粉末塗料具有較（jiào）高的生產（chǎn）效率優（yōu）異的塗膜性能，良好的生態環（huán）保性和突出的經濟性等特點，受到市場（chǎng）的廣泛（fàn）青睞.

在生產中（zhōng），設備廠家通過對（duì）靜電設備噴槍的改（gǎi）良和設備技改（gǎi）提高死角上粉率。工件死角上粉率看似非常簡單的問（wèn）題，即讓經過靜電噴槍的粉末附著在（zài）複雜折彎工件的凹麵處，然而做到（dào）這一點非常困難。實際生（shēng）產中工（gōng）件形狀更為複雜，需要采用（yòng）多把噴槍進行噴塗。因此粉末（mò）在噴塗過程中（zhōng），必需克（kè）服各種不利因素，減弱法拉第籠（lóng）屏蔽效應，使凹（āo）槽區域得到有效塗裝即提高死角上（shàng）粉率。本文著重研究高壓靜電噴槍在電（diàn）暈放電噴塗過程中如何改善（shàn）工件折（shé）彎凹槽內部金屬死角上粉情況。

1.1 粉末帶電效應

粉末的帶電效應決定（dìng）粉末自身所帶的電（diàn）荷q0，影響粉末粒子在接地表麵的工件上的沉積率。噴塗粉末受電場力作用，粒子到達工件表麵後（hòu），帶電顆粒緩慢（màn）消散電荷，表麵逐步（bù）形成次生電（diàn）場，粉末在電場作用下，沉積在工件表（biǎo）麵，當粉末達到（dào）一定厚度，電場逐（zhú）漸減弱，粉末上粉率變差。所以工件表麵（miàn）塗（tú）層厚度受（shòu）顆粒平均電荷和（hé）塗膜厚度（dù）的影響。由（yóu）此可推斷粉末的帶電效應是影響死角上粉的重要因素。

在一定時間內，粉末沉積顆粒所帶平均電荷是表麵電阻係（xì）數的函數。可見粉末的（de）上粉沉積率與粉（fěn）末的電阻（zǔ）率有較強的內在聯係，在試驗中降低（dī）電阻率，有利於粉末（mò）帶電，提高死角上（shàng）粉率。

1.2 法拉第籠效應

粉（fěn）末噴塗到工件表麵，普通電（diàn）暈噴槍釋放的強電場具有十分（fèn）突出的優勢（shì），整個表麵（miàn）上粉率好，但當工件表麵帶有深（shēn）凹坑或溝槽時，往往會碰到法拉第籠效應，見圖1，噴塗的粉末粒子會集中在電力線阻（zǔ）位（wèi）較低處(即這些凹陷部位的邊緣處)，因為邊緣處場強增加，直（zhí）接導致粉末粒子朝邊緣處運動，這些地方的粉未沉積明顯，粉末很難到達凹槽內，這就是我們平常所說的（de）法（fǎ）拉第籠效應（yīng）。

理論上講，當邊緣處塗上厚厚的粉末層，其他粉粒便不能再在該（gāi）處沉積時（shí），唯一的（de）去處就隻（zhī）能是進入深凹的底部。真實情況並非如此，實踐例子證明，粉末無法到達工件凹（āo）槽底部，因為其一，由於粉粒被電場強力地推向法拉第籠的邊緣，因（yīn）而隻有很（hěn）少的粉粒有機會進人凹陷部位。其二，由電暈放電產生的自由（yóu）粒子會（huì）沿（yán）電力線（xiàn）走向工（gōng）件的邊緣處，使（shǐ）已有的塗層迅速（sù）被（bèi）多餘（yú）的電荷（hé）所飽和，以致反向離（lí）子化十分強烈，形成凹槽真空，內部不帶電，無法（fǎ）沉積粉末粒子，所以（yǐ）死角上粉難。

原有評判粉末死角上（shàng）粉（fěn）率好壞與否在（zài）工業生產中，粉末企業隻是根據客戶反饋信息，說上（shàng）粉率好還是不好，然後進行配方調整。粉（fěn）末廠家自身沒有一個評判標準，這對我們配方的改善是不利的。本項目擬設立一個專門的實驗程序，對（duì）粉末死角上粉率進行體（tǐ）係評價。

死角上粉率測定：

實驗器（qì）材：實驗室高壓（yā）靜電噴槍；鋁板；夾子：電（diàn）子天平；實驗粉末塗料。

試驗方法：使用一個專門設計的鋁板（bǎn），進行死角上（shàng）粉率的測試（shì）試驗，鋁板中央凹槽深3cm，寬3cm.

噴塗前用夾子將3條鋁片（piàn）（寬3cm，長和鋁板相同）分別固定在相（xiàng）應部位，兩條位於槽外，一（yī）條位（wèi）於槽底壁上，然後在固定風量，電壓下根據試（shì）驗噴塗定量粉末。3條鋁片在噴（pēn）塗前、後分別稱質（zhì）量、以測定粉（fěn）末沉積量。通過槽內底壁粉末沉積量（liàng）minternal與槽（cáo）外兩條鋁片上粉末量平均值mouter進行比較，就能測出死角上粉（fěn）率：

材料的（de）帶電性，主要包括樹脂，填料和助劑的調配，這三方麵是影響粉末在噴塗上粉率的（de）重要因素。

3.1 材料

粉末塗料主要由環氧（yǎng），聚酯樹脂（zhī）等高分子化（huà）合物組成，這些化合物（wù）有較高的介電常數，因而在電場中受到的（de）電場力（lì）作用強，如果在配方中隻（zhī）用純（chún）樹脂，上（shàng）粉率好。但由於價格成本高一般不（bú）采用此種方式，粉末廠家為自身市場競爭的需要，降低材料成本添加填料控製合適的顏基比，其中添（tiān）加粒徑細的填料，在試驗中（zhōng），如超細硫酸鋇，可提高死角上粉率。

3.2 帶電助劑

現在（zài）粉末廠家基本是通過在粉末配方中外（wài）加帶電助（zhù）劑來實現粉末死角上粉率的提高。主要分為兩種，增（zēng）電劑和（hé）抗靜電劑。增電劑主要（yào）成份為帶電基團的有機胺鹽，提高噴塗時粉末粒（lì）子的帶（dài）電（diàn）量（liàng），並將工件表麵的電荷及（jí）時泄漏掉（diào），提高死角上粉（fěn）率，從而克服了靜電屏蔽效應。

抗靜電劑不同於一般的胺類帶（dài）電劑，使粉末具有很好的摩擦帶（dài）電性（xìng）能。它自身的帶電官能團在粉末噴塗中能捕捉電離場中負離子帶上負電電荷，減（jiǎn）弱凹槽（cáo）死角等部位法拉第籠（lóng）效應電力線作用（yòng），這時帶有較多電荷的粉末粒子就能靠自身的力量到達工件表麵（miàn），改善死角上粉。

根據試（shì）驗配方對帶（dài）電助劑進（jìn）行優選，顯示，添加0.1%-0.6%的有機銨鹽助劑，能有效（xiào）地降低粉末電阻率，增加粉末帶電效應，提高（gāo）粉末死角上粉率。

3.3 粉末後混（hún）助劑的研究

粉末經ACM主、副磨的（de）轉速，和冷風係統，得到的粉末粒徑正態分布集中、峰值合適。但（dàn）粒徑本身很細，自身的流動性很弱，不利於粉末帶電性，影響（xiǎng）粉末的死角（jiǎo）上粉率。提高粉末（mò）顆粒帶電（diàn）性（xìng），需（xū）要在擠出和粉碎過程中加人氣相（xiàng）二氧化矽或氧化鋁。例如加入一定量的氣相二氧化矽和氧化鋁（lǚ）c，能夠有效（xiào）提高粉末帶電性，並（bìng）增加粉末流動性。

添加氣相金屬氧化物，如配方7，在噴塗（tú）中最能有（yǒu）效地克服（fú）法拉第籠效應，密度更小的膠體二氧化（huà）矽附著在粉末顆粒表麵，增強（qiáng）原有粉末粒子的帶電性，有利於穿透（tòu）法拉第籠效應區域，死角上粉率（lǜ）更（gèng）好。

氣相二氧化矽是蓬鬆高純度（dù）無定形白色粉末，按極性分為親水性和疏水性（xìng）兩類。根據實踐生產選用（yòng）疏水性的氣相二氧化矽，可改善（shàn）粉末的帶正電荷性，提高死（sǐ）角（jiǎo）上粉率，效果顯（xiǎn）著。疏水性氣相二氧化矽應用效果最好的是贏創的AEROSIL972，在試驗過程中幹（gàn）混（hún）添加0.1%一1.0%，即可達到（dào）較好的死角上粉率效果。

此外，幹混（hún）助劑氣相二氧（yǎng）化矽有助於提高粉末的貯存穩定（dìng）性、降低吸潮性、增加邊角覆（fù）蓋效果。在粉末塗料中添加合適粒徑的氧化鋁C同樣也能提高粉末死角上粉率，效果也比較明顯。

4.1 粉末電阻（zǔ）率與死（sǐ）角上粉率關係

噴塗粉末顆粒的電阻（zǔ）率，決定了沉積在工件表而顆粒的電荷消散（sàn）速率。表麵電阻（zǔ）係數高的顆粒在死角處能夠較（jiào）長（zhǎng）時間保（bǎo）留他們的原始電荷，而表（biǎo）麵電阻係數較低的顆粒很（hěn）快就消散（sàn）了他們的表麵電荷。當表麵電荷高時，電效應強烈，法拉（lā）第籠效應表現（xiàn）強烈，粉末在噴塗中不易到達死角。實驗結果表（biǎo）明:當將表麵電阻（zǔ）率為1.5×10⁶Ω·m的粉末噴塗在實驗基材上時，死角出現裸露金屬（shǔ）。當經過改進（jìn）實驗配方，試驗發現，當粉末電阻率<2x10^{4Ω.m時，粉末易（yì）噴塗到工件上（shàng），並且死角上粉率（lǜ）好，但如果電（diàn）阻率太低（如＜6x102Ω.m）。死角上粉率雖（suī）好，但容易出現邊角積粉，塗層固化會出（chū）現較厚的（de）波紋橘皮（pí），影響塗層美（měi）觀。為了得（dé）到適宜的塗層，附（fù）著（zhe）力和死角上粉率，粒子表麵的電阻（zǔ）率應該保持在103~104Ω.m範圍內。}

4.2 電壓與工件噴塗距離關（guān）係

粉體在（zài）噴塗時電壓要適當，將粉（fěn）體噴塗出槍口並且呈鬆散狀態，有利於粉末帶電（diàn）。粉末塗料噴塗電壓一般保持在50-90 kV，不同電壓下，上粉率都隨噴（pēn）塗距離的增加而（ér）下降.在實驗室噴塗折彎工件過程中，試驗初期，死角上粉率一直不好，認為（wéi）推近噴槍與工件的距離，可以減少法（fǎ）拉第籠效應提高死角上粉率，然而這是（shì）一種（zhǒng）錯誤的認識。

噴槍與工件距離越近（jìn），到達工件表麵的電流就越強.當噴槍靠近工件表麵試圖將（jiāng）粉末推入法拉第籠效應區域時，隨著距離增進，空間電流增大，工件表麵單位麵積內的自由離（lí）子密度大大增加，反電離作用提前發生（shēng），反而無助（zhù）於工件死角上粉（fěn）率。根據實驗室經驗，調節（jiē）合（hé）適的電壓60-70 kV，根據工件折彎（wān）度的不同，適當調節噴槍與工件（jiàn）的距離，並且保持在10-15cm之間，可促進粉末向法拉（lā）第籠效應區域滲透（tòu），使粉末沉積在死角（jiǎo）處，提高死角上粉率。

4.3 粒（lì）徑與（yǔ）死角上粉（fěn）率關係

粉末塗（tú）料的材料大部分都是高絕緣性能材（cái）料，一定（dìng）粒徑粉末粒子一旦帶上電就很難消失，且粉末的電陽（yáng）率也較大（dà）。現在（zài）普通粉末（mò）廠家一般都控（kòng）製粒徑在35一45 微米，這一粒徑範圍的粉末在電場中的（de）上粉（fěn）率較好。理論研究表明，粉末粒子的帶電（diàn）量與粉末粒徑的平方成反（fǎn）比.粒徑較粗的粒子帶電強度大，更容易（yì）透（tòu）過法拉（lā）第屏蔽（bì）效應區域，沉積在工件表麵死角上粉率好。粉末粒徑偏細，帶電（diàn）量（liàng）小，在電場中要克服粉末重力，空氣（qì）動力等不利因素影響，死角（jiǎo）上粉困難。

本項目試驗結果顯示（shì），能較好克服法拉第效應促進（jìn）死角上粉的粉末粒徑宜控製在25-35 微米範圍之內。細（xì）粒徑(≤10微米（mǐ）)控製在8%以下，超細粉一（yī）般不帶電，噴塗過程中主要受空氣氣（qì）流（liú）的影響（xiǎng）。粗粒徑(≥70微米)控製在3%以下，能夠有效地避免凹槽邊沿的（de）厚塗問題，克服粉末在未達（dá）到工件表麵掉落或者粒徑較細的粉末被（bèi）吸走等不利（lì）因素，實驗（yàn）室試驗結果表明死（sǐ）角上粉率檢驗值能達到R≥0.7以上。

探討粉末死角（jiǎo）上粉率時，有多種因素共同作用，要（yào）將內在（zài）和外在因素加以區分。外在（zài）因素包（bāo）括被（bèi）塗工件彎角大小與形狀（zhuàng），客戶（hù）噴粉係統，噴粉施工人員等，這些因素也（yě）影（yǐng）響死角上粉率，是不可忽略的因素。

本文討論的是（shì）粉（fěn）末配方凋整和噴塗工藝中的可操作因素，屬於內在因（yīn）素。隨著粉末研發和生產（chǎn）技術的不斷改進，可以有效地（dì）避免死角上粉率差問題，但不能完全解決（jué）上述問題，隻有（yǒu）對以上可（kě）變因素進行適宜調整，綜合實現（xiàn）粉末噴（pēn）塗死（sǐ）角上粉率預期目標。

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