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镀锌钢板电阻点焊涂层电极研究

作　者: 沈乔
导　师: 邹家生
学　校: 江苏科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 镀锌钢板电阻点焊涂层电极电火花沉积沉积工艺界面结构电极寿命失效机理
分类号: TG453.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
第1章绪论  12-19
  1.1 镀锌钢板特点及应用  12
  1.2 电阻点焊原理及电极介绍  12-13
    1.2.1 电阻点焊原理  12-13
    1.2.2 电阻点焊电极介绍  13
  1.3 电阻点焊电极材料的失效机理  13-15
    1.3.1 塑性变形  13-14
    1.3.2 合金化  14
    1.3.3 磨损  14
    1.3.4 坑蚀与自愈合  14-15
    1.3.5 再结晶  15
    1.3.6 热冲击和热疲劳  15
  1.4 镀锌钢板电阻点焊特点  15-16
  1.5 镀锌钢板电阻焊电极应用及研究现状  16-17
  1.6 镀锌钢板电阻焊电极的发展趋势  17
  1.7 本课题的目的和意义  17-18
  1.8 本课题的研究内容  18-19
第2章试验方法及设备  19-31
  2.1 试验材料  19-22
    2.1.1 电极材料  19-20
    2.1.2 沉积材料  20-21
    2.1.3 点焊母材  21
    2.1.4 点焊电极材料  21-22
  2.2 试验设备  22-26
    2.2.1 电火花沉积设备  22-24
    2.2.2 沉积电极旋转设备  24-25
    2.2.3 镀锌钢板电阻点焊设备  25-26
  2.3 试验方法  26-31
    2.3.1 镍涂层沉积试验  27
    2.3.2 金属陶瓷涂层沉积试验  27-28
    2.3.3 镀锌钢板电阻点焊工艺优化试验  28-29
    2.3.4 点焊接头剪切强度试验  29
    2.3.5 涂层电极与无涂层电极点焊寿命试验  29-30
    2.3.6 涂层电极与无涂层电极微观形貌分析  30-31
第3章涂层电极沉积工艺研究  31-48
  3.1 镍涂层沉积试验结果及分析  32-38
    3.1.1 镍涂层沉积试验结果  32-33
    3.1.2 沉积工艺对镍涂层的影响  33-38
  3.2 金属陶瓷涂层沉积试验结果及分析  38-43
    3.2.1 金属陶瓷涂层沉积试验结果  38-39
    3.2.2 沉积工艺对金属陶瓷涂层的影响  39-43
  3.3 涂层电极界面结构及性能  43-46
    3.3.1 涂层电极界面结构及成分  44-45
    3.3.2 涂层电极截面硬度分布  45-46
  3.4 本章小结  46-48
第4章涂层电极与无涂层电极寿命研究  48-66
  4.1 镀锌钢板电阻点焊工艺试验结果  48-49
  4.2 点焊工艺对镀锌钢板电阻焊接头性能的影响  49-50
  4.3 电阻点焊电极寿命评估标准  50-51
  4.4 试验结果  51-60
    4.4.1 涂层电极与无涂层电极端面压痕直径  51-54
    4.4.2 涂层电极与无涂层电极点焊接头剪切强度  54-56
    4.4.3 镀锌钢板点焊涂层电极与无涂层电极形貌变化  56-59
    4.4.4 无涂层电极与涂层电极端面成分分布  59-60
  4.5 电极寿命失效模型及分析  60-65
    4.5.1 无涂层电极失效模型  60-62
    4.5.2 涂层电极失效模型  62-64
    4.5.3 涂层电极寿命提高机理分析  64-65
  4.6 本章小结  65-66
结论  66-68
参考文献  68-71
攻读硕士期间发表的学术论文  71-72
致谢  72-73
摘要  73-75
ABSTRACT  75-77

镀锌钢板电阻点焊涂层电极研究

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