 本文试验结果表明:无涂层电极的使用寿命不少于800次,而涂层电极的使用寿命不少于2000次,相比无涂层电极,涂层电极的使用寿命提高了约2.5倍。分析认为,涂层电极提高镀锌钢板电阻点焊寿命的机理主要是涂层提高了电极的抗塑性变形能力和限制了锌和电极间的冶金反应。提高电阻点焊电极基体强度和抗塑性变形能力,改善涂层成分、结构设计以提高涂层和基体的结合强度及涂层性能,可以进一步提高点焊电极寿命。


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