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。其中，細(xì)級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。市場上供應(yīng)的石墨等級平均粒子大小在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以下的石墨等級專門用于精加工。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，不過電極在使用過程中可通過重新模壓而加以修整。
該復(fù)合材料的組分仍處于研究開發(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過程中通過摻雜硼而具有導(dǎo)電性，其電阻小、導(dǎo)熱系數(shù)高，對電火花加工時(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、尺寸受限制等問題。
采用不同粒度的金剛石可得到不同等級的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)榱恪ｋS著熱導(dǎo)率的增加，不同等級的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，但這樣會延長加工時(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。
