Là thành phần cốt lõi của hệ thống phun nhiệt để chuyển đổi năng lượng và duy trì nguồn nhiệt, các điện cực phun nhiệt được phân loại chủ yếu dựa trên nguyên tắc quy trình, vị trí chức năng của điện cực, hệ thống vật liệu và dạng cấu trúc. Các phương pháp phân loại khác nhau phản ánh vai trò khác nhau của điện cực trong công nghệ phun hồ quang, phun plasma và phun ngọn lửa, đồng thời cung cấp tài liệu tham khảo kỹ thuật rõ ràng để lựa chọn thiết bị, tối ưu hóa quy trình và cải thiện hiệu suất.
Từ góc độ nguyên lý quy trình, điện cực phun nhiệt có thể được chia thành ba loại chính: điện cực phun hồ quang, điện cực phun plasma và điện cực phụ phun ngọn lửa. Các điện cực phun hồ quang làm nóng chảy dây kim loại bằng cách thiết lập hồ quang DC giữa cực âm và cực dương, sau đó nguyên tử hóa và phun nó bằng khí nén. Điện cực tham gia trực tiếp vào quá trình nóng chảy và quyết định độ ổn định của hồ quang. Các điện cực phun plasma sử dụng khả năng đánh lửa hồ quang tần số-cao để tạo thành ngọn đuốc plasma nhiệt độ-cao giữa cực dương và cực âm, làm nóng vật liệu bột đến trạng thái nóng chảy-hoặc bán nóng chảy trước khi phun-tốc độ cao. Chức năng chính của điện cực là duy trì hình dạng và mật độ năng lượng của hồ quang plasma. Trong khi phun lửa chủ yếu sử dụng quá trình đốt cháy làm nguồn nhiệt, một số thiết bị ngọn lửa năng lượng cao hoặc siêu âm cũng kết hợp các điện cực để hỗ trợ đánh lửa hoặc ổn định trạng thái ion hóa của hỗn hợp oxy nhiên liệu. Những điện cực này khác với hai loại được đề cập trước đó về cấu trúc và vật liệu.
Dựa vào vị trí và chức năng của chúng trong mạch, các điện cực có thể được chia thành hai loại chính: cực âm và cực dương. Trong phun hồ quang và phun plasma, cực âm thường được làm bằng kim loại chịu lửa như vonfram, molypden hoặc hợp kim vonfram-zirconium hoặc vonfram{2}}đất hiếm. Chúng chịu trách nhiệm phát ra các electron và duy trì gốc hồ quang, đòi hỏi điểm nóng chảy cao, hiệu suất làm việc thấp và khả năng chống mài mòn tuyệt vời. Cực dương thường sử dụng đồng hoặc hợp kim đồng có tính dẫn nhiệt tốt. Chúng có nhiệm vụ nhận electron, tản nhiệt và hình thành ranh giới hình học giới hạn cột hồ quang. Hình dạng và thiết kế làm mát của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bổ năng lượng trong vùng hồ quang và tuổi thọ của điện cực. Một số quy trình chuyên dụng sử dụng cấu trúc cực âm kép hoặc nhiều cực dương để mở rộng phạm vi bao phủ nguồn nhiệt hoặc đạt được khả năng phun đa hồ quang song song.
Hệ thống vật liệu là một khía cạnh phân loại quan trọng khác. Dựa trên khả năng chịu nhiệt độ, độ dẫn điện và khả năng chống ăn mòn, vật liệu điện cực có thể được phân loại thành điện cực kim loại chịu lửa, điện cực hợp kim dựa trên đồng-, điện cực tổng hợp được gia cố-phân tán và điện cực tổng hợp dựa trên gốm-. Điện cực kim loại chịu lửa, được biểu thị bằng điện cực làm từ vonfram-, thích hợp với nhiệt độ cực cao và môi trường hồ quang mạnh. Điện cực bằng hợp kim-đồng có khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời, tạo điều kiện tản nhiệt nhanh và thường được sử dụng ở cực dương hoặc các khu vực cần thay thế thường xuyên. Các điện cực tổng hợp-được gia cố phân tán{10}}tăng cường độ bền-nhiệt độ cao và khả năng chống rão bằng cách đưa-các hạt chịu nhiệt độ cao (chẳng hạn như ôxit thori và ôxit xeri) vào ma trận kim loại. Các điện cực tổng hợp bằng gốm-được sử dụng trong môi trường có-nhiệt độ cao hoặc không có oxy-đặc biệt; mặc dù độ dẫn điện của chúng bị hạn chế nhưng chúng có thể chịu được sự ăn mòn hóa học và sốc nhiệt nghiêm trọng hơn.
Hình thức kết cấu cũng có thể tạo thành một tiêu chí phân loại. Các cấu trúc phổ biến bao gồm điện cực hình que (hình kim{2}}, điện cực hình tấm-, điện cực hình vòng-(hình trụ) và điện cực xốp. Các điện cực hình que-chủ yếu được sử dụng làm cực âm trong phun hồ quang do cấu trúc đơn giản và dễ chế tạo. Các điện cực hình tấm-hoặc hình khối-được sử dụng làm cực dương trong một số thiết bị hồ quang có dòng điện-cao để tăng diện tích trao đổi nhiệt. Các điện cực hình vòng hoặc hình trụ là những dạng điển hình trong phun plasma, tạo thành dòng plasma hội tụ kết hợp với cực âm trung tâm. Các điện cực giam cầm xốp được sử dụng trong plasma siêu âm hoặc phun plasma ổn định{14}}nước, ổn định dòng ngọn lửa và tăng vận tốc hạt qua các bức tường làm mát bằng nước xốp{15}}.
Các phương pháp làm mát khác nhau cũng dẫn đến các nhánh phân loại. Dựa trên môi trường và đường dẫn làm mát, các điện cực có thể được chia thành điện cực làm mát tự nhiên, điện cực làm mát bằng nước-, điện cực làm mát bằng không khí- và điện cực làm mát bằng composite. Làm mát tự nhiên phù hợp với các hoạt động-ngắn hạn, tải-thấp; các điện cực làm mát bằng nước-loại bỏ nhiệt thông qua các kênh nước thẳng hoặc xoắn ốc bên trong, hỗ trợ hoạt động liên tục-lâu dài; điện cực làm mát bằng không khí-sử dụng luồng không khí tốc độ-cao để tạo thành màng làm mát trên bề mặt điện cực, phục vụ cả chức năng làm mát và giữ ngọn lửa phụ trợ; làm mát hỗn hợp kết hợp môi trường nước và không khí để tối ưu hóa hiệu quả trao đổi nhiệt và giảm nồng độ ứng suất nhiệt.
Nhìn chung, hệ thống phân loại điện cực phun nhiệt bao gồm nhiều khía cạnh, bao gồm nguyên tắc quy trình, vị trí chức năng, tính chất vật liệu, hình thái cấu trúc và phương pháp làm mát. Việc làm rõ các đặc tính kỹ thuật và phạm vi áp dụng của các điện cực khác nhau giúp đạt được sự kết hợp chính xác trong thiết kế thiết bị, phát triển quy trình và ứng dụng hiện trường, đảm bảo nguồn nhiệt ổn định, hiệu suất lớp phủ tuyệt vời và kéo dài tuổi thọ điện cực, từ đó thúc đẩy sự tiến bộ không ngừng của công nghệ phun nhiệt trong lĩnh vực kỹ thuật bề mặt.
