粉末（mò）塗料具有較（jiào）高的生產效率優異（yì）的塗（tú）膜性能，良好的生態環保性和突出（chū）的經濟性等特（tè）點，受到市場的廣泛青睞.

在生產中，設備廠家通過對靜電設（shè）備噴槍的（de）改良和設備技改提（tí）高死角上粉率。工件死角上粉率看似非常簡單的問題，即讓經過靜電噴槍的粉末附著在複雜折彎工件（jiàn）的（de）凹麵處，然而做到（dào）這一點非常困難（nán）。實（shí）際生產中工件形（xíng）狀更為複雜，需要（yào）采用多把噴（pēn）槍（qiāng）進行噴塗。因此粉末在噴塗過程中，必需克服（fú）各種不利因素，減弱法拉第籠屏蔽效應，使凹槽區域得（dé）到有效塗裝即提高死角上粉率（lǜ）。本文著重研究高壓靜電噴槍在電暈放電噴塗過程中如何改善工件折彎凹槽內部金屬死角上粉情（qíng）況。

1.1 粉（fěn）末帶電效應（yīng）

粉末的帶電效應決（jué）定粉末（mò）自身所帶的電（diàn）荷q0，影響（xiǎng）粉末粒（lì）子（zǐ）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（dào）達工件表麵後（hòu），帶電顆粒緩慢消散電荷，表麵逐步形成次生電場（chǎng），粉末在電場作用下，沉積在工件表麵，當粉末達到一定厚度，電場逐漸減弱，粉末上粉率變差。所（suǒ）以工件表（biǎo）麵（miàn）塗層厚（hòu）度受顆粒平均電荷和塗膜厚度的影響。由此可推斷粉末的帶（dài）電效應是影響死角上粉的（de）重要因素。

在一定時間內（nèi），粉（fěn）末沉積顆粒所帶（dài）平均電荷是表麵電阻係數的函數。可見粉末的上粉沉積率與粉末的電阻率有較強（qiáng）的內在聯係，在試驗中降低電阻率，有利於粉末帶電，提（tí）高死角上粉率。

1.2 法拉第籠效應

粉末噴塗（tú）到工件表麵，普通電暈噴槍（qiāng）釋放的強電場具有十分突出的優勢，整個表麵上粉率好，但當工件表麵帶（dài）有深凹坑或溝槽時，往往（wǎng）會碰到法拉（lā）第籠（lóng）效應，見圖1，噴塗的粉（fěn）末粒子（zǐ）會集中在電力線阻（zǔ）位較低處（chù）(即這（zhè）些凹陷部位的邊緣（yuán）處（chù）)，因為（wéi）邊緣處場強增加，直接（jiē）導致粉末（mò）粒子朝邊緣處（chù）運（yùn）動，這（zhè）些地（dì）方的粉未沉（chén）積（jī）明顯，粉末很難到達凹槽內，這就是我們平（píng）常所說（shuō）的法拉第籠效（xiào）應。

理論上講（jiǎng），當邊緣（yuán）處塗上厚厚的粉末層，其（qí）他粉粒便不能再在該處沉積時，唯一（yī）的去處就隻能是進（jìn）入深凹的底部（bù）。真實情況並（bìng）非如此（cǐ），實踐例子證明，粉末無法到達工（gōng）件凹槽底部，因為其一，由於粉（fěn）粒被（bèi）電場強力地推向法（fǎ）拉第籠的邊緣，因而隻有很少（shǎo）的粉粒有機會進人凹陷部位。其二，由電暈放電產生的自由粒子會沿電力線走向工件的邊緣處（chù），使已有的塗層迅速被多（duō）餘的電荷所飽和，以致反向離子化十分強（qiáng）烈，形成凹槽真空，內部不帶電（diàn），無法沉積粉末粒（lì）子，所以死角上粉難。

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

死角上（shàng）粉率測定：

實驗器材：實驗室高（gāo）壓靜（jìng）電噴槍；鋁板；夾子：電子天平；實驗粉末塗料（liào）。

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

噴塗前用夾子將3條（tiáo）鋁片（寬3cm，長和鋁板相同）分（fèn）別固定在（zài）相應部位，兩條位於槽（cáo）外，一條位於（yú）槽底壁上，然後在固定風量，電壓下（xià）根據試驗噴塗（tú）定量粉末。3條鋁片在（zài）噴塗前、後分別稱質量、以測定粉末沉積量。通過（guò）槽內底壁粉末沉積量minternal與槽外兩條鋁片上粉末量平均（jun1）值（zhí）mouter進行（háng）比較，就能測出死角上（shàng）粉率：

材料的帶電性，主要包括樹脂（zhī），填料和助（zhù）劑的調（diào）配，這三方麵是影（yǐng）響粉末在噴塗上粉率的重（chóng）要因素。

3.1 材（cái）料

粉末塗料主要由環氧，聚酯樹脂等高分子化合物組成，這些化（huà）合物有較高的介電常數，因而在電場中受到的電場力（lì）作（zuò）用強，如果在配方中隻用純樹脂（zhī），上粉率好。但（dàn）由於價格成本高一般不采用（yòng）此（cǐ）種方式，粉末廠家為自身市場競爭的需要，降低（dī）材料成（chéng）本（běn）添加填料控製合適的顏基比，其（qí）中添加粒徑細的填料（liào），在試驗中，如超細硫酸鋇（bèi），可提高死角上粉率。

3.2 帶電助劑

現在（zài）粉（fěn）末（mò）廠家基本是通過在粉末配（pèi）方中外加帶電助劑來實（shí）現（xiàn）粉末死角上粉率的提高。主要分（fèn）為兩種，增電劑和抗靜電劑。增電劑主要成（chéng）份為帶（dài）電基團的有機胺鹽，提高噴塗時粉末粒子的帶電量，並將工件表麵的電荷及時泄漏掉，提高（gāo）死角上粉率，從而克服（fú）了靜電屏蔽（bì）效應。

抗靜電劑不同於一般的胺類帶電劑，使粉（fěn）末具有很好的摩擦（cā）帶電（diàn）性能。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（diàn）荷，減（jiǎn）弱（ruò）凹槽死角等部位法拉第籠效（xiào）應（yīng）電力線作用，這時帶有較多電荷的粉（fěn）末粒子（zǐ）就能靠自（zì）身（shēn）的力量到達工件表麵，改善死角上（shàng）粉。

根據試驗配方對帶電助劑進行（háng）優選，顯示，添加0.1%-0.6%的有（yǒu）機銨鹽助劑，能有效地降低粉末電阻率，增加粉（fěn）末帶（dài）電效應，提（tí）高粉末死角上粉率。

3.3 粉末後混助劑的研究

粉末經ACM主、副磨的轉（zhuǎn）速，和冷風係統，得到的粉末粒徑正態分布集（jí）中、峰值合適。但粒徑本（běn）身很細，自身的流動性（xìng）很弱，不利於粉末帶（dài）電性，影響粉（fěn）末的死角上粉率。提高粉末顆粒帶電性，需要在（zài）擠出和粉碎過程（chéng）中加人氣相二氧化（huà）矽或氧化鋁（lǚ）。例如加入一定量的氣（qì）相二氧化矽和氧化鋁c，能夠（gòu）有效提高粉末帶電性，並增加粉（fěn）末流動性。

添加氣相金屬氧（yǎng）化物，如配方7，在噴塗中最能有效地克服法拉第籠效應，密（mì）度更小（xiǎo）的膠體二氧（yǎng）化矽附著在粉末顆粒表麵，增強原有粉末（mò）粒子的帶電性，有利於穿透法拉第籠效應區域，死角上粉率更好。

氣（qì）相二氧化矽是蓬鬆高純度無定形白色粉末，按極性分為親水性和疏水（shuǐ）性（xìng）兩類。根據實踐生產選用疏水性的氣相二氧化矽，可改善粉末的帶（dài）正電荷性，提高死角（jiǎo）上粉（fěn）率，效果顯著。疏水性氣相二氧化矽應（yīng）用效果最好的（de）是贏創的AEROSIL972，在試驗過程中幹混添加0.1%一1.0%，即可達到較好的死角上粉率（lǜ）效果。

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

4.1 粉末電阻率（lǜ）與死角上粉率關係

噴塗（tú）粉末顆粒的電阻率，決定了沉積在工件表而顆粒的電荷消散速率。表麵（miàn）電（diàn）阻係數高的顆粒在死角處能夠較長時間保留他們的原始電荷，而表麵電阻係數較低（dī）的顆粒很快就消散了他（tā）們的表麵電荷。當表麵電荷高（gāo）時，電效應強烈，法（fǎ）拉（lā）第籠效應表現強烈，粉末在噴塗中不易到達死角。實驗結果表明:當將表（biǎo）麵電阻率為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（jīng）過改進實驗配方，試驗發現，當粉末電阻率<2x10^{4Ω.m時，粉末易噴塗到工件上，並且死角上粉率（lǜ）好，但如果電阻率太低（如＜6x102Ω.m）。死角上粉率雖好，但容易出現邊角積粉，塗層固化會（huì）出現較厚的波（bō）紋橘皮（pí），影響（xiǎng）塗層美觀。為了得到適宜的塗層，附著力和死角上粉率，粒子表麵的電阻率應該（gāi）保持在103~104Ω.m範圍內。}

4.2 電壓與工（gōng）件（jiàn）噴塗距離關係

粉體在噴塗（tú）時電壓要適當，將粉體噴塗出槍（qiāng）口並且呈鬆散狀（zhuàng）態，有利於粉末帶電。粉末塗料噴塗電壓一般保持在50-90 kV，不同電壓下，上粉率都隨噴塗距離的增加而下降.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，認為推近噴（pēn）槍與（yǔ）工件的距（jù）離，可以減少法拉第籠效應提高（gāo）死角上粉率，然而這是一種錯（cuò）誤的認識。

噴槍與工件距離越近，到達工件表麵的電流就越強.當噴槍靠近工件表麵試圖將粉末推入（rù）法拉第籠效應區（qū）域（yù）時，隨著距離增進，空間電流增（zēng）大，工件表（biǎo）麵單位麵積內（nèi）的自由離子密（mì）度大大增加，反電離作用提前發生（shēng），反而無助於工件（jiàn）死角上粉率。根據實驗室經驗，調節合適的電壓60-70 kV，根據工（gōng）件折彎度的不同，適當調節噴槍與工件的距離，並（bìng）且保（bǎo）持在10-15cm之（zhī）間，可促進粉末向法拉第籠效應區域滲透，使粉末沉積在死角處，提高死角上粉率。

4.3 粒徑與（yǔ）死角上粉率關係

粉（fěn）末塗料的材料大部分都（dōu）是高（gāo）絕緣性能材料，一定粒徑粉末粒子一旦帶上電就很難消失，且粉末的電陽率也較大。現在普通粉末廠家一般都控製粒徑在35一45 微（wēi）米，這一粒徑範（fàn）圍的粉末在電場中的（de）上（shàng）粉率較好（hǎo）。理論研究表明，粉末粒子的帶電（diàn）量與粉末粒（lì）徑的平方（fāng）成反比.粒徑較粗的粒子帶電強度大，更容易透過（guò）法拉第屏蔽效應區域，沉積在工件表麵死角上粉率好。粉末粒徑偏細，帶電量小（xiǎo），在電場中要克服粉末（mò）重力，空氣動（dòng）力等不利因素影響，死角上粉困難。

本項目試驗結果顯示，能較好克服法拉第效應促進死角上粉（fěn）的粉（fěn）末粒徑宜控製在25-35 微米（mǐ）範圍之內。細粒徑(≤10微米)控製在8%以下，超細粉（fěn）一般不帶電（diàn），噴塗過程（chéng）中主要受空（kōng）氣氣流的影響。粗粒徑(≥70微米)控製在3%以下，能夠有效地避免凹槽邊沿的厚塗問題，克（kè）服粉末在未達（dá）到工件表（biǎo）麵掉落或者粒徑較細的粉末被吸走等不利因素（sù），實驗室（shì）試（shì）驗結果表明死角上粉率檢驗值能達到R≥0.7以上。

探討粉末死角上粉率時，有多種因素共（gòng）同作（zuò）用，要將內在和外在因素加以區分（fèn）。外在因素包括被塗工件彎角大小與形狀，客戶噴粉係統，噴粉施工（gōng）人員等，這些因素也影響死角（jiǎo）上粉率，是（shì）不可忽略（luè）的因素。

本文討論（lùn）的是粉末配方凋整和噴塗工藝中的可（kě）操作因素，屬於內在因素。隨（suí）著粉末研發和生產技術的不（bú）斷改進，可以有（yǒu）效地避免死角上（shàng）粉率差問（wèn）題，但不能完（wán）全解決上述問題，隻（zhī）有對以上（shàng）可變因素進行適宜調整，綜合實現粉末噴塗死角上粉率預期目標。

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