به عنوان جزء اصلی سیستمهای پاشش حرارتی برای تبدیل انرژی و نگهداری منبع گرما، الکترودهای اسپری حرارتی عمدتاً بر اساس اصول فرآیند، موقعیتهای عملکردی الکترود، سیستمهای مواد و اشکال ساختاری طبقهبندی میشوند. روشهای طبقهبندی مختلف، نقشهای متفاوت الکترودها را در فناوریهای پاشش قوس، پاشش پلاسما و پاشش شعله منعکس میکنند و مراجع فنی واضحی را برای انتخاب تجهیزات، بهینهسازی فرآیند و بهبود عملکرد ارائه میدهند.
از منظر اصول فرآیند، الکترودهای اسپری حرارتی را می توان به سه دسته اصلی تقسیم کرد: الکترودهای پاشش قوس الکتریکی، الکترودهای پاشش پلاسما و الکترودهای کمکی اسپری شعله. الکترودهای پاشش قوس سیم فلزی را با ایجاد یک قوس DC بین کاتد و آند ذوب می کنند و سپس با استفاده از هوای فشرده آن را اتمیزه و اسپری می کنند. الکترود مستقیماً در فرآیند ذوب شرکت می کند و پایداری قوس را تعیین می کند. الکترودهای پاشش پلاسما از اشتعال قوس با فرکانس بالا برای تشکیل یک مشعل پلاسمایی با دمای بالا بین آند و کاتد استفاده می کنند و قبل از اسپری کردن با سرعت بالا، ماده پودر را تا حالت مذاب یا نیمه مذاب گرم می کند. وظیفه اصلی الکترود حفظ شکل و چگالی انرژی قوس پلاسما است. در حالی که پاشش شعله عمدتاً از احتراق به عنوان منبع گرما استفاده می کند، برخی تجهیزات شعله با انرژی بالا یا مافوق صوت نیز دارای الکترودهایی برای کمک به احتراق یا تثبیت حالت یونیزاسیون سوخت{10}}مخلوط اکسیژن هستند. این الکترودها از نظر ساختار و جنس با دو دسته ای که قبلا ذکر شد تفاوت دارند.
بر اساس موقعیت و عملکرد آنها در مدار، الکترودها را می توان به دو دسته اصلی کاتد و آند تقسیم کرد. در پاشش قوس الکتریکی و پاشش پلاسما، کاتدها اغلب از فلزات نسوز مانند تنگستن، مولیبدن، یا تنگستن-زیرکونیوم یا تنگستن{2}}آلیاژهای خاکی کمیاب ساخته میشوند. آنها مسئول انتشار الکترون و حفظ ریشه قوس هستند، به نقاط ذوب بالا، عملکرد کم و مقاومت در برابر فرسایش عالی نیاز دارند. آندها معمولاً از مس یا آلیاژهای مس با هدایت حرارتی خوب استفاده می کنند. آنها مسئول دریافت الکترون ها، اتلاف گرما و تشکیل مرز هندسی هستند که ستون قوس را محدود می کند. شکل و طراحی خنک کننده آنها مستقیماً بر توزیع انرژی در ناحیه قوس و طول عمر الکترود تأثیر می گذارد. برخی از فرآیندهای تخصصی از ساختارهای-کاتدی یا چند آندی دوگانه-برای گسترش پوشش منبع گرما یا دستیابی به پاشش چند قوس موازی استفاده میکنند.
سیستم های مواد یکی دیگر از ابعاد مهم طبقه بندی است. بر اساس مقاومت دمایی، رسانایی الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی، مواد الکترود را میتوان به الکترودهای فلزی نسوز، الکترودهای آلیاژی مبتنی بر مس، الکترودهای کامپوزیت تقویتشده با پراکندگی و الکترودهای کامپوزیت مبتنی بر سرامیکی{3} تقسیم کرد. الکترودهای فلزی نسوز که با الکترودهای مبتنی بر تنگستن نشان داده می شوند، برای دماهای بسیار بالا و محیط های قوس قوی مناسب هستند. الکترودهای آلیاژی مبتنی بر مس{7} رسانایی حرارتی عالی دارند، اتلاف سریع گرما را تسهیل میکنند و اغلب در آندها یا مناطقی که نیاز به تعویض مکرر دارند استفاده میشوند. الکترودهای کامپوزیت تقویت شده با پراکندگی{9}}استحکام دمایی بالا و مقاومت در برابر خزش را با وارد کردن ذرات مقاوم{11}}در دمای بالا (مانند اکسید توریم و اکسید سریم) به ماتریکس فلزی افزایش میدهند. الکترودهای کامپوزیتی{13}}بر پایه سرامیکی در محیطهای خاص با دمای بالا یا بدون اکسیژن{15}}استفاده میشوند. اگرچه هدایت الکتریکی آنها محدود است، اما می توانند در برابر خوردگی شدید شیمیایی و شوک حرارتی مقاومت کنند.
شکل ساختاری نیز می تواند یک معیار طبقه بندی باشد. ساختارهای متداول شامل الکترودهای میلهای (سوزنی-شکل)، الکترودهای صفحه{3}شکل، الکترودهای حلقوی{4}شکل (اسوانهای) و الکترودهای محدود متخلخل میباشند. الکترودهای میلهای{6}شکل به دلیل ساختار ساده و سهولت ساخت بیشتر به عنوان کاتد در پاشش قوس الکتریکی استفاده میشوند. الکترودهای صفحهای{8}شکل یا بلوکی-بهعنوان آند در برخی تجهیزات قوس الکتریکی{10}}برای افزایش ناحیه تبادل حرارت استفاده میشوند. الکترودهای حلقهای{12}}یا استوانهای شکلهای معمولی در اسپری پلاسما هستند که یک جریان پلاسمایی همگرا را در ارتباط با یک کاتد مرکزی تشکیل میدهند. الکترودهای محصور کننده متخلخل در پلاسمای مافوق صوت یا پاشش پلاسمای تثبیت شده با آب، تثبیت جریان شعله و افزایش سرعت ذرات از طریق دیوارههای آب متخلخل-در دیوارههای خنکشده با آب استفاده میشوند.
روش های مختلف خنک کننده نیز به شاخه های طبقه بندی منجر می شود. بر اساس محیط و مسیر خنککننده، الکترودها را میتوان به الکترودهای خنککننده طبیعی،-الکترودهای خنکشده با آب،{2}}الکترودهای خنکشده با هوا و الکترودهای خنککننده مرکب تقسیم کرد. خنک کننده طبیعی برای عملیات کوتاه مدت-و بار کم-مناسب است. الکترودهای خنکشده با آب، گرما را از طریق کانالهای مارپیچی داخلی یا مستقیم آب حذف میکنند، و از عملکرد مداوم طولانی مدت پشتیبانی میکنند. الکترودهای خنکشده با هوا-از جریان هوای با سرعت بالا برای تشکیل یک لایه خنک کننده روی سطح الکترود استفاده میکنند که هم عملکرد خنککننده و هم عملکرد مهار شعله کمکی را انجام میدهد. خنک کننده کامپوزیت محیط آب و هوا را برای بهینه سازی راندمان تبادل حرارت و کاهش غلظت تنش حرارتی ترکیب می کند.
به طور کلی، سیستم طبقهبندی الکترودهای پاشش حرارتی ابعاد مختلفی از جمله اصول فرآیند، موقعیتهای عملکردی، خواص مواد، مورفولوژی ساختاری و روشهای خنککننده را پوشش میدهد. شفاف سازی مشخصات فنی و دامنه قابل اجرا الکترودهای مختلف به دستیابی به تطابق دقیق در طراحی تجهیزات، توسعه فرآیند و کاربرد میدانی، تضمین منبع حرارت پایدار، عملکرد پوشش عالی و عمر طولانی الکترود کمک می کند، در نتیجه پیشرفت مداوم فناوری پاشش حرارتی در زمینه مهندسی سطح را ارتقا می دهد.
