在電火花加工中，工具電極是一項(xiàng)非常重要的因素，電極材料的性能將影響電極的電火花加工性能（材料去除率、工具損耗率、工件表面質(zhì)量等），因此，正確選擇電極材料對(duì)于電火花加工至關(guān)重要。電火花加工用工具電極材料應(yīng)滿足高熔點(diǎn)、低熱脹系數(shù)、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能等基本要求，從而在使用過(guò)程中具有較低的損耗率和抵抗變形的能力。電極具有微細(xì)結(jié)晶的組織結(jié)構(gòu)對(duì)于降低電極損耗也比較有利，一般認(rèn)為減小晶粒尺寸可降低電極損耗率。此外，工具電極材料應(yīng)使電火花加工過(guò)程穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、工件表面質(zhì)量好，且電極材料本身應(yīng)易于加工、來(lái)源豐富及價(jià)格低廉。
由于電火花加工的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，對(duì)與之相適應(yīng)的電極材料（包括相應(yīng)的電極制備方法）也不斷提出新的要求。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，人們對(duì)電火花加工工具電極材料不斷進(jìn)行著探索和創(chuàng)新，目前在研究和生產(chǎn)中已經(jīng)使用的工具電極材料有石墨、Cu或W等單金屬、Cu或W基合金、鋼、鑄鐵、Cu基復(fù)合材料、聚合物復(fù)合材料和金剛石等幾大類。
一、普通電火花加工用工具電極材料
（1）石墨
石墨具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和可加工性，是電火花加工中廣泛使用的工具電極材料。
石墨有不同的種類，可按石墨粒子的大小、材料的密度和機(jī)械與電性能進(jìn)行分級(jí)。其中，細(xì)級(jí)石墨的粒子和孔隙率較小，機(jī)械強(qiáng)度較高，價(jià)格也較貴，用于電火花加工時(shí)通常電極損耗率較低，但材料去除率相應(yīng)也要低一些。市場(chǎng)上供應(yīng)的石墨等級(jí)平均粒子大小在20μm以下，選用時(shí)主要取決于電極的工作條件（粗加工、半精加工或精加工）以及電極的幾何形狀。工件加工表面粗糙度與石墨粒子的大小有直接關(guān)系，通常粒子平均尺寸在1μm以下的石墨等級(jí)專門(mén)用于精加工。石墨種類的選擇主要取決于具體的電火花加工對(duì)材料去除率和電極損耗率哪方面的要求更高。
與其它電極材料相比，石墨電極可采用大的放電電流進(jìn)行電火花加工，因而生產(chǎn)率較高；粗加工時(shí)電極的損耗率較小，但精加工時(shí)電極損耗率增大，加工表面粗糙度較差。石墨電極重量輕，價(jià)格低。由于石墨具有高脆性，通常難以用機(jī)械加工方法做成薄而細(xì)的形狀，因此在精細(xì)復(fù)雜形狀電火花加工中的應(yīng)用受到限制，而采用高速銑削可以較好解決這一問(wèn)題。
（2）Cu、Cu基合金及Cu基復(fù)合材料
純Cu（電解銅，俗稱紫銅）也是一種常用的電極材料，尤其是加工有色金屬材料時(shí)，常用電解銅作為工具電極材料。
Cu的熔點(diǎn)較低，電極損耗率較大，因此需要引入另一種高熔點(diǎn)材料來(lái)降低電極損耗率。Cu－W合金兼有Cu的高導(dǎo)熱性和W的高熔點(diǎn)、低熱脹系數(shù)和耐電火花侵蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)，使其成為一種高性能的工具電極材料。Cu－W電極主要用于加工模具鋼和WC工件，其中的Cu、W含量比一般為25:75。但由于Cu－W電極的價(jià)格比普通的Cu或石墨電極高，因此目前在生產(chǎn)中應(yīng)用并不多。
采用電鑄方法制備電極時(shí)，由于電鑄Cu的工藝較為成熟，因此對(duì)電鑄Cu（包括Cu基復(fù)合材料）電極的研究較多。電鑄獲得的Cu或Cu基復(fù)合材料組織致密，可達(dá)到較小的晶粒尺寸。研究表明，晶粒細(xì)小、組織致密的電極表面由于火花放電時(shí)材料熔化拋出而形成的凹坑較小，可使電極損耗率降低。
（3）聚合物復(fù)合材料
采用一種導(dǎo)電熱塑性聚合物復(fù)合材料作為電極，以空氣或水作為工作介質(zhì)，進(jìn)行工件表面的電火花加工或拋光。所用電極是由60％～65％的固態(tài)碳材料（如細(xì)的碳黑粉、石墨粉、石墨片甚至碳納米管等的混合物）均勻分布在熱塑性基體材料（如聚苯乙烯）中制成的，可反復(fù)軟化并模壓成所需幾何形狀。與石墨電極相比，這種聚合物－碳復(fù)合材料電極成本較低，可模壓成復(fù)雜幾何形狀，制作速度比銑削加工快得多；同時(shí)其密度較低、電阻率較高，因而電極損耗率較高，不過(guò)電極在使用過(guò)程中可通過(guò)重新模壓而加以修整。
該復(fù)合材料的組分仍處于研究開(kāi)發(fā)階段，好的可塑性電極應(yīng)有低電阻率、高熱導(dǎo)率、低熱脹系數(shù)以及良好的可成形性和在水中的尺寸穩(wěn)定性，并能耐熱循環(huán)。
（4）金剛石
用導(dǎo)電的CVD金剛石厚膜（0.5mm）作為電極材料進(jìn)行電火花加工。這種CVD金剛石在CVD過(guò)程中通過(guò)摻雜硼而具有導(dǎo)電性，其電阻小、導(dǎo)熱系數(shù)高，對(duì)電火花加工時(shí)油類工作介質(zhì)中析出的碳有很強(qiáng)的吸附能力。電火花加工試驗(yàn)表明，在一定的加工條件下，CVD金剛石電極可達(dá)到很高的材料去除率，而電極損耗幾乎為零，尤其是它可在無(wú)法采用Cu或石墨電極的高電流密度下進(jìn)行加工。但是，導(dǎo)電CVD金剛石存在成本高、尺寸受限制等問(wèn)題。
采用不同粒度的金剛石可得到不同等級(jí)的PCD材料，其導(dǎo)熱性有所不同。研究表明，在一定的電火花加工條件下，其電極損耗很小或?yàn)榱?。隨著熱導(dǎo)率的增加，不同等級(jí)的PCD材料電極在電火花加工時(shí)的材料去除率和電極損耗都有所降低。由于PCD材料具有與導(dǎo)電CVD金剛石相近的電火花加工效果，但成本較低，因而有可能成為一種較理想的電極材料。
二、電火花表面改性用電極材料
電火花表面改性大多是利用電火花加工時(shí)電極發(fā)生損耗的特點(diǎn)，使電極材料轉(zhuǎn)移到被加工材料表面，從而形成高硬度、高耐磨的涂層，通常是利用工作液煤油中熱分解出來(lái)的碳微粒與迅速損耗而脫落的電極材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成碳化物堆積在工件表面上。要實(shí)現(xiàn)這種形式的電火花表面改性，工具電極應(yīng)選用熱導(dǎo)率低的材料，使其能產(chǎn)生較大損耗，同時(shí)電極材料應(yīng)比較容易形成硬質(zhì)碳化物。
目前，電火花表面改性主要采用幾種材料的固體電極，如Si電極、Ti電極或W電極，或采用多種粉末材料制成的壓結(jié)體或燒結(jié)體電極，所用粉末材料包括Al、Ti、W、Ti和Al混合粉末、WC、TiC以及陶瓷和結(jié)合劑（如WC＋Co、WC＋Fe、WC＋TiC＋Co、TiC＋Co、VC＋Co）等。使用這樣的電極進(jìn)行電火花加工，可在加工表面形成一層或多層具有不同機(jī)械性能的涂層。選用粉末材料制備電極時(shí)，粉末的粒度對(duì)電極的制作工藝及成本、改性表面的粗糙度等有很大影響。
三、微細(xì)電火花加工用電極材料
在微細(xì)電火花加工中，使用微細(xì)電極后通常會(huì)增加單位面積的電火花能量，造成較大的電極損耗，從而不易達(dá)到高精度加工的目標(biāo)。此時(shí)可選擇合適的電火花加工參數(shù)，以減小單位面積的放電能量，但這樣會(huì)延長(zhǎng)加工時(shí)間；另外可使用低損耗的電極材料。微細(xì)電火花加工中采用的電極材料主要有Cu、W、Cu－W和WC等，其中微細(xì)電火花打孔和銑削加工中采用的電極主要是W或WC的棒或管。
由于導(dǎo)電CVD金剛石膜作為電極材料時(shí)損耗很小，因而將其作為微細(xì)電火花加工中的電極材料具有很好的應(yīng)用前景。而且，用導(dǎo)電CVD金剛石膜作為電極電火花加工同樣的金剛石膜時(shí)，可以很好地控制后者的加工形狀和尺寸，使其可以作為微細(xì)電火花加工中不同形狀的電極。
在不同的工藝參數(shù)條件下加工不同材料的工件時(shí)，采用不同電極材料得到的加工效果是不同的，因而不同的電極材料適用于不同的加工場(chǎng)合。人們根據(jù)各種電火花加工的需要，已研究和應(yīng)用了多種電極材料，電極材料的發(fā)展又推動(dòng)著電火花加工工藝的進(jìn)步。一些新的電極材料還需作進(jìn)一步的研究和改進(jìn)才能得到實(shí)際應(yīng)用。選用電極材料時(shí)，需要綜合考慮電火花加工工藝方法、工件材料與形狀、加工要求、經(jīng)濟(jì)性等多方面的因素。
