مواد الکترود

الکترودها و مواد الکترود فلزات و سایر موادی هستند که به عنوان اجزای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند. آنها برای برقراری تماس با بخش غیرفلزی یک مدار استفاده می شوند و مواد موجود در یک سیستم هستند که جریان الکتریکی از طریق آنها منتقل می شود.

انواع مختلفی از الکترودها وجود دارد که بسته به شارژ و کاربرد متفاوت هستند.

الکترودهای EDM در ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) استفاده می شود ، فرآیندی که فلز را با تخلیه الکتریکی با مدت زمان بسیار کوتاه و چگالی جریان بالا بین الکترود و قطعه کار حذف می کند.

آندها الکترودهایی با بار مثبت هستند که در انواع فرآیندهای الکتروشیمیایی مانند محافظت در برابر خوردگی (آندهای قربانی) و آبکاری الکتریکی (آندهای آبکاری) و همچنین اجزای سازنده باتری ها، سلول های سوختی و دستگاه های الکتروشیمیایی استفاده می شوند.

کاتدها الکترودهایی با بار منفی هستند که در باتری‌ها، پیل‌های سوختی، سیستم‌های الکترولیز، آبکاری، الکترووینینگ، انتشار الکترون و سایر فرآیندهای تخصصی استفاده می‌شوند.

تابش‌کننده‌ها و رشته‌های کاتد، کاتدهای نشری کاتدی، میدانی یا ترمیونی هستند که در شرایط ولتاژ یا دمای بالا، الکترون‌ها را ساطع می‌کنند. ساطع کننده های ترمیونی اغلب از یک رشته تنگستن یا فلز نسوز تشکیل شده اند. در حال حاضر از ساطع کننده های لاتانیوم بورید استفاده می شود که عمر طولانی تری را فراهم می کند.

الکترودهای کوره برای گرم کردن و ذوب فلزات یا سرامیک ها در کوره های قوس الکتریکی استفاده می شود. یک قوس بین الکترودها و مواد بار کوره ایجاد می شود. قوس یا پلاسما دمای بسیار بالایی تولید می کند. الکترودها معمولاً از مواد مبتنی بر کربن ساخته می شوند.

کنتاکت های الکتریکی از یک ماده با رسانایی بالا، نرم و مقاوم در برابر اکسیداسیون تشکیل شده است که اغلب دارای فاز دوم برای ایجاد مقاومت در برابر جوش و/یا قوس است. آنها در قطع کننده های مدار، رله ها، سوئیچ ها و کاربردهای EDM استفاده می شوند.

مواد الکترود

برخی از برجسته ترین آلیاژها و مواد مورد استفاده به عنوان مواد الکترود عبارتند از مس ، گرافیت، تیتانیوم ، برنج، نقره و پلاتین.

مس از نظر رسانایی الکتریکی توده ای پس از نقره در رتبه دوم قرار دارد. مس استحکام بهتری نسبت به نقره دارد، اما مقاومت کمتری در برابر اکسیداسیون دارد. مس یک فلز پایه رایج برای کاربردهای تماس الکتریکی و الکترود است. همچنین در آلیاژهای گرافیت، تلوریم و تنگستن استفاده می شود و برای ساخت برنج و برنز استفاده می شود. مس مقاومت سایشی EDM بهتری نسبت به برنج دارد، اما ماشینکاری آن نسبت به برنج یا گرافیت دشوارتر است. مس نیز گرانتر از گرافیت است.

گرافیت و کربن در انواع کاربردهای الکترود استفاده می شوند. گرافیت ، گرافیت پوسته پوسته، و کربن گرافیتی ساختاری شش ضلعی و کریستالی دارند که به راحتی بریده یا بریده می شود و گرافیت را به ماده ای نرم و روان کننده موثر تبدیل می کند. گرافیت به دلیل ماشین کاری خوب، مقاومت در برابر سایش و هزینه کم، متداول ترین ماده الکترود EDM است. مانند کربن، گرافیت یک ماده غیر فلزی با دمای تصعید بسیار بالا است که مقاومت در برابر قوس های با دمای بالا را ایجاد می کند. گرافیت ریز به اندازه دانه تمایل به فرسایش و عملکرد سایش بهتری دارد، اما هزینه بیشتری دارد. کربن در مقایسه با بسیاری از فلزات بسیار متقابل، مقاوم در برابر خوردگی و از نظر الکتروشیمیایی نجیب است، که کربن را به ماده ای مفید برای الکترودهای الکتروشیمیایی و الکتروشیمیایی تبدیل می کند.

تیتانیوم یک فلز غیر آهنی با مقاومت در برابر خوردگی عالی، خواص خستگی خوب و نسبت مقاومت به وزن بالا است. خواص خوردگی عالی تیتانیوم منجر به استفاده از تیتانیوم برای فرآیندهای الکتروشیمیایی مانند آبکاری، الکتروفورز، رسوب دهی، الکتروفرمینگ، الکتروهیدرولیز، الکتروکلریناسیون، الکتروفلوراسیون و الکترولیز می شود.

برنج آلیاژی از مس و روی است. از مواد برنجی برای تشکیل سیم EDM و الکترودهای لوله ای کوچک استفاده می شود. برنج به خوبی مس یا تنگستن در برابر سایش مقاومت نمی‌کند و رسانایی کمتری نسبت به مس دارد، اما ماشین‌کاری بسیار آسان‌تر است و برای کاربردهای تخصصی می‌توان آن را قالب‌گیری یا اکسترود کرد. سیم EDM نیازی به ایجاد مقاومت در برابر سایش یا فرسایش قوس الکتریکی EDM ندارد زیرا سیم جدید به طور مداوم در طول فرآیند برش سیم کشی EDM تغذیه می شود.

نقره بالاترین رسانایی را در بین تمام فلزات دارد. رسانایی بالا، نرمی (سختی کم) و مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون نقره را به گزینه ای عالی برای مواد تماس تبدیل کرده است. نقره با مس و سایر آلیاژهای افزودنی تقویت می شود، اما به دلیل رسانایی. نقره ریز نقره ای با خلوص بسیار بالا (99.99% Ag) است. نقره خالص یا ریز برای اکثر کاربردهای تجاری بسیار نرم است، اما این ماده به عنوان یک جزء آغازین برای تشکیل سایر آلیاژهای مبتنی بر نقره استفاده می شود.

پلاتین و پالادیوم دارای مقاومت فرسایشی و خوردگی بسیار بالا با مقاومت تماس کم هستند. پلاتین آلیاژهای مفیدی را با ایریدیوم، روتنیم و تنگستن تشکیل می دهد. پالادیوم با مس و روتنیم آلیاژهای مفیدی تشکیل می دهد. ایرادات عمده این فلزات هزینه بالا و ایجاد فیلم های با مقاومت تماس بالا در حضور بخارات آلی است.

الکترودهای اکسید فلزی مخلوط (MMO) یک پوشش اکسیدی روی یک فلز بی اثر یا هسته کربن دارند. اکسیدها از اکسیدهای فلزات گرانبها (Ru، Ir، Pt) برای کاتالیز واکنش الکترولیز تشکیل شده‌اند. اکسیدهای تیتانیوم برای بی اثر بودن، حفاظت در برابر خوردگی الکترود و هزینه کمتر استفاده می شود. الکتروکلره یکی از کاربردهای رایج است. فلزات اصلی عبارتند از تیتانیوم (متداول ترین)، زیرکونیوم، نیوبیوم یا تانتالیم.

خواص مواد

خواص مهم مواد الکترود عبارتند از رسانایی، مقاومت در برابر خوردگی، سختی، بار جریان، شکل و اندازه. بسیاری از اینها با ویژگی های ذاتی مواد تعیین می شوند.

رسانایی اندازه گیری توانایی یک ماده برای حمل یا هدایت جریان الکتریکی است. اغلب به عنوان درصد استاندارد مس، که 100% IACS است، (استاندارد بین المللی مس آنیل شده) داده می شود. نقره دارای IACS 105 است و بالاترین رسانایی را دارد.

مقاومت در برابر خوردگی توانایی مواد برای مقاومت در برابر پوسیدگی شیمیایی است. ماده ای که مقاومت به خوردگی کمی دارد در محیط های خورنده به سرعت تخریب می شود. منجر به طول عمر کوتاه تر می شود. فلزات گروه پلاتین به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی شناخته شده اند.

سختی میزان مقاومت ماده در برابر انواع مختلف تغییر شکل‌های دائمی ناشی از نیروی اعمالی است. سختی به شکل پذیری، الاستیسیته، پلاستیسیته، استحکام کششی و چقرمگی مواد بستگی دارد.

فرم به شکلی اطلاق می شود که یک ماده الکتریکی باید برای انجام عملیات خود مناسب باشد. برخی از اشکال شامل نوک تماس، پین، سوکت، مهر، ورق، سیم، و چرخ است.

اندازه به ضخامت، طول و عرض یا قطر بیرونی شکلی که یک ماده می گیرد مربوط می شود.

یکی دیگر از مشخصاتی که باید در نظر گرفت سمیت است، به ویژه زمانی که مواد در محیط های باز یا در معرض کار قرار می گیرند.

مراجع

مجله EDM Today – انتخاب مواد الکترود سینکر

محصولات و خدمات مرتبط

• مواد الکترود EDM

  الکترودهای EDM از مواد بسیار رسانا و/یا مقاوم در برابر فرسایش قوس الکتریکی مانند گرافیت یا مس تشکیل شده‌اند. EDM مخفف ماشینکاری تخلیه الکتریکی است، فرآیندی که از یک جرقه الکتریکی کنترل شده برای فرسایش فلز استفاده می کند.

• برس های برقی

  برس های الکتریکی همراه با حلقه های لغزنده، کموتاتورها یا سایر سطوح تماس برای حفظ اتصالات الکتریکی در کاربردهای تماس کشویی دوار و خطی استفاده می شوند. آنها به ویژگی های اصطکاکی بسیار خوب همراه با رسانایی بالا تا متوسط ​​نیاز دارند.

• تماس های الکتریکی

  کنتاکت های الکتریکی فلزات و سایر موادی هستند که به عنوان ترکیب اجزای الکتریکی استفاده می شوند. آنها موادی در یک سیستم هستند که از طریق آنها جریان الکتریکی جریان می یابد.

  منبع:globalspec