Электроды хорошие: Какие электроды лучше – подсказки и рейтинг

Содержание

Какие электроды самые лучшие для сварки начинающим сварщикам

Какие электроды самые лучшие для сварки для начинающих

Электроды подбираются исходя от состава свариваемого металла, а также, некоторых других его характеристик. Есть электроды для сварки ответственных конструкций, которые отличаются небольшой окислительной способностью, а есть рутиловые, которые не обеспечивают должного уровня прочности и надежности сварочного соединения.

При выборе электродов, важно понимать, для каких конкретно целей они предназначены. В данной статье будет рассказано про самые лучшие электроды для сварки, которые применяются как на производстве, так и в быту.

Лучшие электроды — основное покрытие

ESAB УОНИ 13/55 — наверняка каждый сварщик слышал о промышленной компании ESAB, и высоком качестве выпускаемого ею сварочного оборудования. Так и с электродами от данного производителя: они отличаются от остальных большим количеством плюсов.

Электроды ESAB УОНИ 13/55 служат для сварки ответственных конструкций, они обеспечивают высочайшее качество сварочного шва. Шов, наплавленный данными электродами, максимально устойчив к деформациям, он обладает повышенной прочностью и стойкостью к разным воздействиям.

Kobelco LB-52U — наплавленный металл электродами содержит небольшой процент водорода. Вследствие этого сварочный шов отличается высокой плотностью и прочностью, а также, ударной вязкостью.

Варить электродами данной марки одно удовольствие: сварочная дуга стабильная, а шлак, легко отделяется сразу же после получения шва. Чаще всего электроды LB-52U используются при сваривании металлов, которые имеют класс прочности К-55-60 и К54.

Определяемся с лучшими рутиловыми электродами

Плавящиеся электроды имеют два типа покрытий: основное и рутиловое. Главные плюсы рутиловых электродов заключаются в хорошем розжиге, а также в отсутствии каких-либо требований к подготовке металла. К сожалению, в отличие от основных электродов, рутиловые электроды не способы обеспечить такие же самые характеристики сварного шва касательно прочности и  т. д.

ESAB-SVEL ОК 46.00 — тот, кто варил рутиловыми электродами, наверняка слышал о такой популярной марке электродов, как ОК 46.00. Электроды идеально подходят для начинающих сварщиков: они легко разжигаются даже на минимальном сварочном токе.

Электроды с рутиловым покрытием не такие требовательные к подготовке металла. Вследствие этого варить ими можно даже ржавый и грязный металл. При всех вышеперечисленных достоинствах, электроды ОК 46.00 имеют вполне демократичную стоимость.

Lincoln Electric Omnia 46 — также неплохие электроды с целлюлозно-рутиловой обмазкой стержня. Несмотря на рутиловое покрытие, электроды Omnia 46 обеспечивают прочное и надежное соединение, которое обладает большой ударной вязкостью.

Данные электроды американской компании не оставляют после себя практически шлака. При сварке металл не разбрызгивается. Ну и, само собой разумеется, данная марка электродов обладает всё теми же преимуществами, которые присущи всем электродам с рутиловой обмазкой.

Поделиться в соцсетях

Как выбрать электроды и отличить хорошие от плохих

Чтобы осуществлять сварочный процесс, необходимо не только правильно выбрать сварочный аппарат, но и верно подобранные электроды. В зависимости от модели сварочного аппарата, нужно правильно выбрать сварочные электроды.

Подавляющее большинство электродов изготавливаются из сварочной проволоки, на которую нанесено защитное покрытие. Чаще всего покрытие наносится методом опрессовки и позволяет защитить сварочную дугу во время сварочного процесса.

Согласно ГОСТам электроды разделяются на легированные, высоколегированные и углеродистые. Начинающему сварщику необходимо знать, что есть виды электродов для обычных и ответственных конструкций. Для ответственных сварочных швов лучше всего берите электроды УОНИ. Они очень капризны и требуют, чтобы сварщик был специалистом высокого уровня. Если вам необходимо сварить простую конструкцию, то можете взять одни из популярных электродов, например АНО или МР-3.

Лучшими электродами в своем роде по типу назначения являются:

  • Для сварки чугуна: ОЗЧ-2;
  • Для сварки малоуглеродистых сталей: АНО-4 с рутиловым покрытием или АНО-6 с покрытием из альменита;
  • Для сваривания самых популярных видов углеродистых сталей: ОЗС-4, МР-3С, АНО-21, УОНИ 13/45;
  • Для сварки нержавеющих и высоколегированных сталей: ЦЛ-11;

Ниже сейчас рассмотрим самые популярные электроды для сварки.

АНО – одни из самых популярных и практичных электродов, которые быстро зажигаются и не требуют прокалки в специальной печи для прокалки электродов. Они обеспечивают качественный результат, даже если вы не специалист по свариванию.

МР-3 – универсальные электроды, которыми можно варить ржавый, влажный и плохо очищенный металл.

МР-3С – электроды для сваривания переменным и постоянным током обратной полярности. Их можно использовать, если к сварочному соединению предъявляются высокие требования.

УОНИ 13/55 – электроды для ручного дугового сваривания конструкций с повышенным уровнем ответственности. Их использование требует от сварщика высокой квалификации и должного обращения. Они способны обеспечивать надежный сварочный шов высокого качества с отличной плотностью, даже если работа ведется при низких температурах.

Перед тем, как покупать электроды, убедитесь, что они хранились и транспортировались правильным образом. Проверьте, хорошо ли они были упакованы, и не могла ли попасть в них влага. Помните, что даже если вы правильно выберите марку электродов, но при этом они будут неправильно храниться, вы можете просто выбросить деньги на ветер. Посмотрите на их внешний вид, чтобы увидеть низкое качество заранее. На всякий случай можете просушить электроды в печи, чтобы они не подвели вас во время работы.


рейтинг лучших, назначение и характеристики

Хорошие электроды для сварки — это расходные элементы, без которых невозможно получить качественное надежное соединение. Существует рейтинг сварочных электродов, который помогает определиться с грамотным выбором для осуществления конкретной работы. Какие сварочные электроды лучше зависит от вида сварки, используемого оборудования, квалификации сварщика, условий дальнейшей эксплуатации изделия.

Назначение и характеристики электродов

Электроды могу применяться не только для соединения металлических или пластмассовых конструкций при монтаже и ремонте, но для резки металла, прорезания круглых или фасонных отверстий, ликвидации таких дефектов, как поры и трещины, для наплавки, делающей шов более прочным. Поэтому, какие электроды хорошие, — это те, которые подходят к конкретному виду работ и используемому материалу.

Помимо назначения использования необходимо учитывать следующие параметры:

  • диаметр поперечного сечения;
  • вид покрытия;
  • материал центрального стержня;
  • длина электрода;
  • расход электроэнергии при работе;
  • величина устанавливаемой силы тока;
  • возможность положений при сварке;
  • разбрызгивание металла;
  • розжиг и стабильность горения дуги;
  • особенности техпроцесса;
  • необходимость подготовки кромок деталей;
  • температура, при которой осуществляется сварка;
  • необходимость прокалки перед началом процесса;
  • правила хранения.

Важным является разделение электродов на то, являются ли они плавящимися или относятся к неплавящемуся виду. Электроды плавящегося типа находят применение для работы не только со сталью и ее сплавами, но для сварки цветных металлов небольшой и средней толщины. Стержнем неплавящихся электродов служат графит, уголь, вольфрам. Их можно использовать при сварке аргонодуговым методом для соединения деталей из различных материалов, например, таких, как медь, бронза, титан.

Также следует учитывать, кто будет производить сварку — профессионал или новичок в этом деле. Не последним обстоятельством при выборе является бренд производителя, выпускающий данный вид электродов. Существующий рейтинг электродов поможет определиться с правильным выбором расходных элементов. В любом случае необходимо приобретать качественные электроды сварочные.

С рутиловым покрытием

Один из самых важных параметров, который определяет характеристики электродов, — это вид их покрытия. Общепризнанным является рутиловое покрытие, дающее несомненные преимущества. Эта продукция является универсальной. Рутиловые расходные элементы можно использовать для сварки деталей, входящих в конструкции ответственного назначения, они применяются для работы с низколегированными сталями и сталями с низким содержанием углерода.

Могут работать с любым видом тока — переменным и постоянным. Рекомендуется работать с короткой дугой, но допустимой является и средняя длина. Этими электродами можно соединять детали, покрытые незначительным слоем грунтовки. Образуемый шов обладает повышенной вязкостью и значительной усталостной прочностью. Его качества сохраняются даже при нагрузках переменного значения. В процессе горения не выделяется вредных веществ.

Увеличению производительности способствует форсированный режим работы. Возможно разное положение в пространстве. Про расходные элементы с рутиловым покрытием также можно сказать, что это лучшие электроды для ручной дуговой сварки. На тип обмазки указывает буква «Р» в обозначении.

ESAB-SVEL ОК 46.00. Работать с этими рутиловыми электродами — это значит получать при этом своеобразное удовольствие. Эти электроды для сварки имеют самый высокий рейтинг среди расходных элементов с рутиловой обмазкой. Они являются детищем шведской компании «ЭСАБ» — признанным лидером в производстве сварочного оборудования. Их применение является гарантией получения качественного шва.

Являются незаменимыми при соединении тонкостенных деталей. Имеется возможность сваривать ими неочищенный металл. Однако, не рекомендуется сваривать ими легированные стали, поскольку их стержень изготовлен из низкоуглеродистой стали марки СВ-08. Перед использованием необходима прокалка в течение одного часа.

Электроды Lincoln Electric Omnia 46 американского производства обладают рутилово-целлюлозной обмазкой. Получаемый при их использовании шов обладает высокой прочностью. К достоинствам относится легкое отделение шлаковой корки, небольшое разбрызгивание металла, а также возможность сваривания деталей, покрытых ржавчиной. Гибкость полученного шва не сопровождается разрушением поверхности. Легко осуществлять контроль варочной ванны. После окончания сварки не требуется особой зачистки. Имеется сертификат NAKS.

Рутиловые электроды ОЗС-12 используются для работы с деталями из низкоуглеродистой стали. Прочный шов получается с минимальным включением шлака. Из-за повышенной гигроскопичности перед употреблением необходима прокалка.

Огромной популярностью среди сварщиков пользуются электроды Ресанта МР-3. Они вобрали в себя все лучшее, что присуще электродам с рутиловой обмазкой. К достоинствам относится легкость розжига и стабильность горения дуги, а также возможность осуществлять сварку во всех положениях. Возможна работа с поверхностями, которые не удалость полностью освободить от ржавчины. Электроды изготовлены в полном соответствии с требованиями существующих ГОСТов в этой области.

С основным покрытием

При рассмотрении вопроса, какие хорошие электроды для сварки, необходимо особое внимание обратить на электроды с основным покрытием. Они обычно используют при сварке постоянным, а также переменным током. Шов, полученный с их помощью, отличается высокой пластичностью.

Лучшие электроды для сварки, имеющие основное покрытие, это высококачественные изделия от японских производителей KOBELCO LB-52U. Они являются популярными среди профессионалов и любителей. Это самые хорошие электроды для сварки трубопроводов. При их применении гарантирована прочность соединения и его качество. Улучшенные характеристики сварного шва получаются за счет пониженного содержания водорода. Имеется возможность хорошего проплавления металла, что обеспечивает образование ровного шва хорошего внешнего вида.

ESAB УОНИИ 13/55 — это лучшие электроды для сварки конструкций ответственного назначения, которые при эксплуатации подвергаются переменным нагрузкам. Эта марка шведского производителя является востребованной среди российских сварщиков. Электроды выполнены согласно требованиям ГОСТа 2246-70.

В наплавленном металле сведено к минимуму образование трещин. Коэффициент наплавки имеет высокое значение. К плюсам относится высокий предел текучести. Полученный шов обладает стойкостью к различным погодным условиям.

Популярные электроды ЦЛ-11, имеющие основное покрытие, имеют широкое распространение среди сварщиков. Швы получаются устойчивыми к коррозии и пластичными. Высокие эксплуатационные качества включают стойкость к механическим ударам. Электродами ЦЛ-11 можно сваривать детали из нержавеющего металла.

С целлюлозным покрытием

Хорошие электроды, имеющие целлюлозное покрытие, — Кратон J422. К достоинствам относится пониженное образование пор и трещин. Высокой является прочность получаемого шва. Даже при деформации поверхности не происходит его осыпание. Большой диапазон диаметров позволяет сваривать изделия разной толщины. Работать этими электродами можно в различных положениях в пространстве.

Электроды могут успешно использоваться для обработки корневых швов при сварке трубопроводов, а также при проведении сварочных работ в труднодоступных местах.

Среди электродов с целлюлозным покрытием можно отметить ESAB Pipeweld 6010 Plus. Страна-производитель — Швеция. Областью применения является сварка корневых проходов трубопроводов из углеродистой стали. Прокалка перед началом сварочного процесса не является обязательной.

С кислым покрытием

К электродам с отличными техническими параметрами и эксплуатационными свойствами относятся АНО-24. Могут применяться для сварки конструкций различного назначения. К преимуществам относятся легкая отделимость шлаковой корки, возможность работы во всех положениях, небольшое разбрызгивание металла.

Интересное видео

все, что вы хотели знать

Сейчас в магазинах представлен широкий выбор электродов для сварки. Все они отличаются характеристиками, качеством и, конечно, ценой. Порой продавец в магазине предлагает на его взгляд хорошие электроды для сварки, а на деле оказывается, что их качество не устраивает вас в работе. Начинающим сварщикам непросто разобраться в таком разнообразии, поэтому многие приобретают наиболее бюджетные комплектующие, что не всегда является верным решением.

Мы проанализировали отзывы профессиональных мастеров и составили рейтинг электродов, которые сделают сварочный процесс качественнее и эффективнее. Здесь мы расскажем, какие хорошие электроды для сварки стоит выбрать новичку и какие сварочные электроды лучше для выполнения широко спектра задач.

Содержание статьи

Популярные производители

Электроды самого разного качества производят во всем мире: начиная от России и Китая, заканчивая Америкой и Германией. Зарубежные стержни, как правило, стоят дороже отечественных, но многие сварщики считают, что наша продукция не так плоха, как принято говорить.

Приобретая, скажем, американские электроды вы можете быть уверены в их качестве и хорошем результате работы, но за это нужно платить вдвое больше. И в то же время, приобретая российские электроды вы получаете более низкую цену, но вместе с ней и менее строгий контроль качества на производстве. Электроды какой страны лучше остальных — это давняя тема для спора.

Мы не будем утверждать, что отечественные электроды однозначно хуже, предоставим вам этот выбор. Мы лишь расскажем о лучших электродах, которые нам удалось испробовать. Итак, какие электроды мы рекомендуем к покупке? Судя по отзывам и нашему опыту самые лучшие электроды для сварки производят торговые марки ESAB, Kobelco, Ресанта, УОНИ и Lincoln Electric. Какие-то производители специализируются на изготовлении электродов одного типа, а какие-то производят стержни и с основным, и с рутиловым покрытием.

Сварочные электроды с основным покрытием

УОНИ 13/55

Начнем с модели 13/55 от компании УОНИ. Эти электроды используются для сварки с постоянным током. Мы рекомендуем их для сварки сложных металлических конструкций с повышенными требованиями к качеству сварных швов. Отличительная особенность данной модели — обмазка, выделяющая углекислый газ при горении. Благодаря этому сварочная зона всегда защищена от негативного воздействия атмосферы. Такие электроды стоит недорого, но продаются большими упаковками по 3 кг. Они есть практически в любом специализированном магазине.

Но у такой обмазки есть и отрицательная сторона. Начинающим сварщикам часто довольно трудно зажечь этот электрод, особенно повторно. Чтобы решить эту проблему можно зачистить конец электрода после использования, удалив расплавившуюся обмазку, но это требует дополнительного времени.

Kobelco LB-52U

Это японские электроды высочайшего качества и высочайшей цены 🙂 Стоимость за один килограмм существенно выше, чем у остальных электродов, представленных в нашей статье. К тому же, электроды продаются в больших упаковках по 5 килограмм, что в конечном итоге обходится еще дороже.

Такая высокая цена обуславливается превосходным качеством как самих электродов, так и получаемых сварных швов. Они идеально подойдут для сварки низколегированных сталей, и часто используются для качественной сварки магистральных систем трубопровода. Швы получаются надежными и долговечными, производитель гарантирует высокие показатели прочности (до 600 Ньютон на квадратный миллиметр).

У всех электродов с основным покрытием есть недостаток: их использование может быть затруднительно, если электроды некоторое время лежали на открытом воздухе. Мы рекомендуем прокалить стержни в печи при небольшой температуре (достаточно 250-300 градусов по Цельсию). Таким простым способом можно удалить излишки влаги из электрода, работа упростится, а качество шва станет заметно лучше. Здесь также лучше использовать постоянный ток, но это лишь рекомендация производителя, от которой при желании можно отклониться. Работа с переменным током требует больше опыта.

ОЗЛ-8

Эти электроды для ручной дуговой сварки изготавливаются в России и являются отличным выбором, если вы ищете недорогие и относительно качественные стержни. Мы рекомендуем использовать их для сварки деталей с высоким содержанием никеля. Стержни ОЗЛ-8 можно использовать при сварке высоконагруженных узлов и особо прочных конструкций.

Основной недостаток — необходимость использовать только постоянный ток. При этом дуга должна быть максимально короткой. Только в этом случае сварные соединения будут прочными и устойчивыми к коррозии.

Также после сварки образуется шлак, новичку будет сложно удалить его быстро, но с опытом эта процедура будет занимать у вас не больше минуты. Учтите, что швы не рекомендуется охлаждать, иначе может начаться процесс кристаллизации, что приведет к снижению прочности шва. Швы сами остывают и не растрескиваются. Как и другие стержни с основным покрытием электроды ОЗЛ-3 нужно просушить в печи перед использованием. Из-за этого электрод сложнее разжечь, но это в любом случае необходимый навык, так что не пренебрегайте прокаливанием.

Сварочные электроды с рутиловым покрытием

Lincoln Electric Omnia 46

Компания Lincoln Electric в целом считается одним из лучших производителей электродов в мире. У Lincoln Electric вековой опыт, они были одними из первых, кто выпустил электрод с обмазкой. В штате компании ведущие инженеры Америки, разрабатывающие особые составы для электродов и строго соблюдающие качество на каждом этапе производства. Модель Omnia 46 вышла несколько лет назад и сразу завоевала множество положительных отзывов от профессиональных мастеров. Эта модель стабильно входит в рейтинг лучших электродов.

Вы наверняка сейчас задумались о стоимости таких электродов. Она вас приятно удивит! Несмотря на великолепное качество эта модель из средней ценовой категории и не сильно увеличит себестоимость сварочных работ. В наших магазинах продают большие упаковки по 4-6 килограмм каждая, но одна упаковка все равно стоит недорого.

Модель Omnia 46 особенно популярна среди начинающих сварщиков, поскольку ее можно легко разжечь даже на бюджетном сварочном оборудовании, имея базовые навыки сварки. Кроме того, эти электроды почти нечувствительны к длине дуги и почти не искрятся, что дает им еще одно преимущество. Можно без проблем сварить металл, пораженный коррозией, при этом прочность шва останется высокой. Некоторые умельцы варят этими стержнями трубы, хотя мы не рекомендуем использовать их в таких целях.

ESAB-SVEL OK 46.00

Многие ошибочно полагают, что это сугубо шведский бренд и все электроды производятся в Европе. Это не совсем так. Заводы компании ESAB расположены в России, но продукция изготавливается под контролем специалистов из Швеции и с соблюдением европейским норм качества. У такого подхода есть несколько преимуществ: вы получаете качественный продукт, при этом его цена значительно ниже, чем если бы электроды производились в Европе и транспортировались в Россию.

Это один из лучших выборов по соотношению цены и качества. Сырые электроды все равно горят, подходят для любого сварочного инвертора и разжигаются за секунды даже в руках начинающего сварщика. В работе допускается использование и постоянного, и переменного тока, что не может не радовать.

У этих электродов сплошные преимущества: при их использовании поверхность детали не нуждается в защите, сами стержни не подвержены негативному влиянию влаги и грязи, практически не подвержены коррозии. Также не нужно сильно разогревать аппарат, если электрод остыл, достаточно 80 градусов по Цельсию.

Ресанта МР-3

Это без преувеличения самые распространенные электроды в странах СНГ. О бренде «Ресанта» слышали даже люди, далекие от сварки, не говоря о профессионалах своего дела. Их изделия завоевали большую популярность за счет приемлемого качества при доступной цене и распространенности. Такие электроды можно найти в любом городе.

Единственный минус модели МР-3 — невозможность использования отсыревших электродов. Если изделия долгое время находились без упаковки, прокалите их в печи при температуре до 160 градусов по Цельсию. Эта процедура займет не больше часа. Также мы не рекомендуем использовать данную модель при сварке высокоуглеродистых сталей, лучше выберите одного из претендентов в разделе «сварочные электроды с основным покрытием».

В остальном же Ресанта МР-3 почти не отличается от других стержней с рутиловым покрытием. Электрод можно легко разжечь, дугу можно без проблем вести практически в любом направлении, нет нужды беспокоиться о возможной коррозии или подготовке поверхности металла для сварки. Даже если металл загрязнен и после сварки образуется шлак, его можно легко удалить.

Вместо заключения

Теперь вы знаете, какие хорошие электроды для сварки стоит приобрести. При выборе комплектующих ориентируйтесь на качество электродов, а не на их цену. Не стоит полагаться на самую низкую или самую высокую стоимость, ищите золотую середину. Порой бюджетные электроды отечественных производителей практически не отличаются от зарубежных аналогов за большую цену. Особенно, если вы начинающий сварщик и еще не совсем понимаете, чем отличаются качественные электроды от некачественных. Купите сразу несколько электродов и протестируйте со своим аппаратом. Ведь то, что хорошо для нас, может вам не подойти по многим причинам. Желаем удачи!

Как выбрать вольфрамовые электроды | Тиберис

Вольфрамовые электроды используются при аргонодуговой сварке, то есть сварке неплавящимся электродом в среде защитного газа аргона.

Температура плавления вольфрама – 3410 °С, температура кипения – 5900 °С. Это самый тугоплавкий из существующих металлов. Вольфрам сохраняет твердость даже при очень высоких температурах. Это позволяет делать из него неплавящиеся электроды. В природе вольфрам встречается, в основном, в виде окисленных соединений — вольфрамита и шеелита.

При аргонодуговой сварке дуга горит между свариваемой деталью и вольфрамовым электродом. Электрод находится внутри сварочной горелки. Для сварки в среде защитных газов обычно применяют постоянный ток прямой полярности. Иногда используется ток обратной полярности или переменный ток. В таких случаях целесообразно использовать вольфрамовые электроды с легирующими добавками, которые повышают стабильность и устойчивость сварочной дуги.

Для улучшения качества электрода (например, устойчивости к высоким температурам, повышения стабильности горения дуги) в чистый вольфрам вводят в качестве добавки окислы редкоземельных металлов. Существует ряд разновидностей вольфрамовых электродов, в зависимости от содержания этих добавок. Этим определяется марка электрода. Марку электрода в наше время легко запомнить по цвету, в который окрашен один конец. Вольфрамовые электроды делятся на три типа: Постоянного (WT,WY), Переменного (WP, WZ) и Универсальные (WL,WC).

Международные марки электродов

WP (зеленый) — Электрод из чистого вольфрама (содержание не менее 99,5%). Электроды обеспечивают хорошую устойчивость дуги при сварке на переменном токе, сбалансированном или не сбалансированном с непрерывной высокочастотной стабилизацией (с осциллятором). Эти электроды предпочтительны для сварки на переменном синусоидальном токе алюминия, магния и их сплавов, так как они обеспечивают хорошую устойчивость дуги как в аргоновой, так и в гелиевой среде. Из-за ограниченной тепловой нагрузки рабочий конец электрода из чистого вольфрама формируют в виде шарика.

Основные свариваемые материалы: алюминий, магний и их сплавы.

Ознакомиться с ценами на WP (зеленые) электроды, можно по ссылке.

WZ-8 (белый) — Электроды с добавлением оксида циркония предпочтительны для сварки на переменном токе, когда не допускается даже минимальное загрязнение сварочной ванны. Электроды дают чрезвычайно стабильную дугу. Допустимая токовая нагрузка на электрод несколько выше, чем на цериевые, лантановые и ториевые электроды. Рабочий конец электрода при сварке на переменном токе обрабатывается в форме сферы.

Основные свариваемые материалы: алюминий и его сплавы, бронза и ее сплавы, магний и его сплавы, никель и его сплавы.

Ознакомиться с ценами на WZ-8 (белые) электроды, можно по ссылке.

WT-20 (красный) — Электрод с добавлением оксида тория. Наиболее распространенные электроды, поскольку они первые показали существенные преимущества композиционных электродов над чисто вольфрамовыми при сварке на постоянном токе. Тем не менее, торий — радиоактивный материал низкого уровня, таким образом, пары и пыль, образующаяся при заточке электрода, могут влиять на здоровье сварщика и безопасность окружающей среды.
Сравнительно небольшое выделение тория при эпизодической сварке, как показала практика, не являются факторами риска. Но, если сварка производится в ограниченных пространствах регулярно и в течение длительного времени или сварщик вынужден вдыхать пыль, образующуюся при заточке электрода, необходимо в целях безопасности оборудовать места производства работ местной вентиляцией.
Торированные электроды хорошо работают при сварке на постоянном токе и с улучшенными источниками тока, при этом, в зависимости от поставленной задачи можно менять угол заточки электрода. Торированные электроды хорошо сохраняют свою форму при больших сварочных токах даже в тех случаях, когда чисто вольфрамовый электрод начинает плавиться с образованием на конце сферической поверхности.
Электроды WT-20 не рекомендуется использовать для сварки на переменном токе. Торец электрода обрабатывается в форме площадки с выступами.

Основные свариваемые материалы: нержавеющие стали, металлы с высокой температурой плавления (молибден, тантал), ниобий и его сплавы, медь, бронза кремниевая, никель и его сплавы, титан и его сплавы.

Ознакомиться с ценами на WT-20 (красные) электроды, можно по ссылке.

WY-20 (темно-синий) — Иттрированый вольфрамовый электрод, наиболее стойкий из используемых сегодня неплавящихся электродов. Используется для сварки особо ответственных соединений на постоянном токе прямой полярности, содержание окисной добавки — 1,8-2,2%, иттрированый вольфрам повышает стабильность катодного пятна на конце электрода, вследствие чего улучшается устойчивость дуги в широком диапазоне рабочих токов.

Основные свариваемые материалы: сварка особо ответственных конструкций из углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей, титана, меди и их сплавов на постоянном токе (DC).

Ознакомиться с ценами на WY-20 (темно-синие) электроды, можно по ссылке.

WC-20 (серый) — Сплав вольфрама с 2% оксида церия (церий — самый распространенный нерадиоактивный редкоземельный элемент) улучшает эмиссию электрода. Улучшает начальный запуск дуги и увеличивает допустимый сварочный ток. Электроды WC-20 — универсальные, ими можно с успехом сваривать на переменном токе и на постоянном прямой полярности.
По сравнению с чисто вольфрамовым электродом, цериевый электрод дает большую устойчивость дуги даже при малых значениях тока. Электроды применяются при орбитальной сварке труб, сварке трубопроводов и тонколистовой стали. При сварке этими электродами с большими значениями тока происходит концентрация оксида церия в раскаленном конце электрода. Это является недостатком цериевых электродов.

Основные свариваемые материалы: металлы с высокой температурой плавления (молибден, тантал), ниобий и его сплавы, медь, бронза кремниевая, никель и его сплавы, титан и его сплавы. Подходит для всех типов сталей и сплавов на переменном и постоянном токе

Ознакомиться с ценами на WC-20 (серые) электроды, можно по ссылке.

WL-20, WL-15 (синий, золотистый) — Электроды из сплава вольфрама с оксидом лантана имеют очень легкий первоначальный запуск дуги, низкую склонность к прожогам, устойчивую дугу и отличную характеристику повторного зажигания дуги.
Добавление 1,5% (WL-15) и 2,0% (WL-20) оксида лантана увеличивает максимальный ток, несущая способность электрода примерно на 50% больше для данного типоразмера при сварке на переменном токе, чем чисто вольфрамового. По сравнению с цериевыми и ториевыми, лантановые электроды имеют меньший износ рабочего конца электрода.
Лантановые электроды более долговечны и меньше загрязняют вольфрамом сварной шов. Оксид лантана равномерно распределен по длине электрода, что позволяет длительное время сохранять при сварке первоначальную заточку электрода. Это серьезное преимущество при сварке на постоянном (прямой полярности) или переменном токе от улучшенных источников сварочного тока, сталей и нержавеющих сталей. При сварке на переменном синусоидальном токе рабочий конец электрода должен иметь сферическую форму.

Основные свариваемые материалы: высоколегированные стали, алюминий, медь, бронза. Подходит для всех типов сталей и сплавов на переменном и постоянном токе.

Ознакомиться с ценами на WL-20 здесь и WL-15 по ссылке.

Советы по аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом

На постоянном токе свариваются (сталь, нержавейка, титан, латунь, медь, чугун а также разнородные соединения). Для каждого материала нужна своя присадочная проволока и чем лучше вы подберете ту которая соответствует по химическому составу, тем крепче, красивее и надежней будет соединение. Горелка должна подключатся в «-», а зажим заземления в «+». При этом мы получаем прямую полярность, которая дает нам более стабильную направленную дугу и глубокое проплавление. При выборе вольфрамового электрода нужно обратить внимание на его диаметр т.к. он выбирается исходя из толщин свариваемых деталей.

Для сварки на постоянном токе нужно помнить самое главное требование, вольфрамовый электрод должен быть заточен очень точно и остро. На крупных предприятиях для заточки вольфрамовых электродов используют специальные машинки и станки с алмазным кругом, но не имея такового можно использовать обычный лепестковый круг с мелким зерном или точильный станок. Заточка производится к острию электрода при этом не допускать его перегрева т.к. вольфрам становится более хрупким и начинает попросту крошиться. Так же нужно помнить о защитном газе, это должен быть аргон высокой частоты (объемная доля аргона должна быть не менее. 99,998 %).

Если же газ плохой, то он сразу даст о себе знать, самый главный признак, это потемнение сварочного шва. На баллоне должен быть установлен регулятор, он может быть как с манометрами так и поплавкового типа. Все чаще большинство серьезных предприятий используют импортные редукторы с двумя ротаметрами и второй используют для поддува. Это в свою очередь дает защиту обратного валика шва (сварка листов и труб).

Сама сварка производится справа налево, в правой руке горелка, в левой руке присадочный материал (если он необходим). Если на аппарате присутствуют функции «спад тока» и «газ после сварки» то про них не нужно забывать, первая даст Вам плавный спад тока в конце сварки, а вторая продолжит защиту сварочного шва в процессе остывания. Горелка должна находиться под углом 700 до 850, присадка подается приблизительно под углом 200 плавно и поступательно. По окончанию сварки не нужно торопиться и отрывать горелку от места сварки т.к. это приведет к удлинению дуги и плохой защиты шва.

На переменном токе сваривается алюминий, вольфрам при подготовке не затачивают как иглу, а только слегка закругляют. При сварке алюминия важную часть нужно уделить подготовке как материала так и присадки. Во первых, поверхность должна быть зачищена и обезжирена. Во вторых снять фаски, если толщина не позволяет сделать полный провар. К присадке тоже уделяется должное внимание, необходимо грамотно подобрать хим. состав, это может быть чистый АL 99%, AlSi (силумин) или AlMg (дюраль). В остальном нужна только практика.

Как себя обезопасить

И в конце хотелось бы отметить что при данном виде сварке нужно должным образом относиться к средствам защиты. Выбирайте только те средства защиты в которых будет не только комфортно но и безопасно т.к. при TIG сварке очень сильное ультрафиолетовое излучение, а глаза нам даны только одни.
Рекомендуем Вам рассмотреть современное высокоэффективное средство защиты — маску «Хамелеон».

Стержневые электроды для сварки ММА — EWM AG

При выборе стержневых электродов следует принимать во внимание свойства материалов и технические вопросы сварки.

 

Краткий обзор

Универсальный стандартный электрод, капельный переход осуществляется каплями малого и среднего диаметра, хорошие механические свойства, положения сварки PA, PB, PC, PE, PF (PG частично)

Рутилово-основной

Используется как универсальный электрод для достижения высоких показателей вязкости. Повышенные требования к навыкам сварщика и доработке шва

Применяется для достижения улучшенных механических свойств, капельный переход осуществляется каплями от среднего до крупного размера, плохо отделяющийся шлак, возможно применение в любых положениях, соблюдать время сушки электрода, если он подвергся воздействию влаги

Рутилово-целлюлозный

Применяется в качестве альтернативы рутиловым электродам для надежной сварки в положении PG, незначительное количество шлака, повышенные требования к навыкам сварщика и доработке шва

Преимущественно используются для заварки корневых слоев в трубных соединениях (сварка трубопроводов) в положении PG, хорошие механические свойства, практически без шлака

Выбор с точки зрения технологии сварки

У каждого типа электродов есть особые сварочные характеристики, поэтому их используют для решения конкретных специальных задач.

 

Электрод с целлюлозным покрытием (C)

Из-за хорошей пригодности к сварке вертикальных швов (поз. PG) электрод с целлюлозным покрытием (C) используют при сварке круглых швов труб большого диаметра. При этом предпочтительной сферой применения является прокладка трубопроводов. По сравнению с вертикальной сваркой снизу вверх (PF) здесь уже для корневого слоя можно использовать относительно толстые электроды (4 мм). Это обеспечивает экономическую выгоду. Особенное преимущество рутилово-кислого смешанного типа (RA) заключается в отведении шлака в узких швах, в которых компактный шлак зажимается и с трудом отделяется. Шлак типа RA отличается пористостью и под ударами молотка распадается на маленькие кусочки, которые потом можно легко убрать.

 

Рутиловый электрод (R, RR)

Особые свойства рутилового электрода (R, RR), а именно хорошая способность к повторному зажиганию, простота удаления шлака и хороший внешний вид шва определяют сферы его применения. Это сварка прихватками, а также сварка угловых швов таврового соединения и верхних слоев, когда требуется полное удаление шлака и хороший внешний вид шва.

 

Рутилово-целлюлозный тип (RC)

Рутилово-целлюлозный тип (RC) можно использовать во всех позициях, включая вертикальный шов сверху вниз. Поэтому он универсален, особенно в условиях монтажа. В этой связи вариант с толстым покрытием, соответствующий более серьезным требованиям к внешнему виду шва, используется в универсальных целях, в первую очередь, на небольших предприятиях.

 

Рутилово-основной электрод (RB)

Рутилово-основной электрод (RB) благодаря более тонкому покрытию и особенной характеристике хорошо подходит для сварки корневых слоев, а также сварки в позиции PF. Предпочтительной сферой применения является прокладка трубопроводов малого и среднего диаметра.

 

Основной электрод (B)

Основной электрод (B) пригоден для сварки во всех позициях. Специальные типы подходят даже для сварки вертикальных швов сверху вниз. В любом случае, внешний вид шва несколько хуже по сравнению с другими типами. Однако внутренние характеристики свариваемого материала достаточно хороши. Из всех типов основные электроды обладают лучшими характеристиками вязкости и наилучшей стойкостью к образованию трещин в свариваемом материале. В этой связи они используются там, где имеются сложные условия, связанные с пригодностью основных материалов к сварке, например, при сварке сталей, ограниченно пригодных к сварке или большой толщины. Кроме того, они подходят для сварки в ситуациях, в которых требуется большая вязкость соединения, например, в строительных конструкциях, которые впоследствии будут подвергаться воздействию низких температур. Благодаря низкому содержанию водорода этот тип хорошо подходит для сварки высокопрочных сталей.

 

Выбор с точки зрения свойств материалов

Характеристики прочности и вязкости наплавленного металла, как правило, должны соответствовать основному материалу. Для облегчения выбора электродов с этой точки зрения в полном обозначении стержневого электрода по EN ISO 2560-A содержатся сведения о минимальном пределе текучести, пределе прочности при растяжении и вязкости наплавленного металла и о некоторых сварочных свойствах.

Например, краткое обозначение E 46 3 B 42 H5 значит следующее: стержневой электрод для ручной сварки (E) с пределом текучести мин. 460 Н/мм2, пределом прочности при растяжении 530-680 Н/мм2 и минимальным удлинением 20 % (46). Энергия удара 47 Дж достигается при температуре до -30 °C (3). На электрод нанесено основное покрытие (B). После этого следуют необязательные сведения о выходе и виде применяемого тока. Электрод в данном примере имеет выход от 105 до 125 % и может использоваться только с постоянным током (4) во всех позициях кроме вертикального шва сверху вниз (2). Содержание водорода в наплавленном металле составляет менее 5 мл/100 г/наплавленного металла (H5). Если наплавляемый металл содержит другие легирующие компоненты кроме марганца, они указываются перед обозначением типа покрытия вместе с обозначением химических элементов и, возможно, с числовым обозначением содержания в процентах (напр. 1Ni).

Низкое содержание водорода важно при сварке сталей, в которых под действием водорода могут образовываться трещины, например, высокопрочных сталей. Соответствующие сведения содержатся в обозначении содержания водорода.

Схожие системы обозначений имеются также для высокопрочных (EN ISO 18275), жаростойких (EN ISO 3580-A) и нержавеющих электродов (EN ISO 3581-A). У жаростойких и нержавеющих электродов помимо характеристик прочности у наплавляемых металлов и основных материалов должны совпадать свойства жаростойкости и коррозии. Таким образом, наплавляемый металл должен быть по возможности таким же, как и основной материал, или несколько более высоколегированным.

 

Стержневые электроды в магазине

Загрузить справочник по сварочным расходным материалам

Электроды | ЗАО “Сварка-Центр”

Электроды являются неотъемлемым элементом, который применяется для сварки. Эти приспособления имеют специальное покрытие, с помощью которого производится сварка. Один конец электрода не имеет покрытия, что обеспечивает ему качественное крепление электродержателем.

Виды электродов

Согласно электродному покрытию, электроды разделяются на несколько разновидностей. Существуют электроды с кислым покрытием, в состав которого входит марганец, окись железа, а также кремний. Шов, который сделан с помощью этих электродов, может образовывать трещины, что обеспечивает невысокое качество сварки.

В состав электродов с целлюлозным покрытием входят мука, целлюлоза, а также другие вещества органического характера. Благодаря этому покрытию предоставляется возможность производить сварку сверху вниз. Также существуют электроды с рутиловым покрытием, в состав которого входит карбонаты и алюмосиликаты. Во время применения этих электродов в металле шва значительно снижается уровень водорода, что уменьшает уровень образования пор и положительно влияет на качество сварки.

В состав основного покрытия электродов входят карбонаты, что обеспечивает образование газозащитной среды, имеющей минеральное происхождение. Благодаря этому покрытию предоставляется возможность переводить легирующие элементы в шов. Применять эти электроды можно для сварки в любых положениях.

Характеристики качественных электродов

Для обеспечения качественного шва во время сварки необходимо отдавать предпочтение электродам высокого качества. Хорошие электроды способны обеспечить хорошее зажигание и качественное горение сварочной дуги, что гарантирует высокий уровень производительности сварочному аппарату. Для произведения качественного шва во время сварки, поверхность электрода должна равномерно расплавливаться.

Для того чтобы обеспечить стабильность горения сварочной дуги, необходимо выбирать электроды, которые способны ионизировать воздушный промежуток между поверхностью металлического изделия и концом самого электрода. Для того, чтобы из шва выходили газовые и неметаллические включения, необходимо использовать электроды, в состав которых входит шлак. Это объясняется тем, что шлак способен значительно замедлять процесс охлаждения шва. Для того чтобы повысить уровень эффективности сварки, необходимо использовать электроды, в состав которых входит железный порошок. Также необходимо использовать электроды с легирующими компонентами для легирования сварных соединений.

Согласно свариваемой поверхности необходимо выбирать соответствующие электроды. Для сварки теплоустойчивых легированных сталей используются одни электроды, а для наплавки металла или сварки чугуна – совсем другие.

Для того чтобы обеспечить качественную и надежную сварку необходимо выбирать соответствующие электроды. Это требует знания видов данных агрегатов согласно сфере использования и электродного покрытия.

Электроды и руководство по выбору электродных материалов: типы, характеристики, применение

Электроды и электродные материалы — это металлы и другие вещества, используемые в электрических компонентах. Они используются для контакта с неметаллической частью цепи и являются материалами в системе, через которые передается электрический ток.

Существует множество различных типов электродов, которые различаются в зависимости от заряда и применения.

Электроды EDM используются при электроэрозионной обработке (EDM), процессе, при котором металл удаляется с помощью короткого электрического разряда с высокой плотностью тока между электродом и заготовкой.

Аноды — это положительно заряженные электроды, используемые в различных электрохимических процессах, таких как защита от коррозии (расходуемые аноды) и гальваника (покрытие анодов), а также в компонентах батарей, топливных элементов и электрохимических устройств.

Катоды — это отрицательно заряженные электроды, используемые в батареях, топливных элементах, системах электролиза, гальванике, электролизе, электронной эмиссии и других специализированных процессах.

Катодные эмиттеры и нити — это катодные, полевые катоды или катоды с термоэлектронной эмиссией, которые излучают электроны в условиях высокого напряжения или высоких температур.Термоэмиттеры часто состоят из нити накала из вольфрама или тугоплавкого металла. В настоящее время используются эмиттеры борида латана, которые обеспечивают более длительный срок службы.

Электроды печи используются для нагрева и плавления металлов или керамики в дуговых печах. Между электродами и материалом загрузки печи зажигается дуга. Дуга или плазма создают чрезвычайно высокие температуры. Электроды обычно изготавливаются из материалов на основе углерода.

Электрические контакты состоят из мягкого и устойчивого к окислению материала с высокой проводимостью, часто со второй фазой для обеспечения защиты от сварки и / или защиты от дуги.Они используются в автоматических выключателях, реле, переключателях и электроэрозионных устройствах.

Материалы электродов

Некоторые из наиболее известных сплавов и материалов, используемых в качестве электродных материалов, — это медь, графит, титан, латунь, серебро и платина.

Медь уступает только серебру по объемной электропроводности. Медь обладает большей прочностью, чем серебро, но обладает меньшей стойкостью к окислению. Медь является обычным основным металлом для электрических контактов и электродов.Он также используется в сплавах с графитом, теллуром и вольфрамом и используется для изготовления латуни и бронзы. Медь имеет лучшую износостойкость EDM, чем латунь, но ее труднее обрабатывать, чем латунь или графит. Медь также дороже графита.

Графит и углерод используются во множестве электродов. Графит, чешуйчатый графит и графитовый углерод имеют гексагональную кристаллическую структуру, которая легко раскалывается или срезается, что делает графит мягким материалом и эффективной смазкой.Графит является наиболее часто используемым электродным материалом для электроэрозионной обработки из-за его хорошей обрабатываемости, износостойкости и низкой стоимости. Как и углерод, графит — неметаллическое вещество с чрезвычайно высокой температурой сублимации, которое обеспечивает сопротивление высокотемпературным дугам. Графит с мелкими зернами имеет более высокие характеристики эрозии и износа, но стоит дороже. Углерод очень устойчив к коррозии и электрохимически благороден по сравнению со многими металлами, что делает углерод полезным материалом для электрохимических и электрохимических электродов.

Титан — это цветной металл с превосходной коррозионной стойкостью, хорошими усталостными свойствами и высоким удельным весом. Превосходные коррозионные свойства титана приводят к его использованию для электрохимических процессов, таких как гальваника, электрофорез, электроосаждение, гальванопластика, электрогидролиз, электрохлорирование, электрофторирование и электролиз.

Латунь — это сплав меди и цинка. Латунь используется для изготовления проволоки EDM и небольших трубчатых электродов.Латунь не противостоит износу так же, как медь или вольфрам, и имеет более низкую проводимость, чем медь, но ее гораздо легче обрабатывать, и ее можно отливать под давлением или экструдировать для специальных применений. Электроэрозионная проволока не должна обеспечивать электроэрозионную стойкость к износу или дуговой эрозии, поскольку новая проволока подается непрерывно во время процесса резки электроэрозионных проводов.

Серебро имеет самую высокую проводимость среди всех металлов. Высокая проводимость, мягкость (низкая твердость) и высокая стойкость к окислению делают серебро отличным выбором для контактных материалов.Серебро усилено добавками меди и других сплавов, но в ущерб проводимости. Чистое серебро — это серебро очень высокой чистоты (99,99% Ag). Чистое или чистое серебро слишком мягкое для большинства коммерческих применений, но этот материал используется в качестве исходного компонента для образования других сплавов на основе серебра.

Платина и палладий имеют очень высокую эрозионную и коррозионную стойкость при низком контактном сопротивлении. Платина образует полезные сплавы с иридием, рутением и вольфрамом.Палладий образует полезные сплавы с медью и рутением. Основными недостатками этих металлов являются высокая стоимость и создание пленок с высоким контактным сопротивлением в присутствии органических паров.

Электроды из смеси оксидов металлов (MMO) имеют оксидное покрытие поверх инертного металла или углерода. Оксиды состоят из оксидов благородных металлов (Ru, Ir, Pt), которые катализируют реакцию электролиза. Оксиды титана используются для обеспечения инертности, защиты электродов от коррозии и снижения стоимости. Электрохлорирование — одно из распространенных применений.Основные металлы — это титан (наиболее распространенный), цирконий, ниобий или тантал.

Свойства материала

Важными свойствами электродных материалов являются проводимость, коррозионная стойкость, твердость, токовая нагрузка, форма и размер. Многие из них определяются характеристиками материала.

Электропроводность — это мера способности материала проводить или проводить электрический ток. Он часто выражается в процентах от стандарта на медь, который составляет 100% IACS (Международный стандарт на отожженную медь).Серебро имеет индекс IACS 105 и самую высокую проводимость.

Коррозионная стойкость — это способность материала противостоять химическому распаду. Материал, который имеет низкую коррозионную стойкость, быстро разлагается в агрессивных средах; в результате сокращается продолжительность жизни. Металлы платиновой группы известны своей высокой устойчивостью к коррозии.

Твердость — это мера устойчивости материала к различным видам остаточных деформаций, возникающих в результате приложенной силы.Твердость зависит от пластичности, эластичности, пластичности, прочности на разрыв и вязкости материала.

Форма относится к форме, которой должен соответствовать электрический материал для выполнения своей работы. Некоторые формы включают контактные наконечники, штифты, гнезда, штамповки, листы, провода и колеса.

Размер относится к толщине, длине и ширине или внешнему диаметру формы, которую принимает материал.

Еще одна спецификация, которую следует учитывать, — это токсичность, особенно важная, когда материал работает в незащищенных или открытых средах.

Список литературы

EDM Today Magazine — Выбор материала для синкерного электрода

Изображение предоставлено:

Устройства защиты памяти, Inc.


КАК СДЕЛАТЬ ПРАВИЛЬНЫЙ ВЫБОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОДА

КАК СДЕЛАТЬ ПРАВИЛЬНЫЙ ВЫБОР ЭЛЕКТРОДА

Электрод — это проводник, который используется для контакта с неметаллической частью цепи. Электроды обычно используются в электрохимических ячейках, полупроводниках, таких как диоды, и в медицинских устройствах.Электрод классифицируется как катод или анод в зависимости от того, течет ли ток в электрод или из него. Обычный ток течет в устройство через его анод и покидает устройство через катод. Электрод — это электрический проводник, используемый для контакта с неметаллической частью цепи (например, полупроводником, электролитом, вакуумом или воздухом). Слово было придумано Уильямом Уэвеллом по просьбе ученого Майкла Фарадея из двух греческих слов: электрон, что означает янтарь (от которого происходит слово электричество), и ходос, путь.

Электрод в электрохимической ячейке называется анодом или катодом. Анод теперь определяется как электрод, на котором электроны покидают ячейку и происходит окисление (обозначается знаком минус, «-»), а катод — как электрод, на котором электроны входят в ячейку и происходит восстановление (обозначается знаком плюса. , «+»). Каждый электрод может стать анодом или катодом в зависимости от направления тока через ячейку. Биполярный электрод — это электрод, который функционирует как анод одной ячейки и катод другой ячейки.

Сварочные электроды

Сварочный электрод — это металлическая проволока с покрытием. Он сделан из материалов, состав которых аналогичен свариваемому металлу. Сварочные электроды используются для пропускания тока через заготовку для сплавления двух частей вместе. В зависимости от процесса электрод является либо расходуемым, в случае дуговой сварки металлическим газом или дуговой сваркой в ​​среде защитного металла, либо неплавящимся, например, при дуговой сварке газом вольфрамовым электродом. Для системы постоянного тока сварочный пруток или стержень может быть катодом для сварного шва наполняющего типа или анодом для других сварочных процессов.Для аппарата для дуговой сварки на переменном токе сварочный электрод не считается анодом или катодом.

Сварщику нужен сварочный электрод для выработки электрического тока при дуговой сварке. При сварке электрический ток проходит через электрод, который используется для соединения основных металлов. Когда вы держите наконечник электрода рядом с основным металлом, электрический ток перескакивает с наконечника электрода на основной металл. Основное назначение электродов, используемых при сварке, — создание электрической дуги.Эти электроды могут быть положительно заряженным анодом или отрицательно заряженным катодом.

Факторы, которые необходимо учитывать перед выбором сварочных электродов

Стержень электрода должен иметь большую прочность на разрыв, чем основные металлы. Вы должны учитывать конструкцию соединения, форму, характеристики основных металлов и положения при сварке.

Типы сварочных электродов

В основном, в зависимости от процесса существует два типа сварочных электродов:

Расходуемые электроды, Неплавящиеся электроды

1.Расходуемые электроды:

Расходуемые электроды имеют низкую температуру плавления. Эти типы сварочных электродов предпочтительно использовать при сварке в среде инертного газа (MIG). Для изготовления расходуемых электродов используются такие материалы, как низкоуглеродистая и никелевая сталь. Единственная мера предосторожности, которую вы должны предпринять, — регулярно заменять расходные электроды. Единственным недостатком использования таких электродов является то, что они не имеют большого числа промышленных применений, но в то же время просты в использовании и обслуживании.

Расходуемые электроды подразделяются на:

Электроды без покрытия

Электроды без покрытия изготавливаются из проволоки, необходимой для конкретных применений. Эти электроды не имеют других покрытий, кроме тех, которые требуются при волочении проволоки. Эти покрытия для волочения проволоки оказывают небольшое стабилизирующее действие на дугу, но в остальном не имеют никакого значения. Электроды без покрытия используются для сварки марганцевой стали и других целей, когда электрод с покрытием не требуется или нежелателен.

Электроды с легким покрытием

Электроды с легким покрытием имеют определенный состав. На поверхность нанесено легкое покрытие путем мытья, окунания, чистки щеткой, распыления, переворачивания или протирания. Покрытия улучшают характеристики дугового потока. Они перечислены под серией E45 в системе идентификации электродов.

Экранированная дуга или электроды с толстым покрытием

Экранированная дуга или сварочные электроды с толстым покрытием имеют определенный состав, на который покрытие было нанесено путем погружения или экструзии.Экранированная дуга или электроды с толстым покрытием используются для сварки сталей, чугуна и твердой наплавки.

2. Неплавящиеся электроды:

Эти типы сварочных электродов также называются тугоплавкими электродами. Как следует из названия, эти типы сварочных электродов не расходуются в течение всего процесса сварки или, более уместно, можно сказать, что они не плавятся во время сварки. Но практически из-за процессов парообразования и окисления, происходящих во время сварки, длина электрода немного уменьшается.Неплавящиеся электроды имеют высокую температуру плавления и не могут заполнить зазор в заготовке. Неплавящиеся электроды изготавливаются из таких материалов, как чистый вольфрам, графит или углерод, покрытый медью. Неплавящиеся электроды используются при сварке вольфрамовым электродом в среде инертного газа (TIG) и дуговой сварке углем.

Существует два подтипа неплавящихся электродов:

Углеродные или графитовые электроды: состоят из углерода и графита и в основном используются при резке и дуговой сварке.

Вольфрамовые электроды: в основном, они состоят из вольфрама, как следует из названия, и представляют собой электрод без присадочного металла.

Классификация сварочных электродов

Система нумерации Американского общества сварки может довольно много рассказать сварщику о конкретных стержневой электрод с указанием того, в каком приложении он работает лучше всего и как его следует использовать для достижения максимальной производительности. Имея это в виду, давайте посмотрим на систему и на то, как она работает.

Префикс «E» обозначает электрод для дуговой сварки.Первые две цифры четырехзначного числа и первые три цифры пятизначного числа указывают минимальную прочность на разрыв. Например, E6010 — это электрод с пределом прочности на разрыв 60 000 фунтов на квадратный дюйм, а E10018 — электрод с пределом прочности на разрыв 100 000 фунтов на квадратный дюйм. Следующая цифра указывает положение. «1» обозначает электрод во всех положениях, «2» — только для плоского и горизонтального положений; в то время как «4» обозначает электрод, который можно использовать для плоских, горизонтальных, вертикальных вниз и над головой. Две последние цифры, взятые вместе, указывают тип покрытия и правильную полярность или ток, который нужно использовать.См. Таблицу ниже:

Цифра Тип покрытия Сварочный ток

0 Натрий с высоким содержанием целлюлозы DC +

1 Калий с высоким содержанием целлюлозы AC, DC + или DC-

2 Натрий с высоким содержанием диоксида титана AC, DC-

3 Калий с высоким содержанием диоксида титана AC, DC +

4 Железный порошок, двуокись титана AC, DC + или DC-

5 Низкое содержание водорода натрия DC +

6 Низкое содержание водорода калия AC, DC +

7 Высокое содержание оксида железа, порошок железа AC, DC + или DC-

8 Низкое содержание водорода в калии, железный порошок AC, DC + или DC-

Как сварщик, есть определенные электроды, которые вы, скорее всего, будете видеть и использовать снова и снова в повседневной работе.Аппарат постоянного тока дает более плавную дугу. Электроды, рассчитанные на постоянный ток, подходят только для сварочного аппарата постоянного тока. Электроды, предназначенные для сварки на переменном токе, более щадящие, и их также можно использовать с аппаратом постоянного тока. Вот некоторые из наиболее распространенных электродов и способы их использования:

E6010: только постоянный ток и предназначены для нанесения корневого валика на внутреннюю часть трубы, это самая проникающая дуга из всех. Это вершины, чтобы прокапывать ржавчину, масло, краску или грязь. Это универсальный электрод, который начинающим сварщикам обычно бывает чрезвычайно трудным, но его любят сварщики трубопроводов во всем мире.

E6011: Этот электрод используется для сварки на переменном токе во всех положениях или для сварки ржавого, грязного, не совсем нового металла. Он имеет глубокую проникающую дугу и часто является первым выбором при ремонте или техническом обслуживании, когда постоянный ток недоступен.

E6013: Этот универсальный электрод переменного тока используется для сварки чистого нового листового металла. Мягкая дуга с минимальным разбрызгиванием, умеренным проваром и легко очищаемым шлаком.

E7018: Всепозиционный электрод с низким содержанием водорода, обычно постоянного тока, используемый, когда качество является проблемой или для трудно свариваемых металлов.Он способен производить более однородный металл шва, который имеет лучшие ударные свойства при отрицательных температурах.

E7024: Обычно используется для выполнения большого сварного шва вниз при переменном токе на пластине толщиной не менее дюйма, но чаще используется для пластин толщиной ½ дюйма и выше.

Прежде чем включить машину и забрать электрододержатель, узнайте больше о сварочных электродах и о том, как купить качественную продукцию. Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.

4 декабря 2020 г., GZ Team A

Хороший выбор материала электродов как ключ к созданию электрохимических датчиков — характеристики углеродных материалов и прозрачных проводящих оксидов (TCO)

Материалы (Базель).2021 августа; 14 (16): 4743.

Славомира Скшипек, академический редактор, Мариола Брихт, академический редактор, Бернат Барбара, академический редактор, и Энрико Негро, академический редактор

Кафедра аналитической химии, химический факультет, Гданьский университет, ул. Wita Stwosza 63, 80-308 Гданьск, Польша; [email protected]

Поступила 01.07.2021; Принято 2021 17 августа.

Аннотация

Поиск новых электродных материалов стал одной из задач современной электрохимии.Получение электродов с оптимальными свойствами дает продукт с широким потенциалом применения как в аналитике, так и в различных отраслях промышленности. Целью данного исследования было выбрать из представленных электродных материалов (углерод и оксид) тот, параметры которого будут оптимальными с точки зрения их использования для создания сенсоров. Методы электрохимической импедансной спектроскопии и циклической вольтамперометрии были использованы для определения электрохимических свойств материалов. С другой стороны, такие свойства, как гидрофильность / гидрофобность и их топологическая структура, были определены с использованием измерений угла смачивания и конфокальной микроскопии, соответственно.На основе исследований, проведенных на широкой группе электродных материалов, было обнаружено, что прозрачные проводящие оксиды типа FTO (оксид олова, легированный фтором) демонстрируют оптимальные электрохимические параметры и предлагают большие возможности модификации. Эти электроды отличаются широким диапазоном работы и высокой химической стабильностью. Кроме того, наличие прозрачного оксидного слоя позволяет сохранить ценные оптоэлектронные свойства. Важной особенностью является также высокая чувствительность этих электродов по сравнению с другими тестируемыми материалами.Сочетание этих свойств сделало электроды FTO отобранными для дальнейших исследований.

Ключевые слова: угол смачивания , проводящие материалы, электрохимические измерения, электроды FTO, угольные электроды

1. Введение

Важным аспектом, определяющим потенциал применения новых электродов, является знание их электрохимических и поверхностных свойств. Ожидается, что новый электродный материал будет обладать высокой электропроводностью, быстрым переносом электронов для широкого диапазона окислительно-восстановительных систем, а также структурной и электрохимической стабильностью в широком диапазоне потенциалов.Дополнительным преимуществом идеального электрода является его простота и низкая стоимость производства. Соответствие этим ожиданиям является гарантией использования данного электродного материала в качестве платформы для модификации в дальнейших электроаналитических испытаниях.

Необходимость количественного определения различных химических соединений в экологических, медицинских или промышленных анализах побуждает ученых искать новые электродные материалы с четко определенными электрохимическими свойствами. Встраивание молекул с определенными свойствами на поверхность электродных материалов позволяет использовать их в качестве систем распознавания молекул во многих аналитических аспектах.В качестве основного материала обычно используются полупроводники (кремний) или диэлектрики (стекло, керамика), которые в результате образования на их поверхности проводящих или полупроводниковых структур приобретают интересные свойства с точки зрения электронной техники и физико-химических технологий. вопросы. Чаще всего мы наносим химически определенные слои неорганических оксидов и углеродных материалов с различными электрическими свойствами на поверхность исходного материала.

Самым популярным электродным материалом в электроаналитических измерениях является стеклоуглерод (GC) [1].Это углеродный материал с очень сложной структурой, состоящий из переплетенных между собой графитовых волокон, не имеющих дальнего порядка. Присутствие в структуре гибридизированного атома углерода sp 2 связано с присутствием различных типов кислородных групп, расположенных на концах волокон, которые могут взаимодействовать с аналитом. В отличие от других структур для него характерны трещины стекла и возможность полировки его поверхности до зеркального эффекта. Этот неграфитовый углеродный материал сочетает в себе свойства стекла и керамики со свойствами графита.Он непроницаем для газов и жидкостей, имеет компактную изотропную микроструктуру, отличается высокой твердостью и имеет высокую термическую и химическую стойкость, которая превосходит другие формы углеродной структуры, используемые в качестве электродов. Стеклоуглерод поддается механической обработке, что позволяет изготавливать электроды различной конструкции в виде стержней, пластин или дисковых электродов [2,3]. Электроды из стеклоуглерода характеризуются высокой электрохимической стабильностью в широком диапазоне потенциалов при низком электрическом сопротивлении.Эти свойства делают стеклоуглеродный электрод идеальной подложкой для многих электроаналитических испытаний. Несмотря на то, что по прошествии времени, электрод для газовой хроматографии по-прежнему остается одним из наиболее часто используемых электродных материалов в электрохимии. Об этом свидетельствуют научные статьи, описывающие новые возможности применения этого материала [4,5,6].

Включение борной примеси в кристаллическую структуру алмаза в результате гибридизации sp 3 создает очень интересные полупроводниковые материалы p-типа, известные как электроды из легированного бором алмаза (BDD).Электроды BDD демонстрируют отличные электрохимические свойства [7,8,9]. По сравнению с другими материалами, используемыми в электроаналитических измерениях (Au, Pt или GC), они характеризуются широким диапазоном потенциалов в водных и неводных средах, низким емкостным током и стабильностью микроструктуры при экстремальных катодных и анодных потенциалах. Высокая стабильность в сочетании с биосовместимостью, химической инертностью и механической стойкостью к загрязнению делают его интересным материалом для создания электрохимических сенсоров [10,11,12,13,14,15,16].Кроме того, электроды BDD из-за алифатической природы поверхности, состоящей из sp 3 гибридизованных атомов углерода, демонстрируют плохие адсорбционные свойства. Тем не менее, отсутствие химически активных функциональных групп в структуре этого материала исключает прямое прикрепление органических соединений к его поверхности [17]. Основная часть исследований электродов BDD касается модификации поверхности, обеспечивающей ковалентное связывание органических модификаторов или металлических наночастиц [18,19]. Электроды BDD используются в классических электроаналитических измерениях, касающихся определения окислительно-восстановительных соединений, а также в конструкции биосенсоров [20,21,22,23].

Тонкие углеродные пленки из легированного бором нанокристаллического алмаза (B-NCD) — еще один интересный материал. Его обычно синтезируют на кремниевых подложках, но его также можно успешно получить на поверхности аморфного диэлектрика — кварцевого стекла [24,25]. Он имеет оптические параметры, аналогичные кварцу, и в то же время благодаря электропроводности алмазного слоя он позволяет проводить электрохимические измерения [26,27]. Несомненным преимуществом оптически прозрачных алмазных электродов является пропускание в широком диапазоне оптического излучения, от ультрафиолета до далекой инфракрасной области [28].Однако важным аспектом также является высокий показатель преломления пленки B-NCD, который позволяет получить четкий оптический контраст между алмазным электродом и стеклянной подложкой (n diamCVD = 2,4: n quc = 1,45) . Алмазные пленки, легированные бором, обычно используются в качестве электродного материала для создания биосенсоров путем функционализации поверхности B-NCD ДНК [29,30]. Более того, эти нанокристаллические структуры нашли применение в качестве оптически прозрачных электродов (ОТЭ) для спектроэлектрохимических измерений [31].

Интенсивные исследования углеродных нанотрубок способствовали открытию так называемых углеродных наностенок (УНС), которые представляют собой систему графитовых стенок, установленных вертикально по отношению к подложке [32]. Углеродные наностенки представляют собой разветвленные сети с морфологической структурой, напоминающей лабиринт [33,34,35,36]. Основные свойства углеродных наностенок, которые имеют фундаментальное значение для их потенциального применения, — это прежде всего интересная структура материала, то есть острые края или высокое отношение поверхности к объему, что делает его идеальной функциональной поддержкой для синтеза новый композитный материал с большой площадью.CNW также использовались в накопителях энергии в качестве электродов для топливных элементов, носителей катализаторов, литий-ионных батарей или автоэмиссионных устройств [37,38,39,40,41,42]. Кроме того, уникальные свойства УНС делают эти электроды интересным исходным материалом для создания электрохимических сенсоров для экологического, медицинского и промышленного анализа [21,43,44,45].

Одним из наиболее часто и интенсивно изучаемых оксидных составов, благодаря высокой проводимости и прозрачности по сравнению с SnO 2 или ZnO, является оксид индия и олова (ITO) (In 2 O 3 : Sn).Тем не менее, из-за низкой доступности индия и, как следствие, увеличения затрат, связанных с производством этого электрода, проводился поиск новых материалов с сопоставимыми оптоэлектронными свойствами. Электрод FTO (оксид олова, легированный фтором) оказался альтернативой электроду ITO. Это стекло, покрытое тонким слоем проводящего неорганического материала, оксида олова, легированного фтором (SnO 2 : F) [46,47].

Электроды

FTO оказались очень многообещающим материалом из-за их большей устойчивости к погодным условиям и устойчивости к высоким температурам по сравнению с электродами ITO.Кроме того, этот материал химически инертен, механически устойчив и обладает высокой устойчивостью к физическому истиранию [48,49]. Ключевой особенностью этих электродов является сочетание оптических и электрохимических свойств. Электроды FTO и ITO находят практическое применение в широком спектре устройств; Среди прочего, они используются для создания прозрачных проводящих покрытий на сенсорных панелях, плоских экранах, окнах кабины самолетов и плазменных мониторах. Тонкие оксидные слои также используются в производстве органических светодиодов (OLED) и в солнечных элементах [50,51].Более того, благодаря своим уникальным свойствам, эти материалы являются хорошей основой для модификации их поверхности [48,52,53,54,55,56]. Они также используются в классических электроаналитических измерениях в качестве рабочих электродов при определении широкого спектра электроактивных соединений [57].

Целью данного исследования было выбрать из представленных электродных материалов (углерод и оксид) тот, параметры которого будут оптимальными с точки зрения использования их для создания сенсоров. На основании исследований, проведенных на широкой группе электродных материалов, было обнаружено, что прозрачные проводящие оксиды типа FTO демонстрируют оптимальные электрохимические параметры и предлагают большие возможности модификации.Эти электроды характеризуются широким диапазоном потенциалов и высокой химической стабильностью. Кроме того, наличие прозрачного оксидного слоя позволяет сохранить ценные оптоэлектронные свойства. Важной особенностью является также высокая чувствительность этих электродов по сравнению с другими тестируемыми материалами. Комбинация этих свойств привела к тому, что они были выбраны для дальнейших исследований. Методы электрохимической импедансной спектроскопии и циклической вольтамперометрии были использованы для определения электрохимических свойств материалов.Такие свойства, как гидрофильность / гидрофобность и их топологическая структура, определяли с использованием измерений угла смачивания и конфокальной микроскопии соответственно.

2. Материалы и методы

2.1. Электрохимические измерения

Циклические вольтамперометрические измерения проводили в водном растворе Na 2 SO 4 (0,5 M), содержащем эталонную окислительно-восстановительную систему. Для исследования были выбраны соответствующие окислительно-восстановительные системы, то есть ферри / ферроцианид калия ((Fe (CN) 6 ) 3−4−), гидрохинон / хинон (H 2 Q / Q) в концентрации 5 мМ.Приготовленные растворы раскисляли потоком инертного газа (аргона). Электрохимические измерения проводились в стандартной трехэлектродной системе, состоящей из рабочего электрода (GC, Si / CNW, Si / B-NCD, стекло / B-NCD, ITO и FTO), электрода сравнения (серебряная проволока, покрытая слой хлорида серебра (Ag / AgCl), погруженный в насыщенный раствор хлорида калия (0,1 М KCl)) и антиэлектроды (платина). Поверхность рабочего электрода, контактирующего с электролитом, составляла около 0,50 см 2 или 0.13 см 2 . Измерения регистрировались при соответствующих скоростях развертки потенциала, т. Е. 10, 50 и 100 мВ / с. Электрохимические эксперименты проводили с использованием потенциостата / гальваностата Autolab PGSTAT30 (Metrohm Autolab B.V., Утрехт, Нидерланды) и программного обеспечения Nova (1.11, 2005–2013, Metrohm Autolab B.V, Утрехт, Нидерланды).

2.2. Измерение угла смачивания

Смачиваемость поверхности электродных материалов определяли путем измерения угла смачивания при комнатной температуре с использованием стандартных жидкостей на основе статического метода покоящейся капли.Вода, формамид, дииодметан и глицерин были выбраны в качестве измерительных жидкостей с известным поверхностным натяжением. Приведенные значения краевого угла представляют собой средние значения, измеренные в различных местах на поверхности электрода. Анализ формы капли (объемом 2 мкл или 4 мкл) проводился с использованием метода круга и метода Юнга-Лапласа [58,59,60]. Измерения проводили на анализаторе формы капли KRÜSS DSA100 (Гамбург, Германия). Свободная поверхностная энергия и ее составляющие определялись по результатам прямых измерений краевого угла, рассчитанного с помощью метода OWRK [61,62,63,64,65,66,67].

2.3. Электродные материалы

Объектами исследования служили электродные материалы на кремниевых или стеклянных подложках. Исходя из различий, обусловленных структурой проводящего слоя, материалы были разделены на две группы. Первой группой были стеклянные электроды FTO. В данном случае проводящим слоем служил прозрачный оксид олова, легированный фтором (SnO 2 / F). Эти электроды были приобретены у Sigma Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США). Для электродов FTO сопротивление слоев составляло ~ 7 и ~ 13 Ом / кв соответственно, при прозрачности 80–82% и 82–84.5%. Помимо прозрачных проводящих покрытий, предметом исследования служили электроды из проводящих углеродных слоев, нанесенных на кремниевые или стеклянные подложки. Эта группа электродов включает углеродные наностенки (CNW) и нанокристаллический алмаз, легированный бором (B-NCD). Электроды BDD и TCO требовали предварительной подготовки поверхности. Эти материалы были обработаны для получения гидрогенизированной поверхности BDD и окисленной поверхности электродов TCO [12,18,61,68]. Для сравнения были выбраны популярные углеродные электроды, легированный бором алмаз (BDD) и дисковый электрод из стеклоуглерода (GC).В рамках исследования одних и тех же электродных материалов они были дифференцированы по химическому составу. Вводя различное содержание бора в структуру углеродных слоев, им были приданы новые электрохимические свойства. Следовательно, название электродов B-NCD включает соотношение атомов бора и углерода (B) / (C), определяющее степень легирования. Например, электрод, описанный как Si / B-NCD-2k, имеет соотношение (B) / (C) 2000 ppm. Синтез углеродных слоев (BDD, CNW и B-NCD) на поверхности кремний / кварцевое стекло, наряду с выбором параметров осаждения, проводился в соответствии с процедурами, описанными в более ранних работах [18,25,31, 33,69] командой проф.Роберт Богданович с кафедры метрологии и оптоэлектроники факультета электроники, телекоммуникаций и информатики Гданьского технологического университета.

3. Результаты и обсуждение

В поисках новых материалов, которые могли бы стать платформой для будущих датчиков, был исследован ряд проводящих материалов, которые различались как по химическому составу, так и по структуре поверхности. Среди испытанной группы электродов было три типа углеродных электродов (Si / CNW, Si / B-NCD и стекло / B-NCD) и один электрод TCO (FTO).В связи с тем, что предметом исследования были электроды с различным химическим составом и структурой поверхности, различия в свойствах были ожидаемыми. Работа сенсора на основе модифицированного электрода представлена ​​электрохимическим сигналом (или изменением спектра импеданса). Поэтому эти материалы тестируются с использованием стандартных окислительно-восстановительных систем, чтобы оценить их свойства и выбрать материал с лучшими параметрами. Модельная система (Fe (CN) 6 ) 3- / 4- является одним из наиболее часто выбираемых аналитов для оценки электрокаталитических характеристик электродных материалов.Как внешнесферная система, чувствительная к изменениям в конструкции электродного слоя, это идеальная модель для характеристики широкого диапазона материалов. Тем не менее, проведенные исследования показали, что на углеродных материалах, особенно тех, для которых характерна разная гибридизация атома углерода, эта система ведет себя совершенно иначе.

В связи с тем, что специфические взаимодействия играют важную роль в реакциях внешней сферы, мы решили использовать измерения смачиваемости и параметров свободной поверхностной энергии для оценки этих явлений.

3.1. Электрохимические свойства

Определение характеристик электродных материалов обычно начинается с определения диапазона потенциалов, в котором возможна работа электрода. Чем он шире, тем большую группу аналитов, которые значительно различаются по окислительному и восстановительному потенциалу, можно изучить. Каждый из тестируемых электродов характеризуется так называемым широким «электрохимическим окном» ().

Схематическое изображение диапазона электрохимической стабильности исследуемой группы электродов в 0.5 M Na 2 SO 4 вместе с обозначенной областью, в которой происходит электролиз воды (серое поле).

Диапазон электрохимической стабильности классических электродов для ГХ и Si / BDD составляет 2,7 В, что сопоставимо с другими исследуемыми углеродными материалами. Электрод Si / B-NCD заслуживает особого упоминания, так как это единственный электрод с диапазоном потенциалов выше 3 В. Более широкий диапазон стабильности является результатом различий в структурных свойствах алмазных электродов. Имеет значение, являются ли они микрокристаллическими (BDD) или нанокристаллическими алмазами, легированными бором (B-NCD).Согласно имеющейся литературе, ультранаанокристаллические (UNCD) алмазы с кристаллами меньше, чем B-NCD, даже более стабильны [70]. Несомненно, несмотря на широкий диапазон электродных потенциалов Si / B-NCD, недостатком является наличие в анодном диапазоне пика при потенциале 1,2 В. Этот пик связан с реакцией окисления углерода с происходящей гибридизацией sp 2 на границе зерен, где могут образовываться электрохимически активные углерод-кислородные формы [31,70]. Сравнивая электроды B-NCD друг с другом, кажется, что тип подложки влияет на радиус действия электрода.Однако эти материалы могли различаться по скорости роста углеродного слоя в процессе осаждения, что, в свою очередь, приводило к получению электродов разной толщины. Время роста составляло 1 час для кремниевых подложек и 3 часа для стеклянных подложек. В первом случае были получены нанокристаллические слои толщиной менее 100 нм, во втором — около 250 нм [25,31]. Следует отметить, что это фактор, существенно влияющий на диапазон потенциалов. Поэтому прямое сравнение электрохимической стабильности очень тонкого и толстого слоя алмаза, легированного бором, не является надежным [70,71].Электрод ITO (2 В) имеет самый узкий диапазон потенциалов в 0,5 M Na 2 SO 4 . Узкий рабочий диапазон электрода из группы прозрачных проводящих оксидов связан не только с разложением фонового электролита, но и с постепенным исчезновением оптических и электрических свойств оксидного слоя в дальней катодной области. Описания в литературных исследованиях показывают, что во время анодной поляризации подложка претерпевает медленную деградацию за счет окисления оксидного слоя ITO.Природа ионов, присутствующих в фоновом электролите, и время выдержки электрода в растворе сильно влияют на скорость электрического растворения в анодной и катодной областях [72,73]. С другой стороны, электрод FTO характеризуется электрохимической стабильностью, аналогичной устойчивости углеродных материалов. Диапазон потенциалов шире на 0,6 В по сравнению с электродом ITO, что доказывает лучшую химическую стабильность этого материала в 0,5 М Na 2 SO 4 . Реакции, связанные с электролизом фонового электролита на FTO-электроде, аналогичны реакциям ITO, но интенсивность сигнала намного ниже.Стоит отметить, что в литературе не упоминается какая-либо информация о деградации проводящего слоя в анодной области, как в случае с индий-оловянным электродом, что является дополнительным преимуществом этого электрода [73]. Широкий рабочий диапазон электрода FTO при сохранении ценных оптоэлектронных свойств делает этот материал наиболее подходящим материалом для дальнейших электроаналитических исследований.

В сенсорных приложениях важной характеристикой является чувствительность системы к определенному аналиту.Следовательно, другой важной особенностью является высокий уровень сигнала деполяризатора по отношению к фону, что связано с низким емкостным током, что позволяет снизить уровень помех и, как следствие, снизить предел обнаружения аналита. Присутствие в растворе электроактивных меченых веществ (Fe (CN) 6 ) 3- / 4- или H 2 Q / Q () вызывает появление электрохимических сигналов на вольтамперограммах. Различия в интенсивности аналитического отклика иллюстрируют различное поведение выбранных окислительно-восстановительных систем по отношению к исследуемым электродным материалам.На это влияет множество факторов, происходящих как от самого электрода, так и от окислительно-восстановительной системы, которая анализировалась в представленных исследованиях.

Сравнение циклических вольтамперограмм эталонных окислительно-восстановительных систем (Fe (CN) 6 ) 3− / 4− и H 2 Q / Q в водном растворе Na 2 SO 4 (0,5 M), зарегистрированные на следующих электродах: стеклоуглерод (GC), легированный бором алмаз на силиконе (Si / BDD), углеродные наностенки на силиконе (Si / CNW) и оксид олова, легированный фтором (FTO).Скорость сканирования: 0,1 против -1 .

Записанные вольтамперограммы для модели (Fe (CN) 6 ) 3- / 4- в Na 2 SO 4 () подтверждают, что на скорость этой окислительно-восстановительной реакции сильно влияет природа поверхность, подверженная воздействию раствора. Электрохимическая обратимость этого окислительно-восстановительного процесса намного лучше на угольных электродах sp 2 , чем на классическом алмазном электроде. Очень медленная кинетика переноса электрона на Si / BDD-электроде демонстрируется высоким значением ΔE, а также низкими значениями плотностей тока, j a и j k ().Наилучшая обратимость окислительно-восстановительного процесса (Fe (CN) 6 ) 3− / 4− наблюдалась на электроде Si / CNW, где значение ΔE до пяти раз ниже по сравнению с электродом Si / BDD, и составляет всего 0,092 В. Более того, с этим электродным материалом плотность тока более чем в два раза выше для анодного и катодного откликов по сравнению с алмазным электродом. Для сравнения, разделение пиков окисления и восстановления на классическом электроде GC составляет 0,171 В. Для электрода B-NCD-10k на кремниевой подложке сдвиг пика окисления (Fe (CN) 6 ) 3 — к (Fe (CN) 6 ) 4- наблюдается — в сторону более положительных значений потенциала (0.328 В) и пик восстановления в сторону отрицательных значений (0,022 В), что приводит к увеличению разделения пиков на 0,306 В. Такой тип поведения наблюдался на электроде Si / BDD. В свою очередь, электрохимические параметры электрода B-NCD-10k () на стеклянной подложке ориентированы на значения, близкие к значениям электрода Si / CNW, так как ΔE составляет 0,126 В, а сигналы отклика по току имеют аналогичную плотность. Из всех испытанных электродных материалов особо следует упомянуть электрод FTO. Чрезвычайно интересны электрохимические параметры, зарегистрированные для реакции окисления и восстановления системы (Fe (CN) 6 ) 3- / 4- .Несмотря на аналогичную обратимость электрода GC, колеблющегося около 0,165 В, он показывает гораздо более высокие токовые сигналы. Это доказывает, что предел обнаружения электродов FTO для этой системы значительно ниже по сравнению с другими электродами. Дополнительным преимуществом этого электрода является то, что проводящий слой представляет собой не углеродный материал, а прозрачный неорганический оксид (SnO 2 : F).

Таблица 1

Электрохимические параметры эталонных окислительно-восстановительных систем (Fe (CN) 6 ) 3- / 4- и H 2 Q / Q в водном растворе Na 2 SO 4 (0.5 M), зарегистрированные на следующих электродах: GC, Si / BDD, Si / CNW и FTO.

(CN / BDD ) 3− / 4− (CN) 6 ) 3- / 4- 4
Электрод Редокс-система E a (В) E k (В) ΔE (В) j a (µA 902 903 / см 902) j k (мкА / см 2 )
GC (Fe (CN) 6 ) 3− / 4− 0,283 0,112 4,171 0,1715 −692,9
H 2 Q / Q 0,450 0,063 0,387 1617,4 −993,7
Si / BDD 0,376 −0,092 0,468 318,7 −319,3
H 2 Q / Q 0,990 4 -0,3 −450,7
Si / CNW (Fe (CN) 6 ) 3− / 4− 0.229 0,137 0,092 794,0 −877,1
H 2 Q / Q 0,403 0,079 0,324 0,079 0,324 1465,0 1465,0 0,214 0,049 0,165 1460,2 -1139,6
H 2 Q / Q 4 1,1 1.411 798,9 -451,9

также показывает электрохимическое поведение модельной системы гидрохинон / хинон. Согласно литературным данным, на окислительно-восстановительную реакцию не влияет присутствие окисленных групп на поверхности электродного материала, а переносу электрона предшествует стадия адсорбции частиц деполяризатора [74].

Для пары гидрохинон / хинон наблюдалась типичная реакция окисления / восстановления с одиночными пиками, которая является откликом электрода для переноса двух электронов и протонов на подложку GC.Более значительные эффекты наблюдались в случае углеродных наностенок. По сравнению с классическим электродом GC, электрохимическая обратимость этого процесса на поверхности электрода Si / CNW увеличилась на 63 мВ. Подобные свойства наблюдались при модификации ГХ-электрода однослойными углеродными нанотрубками (ОСУНТ). ОУНТ в виде цилиндрических свернутых слоев графена способствовали увеличению обратимости окислительно-восстановительного процесса за счет адсорбции гидрохинона на стенках углеродных нанотрубок.Это явление было подтверждено узкими симметричными пиками окисления и восстановления на ВАХ системы H 2 Q / Q для модифицированной поверхности GC [74]. Поскольку углеродные наностенки принадлежат к той же группе углеродных материалов, что и нанотрубки, аналогичные эффекты ожидались от системы H 2 Q / Q. Стоит отметить, что полученные для электродов Si / BDD и FTO вольтамперограммы совершенно разные (). Анализируемая окислительно-восстановительная система показывает различное поведение на углеродной поверхности, богатой атомами углерода, с гибридизацией sp 3 и на прозрачных оксидных покрытиях.Пики окисления и восстановления характеризуются повышенным разделением и более низкой плотностью тока. ΔE принимает значения до 1 В с вдвое меньшим сигналом отклика по току по сравнению с угольными электродами sp 2 . Это демонстрирует меньшее сродство этой окислительно-восстановительной системы к поверхности электродов Si / BDD и FTO, что приводит к ингибированию процесса переноса электронов. Наблюдалось значительное улучшение кинетики переноса электрона на поверхности Si / CNW по сравнению с электродами GC или BDD в случае окислительно-восстановительной пары, имеющей делокализованные π-электроны в своей структуре.Это проявляется в другом поведении Q / Q-системы H 2 относительно (Fe (CN) 6 ) 3 — / 4 . Это может указывать на взаимодействие π – π между органическими молекулами и углеродными стенками на поверхности Si / CNW электрода.

По мере увеличения уровня легирования бором электрохимические свойства электродов изменяются (). На основании полученных циклических вольтамперограмм электродов B-NCD можно наблюдать, что скорость окислительно-восстановительной реакции увеличивается с увеличением отношения (B) / (C), что связано с увеличением плотности электронных состояний.Наибольшее значение ΔE было зарегистрировано для электрода Glass / B-NCD-10k (0,126 В), что указывает на большую эффективность переноса электронов по сравнению с другими электродами, и прежде всего для электрода Glass / B-NCD-2k (0,657 В ) (). Наибольшие изменения обратимости окислительно-восстановительного процесса отмечены для электродов Si / B-NCD. Разница в ΔE между электродом с наибольшим легированием (10k) и наименьшим (2k) составляет 585 мВ. Хотя это один и тот же проводящий материал, он демонстрирует другое поведение относительно процесса переноса электрона для системы (Fe (CN) 6 ) 3 — / 4 .Это происходит из-за разного времени роста углеродного слоя и, следовательно, толщины проводящего материала, а не подложки, на которую был нанесен слой, что было отмечено при определении электрохимической стабильности этих электродов [25,31].

Сравнение циклических вольтамперограмм модельной окислительно-восстановительной системы (Fe (CN) 6 ) 3 — / 4 (5 мМ) в водном растворе Na 2 SO 4 (0,5 M), зарегистрированные на электродах B-NCD на кремниевой и стеклянной подложке с различным соотношением (B) / (C).

Таблица 2

Электрохимические параметры эталонных окислительно-восстановительных систем (Fe (CN) 6 ) 3 — / 4 в водном растворе Na 2 SO 4 (0,5 M) регистрируется на электродах B-NCD на кремниевой и стеклянной подложке с различным соотношением (B) / (C).

6,4 0,891 5k
Электрод (B) / (C) E a (V) E k (V) ΔE (V) j a 902 902 902 µA / 2 ) j k (мкА / см 2 )
Si / B-NCD 10k 0.328 0,022 0,306 562,0 −588,9
5k 0,436 −0,077 0,513 473,1 −5 395,8 −493,3
Glass / B-NCD 10k 0,188 0,062 0,126 844,9 −9126 11 11
0,197 0,053 0,144 779,8 −889,1
5k 0.206 0,044 0,162 87512 0,40411 0,162 875411 0,657 515,9 −612,8

3,2. Смачиваемость

Испытанные электродные материалы характеризуются различной смачиваемостью. Наиболее гидрофобная поверхность имеет электрод Si / CNW (112.79 °) (а), и гидрофильный наноалмаз, легированный бором, на стеклянной подложке с легированием 2000 ppm (31.20 °) (б). Значение краевого угла для поверхности электрода FTO (55,93 °) указывает на то, что это также материал с гидрофильными свойствами. Это, несомненно, связано с их химической природой, но также с различиями в шероховатости поверхности.

Фотографии измерения угла смачивания (WCA) электродных материалов ( a ) GC, Si / BDD, Si / CNW и FTO; ( b ) легированные бором наноалмазы (B-NCD) на стеклянных и кремниевых подложках с различным соотношением (B) / (C).

Исследования показывают, что независимо от используемой подложки (стекло, кремний) электродные материалы с более высокой степенью легирования характеризуются более высокой гидрофобностью, которая видна при более высоком крае смачивания (> 70 °) (б).

3.3. Поверхностная энергия

Поверхностная свободная энергия (SFE) — это эффект межмолекулярных взаимодействий на границе раздела жидкость-твердое тело, позволяющий описать эти взаимодействия. Его можно разделить на две составляющие: (1) дисперсный (γ D ), связанный с ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями и другими неспецифическими взаимодействиями, и (2) полярный (γ P ), возникающий в результате диполь-дипольного, дипольного -индуцированные дипольные, водородные связи и другие специфические взаимодействия на границе жидкость – твердое тело [75].

Все протестированные проводящие материалы имеют высокое значение дисперсной составляющей и низкое значение полярной составляющей, но они значительно различаются (). По мере увеличения полярной составляющей гидрофильность поверхности увеличивается. Наибольшая доля полярной части (примерно 8–9 мН / м) приходится на электроды GC и FTO, что подтверждает угол смачивания (примерно 55–59 °) (a). В случае углеродных материалов более высокая степень легирования бором приводит к уменьшению доли полярной части SFE, и, следовательно, большинство взаимодействий с поверхностью будет дисперсионным (b).Кроме того, полная свободная поверхностная энергия ниже для материалов с большим отношением (B) / (C).

График свободной поверхностной энергии (SFE) и краевые углы смачивания испытанных проводящих материалов: ( a ) GC, Si / BDD, Si / CNW, Si / B-NCD-10k, Glass / B-NCD-10k и FTO ; ( b ) легированные бором наноалмазы (B-NCD) на стеклянных и кремниевых подложках с различным соотношением (B) / (C); γ S -SFE, γ D : дисперсная часть, γ P : полярная часть, WCA: угол смачивания воды.

Таблица 3

Параметры краевого угла и свободная энергия поверхности для выбранных проводящих материалов.

±
Измеренное значение Электрод GC Si / BDD Si / CNW FTO
Угол контакта Ɵ (°) 59411 Вода 87,13 (± 0,30) 112,79 (± 1,23) 55,93 (± 0,59)
Поверхностная свободная энергия (мН / м) γ S 48,54 (± 5,26) 42,46 (± 2,49) ) 50,82 (± 0,46) 51.77 (± 4,02)
γ D 39,32 (± 1,76) 41,32 (± 1,77) 50,72 (± 0,44) 43,22 (± 1,82)
γ P 9,22 (± 3,50) 1,14 (± 0,72) 0,11 (± 0,02) 8,55 (± 2,20)

В случае разных материалов корреляция между краевым углом смачивания и ΔE намного больше сложный, что, вероятно, является прямым следствием морфологии материала.Наиболее гидрофобная природа и в то же время лучшая обратимость окислительно-восстановительного процесса наблюдалась для Si / CNW — это материалы с высокой шероховатостью (а). Такая структура материала может вызвать реакцию в процессе смачивания, когда он воздействует на каплю воды, подобную листу лотоса, отражая каплю от поверхности материала [76]. В свою очередь, электроды GC и FTO характеризуются высочайшей однородностью структуры поверхности (). По сравнению с другими оба материала гидрофильны и обладают хорошей обратимостью окислительно-восстановительного процесса (а, и).

График угла смачивания воды (WCA) и обратимости окислительно-восстановительного процесса для (Fe (CN) 6 ) 3 — / 4 пара (ΔE) на типе электрода: ( а ) GC, Si / BDD, Si / CNW, Si / B-NCD-10k, Glass / B-NCD-10k и FTO; ( b ) от различных уровней легирования электродов B-NCD на стеклянной и кремниевой подложке.

Фотографии с конфокального лазерного микроскопа Keyence VK-X1000 поверхности электродных материалов: GC, Si / CNW и FTO.

В случае легированных электродов B-NCD обратимость окислительно-восстановительного процесса противоположна краевому углу — для высоколегированных электродов мы наблюдаем лучшую обратимость, но более слабую смачиваемость. Кроме того, для электродов 2k меньшая обратимость при более высокой гидрофильности (b).

4. Выводы

В последние годы химия материалов является одной из наиболее интенсивно развивающихся областей науки. В основном это включает синтез новых электродных материалов или модификацию их поверхности для придания им определенных свойств, повышающих их применимость.Среди широкого ассортимента электродных материалов есть классические металлические электроды, такие как золото и платина, а также электродные материалы на основе углеродных и оксидных слоев.

Углерод и его различные структурные формы (графит, графен, алмаз, нанотрубки и другие структурные формы с гибридизацией sp 2 и sp 3 ) позволяют использовать его в широком диапазоне научных и технологических аспектов, благодаря к большому разнообразию по структуре, а, следовательно, и по физическим и химическим свойствам.

Несмотря на наличие на рынке множества металлических и угольных электродов, материалы с прозрачными проводящими оксидами также очень популярны. Их важной особенностью является оптическая прозрачность, которая в сочетании с высокой электропроводностью позволяет использовать их в электрохимии и оптоэлектронике. Наилучшие эксплуатационные свойства демонстрируют электроды на основе оксидов цинка, индия и олова.

Предметом представленного исследования были электродные материалы на кремниевых или стеклянных подложках.Исходя из различий, обусловленных структурой проводящего слоя, материалы были разделены на две группы. Первую группу составили стеклянные электроды типа FTO и ITO. В данном случае проводящий слой состоял из прозрачных неорганических оксидов, оксида олова с примесью фтора и оксида индия-олова. Помимо прозрачных токопроводящих покрытий, предметом исследования служили электроды из токопроводящих углеродных слоев, нанесенных на кремниевые или стеклянные подложки. В эту группу электродов входят, например, электроды.например, углеродные наностенки (CNW) (представляющие собой систему графитовых стенок, установленных вертикально по отношению к подложке) и нанокристаллический алмаз, легированный бором (B-NCD). Для сравнения были выбраны популярные углеродные электроды, легированный бором алмаз (BDD) и дисковый электрод из стеклоуглерода (GC).

Чтобы оценить, насколько новые материалы сравниваются с другими коммерчески доступными электродами, были приведены их характеристики. На основе вольтаметрических измерений, записанных в фоновом электролите, мы определили пределы потенциала, отражающие рабочий диапазон каждого электрода.Другой важный аспект, который определяет прикладной потенциал электродов, — это высокий уровень сигнала электроактивного вещества по отношению к емкостному току электрода. Для оценки электрохимической активности анализируемых электродных материалов были выбраны две окислительно-восстановительные системы: гексацианоферрат (III) / (II) калия и система гидрохинон / хинон.

Проведенное исследование позволило нам выбрать из широкого спектра испытанных электродных материалов наиболее оптимальные по параметрам.Электрод FTO отличается своими отличительными особенностями — электрохимической стабильностью, подобной углеродным материалам, и более высокой по сравнению с электродом ITO. Кроме того, электрод FTO характеризуется такой же обратимостью окислительно-восстановительного процесса в модельной системе ферроцианида калия (III) / (II), что и электрод GC (165 мВ). Он показывает значительно более высокие текущие ответные сигналы. Это доказывает более высокий уровень обнаружения этого электрода для данной системы по сравнению с другими электродами.

Кроме того, при исследовании смачиваемости наиболее гидрофобной поверхностью является электрод типа углеродных наностенок (113 °) и гидрофильный электрод FTO (56 °).Это, несомненно, связано с их химической природой, но также с различиями из-за шероховатости поверхности. Электрод FTO имеет самую гладкую поверхность.

Широкий рабочий диапазон электрода FTO при сохранении ценных оптоэлектронных свойств, а также высокая чувствительность этих электродов по сравнению с другими протестированными материалами означают, что мы выбрали электрод FTO для дальнейших электроаналитических испытаний. В следующих работах мы подробно представим процесс модификации электрода FTO, влияние различных условий на полученные слои, а также возможности применения полученных устройств.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Роберту Богдановичу и Михалу Собашеку за предоставление углеродных материалов для исследований.

Вклад авторов

Концептуализация, A.C. and A.W .; методология, A.C .; расследование, A.C. и A.W .; письмо — подготовка оригинального проекта, A.C. и A.W .; написание — просмотр и редактирование, A.C., D.Z. и A.W .; визуализация, A.C. и A.W .; и надзор, Д.З. и А. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование не получало внешнего финансирования.

Заявление институционального наблюдательного совета

Не применимо.

Заявление об информированном согласии

Не применимо.

Заявление о доступности данных

Все данные доступны в рукописи.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сноски

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и ​​филиалов организаций.

Ссылки

1. Ван дер Линден В., Дикер Дж. Стеклоуглерод как электродный материал в электроаналитической химии. Анальный. Чим. Acta. 1980; 119: 1–24. DOI: 10.1016 / S0003-2670 (00) 00025-8. [CrossRef] [Google Scholar] 2. Песин Л.А. Обзор Структура и свойства стеклоуглерода. J. Mater. Sci. 2002; 37: 1–28. DOI: 10,1023 / А: 1013100920130. [CrossRef] [Google Scholar] 3. Маккрири Р.Л. Усовершенствованные углеродные электродные материалы для молекулярной электрохимии. Chem. Ред. 2008; 108: 2646–2687. DOI: 10.1021 / cr068076m. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 4. Таджик С., Бейтоллахи Х. Чувствительный вольтамперометрический датчик хлорпромазина на основе стеклоуглеродного электрода, модифицированного оксидом графена. Анальный. Биоанал. Chem. Res. 2019; 6: 171–182. DOI: 10.22036 / abcr.2018.89229.1154. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Масикини М., Гика М.Э., Бейкер П., Ивуоха Э., Бретт К.М.А. Электрохимический датчик на основе стекловидного угольного электрода, модифицированного многослойной углеродной нанотрубкой / наночастицами золота, для обнаружения эстрадиола в образцах окружающей среды.Электроанализ. 2019; 31: 1925–1933. DOI: 10.1002 / elan.2010. [CrossRef] [Google Scholar] 6. Сохули Э., Кейхан А.Х., Шахдост-Фард Ф., Нагиан Э., Плонска-Бжезинская М.Э., Рахими-Насрабади М., Ахмади Ф. Стеклоуглеродный электрод, модифицированный углеродными наноионами для электрохимического определения фентанила. Матер. Sci. Англ. С. 2020; 110: 110684. DOI: 10.1016 / j.msec.2020.110684. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 7. Феррейра Н.Г., Сильва Л., Корат Э.Д., Трава-Аирольди В. Исследование кинетики алмазных электродов при различных уровнях легирования бором как квазиобратимых систем.Диам. Relat. Матер. 2002; 11: 1523–1531. DOI: 10.1016 / S0925-9635 (02) 00060-2. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Фудзисима А., Эйнага Ю., Рао Т.Н., Трик Д.А. Алмазная электрохимия. 1-е изд. Эльзевир; Амстердам, Нидерланды: 2005. [Google Scholar] 9. Ян Н. Алмазные электрохимические устройства. В: Ян Н., редактор. Новые аспекты алмаза: от роста к приложениям. Издательство Springer International Publishing; Чам, Швейцария: 2019. С. 223–256. (Темы прикладной физики) [Google Scholar] 10. Комптон Р.Г., Фурд Дж. С., Маркен Ф. Электроанализ на алмазоподобных и легированных алмазных электродах. Электроанализ. 2003. 15: 1349–1363. DOI: 10.1002 / elan.200302830. [CrossRef] [Google Scholar] 11. Куреши А., Кан В.П., Дэвидсон Дж. Л., Гурбуз Ю. Обзор углеродных, твердотельных, микро- и нанодатчиков для электрохимического зондирования. Диам. Relat. Матер. 2009. 18: 1401–1420. DOI: 10.1016 / j.diamond.2009.09.008. [CrossRef] [Google Scholar] 12. Niedzialkowski P., Ossowski T., Zięba P., Cirocka A., Rochowski P., Pogorzelski S., Ryl J., Sobaszek M., Bogdanowicz R. Алмазные электроды, легированные бором, модифицированные поли-l-лизином, для амперометрического обнаружения оснований нуклеиновых кислот. J. Electroanal. Chem. 2015; 756: 84–93. DOI: 10.1016 / j.jelechem.2015.08.006. [CrossRef] [Google Scholar] 13. Чжоу Ю.Л., Тиан Р.Х., Чжи Дж.Ф. Амперометрический биосенсор на основе тирозиназы, иммобилизованной на алмазном электроде, легированном бором. Биосенс. Биоэлектрон. 2007; 22: 822–828. DOI: 10.1016 / j.bios.2006.03.001. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 14.Гэн Р., Чжао Г., Лю М., Ли М. Сэндвич-структура SiO2 / цитохром c / SiO2 на легированном бором алмазном пленочном электроде в качестве электрохимического нитритного биосенсора. Биоматериалы. 2008; 29: 2794–2801. DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2008.03.004. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 15. Коста Д.Дж., Сантос Дж.К., Санчеш-Брандао Ф.А., Рибейро В.Ф., Банда Г., Араужо М. Алмазный электрод, легированный бором, действующий как вольтамперометрический датчик для обнаружения метомилового пестицида. J. Electroanal. Chem. 2017; 789: 100–107. DOI: 10.1016 / j.jelechem.2017.02.036. [CrossRef] [Google Scholar] 16. Комкова М.А., Паскарелли А., Андреев Э., Галушин А.А., Карякин А.А. Интерфейсы с модифицированным бором алмазов, модифицированным берлинской синей, для усовершенствованных электрохимических сенсоров h3O2. Электрохим. Acta. 2020; 339: 135924. DOI: 10.1016 / j.electacta.2020.135924. [CrossRef] [Google Scholar] 17. Шунериц С., Бухерруб Р. Различные стратегии функционализации алмазных поверхностей. J. Solid State Electrochem. 2007; 12: 1205–1218. DOI: 10.1007 / s10008-007-0473-3.[CrossRef] [Google Scholar] 18. Богданович Р., Савчак М., Недзялковски П., Зиеба П., Финке Б., Рил Дж., Оссовски Т. Прямое аминирование аллиламиновой пленки, легированной бором, полимеризованной плазмой. Phys. Статус Solidi (a) 2014; 211: 2319–2327. DOI: 10.1002 / pssa.201431242. [CrossRef] [Google Scholar] 19. Тогхилл К.Э., Комптон Р.Г. Алмазные электроды, легированные бором, модифицированные металлическими наночастицами, для использования в электроанализе. Электроанализ. 2010; 22: 1947–1956. DOI: 10.1002 / elan.201000072. [CrossRef] [Google Scholar] 20.Пецкова К., Мусилова Ю., Барек Дж. Алмазные пленочные электроды, легированные бором — новый инструмент для вольтамперометрического определения органических веществ. Крит. Rev. Anal. Chem. 2009. 39: 148–172. DOI: 10.1080 / 104083401812. [CrossRef] [Google Scholar] 21. Niedziałkowski P., Cebula Z., Malinowska N., Białobrzeska W., Sobaszek M., Ficek M., Bogdanowicz R., Anand JS, Ossowski T. Сравнение электрохимического определения парацетамола с использованием алмазного электрода, легированного бором, и легированного бором углеродные наностены. Биосенс. Биоэлектрон.2019; 126: 308–314. DOI: 10.1016 / j.bios.2018.10.063. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 22. Мартин К.К., Уаттара Л. Электроаналитическое исследование парацетамола на алмазном электроде, легированном бором, с помощью вольтамперометрии. Являюсь. J. Anal. Chem. 2019; 10: 562–578. DOI: 10.4236 / ajac.2019.1011039. [CrossRef] [Google Scholar] 23. Ковальче М., Якубовска М. Вольтамперометрическое определение никотина в жидкостях для электронных сигарет с использованием алмазного электрода, легированного бором (BDDE) Диам. Relat. Матер. 2020; 103: 107710. DOI: 10.1016 / j.алмаз.2020.107710. [CrossRef] [Google Scholar] 24. Стоттер Дж., Зак Дж., Белер З., Шоу Й., Суэйн Г. Оптические и электрохимические свойства оптически прозрачных, легированных бором тонких пленок алмаза, осажденных на кварце. Анальный. Chem. 2002; 74: 5924–5930. DOI: 10.1021 / ac0203544. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 25. Собашек М., Сюздак К., Сковронски Э., Богданович Р., Плуцински Ю. Оптически прозрачные нанокристаллические алмазные пленки, легированные бором, для спектроэлектрохимических измерений на различных подложках.IOP Conf. Сер. Матер. Sci. Англ. 2016; 104: 012024. DOI: 10.1088 / 1757-899X / 104/1/012024. [CrossRef] [Google Scholar] 26. Азеведо А., Соуза Ф., Мацусима Дж., Балдан М.Р., Феррейра Н.Г. Обнаружение фенола на электродах из нанокристаллического алмаза, легированного бором. J. Electroanal. Chem. 2011; 658: 38–45. DOI: 10.1016 / j.jelechem.2011.04.020. [CrossRef] [Google Scholar] 27. Dincer C., Ktaich R., Laubender E., Hees J.J., Kieninger J., Nebel C.E., Heinze J., Urban G.A. Матрицы нанокристаллических алмазных наноэлектродов, легированных бором, для сверхчувствительного обнаружения дофамина.Электрохим. Acta. 2015; 185: 101–106. DOI: 10.1016 / j.electacta.2015.10.113. [CrossRef] [Google Scholar] 28. Зак Дж. К., Батлер Дж. Э., Суэйн Г. М. Алмазные оптически прозрачные электроды: демонстрация концепции с ферри / ферроцианидом и метилвиологеном. Анальный. Chem. 2001. 73: 908–914. DOI: 10.1021 / ac001257i. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 29. Ян В., Аусиелло О., Батлер Дж., Кай В., Карлайл Дж. А., Герби Дж. Э., Груэн Д. М., Никербокер Т., Лассетер Т. Л., Рассел Дж. Тонкие пленки нанокристаллического алмаза, модифицированные ДНК, как стабильные, биологически активные субстраты.Nat. Матер. 2002; 1: 253–257. DOI: 10,1038 / nmat779. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 30. Баджадж П., Акин Д., Гупта А., Шерман Д., Ши Б., Аусиелло О., Башир Р. Ультрананокристаллическая алмазная пленка как оптимальный интерфейс между клетками для биомедицинских приложений. Биомед. Микроустройства. 2007; 9: 787–794. DOI: 10.1007 / s10544-007-9090-2. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 31. Собашек М., Сковроньски Э., Богданович Р., Сюздак К., Цироцка А., Земба П., Гниба М., Напарти М., Голунски Э., Плотка П. Оптические и электрические свойства ультратонких прозрачных нанокристаллических материалов, легированных бором алмазные электроды.Опт. Матер. 2015; 42: 24–34. DOI: 10.1016 / j.optmat.2014.12.014. [CrossRef] [Google Scholar] 32. У Ю., Цяо П., Чонг Т., Шен З. Углеродные наностенки, выращенные с помощью химического осаждения из паровой фазы, усиленного микроволновой плазмой. Adv. Матер. 2002. 14: 64–67. DOI: 10.1002 / 1521-4095 (20020104) 14: 1 <64 :: AID-ADMA64> 3.0.CO; 2-G. [CrossRef] [Google Scholar] 33. Siuzdak K., Ficek M., Sobaszek M., Ryl J., Gnyba M., Niedzialkowski P., Malinowska N., Karczewski J., Bogdanowicz R. Усиленный бором рост наностенков на основе углерода микронного масштаба: путь в сторону высоких скоростей электрохимического биосенсинга.ACS Appl. Матер. Интерфейсы. 2017; 9: 12982–12992. DOI: 10.1021 / acsami.6b16860. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 34. Кобаяси К., Танимура М., Накай Х., Йошимура А., Йошимура Х., Кодзима К., Татибана М. Домены нанографита в углеродных наностенках. J. Appl. Phys. 2007; 101: 94306. DOI: 10,1063 / 1,2728781. [CrossRef] [Google Scholar] 35. Кондо С., Каваи С., Такеучи В., Ямакава К., Дэн С., Кано Х., Хирамацу М., Хори М. Первоначальный процесс роста углеродных наностенок, синтезированных с помощью химического осаждения из паровой фазы с плазменной инжекцией радикалов.J. Appl. Phys. 2009; 106: 094302. DOI: 10,1063 / 1,3253734. [CrossRef] [Google Scholar] 36. Тейи К., Шимада С., Накашима М., Чуанг А.Т.Х. Синтез и электрические характеристики углеродных наностенок n-типа. J. Appl. Phys. 2009; 106: 84303. DOI: 10,1063 / 1,3238276. [CrossRef] [Google Scholar] 37. Чой Х., Квон С., Кан Х., Ким Дж. Х., Чой В. Углеродные наностены с повышенной адгезией для электродов систем накопления энергии. Энергии. 2019; 12: 4759. DOI: 10.3390 / en12244759. [CrossRef] [Google Scholar] 38. Георгий Л., Макрис Т., Джорджи Р., Лиси Н., Салернитано Э. Электрохимические свойства углеродных наностенок, синтезированных методом HF-CVD. Приводы Sens. B Chem. 2007. 126: 144–152. DOI: 10.1016 / j.snb.2006.11.018. [CrossRef] [Google Scholar] 39. Ван Х., Куан Х., Ю Х., Чен С. Изготовление гетероперехода TiO2 / углеродная наностенка и его фотокаталитическая способность. Углерод. 2008; 46: 1126–1132. DOI: 10.1016 / j.carbon.2008.04.016. [CrossRef] [Google Scholar] 40. Кривченко В.А., Иткис Д., Евлашин С., Семененко Д.А., Гудилин Э.А., Рахимов А.Т., Степанов А.С., Суетин Н.В., Пилевский А.А., Воронин П.В. Углеродные наностенки, декорированные кремнием для литий-ионных аккумуляторов. Углерод. 2012; 50: 1438–1442. DOI: 10.1016 / j.carbon.2011.10.042. [CrossRef] [Google Scholar] 41. Ли Б., Ли С., Лю Дж., Ван Б., Ян С. Вертикально ориентированные серо-графеновые наностены на подложках для сверхбыстрых литий-серных батарей. Nano Lett. 2015; 15: 3073–3079. DOI: 10.1021 / acs.nanolett.5b00064. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 42. Шин С.С., Йошимура А., Мацуо Т., Мори М., Танимура М., Исихара А., Ота К.-И., Тачибана М. Углеродные наностенки как платиновая опора для топливных элементов. J. Appl. Phys. 2011; 110: 104308. DOI: 10,1063 / 1,3662142. [CrossRef] [Google Scholar] 43. Ян Дж., Вэй Д., Тан Л., Сонг Х., Ло В., Чу Дж., Гао Т., Ши Х., Ду К. Носимый датчик температуры на основе графеновых наностенок. RSC Adv. 2015; 5: 25609–25615. DOI: 10.1039 / C5RA00871A. [CrossRef] [Google Scholar] 44. Слободян П., Цвельбар У., Риха П., Олейник Р., Матьяс Й., Филипич Г., Ватанабе Х., Таджима С., Кондо Х., Секин М. и др. Высокая чувствительность сенсора на основе углеродных наностенок для обнаружения органических паров. RSC Adv. 2015; 5: –. DOI: 10.1039 / C5RA12000D. [CrossRef] [Google Scholar] 45. Чой Х., Квон С.Х., Кан Х., Ким Дж.Х., Чой В. Углеродные наностены, нанесенные оксидом цинка, для определения ацетона. Тонкие твердые пленки. 2020; 700: 137887. DOI: 10.1016 / j.tsf.2020.137887. [CrossRef] [Google Scholar] 46. Андерссон А., Йоханссон Н., Бремс П., Ю. Н., Лупо Д., Саланек В.Р. Оксид фтора и олова как альтернатива оксиду индия и олова в полимерных светодиодах.Adv. Матер. 1998. 10: 859–863. DOI: 10.1002 / (SICI) 1521-4095 (199808) 10:11 <859 :: AID-ADMA859> 3.0.CO; 2-1. [CrossRef] [Google Scholar] 47. Патни Н., Шарма П., Пиллай С. Новый подход к использованию альтернатив (легированным индием) металлическим электродам, красителям и электролитам в сенсибилизированных красителями солнечных элементах. Матер. Res. Выражать. 2018; 5: 045509. DOI: 10.1088 / 2053-1591 / aaad37. [CrossRef] [Google Scholar] 48. Ли К.-Т., Лю Д.-М., Лян Ю.-Й., Мацусита Н., Икома Т., Лу С.-Й. Пористый оксид олова, легированный фтором, как перспективный субстрат для демонстрации электрохимических биосенсоров при измерении перекиси водорода.J. Mater. Chem. Б. 2014; 2: 7779–7784. DOI: 10.1039 / C4TB01191K. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 49. Баньямин З.Ю., Келли П.Дж., Вест Г., Бордман Дж. Электрические и оптические свойства тонких пленок оксида олова, легированных фтором, полученных методом магнетронного распыления. Покрытия. 2014; 4: 732–746. DOI: 10.3390 / покрытия4040732. [CrossRef] [Google Scholar] 50. Бирваген О. Оксид индия — прозрачный широкозонный полупроводник для (опто) электронных приложений. Полуконд. Sci. Technol. 2015; 30: 024001. DOI: 10.1088 / 0268-1242 / 30/2/024001.[CrossRef] [Google Scholar] 51. Ouerfelli J., Djobo S.O., Bernède J., Cattin L., Morsli M., Berredjem Y. Органические светоизлучающие диоды с использованием тонких пленок из легированного фтором оксида олова, нанесенного методом химического пиролиза распылением, в качестве анода. Матер. Chem. Phys. 2008; 112: 198–201. DOI: 10.1016 / j.matchemphys.2008.05.029. [CrossRef] [Google Scholar] 52. Jasiecki S., Czupryniak J., Ossowski T., Schroeder G. Функционализация стеклянных электродов с покрытием FTO с помощью рецепторов катионов переходных металлов посредством электростатической самосборки.Int. J. Electrochem. Sci. 2013; 8: 12543–12556. [Google Scholar] 53. Ахуджа Т., Раджеш, Кумар Д., Танвар В.К., Шарма В., Сингх Н., Бирадар А.М. Амперометрический биосенсор мочевой кислоты на основе бис [сульфосукцинимидил] суберата сшивающего агента / 3-аминопропилтриэтоксисилана, модифицированного поверхностью стеклянного электрода ITO. Тонкие твердые пленки. 2010; 519: 1128–1134. DOI: 10.1016 / j.tsf.2010.08.056. [CrossRef] [Google Scholar] 54. Ким С.О., Хонг С.-Й., Ким М., Пак С.-М., Пак Дж. У. Модификация индий-оксидного стекла (ITO) азиридином обеспечивает поверхность с высокой плотностью амина.J. Colloid Interface Sci. 2004. 277: 499–504. DOI: 10.1016 / j.jcis.2004.04.064. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 55. Пруна Р., Паласио Ф., Мартинес М., Бласкес О., Эрнандес С., Гарридо Б., де Мигель М.Л. Органосилановая функционализация наноструктурированных пленок оксида индия и олова. Интерфейсный фокус. 2016; 6: 20160056. DOI: 10.1098 / rsfs.2016.0056. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 56. Мутурасу А., Ганеш В. Электрохимические характеристики самоорганизующихся монослоев (SAM) силанов на электродах из оксида индия и олова (ITO) — Настройка поведения переноса электронов на границе раздела электрод-электролит.J. Colloid Interface Sci. 2012; 374: 241–249. DOI: 10.1016 / j.jcis.2012.02.007. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 57. Гебель Г., Талке А., Лисдат Ф. FTO — электродный материал для стабильного электрохимического определения дофамина. Электроанализ. 2018; 30: 225–229. DOI: 10.1002 / elan.201700552. [CrossRef] [Google Scholar] 58. Kwok D.Y., Gietzelt T., Grundke K., Jacobasch A.H.-J., Neumann A.W. Измерение контактного угла и интерпретация контактного угла. 1. Измерение контактного угла с помощью осесимметричного анализа формы капли и метода натяжной капли гониометра.Ленгмюра. 1997; 13: 2880–2894. DOI: 10,1021 / la9608021. [CrossRef] [Google Scholar] 59. Квок Д., Нойман А. Измерение и интерпретация краевого угла смачивания. Adv. Коллоидный интерфейс Sci. 1999. 81: 167–249. DOI: 10.1016 / S0001-8686 (98) 00087-6. [CrossRef] [Google Scholar] 60. Квок Д.Ю., Нойман А.В. Измерения и интерпретация краевого угла: смачивание и поверхностное натяжение твердых тел для поли (алкилметакрилатных) полимеров. J. Adhes. Sci. Technol. 2000; 14: 719–743. DOI: 10,1163 / 156856100742843.[CrossRef] [Google Scholar] 61. Cirocka A., Zarzeczańska D., Wcisło A., Ryl J., Bogdanowicz R., Finke B., Ossowski T. Настройка электрохимических свойств прозрачных электродов из оксида олова, легированных фтором, с помощью аллиламина, полимеризованного в импульсной плазме с помощью микроволнового излучения. Электрохим. Acta. 2019; 313: 432–440. DOI: 10.1016 / j.electacta.2019.05.046. [CrossRef] [Google Scholar] 62. Недзялковский П., Бойко М., Рил Дж., Вцисло А., Сподзея М., Магьера-Муларз К., Гузик К., Дубин Г., Холак Т. А., Оссовски Т. и др. Сверхчувствительное электрохимическое определение белка-биомаркера рака sPD-L1 на основе золотого электрода, модифицированного BMS-8.Биоэлектрохимия. 2021; 139: 107742. DOI: 10.1016 / j.bioelechem.2021.107742. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 63. Szczepańska E., Synak A., Bojarski P., Niedziałkowski P., Wcisło A., Ossowski T., Grobelna B. Dansyl-меченный Ag @ SiO 2 Наноструктуры ядро-оболочка — синтез, характеристика и флуоресценция с усилением металлов . Материалы. 2020; 13: 5168. DOI: 10.3390 / ma13225168. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 64. Домброва Т., Вцисло А., Майстшик В., Недзялковский П., Ossowski T., Więckiewicz W., Gotszalk T. Изучение адгезии как компонента удерживающей силы протезов съемных протезов на выбранных стоматологических материалах на основе Au, используемых для телескопических коронок, с использованием атомно-силовой микроскопии и методов контактного угла. J. Mech. Behav. Биомед. Матер. 2021; 121: 104648. DOI: 10.1016 / j.jmbbm.2021.104648. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 65. Янчук Б., Бяллопиотрович Т. Поверхностные компоненты свободной энергии жидкостей и твердых тел с низкой энергией и краевые углы. J. Colloid Interface Sci.1989; 127: 189–204. DOI: 10.1016 / 0021-9797 (89) -2. [CrossRef] [Google Scholar] 66. Голыш Л., Щес А. Определение компонентов свободной энергии поверхности органических жидкостей методом тонкослойной капиллярной жидкости. Аня. Univ. Мария Кюри-Склодовская, секта. AA — Chem. 2017; 71: 11. DOI: 10.17951 / aa.2016.71.2.11. [CrossRef] [Google Scholar] 67. Свебоцкий Т., Недзялковский П., Цироцка А., Щепаньска Э., Оссовски Т., Вцисло А. В поисках ключевых особенностей построения электрохимических биосенсоров — Электрохимические и кислотно-основные характеристики самоорганизующихся монослоев на золоте.Супрамол. Chem. 2020; 32: 256–266. DOI: 10.1080 / 10610278.2020.1739685. [CrossRef] [Google Scholar] 68. Niedzialkowski P., Bogdanowicz R., Zięba P., Wysocka J., Ryl J., Sobaszek M., Ossowski T. Модифицированный бором алмаз, модифицированный меламином, для улучшенного обнаружения аденина, гуанина и кофеина. Электроанализ. 2015; 28: 211–221. DOI: 10.1002 / elan.201500528. [CrossRef] [Google Scholar] 69. Богданович Р., Савчак М., Недзялковски П., Зиеба П., Финке Б., Рил Дж., Карчевски Дж., Оссовски Т. Новая функционализация аллиламиновой пленки, легированной бором, с помощью полимеризованной в микроволновой импульсной плазме аллиламиновой пленки.J. Phys. Chem. С. 2014; 118: 8014–8025. DOI: 10,1021 / jp5003947. [CrossRef] [Google Scholar] 70. Ван С., Свуп В.М., Батлер Дж. Э., Фейгельсон Т., Суэйн Г. Структурные и электрохимические свойства легированных бором нанокристаллических алмазных тонкопленочных электродов, выращенных из исходных газов, богатых Ar и h3. Диам. Relat. Матер. 2009. 18: 669–677. DOI: 10.1016 / j.diamond.2008.11.033. [CrossRef] [Google Scholar] 71. Hupert M., Muck A., Wang J., Stotter J., Cvackova Z., Haymond S., Show Y., Swain G.M. Проводящие тонкие пленки алмаза в электрохимии.Диам. Relat. Матер. 2003; 12: 1940–1949. DOI: 10.1016 / S0925-9635 (03) 00260-7. [CrossRef] [Google Scholar] 72. Матвеева Э. Электрохимия оксидно-индий-оловянного электрода в 1 М электролите NaOH. J. Electrochem. Soc. 2005; 152: h238 – h245. DOI: 10,1149 / 1,1984348. [CrossRef] [Google Scholar] 73. Бенк Дж. Д., Пино Б. А., Горлин Ю., Харамилло Т. Ф. Выбор подложки для фундаментальных исследований электрокатализаторов и фотоэлектродов: окна инертных потенциалов в кислотном, нейтральном и основном электролите. PLoS ONE.2014; 9: e107942. DOI: 10.1371 / journal.pone.0107942. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 74. Салинас-Торрес Д., Уэрта Ф., Монтилья Ф., Мораллон Э. Исследование электроактивных и электрокаталитических поверхностей электродов, модифицированных однослойными углеродными нанотрубками. Электрохим. Acta. 2011; 56: 2464–2470. DOI: 10.1016 / j.electacta.2010.11.023. [CrossRef] [Google Scholar] 75. Оуэнс Д.К., Вендт Р.С. Оценка свободной поверхностной энергии полимеров. J. Appl. Polym. Sci. 1969; 13: 1741–1747. DOI: 10.1002 / app.1969.070130815. [CrossRef] [Google Scholar] 76. Бартлотт В., Нейнхейс К. Чистота священного лотоса или спасение от загрязнения биологических поверхностей. Planta. 1997. 202: 1–8. DOI: 10.1007 / s004250050096. [CrossRef] [Google Scholar] Электрод

— Sciencemadness Wiki

Электрод — это электрический проводник, используемый для контакта с неметаллической частью цепи, например с электролитом, полупроводником, вакуумом, воздухом или другим газом. Электроды часто делают из металла, но также используются токопроводящие неметаллические материалы.

Общие

Электрод в электрохимической ячейке обозначается как анод или катод . Анод теперь определяется как электрод, на котором электроны покидают ячейку и происходит окисление (обозначается знаком минус, «-»), а катод — как электрод, на котором электроны входят в ячейку и происходит восстановление (обозначается знаком плюса. , «+»). Каждый электрод может стать анодом или катодом в зависимости от направления тока через ячейку.Биполярный электрод — это электрод, который функционирует как анод одной ячейки и катод другой ячейки. [1]

Электроды металлические

Медь

Медь используется в качестве катода при осаждении меди из растворов. Он имеет плохую стойкость к окислению и имеет ограниченное применение. Однако медь показывает хорошую стойкость к расплавленной щелочи, что делает ее пригодной для использования в электрохимической ячейке Кастнера.

Золото

Золото

, в значительной степени инертное, является хорошим выбором для электрохимии, несмотря на его высокую цену.К сожалению, он не обладает хорошей стойкостью в присутствии гипохлоритов, поэтому его нельзя безопасно использовать при производстве хлоратов и перхлоратов. Известно, что золото образует сплав золото-натрий при контакте с расплавленным NaOH при температуре выше 800 ° C. [2]

Иридий

Иридий имеет немного лучшую химическую стойкость, чем платина, но из-за его цены и редкости встречается редко. Иридий используется в автомобильных свечах зажигания, поскольку он устойчив к окислению при высоких температурах.Данных об общих характеристиках иридиевых электродов мало.

Меркурий

Ртуть использовалась в прошлом в качестве катода в процессе Кастнера-Келлнера, но сегодня ее использование прекращено из-за токсичности ртути.

Никель

Никель обычно используется при цинковании и электролизе цинка. Его можно использовать в ячейках Кастнера, но он не подходит для производства хлоратов.

Платина

Платина демонстрирует отличную устойчивость к коррозии и может использоваться в качестве электродов в хлоратно-щелочных элементах.К сожалению, его легко отравить оксидами серы.

Электроды из чистой платины используются редко, поскольку платина очень дорога, вместо этого платина, нанесенная на титановые электроды, более распространена (и дешевле).

Серебро

Металлическое серебро можно использовать в различных электрохимических экспериментах, однако оно быстро пассивируется в хлоратной ячейке из-за окисления металлического серебра и образования хлорида серебра. Окисление проявляется и в растворах серной кислоты.

Титан

Титан обладает хорошей химической стойкостью и может использоваться во многих электрохимических процессах. Имеет относительно низкую производительность в присутствии хлорид-ионов.

Неметаллические электроды

Стеклоуглерод

Стеклоуглерод обладает хорошей химической стойкостью, быстро разрушается в окислительных процессах.

Графит

Графитовые электроды обычно используются при электролизе воды. Графит, как и стеклоуглерод, не выдерживает сильных окислительных процессов и не подходит для получения солей оксохлора.

Диоксид свинца

Оксид свинца (IV) обычно используется в свинцовых батареях, так как его легко регенерировать. Его можно использовать для производства хлоратов, и хотя он не так хорош, как платина, его легко регенерировать, и он намного дешевле. Бета-PbO 2 более привлекателен для этой цели, чем альфа-форма, потому что он имеет относительно более низкое удельное сопротивление, хорошую коррозионную стойкость даже в среде с низким pH и высокое перенапряжение для выделения кислорода в серной и азотной кислотах. электролиты.

Электроды из диоксида свинца могут быть нанесены на металлический свинец или графит.

диоксид марганца

Электроды из диоксида марганца, MnO 2 , нанесенные на металлический титан, могут использоваться в хлоратных или HHO ячейках. Хотя он разрушается после многократного использования, его можно легко регенерировать, нанеся на электрод нитрат марганца (II) и нагревая его до тех пор, пока он не разложится до MnO 2 . При низкой силе тока электроды из Ti-MnO 2 могут прослужить несколько недель.

Электроды прочие

Смешанный оксид металлов

Электроды из смешанных оксидов металлов (MMO) имеют оксидное покрытие поверх инертного металла или графита. Оксиды благородных металлов (Ru, Ir, Pt) используются для катализа реакции электролиза. Оксиды титана используются для обеспечения инертности, защиты электродов от коррозии и снижения стоимости. В качестве основных металлов используются титан (наиболее распространенный), цирконий, ниобий или тантал.

Наличие

Электроды из графита или некоторых металлов (никель, например.г.) ​​можно купить в хозяйственных и технических магазинах. Электроды из благородных металлов можно приобрести в Интернете, у поставщиков лабораторий или на eBay и Amazon.

Остерегайтесь поддельных электродов, особенно если вы покупаете их на eBay!

Электрод своими руками

Простой электрод можно сделать, подключив кусок металла с помощью проволочного зажима «крокодил» к источнику питания. Чтобы сделать схему, вам нужно будет использовать другой кусок проводящего материала, который будет служить либо катодом, либо анодом для замыкания цепи.

Для коррозионностойких анодов вы можете нанести PbO 2 или MnO 2 , нанесенный на графит или титан. NurdRage подготовил учебное пособие по электродам Ti-MnO 2 .

Проектов

  • Электролиз воды (получение водорода и кислорода)
  • Производство гидроксида и оксида меди (II)
  • Производство гидроксида натрия и калия
  • Производят гипохлориты, хлораты, перхлораты
  • Выделение химически активных металлов из их расплавленных солей
  • Сделайте аккумулятор
  • Производство озона и диоксида азота

См. Также

Список литературы

  1. ↑ https: // en.wikipedia.org/wiki/Electrode
  2. ↑ http://moltensalt.org/references/static/downloads/pdf/ORNL-2048.pdf

Соответствующие темы Sciencemadness

Факторы для выбора правильного электрода

Выбор сварочного стержня

Электроды

доступны в широком диапазоне типов, каждый из которых обеспечивает различные механические свойства и работает с определенным типом источника сварочного тока. При выборе сварочного стержня следует учитывать несколько факторов:

  • Свойства основного металла
  • Предел прочности
  • Сварочный ток
  • Толщина основного металла, форма и стыковка
  • Позиция для сварки
  • Технические характеристики и условия эксплуатации
  • Экологические условия труда

Прежде чем включить машину и забрать электрододержатель, узнайте больше о каждом из этих факторов.

Свойства основного металла

Первым шагом к выбору электрода является определение состава основного металла. Ваша цель — подобрать (или точно сопоставить) состав электрода с типом основного металла, что поможет обеспечить прочный сварной шов. Если вы сомневаетесь в составе основного металла, задайте себе следующие вопросы:

  • Как выглядит металл? Если вы работаете с сломанной деталью или компонентом, проверьте наличие крупной и зернистой внутренней поверхности, что обычно означает, что основным материалом является литой металл.
  • Металл магнитный? Если основной металл является магнитным, велика вероятность, что основным металлом является углеродистая или легированная сталь. Если основной металл немагнитен, материалом может быть марганцевая сталь, аустенитная нержавеющая сталь серии 300 или сплав цветных металлов, такой как алюминий, латунь, медь или титан.
  • Какие искры испускает металл при прикосновении к болгарке? Как показывает практика, большее количество вспышек в искрах указывает на более высокое содержание углерода, например, в стали марки A-36.
  • Долото «вгрызается» в основной металл или отскакивает? Долото вгрызается в более мягкий металл, такой как низкоуглеродистую сталь или алюминий, и отскакивает от более твердых металлов, таких как высокоуглеродистая сталь, хромомолибден или чугун.

Прочность на разрыв

Во избежание растрескивания или других нарушений сплошности сварного шва минимальный предел прочности на разрыв электрода должен соответствовать пределу прочности основного металла. Прочность стержневого электрода на разрыв можно определить по первым двум цифрам классификации AWS, напечатанной на боковой стороне электрода.Например, число «60» на электроде E6011 указывает на то, что присадочный металл дает сварной шов с минимальным пределом прочности на разрыв 60 000 фунтов на квадратный дюйм и, как результат, будет хорошо работать со сталью с аналогичным пределом прочности.

Сварочный ток

Некоторые электроды могут использоваться только с источниками питания переменного или постоянного тока, в то время как другие электроды совместимы с обоими источниками. Чтобы определить правильный тип тока для конкретного электрода, обратитесь к четвертой цифре классификации AWS, которая представляет тип покрытия и тип совместимого сварочного тока (см. Рисунок 1).

Используйте четвертую цифру классификации AWS для определения совместимого сварочного тока.

Тип используемого тока также влияет на профиль проплавления получаемого сварного шва. Например, электрод, совместимый с DCEP, такой как E6010, обеспечивает глубокое проплавление и создает чрезвычайно плотную дугу. Он также обладает способностью «прокапывать» ржавчину, масло, краску и грязь.Электрод, совместимый с DCEN, например E6012, обеспечивает мягкое проплавление и хорошо работает при соединении двух стыков или при сварке высокоскоростных сильноточных угловых швов в горизонтальном положении.

Электрод, совместимый с переменным током, например E6013, дает мягкую дугу со средним проваром и должен использоваться для сварки чистого нового листового металла.

Толщина основного металла, форма и подгонка соединения

Для толстых материалов требуется электрод с максимальной пластичностью и низким содержанием водорода для предотвращения растрескивания сварного шва.Электроды с классификационными номерами AWS, оканчивающимися на 15, 16 или 18, обладают превосходными характеристиками с низким содержанием водорода и хорошей ударной вязкостью (высокими значениями ударной вязкости), позволяющими выдерживать остаточное напряжение.

Для тонких материалов вам понадобится электрод, создающий мягкую дугу, например электрод 6013. Кроме того, электроды меньшего диаметра обеспечат неглубокое проплавление, чтобы предотвратить прожог на более тонких материалах.

Вы также захотите оценить дизайн и подгонку стыка. Если вы работаете над стыком с плотной посадкой или стыком без фаски, используйте электрод, обеспечивающий дугу копания, чтобы обеспечить достаточное проникновение, например E6010 или E6011.Для материалов с широкими корневыми отверстиями выберите электрод, например E6012, который создает вогнутую поверхность шва, подходящую для перекрытия зазоров и выполнения сварных швов с разделкой кромок.

Положение при сварке

Чтобы определить, для какой позиции (позиций) подходит конкретный электрод, обратитесь к третьей цифре в классификации AWS. Вот как можно определить квалифицированное положение электрода:

1 = плоский, горизонтальный, вертикальный и потолочный

2 = только плоский и горизонтальный

Например, электрод 7018 можно использовать в плоском, горизонтальном, вертикальном и потолочном положениях.

Технические характеристики и условия эксплуатации

Обязательно оцените условия, в которых сварная деталь будет находиться в течение всего срока службы. Если он будет использоваться в высокотемпературных или низкотемпературных средах, подверженных повторяющимся ударным нагрузкам, электрод с низким содержанием водорода и более высокой пластичностью снизит вероятность растрескивания сварного шва. Кроме того, не забудьте проверить характеристики сварки, если вы работаете с критически важными объектами, такими как изготовление сосудов высокого давления или котлов. В большинстве случаев эти характеристики сварки потребуют от вас использования электродов определенного типа.

Экологические условия труда

Для достижения наилучших результатов всегда следует удалять излишки прокатной окалины, ржавчину, влагу, краску и жир. Чистые неблагородные металлы помогают предотвратить пористость и увеличить скорость движения. Если очистка основного металла невозможна, электроды E6010 или E6011 создают глубокую проникающую дугу, которая может прорезать загрязнения.

Выбор сварочного стержня

Учет вышеперечисленных факторов поможет вам решить проблемы выбора правильного стержневого электрода для вашего конкретного применения.Однако, учитывая широкий спектр доступных электродов, для одного применения может существовать несколько решений. Если вам нужна дополнительная помощь в выборе электрода, ваш местный дистрибьютор сварочного оборудования или представитель компании известного производителя присадочного металла может стать отличным помощником.


Предоставлено братьями Хобарт

Урок 3 — Покрытые электроды для сварки низкоуглеродистой стали

Урок 3 — Покрытые электроды для сварки низкоуглеродистой стали © АВТОРСКИЕ ПРАВА 2000 ГРУППА ЭСАБ, ИНК.УРОК III з) E7018 электроды являются более современной версией низководородных электрод. В добавление в покрытие значительного количества железного порошка приводит к более гладкая дуга с меньшим количеством брызг. Этот современный баланс покрывающих ингредиентов в значительном улучшении стабильности дуги, направления дуги и простоты управления во всех положениях сварки.i) E6020 электроды имеют покрытие, состоящее в основном из железа оксид, марганец соединения и кремнезем. Они имеют дугу струйного типа и производят тяжелую шлак, обеспечивающий защиту расплавленный металл шва. Расплавленный металл шва очень текучий, что позволяет использовать только плоские или горизонтальные угловые швы. к) E6022 электроды для высокоскоростного, сильноточного однопроходного сварка листа металл. Сегодня они вообще недоступны. л) Электроды E7024 имеют покрытие, аналогичное типам E6012 и E6013, но имеют очень плотное покрытие, содержащее 50% железного порошка по весу.Бежать относительно более высокие токи, скорость осаждения высокая. Сварные швы ограничиваются плоское и горизонтальное положение скругления. Проникновение относительно низкое. AC или DC, либо полярность может использоваться. м) Электроды E6027 также являются порошком с высоким содержанием железа, покрытие состоит из 50% железного порошка по весу. Текущий может быть переменным или постоянным током, любой полярности. Проникновение средний, сварные швы слегка вогнуты с хорошей стороной стеновой сплав.Как и все высокие Электроды из железного порошка, скорость осаждения высокая. п) Электроды E7028 очень похожи на электроды E7018, за исключением того, что покрытие тяжелее и содержит 50% порошка железа по весу. В отличие от электрода E7018, они подходят только для плоской и горизонтальной угловой сварки. Осаждение рейтинг очень высокий. п) E7048 электроды очень похожи на электроды E7018, за исключением они разработаны для исключительно хорошей сварки вертикально вниз.

Что такое сварочные электроды (и что вы должны знать)?

Независимо от того, являетесь ли вы профессиональным сварщиком или энтузиастом своими руками, вы должны знать, что такое сварочные электроды и их относительные плюсы и минусы.

Так что же такое сварочные электроды? Сварочные электроды — это отрезки проволоки, которые соединяются со сварочным аппаратом для создания электрической дуги. Ток проходит через эту проволоку, образуя дугу, которая выделяет много тепла для плавления и плавления металла для сварки.

Основные типы:

  • Расходные материалы
  • Неплавящиеся

Эта статья поможет вам различать разные типы сварочных электродов и даст вам хорошее представление об их сильных и слабых сторонах чтобы вы могли выбрать лучший вариант для ваших сварочных работ. Читай дальше, чтобы узнать больше.

Различные сварочные электроды

Стержни, используемые для сварки MIG и стержневой сварки, являются примерами плавящихся электродов.У них есть присадочный материал, который плавится, образуя сварные швы.

При сварке TIG, напротив, используются неплавящиеся электроды. Эти электроды состоят в основном из вольфрама, который не плавится (в отличие от расходуемых электродов) из-за своей высокой температуры плавления. Он просто подает электрическую дугу для сварки. Наполнитель подается с помощью проволоки, подаваемой вручную.

Таким образом, основное различие между ними состоит в том, что расходуемые электроды плавятся, а неплавящиеся электроды — нет.

У этих двух категорий также есть несколько типов электродов.

Расходные электроды

Расходуемые электроды являются ключом к сварке сваркой сваркой сваркой, MIG и порошковой порошковой сваркой. Расходуемые электроды, используемые для сварки штучной сваркой, называются стержневыми электродами. К ним относятся электроды с толстым покрытием, экранированная дуга и электроды с легким покрытием.

Электроды с легким покрытием

Как следует из названия, электроды с легким покрытием имеют тонкое покрытие на своей поверхности, которое наносится такими методами, как распыление или нанесение кистью.

Эти электроды и их покрытия изготавливаются из нескольких различных материалов. Присадочный материал во многом похож на свариваемый основной металл.

Световое покрытие служит еще одной жизненно важной цели. Это покрытие уменьшает количество примесей, таких как сера и оксид, для обеспечения лучшего качества сварного шва. Он также обеспечивает более равномерное плавление присадочного материала, что позволяет создать гладкий и надежный сварной шов.

Поскольку покрытие тонкое, получаемый шлак не слишком толстый.Экранированные дуговые электроды имеют некоторое сходство с электродами с легким покрытием. Главное отличие в том, что у них более толстое покрытие. Эти сверхпрочные электроды подходят для более сложных сварочных работ, например, для сварки чугуна.

Неокрашенные электроды

Использование неизолированных электродов может быть сложной задачей, поскольку дуга несколько нестабильна и ее трудно контролировать. Легкое покрытие увеличивает стабильность электрической дуги, облегчая вам управление ею.Применение неизолированных электродов ограничено. Например, они используются для сварки марганцевой стали.

Экранированные дуговые электроды

Экранированные дуговые электроды имеют три различных типа покрытия, которые служат разным целям. Один вид покрытия содержит целлюлозу и использует слой защитного газа для защиты области сварного шва. Второй тип покрытия содержит минералы, образующие шлак. Третий вид покрытия представляет собой сочетание минералов и целлюлозы.

Экранированные дуговые электроды создают слой защитного газа, который образует эффективный барьер для защиты зоны горячего шва от загрязнения и коррозии окружающим воздухом.Это приводит к более прочным и надежным сварным швам. Нагретая зона сварного шва должна быть защищена от атмосферных газов, таких как азот и кислород, которые вступают в реакцию с высокотемпературным металлом с образованием хрупких, пористых и слабых сварных швов.

Экранированные дуговые электроды сводят к минимуму содержание серы, оксидов и других типов примесей в основном металле, обеспечивая регулярные, гладкие и чистые сварные швы. Эти покрытые электроды также создают более стабильную электрическую дугу по сравнению с неизолированными электродами, что делает сварку более управляемой и снижает разбрызгивание.

Экранированные дуговые электроды также выделяют шлак из-за минерального покрытия. Этот шлак, кажется, сложно удалить, но он служит полезной цели. Он охлаждается намного медленнее, чем экранированные дуговые электроды. Этот процесс вытягивает загрязнения и отправляет их на поверхность. Следовательно, вы получите качественные, чистые, прочные и прочные сварные швы.

Неплавящиеся электроды

Неплавящиеся электроды проще понять не только потому, что они не плавятся, но и потому, что их всего два типа.

Угольные электроды

Первый вид — это угольные электроды, которые используются как для резки, так и для сварки. Этот электрод изготовлен из угольного графита. Он может быть покрыт слоем меди или оставлен без покрытия.

Американское сварочное общество не выпустило никаких спецификаций для этого типа электродов. Однако для угольных электродов существуют военные спецификации.

Вольфрамовые электроды и их различные виды

Второй тип неплавящегося электрода — вольфрамовый электрод, который используется для сварки TIG.Эти электроды состоят из чистого вольфрама (с зеленой маркировкой), вольфрамсодержащего циркония от 0,3 до 0,5% (с коричневой маркировкой), вольфрама с 2-процентным содержанием тория (с красными маркировками) и 1-процентного вольфрамсодержащего тория (с желтой маркировкой). маркировка).

Неплавящиеся электроды из чистого вольфрама имеют ограниченное применение и подходят для легких сварочных работ. На это есть две причины. Во-первых, чистый вольфрам не обладает прочностью и прочностью вольфрамовых сплавов.Во-вторых, чистый вольфрам может иметь проблемы с большим током.

Вольфрамовые электроды с содержанием циркония от 0,3 до 0,5 процента обеспечивают отличные результаты при переменном токе. Они лучше чистого вольфрама, но не так хороши, как вольфрамовые электроды с содержанием тория.

Вольфрамовые электроды с содержанием тория 1-2% являются одними из наиболее широко используемых неплавящихся электродов, поскольку они служат дольше и имеют более высокое сопротивление, чем другие виды вольфрамовых электродов. Их можно использовать для более высоких токов по сравнению с электродами из чистого вольфрама.Эти электроды также обеспечивают лучший контроль дуги и их легче запускать.

При использовании вольфрамовых электродов лучше использовать максимально допустимый ток, если они имеют гладкую цилиндрическую форму, иначе становится трудно контролировать дугу и поддерживать ее.

Для лучшего контроля дуги и стабильности кончики этих электродов следует отшлифовать до определенной точки, то есть сделать концы конусов. Если вы это сделаете, вам придется выбрать пуск от касания вместо аппаратов для сварки постоянным током.Помните, что вольфрамовые электроды с торием и цирконием будут иметь более высокую долговечность, чем электроды из чистого вольфрама, если вы выберете конические электроды с использованием сенсорного запуска.

Как читать код на стержневых электродах

Теперь, когда вы хорошо разбираетесь в основах, пора глубже изучить классификацию сварочных стержней.

Эта классификация стержневых электродов учитывает различные факторы, такие как процентное содержание железного порошка, наиболее подходящее положение сварки, предел прочности на разрыв, материал покрытия и диаметр.

Не используйте плавящиеся электроды, толщина которых превышает толщину свариваемого металла. Наиболее часто используемый диаметр электрода составляет 3/32 дюйма. Однако в некоторых случаях требуются электроды с диаметром, который может быть в пять раз больше или всего 1/16 дюйма.

Предел прочности на разрыв — это максимальное усилие, которое может выдержать сварной шов. Чтобы сделать прочный и надежный сварной шов, вам необходимо использовать электрод с более прочным присадочным материалом, чем основной металл. Если присадочный материал слабее основного металла, сварное соединение станет слабым местом, которое может легко сломаться.

Процентное содержание порошка железа в электроде также имеет значение, поскольку при расплавлении под воздействием тепла сварки он превращается в сталь. Более высокий процент порошка железа означает, что каждый электрод может предоставить вам больше присадочного материала для сварки большего количества деталей. Однако следует учитывать, что процентное содержание железа вряд ли превысит 60 процентов.

Поняв эти свойства, вы можете теперь рассмотреть классификационный код для этих электродов.

Например, вы можете встретить E6010.Буква «E» указывает на то, что это электрод. Первые две цифры, следующие за «E», указывают предел прочности на разрыв. «60» здесь означает, что предел прочности на разрыв составляет 60 000 фунтов на квадратный дюйм.

Таким образом, вам нужно добавить четыре нуля к этим двум цифрам, чтобы определить предел прочности электрода на разрыв. Таким образом, число 70 означает предел прочности на разрыв 70 000 фунтов на квадратный дюйм.

Если имеется пять цифр, то первые три цифры после «E» относятся к пределу прочности на разрыв.

Вторая последняя цифра указывает положение, в котором можно использовать электрод. «1» означает, что вы можете использовать электрод в любом положении — над головой, горизонтально, вертикально и горизонтально. «2» означает, что электрод подходит только для горизонтального и плоского положения.

Последняя цифра в сочетании с предпоследней цифрой указывает на покрытие. Эта информация поможет вам выбрать сварочный ток. Производитель электродов предоставит таблицу, в которой перечислены текущие настройки для различных покрытий в соответствии с двумя последними цифрами.

Связанные вопросы

Из чего сделаны сварочные электроды? Сварочный электрод состоит из двух компонентов: настоящего металла и флюсового покрытия. Сплав может отличаться от низкоуглеродистой стали, чугуна, нержавеющей стали, высокопрочной стали, бронзы, алюминия, алюминия или алюминия.

Что означают цифры на сварочном стержне 7018? В рамках этой процедуры классификации самые первые 2 или 3 числа указывают на вязкость при растяжении склеенного продукта, которая может быть измерена в kpi или килограммах на квадратный дюйм.В E7018 70 символизирует 70 000 фунтов на квадратный дюйм или 70 kpi. 1: 3-й рисунок указывает положение сварки.

Для чего используется сварочный стержень 6012? Используйте сварочные стержни 6012, чтобы соединить открытое соединение между двумя соединениями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *