靜電噴涂

靜電噴涂是利用高壓靜電電場(chǎng)使帶負(fù)電的涂料微粒沿著電場(chǎng)相反的方向定向運(yùn)動(dòng)，并將涂料微粒吸附在工件表面的一種噴涂方法。靜電噴涂設(shè)備由噴槍、噴杯以及靜電噴涂高壓電源等組成。          

工作時(shí)靜電噴涂的噴槍或噴盤、噴杯，涂料微粒部分接負(fù)極，工件接正極并接地， 在高壓電源的高電壓作用下，噴槍（或噴盤、噴杯）的端部與工件之間就形成一個(gè)靜電場(chǎng)。涂料微粒所受到的電場(chǎng)力與靜電場(chǎng)的電壓和涂料微粒的帶電量成正比，而與噴槍和工件間的距離成反比，當(dāng)電壓足夠高時(shí)，噴槍端部附近區(qū)域形成空氣電離區(qū)，空氣激烈地離子化和發(fā)熱，使噴槍端部銳邊或極針周圍形成一個(gè)暗紅色的暈圈，在黑暗中能明顯看見，這時(shí)空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的電暈放電。

涂料中的成膜物即樹脂和顏料等大多數(shù)是由高分子有機(jī)化合物組成，多為導(dǎo)電的電介質(zhì)，溶劑形涂料除成膜物外還有有機(jī)溶劑、助溶劑、固化劑、靜電稀釋劑、及其他各類添加劑等物質(zhì)。這類溶劑性物質(zhì)除了苯、二甲苯、溶劑汽油等，大多是極性物質(zhì)，電阻率較低，有一定的導(dǎo)電能力，它們能提高涂料的帶電性能。

電介質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可分為極性分子和非極性分子二種。極性分子組成的電介質(zhì)在受外加電場(chǎng)作用時(shí)，顯示出電性；非極性分子組成的電介質(zhì)在外好。

涂料經(jīng)噴嘴霧化后噴出，被霧化的涂料微粒通過槍口的極針或噴盤、噴杯的邊緣時(shí)因接觸而帶電，當(dāng)經(jīng)過電暈放電所產(chǎn)生的氣體電離區(qū)時(shí)，將再一次增加其表面電荷密度。這些帶負(fù)電荷的涂料微粒的靜電場(chǎng)作用下，向?qū)O性的工件表面運(yùn)動(dòng)，并被沉積在工件表面上形成均勻的涂膜。

噴粉工藝也稱粉末涂裝，是近幾十年迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型涂裝工藝，所使用的原料是塑料粉末。早在四十年代有些國(guó)家便開始研究實(shí)驗(yàn)，但進(jìn)展緩慢。1954年德國(guó)的詹姆將聚乙烯用流化床法涂覆成功，1962年法國(guó)的塞姆斯公司發(fā)明粉靜電噴涂后，粉末涂裝才開始在生產(chǎn)上正式采用，近幾年來(lái)由于各國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，對(duì)水和大氣沒有污染的粉末涂料，得到了迅猛發(fā)展。

1、一次涂裝可以得到較厚的涂層，例如涂覆100～300μm的涂層，用一般普通的溶劑涂料，約需涂覆4～6次，而用粉末涂料則一次就可以達(dá)到該厚度。涂層的耐腐性能很好。

2、粉末涂料不含溶劑，無(wú)三廢公害，改善了勞動(dòng)衛(wèi)生條件。

3、采用粉末靜電噴涂等新工藝，效率高，適用于自動(dòng)流水線涂裝，粉末利用率高，可回收使用。

4、除熱固性的環(huán)氧、聚酯、丙烯酸外，尚有大量的熱塑性耐脂可作為粉末涂料，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、氟化聚醚、尼龍、聚碳酸脂以及各類含氟樹脂等。

粉末涂料開始用于防護(hù)和電氣緣方面，隨著科技的發(fā)展，目前已廣泛使用于汽車工業(yè)、電氣絕緣、耐腐蝕化學(xué)泵、閥門、汽缸、管道、屋外鋼制構(gòu)件、鋼制家具、鑄件等表面的涂裝。 我國(guó)自六十年代開始粉末涂裝的實(shí)驗(yàn)研究，并在生產(chǎn)上得到應(yīng)用。發(fā)展到目前已廣泛得到使用。

1、流化床涂裝法（又稱沸騰床）

它是由多孔隔板和容器組成，多孔隔板將容器分為上下兩個(gè)部分。

其工作過程是這樣的：向隔板以下的容器部分通入壓縮空氣、，壓縮空氣通過多孔隔板使上面粉末未受空氣流的作用懸浮起來(lái)，并在上部容器內(nèi)滾翻，呈現(xiàn)“沸騰”狀態(tài)。經(jīng)預(yù)熱的工件通過“沸騰”的粉末區(qū)達(dá)到涂覆的效果。工件的預(yù)熱溫度可稍高于粉末的熔融溫度。

近幾年來(lái)流化床工藝得到了一些改進(jìn)，并與靜電粉結(jié)合起來(lái)形成靜電流化床粉末噴涂，已得到大范圍的使用。

要使涂層獲得較好的效果，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

1）流化床的結(jié)構(gòu)形式要求簡(jiǎn)單，內(nèi)部光滑避免死角，最好設(shè)有震動(dòng)裝置。

2）流化床中的多孔隔板，應(yīng)有一定的孔徑和空密度分布。

3）粉末粒子的大小以通過50~150目/網(wǎng)篩孔為好，形狀接近球形較為理想。

4）粉末涂料的含水量要求盡量低，以避免流化不良和涂層氣泡。

5）壓縮空氣的流速和流量必須調(diào)整至粉末涂料穩(wěn)定地流化，不致溢出，同時(shí)壓縮空氣應(yīng)凈化、干燥。

2、火焰噴涂法

在氧乙炔焰中，粉末以50m/s左右的速度通過噴槍口的高溫區(qū)，受熱成為熔融或半熔融狀態(tài)，噴至被預(yù)熱的表面上，直到所需的厚度。粉末火焰噴涂工藝比較簡(jiǎn)單，可用于導(dǎo)軌面的噴涂，以及機(jī)械磨損修復(fù)工作。

3、熱熔敷法

是介于火焰噴涂和流化床之間的工藝，其過程是先將工件預(yù)熱至粉末熔融溫度以上，然后用噴槍把粉末噴上，借工件熱量來(lái)熔融成涂層。

4、靜電粉末噴涂

這是粉末涂裝中目前發(fā)展最快的一種重要施工工藝。

1）基本原理

在噴槍與工件之間形成一個(gè)高壓電暈放電電場(chǎng)，當(dāng)粉末粒子由噴槍口噴出經(jīng)過放電區(qū)時(shí)，便補(bǔ)集了大量的電子，成為帶負(fù)電的微粒，在靜電吸引的作用下，被吸附到帶正電荷的工件上去。當(dāng)粉末附著到一定厚度時(shí)，則會(huì)發(fā)生“同性相斥”的作用，不能再吸附粉末，從而使各部分的粉層厚度均勻，然后經(jīng)加溫烘烤固化后粉層流平成為均勻的膜層。

2）粉末靜電噴涂工藝流程

典型的粉末靜電噴涂工藝流程如下：上件→脫脂→清洗→去銹→清洗→磷化→清洗→鈍化→粉末靜電噴涂→固化→冷卻→下件

3）影響粉末靜電噴涂質(zhì)量的主要因素

粉末靜電噴涂中，影響噴涂質(zhì)量因素除了工件表面前處理質(zhì)量的好壞以外，還有噴涂時(shí)間、噴槍的形式、噴涂電壓、噴粉量、粉末導(dǎo)電率、粉末粒度、粉末粒度、粉末和空氣混合物的速度梯度等。

1、粉末的電阻率

粉末的電阻率在1010～1016歐姆/厘米較為理想，電阻率過低易產(chǎn)生粉末再分散，電阻率過高會(huì)影響涂層厚度。

2、噴粉量

在噴涂開始階段，噴粉量的大小對(duì)膜厚有一定的影響，一般噴粉量小，沉積率高。噴粉量一般控制在50克/分到1000克/分范圍內(nèi)。

3、粉末和空氣混合物的速度和梯度

速度梯度是噴槍出口處的粉末空氣混合物的速度與噴涂距離之比，在一定噴涂時(shí)間內(nèi)，隨著噴涂梯度的增大膜厚將減小。

4、噴涂距離

噴涂距離是拒制膜層厚的一個(gè)主要參數(shù).一般控制在距工件10~25厘米,多由噴槍形式來(lái)決定.

5、噴涂時(shí)間

噴涂時(shí)間與噴涂電壓、噴涂距離、噴涂量等幾項(xiàng)參數(shù)是相互影響當(dāng)噴涂時(shí)間增加及噴涂距離很大時(shí)，噴涂電壓對(duì)膜厚極限值的影響減小。隨著噴粉時(shí)間的增加，噴粉量對(duì)膜厚的增長(zhǎng)率的影響顯著減小。

4）水分散粉末涂裝

水分散粉末涂料是將粉末涂料穩(wěn)定的分散與水介質(zhì)中，它兼具水性涂料與粉末涂料的優(yōu)點(diǎn)，在工藝上可以使用包括浸、刷、噴、靜電涂裝在內(nèi)的一切常規(guī)手段。

5）粉末電泳涂裝

它是綜和粉末涂裝與電流涂裝的產(chǎn)物，兼具二者特點(diǎn)。其基本原理是將粉末粒子（一般要求40μm以下），分散與含電泳樹脂的水溶液之中，以水性電泳樹脂為載體，以粉末粒子為成膜物質(zhì)，使粉末粒子帶上電荷，在直流電場(chǎng)中電泳沉積成膜。它適用于形狀復(fù)雜的工件施工。

粉末靜電噴涂設(shè)備主要包括：噴粉室、高壓靜電發(fā)生器、靜電噴涂槍、供粉器、粉末回收裝置、工件旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等。

1、噴粉室

噴粉室是粉末靜電涂裝的主要設(shè)備之一。保持平穩(wěn)的空氣流動(dòng)是粉房?jī)?nèi)的清潔，為操作人員提供一個(gè)潔凈的工作環(huán)境?？刂茋姺?jī)?nèi)的粉塵含量，使其低于爆炸極限（一般定為10g/m3）。此外，噴粉室要利于清洗，使粉末不易在屋中沉積，以便于改變粉末的顏色，室內(nèi)要有足夠的光線，以利于涂覆工作進(jìn)行。

2、靜電噴槍

1、分類：噴槍按其用途可分為手提式噴粉槍，固定式自動(dòng)噴粉槍，圓盤式噴槍等；按帶電形式分為內(nèi)帶電槍和外帶電槍；按其擴(kuò)散機(jī)構(gòu)形式可分為沖突式槍、反彈式槍、二次進(jìn)風(fēng)式槍、離心旋杯式槍等。

2、噴涂效率：噴粉槍的帶電機(jī)構(gòu)形式是提高噴涂效率來(lái)將是很關(guān)鍵的因素。從總體上來(lái)講噴粉設(shè)備的核心就是噴槍和充電系統(tǒng)。就目前市場(chǎng)而言，電暈式噴槍所占的比例極大，這是因?yàn)椴捎酶邏弘姇灧烹姷姆绞綄?duì)粉末進(jìn)行充電所具有的最大的好處就是，能夠噴涂現(xiàn)今所有種類的熱固性粉末涂料，并且能獲得非常好的效果。其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在優(yōu)良的穩(wěn)定性，上粉率和上粉速度等。

3、噴槍的發(fā)展歷程是這樣的：電壓控制o電流控制o總能量控制?？偰芰靠刂剖请S著噴槍距離工件的元件，其電壓、電流都在不斷調(diào)整至理想狀態(tài)，以達(dá)到最好的涂裝效果。

3、供粉系統(tǒng)

1）供粉系統(tǒng)是把涂覆的粉末料，從盛粉容器連續(xù)均勻的輸送到噴粉槍進(jìn)行噴涂。

供粉系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、油水分離器、空氣干燥機(jī)、調(diào)節(jié)閥、壓縮空氣管道、電磁控制閥門、供粉器、輸粉管道等組成。

2）供粉器的形式

在粉末靜電噴涂供粉系統(tǒng)中，使用的供粉器種類較多，通常可分為：壓力容器式、螺桿或轉(zhuǎn)盤的機(jī)械輸送式、文氏里空氣抽吸式。

3）粉末回收裝置

粉末的回收可分為濕式法和干式法。

濕式法就是讓帶有粉末的氣流通過液體的容器進(jìn)行過濾，達(dá)到凈化，帶有液體的粉末經(jīng)過干燥處理再重復(fù)利用。

干式法粉末回收是在噴粉室排出的粉末氣流中將粉末顆粒收集下。干式法粉末回收的種類有重力沉降式、慣性分離式、旋風(fēng)分離式、燒結(jié)板分離式等，在實(shí)際生產(chǎn)中，往往采用多級(jí)回收裝置，以達(dá)到更好得分離效果。

關(guān)于粉末的噴涂工藝及設(shè)備就簡(jiǎn)單介紹到這里，下面對(duì)油漆工藝及設(shè)備作一簡(jiǎn)介。

1、噴漆的目的

首先是防護(hù)性，以延長(zhǎng)工件壽命，其次是裝飾性，達(dá)到美觀宜人。再次是特殊用途，以達(dá)到特殊性能。如：隔音、決熱、防火等。

根據(jù)涂裝的目的和要求的不同，涂裝的涂層有好幾層組成，其中包括底漆、膩?zhàn)?、面漆罩光等?/p>

底層漆：是與被涂工件機(jī)體直接接觸的最下層涂層，底漆層的作用是強(qiáng)化涂層與機(jī)體之間的附著力，強(qiáng)化涂層的防護(hù)性能。黑色金屬在除裝之前應(yīng)磷化，有色金屬涂裝之前應(yīng)氧化處理。

膩?zhàn)訉樱簩?duì)于粗糙不平的機(jī)體，使用膩?zhàn)訉佑泻芏嗳秉c(diǎn)，諸如施工麻煩、降低涂層與機(jī)體的結(jié)合力等。

面漆層的主要目的是增加產(chǎn)品的光澤，用于涂層的最外層。

2、涂裝方法

涂裝的方法很多，主要有刷漆法、浸漆法、空氣噴涂法、高壓無(wú)氣噴涂法、靜電噴漆法和電泳涂裝法等。

3、涂層的配裝和對(duì)產(chǎn)品材料的要求在涂料施工中，很少采用單層涂層，因?yàn)檫@樣的不到均勻無(wú)孔的涂層。常采用底漆層加面漆層，根據(jù)需要還可以添加中間層、封閉面漆層外的罩光層。底漆層對(duì)被涂工件要有良好的附著力，對(duì)面漆層要很好的結(jié)合力，并要具備防銹能力。底漆層和面漆層的配套原則如下：

1）最好是烘干型底漆層與烘干性面漆配套；自干型底漆與自干型面漆配套；同基漆的底漆與面漆配套。

2）當(dāng)選用強(qiáng)溶劑的面漆時(shí)，如：硝基漆，過氯乙烯漆等，底漆層必須能耐強(qiáng)溶劑不被咬起，如醇酸漆、環(huán)氧漆等。

3）底漆和面漆要有大致相近的硬度、伸張程度。

4）發(fā)揮型漆料在固化型底漆上配套時(shí)，耐溫?zé)嵝圆睢?/p>

5）底漆的油度比面漆的油度要短一些，否則面漆的耐侯性差，并且底漆面漆干燥收縮的不同，易造成各層龜裂。

6）采用多層異類涂層時(shí)，往往采用中間層，使漆基過渡，達(dá)到底層和面層良好的結(jié)合。

有機(jī)涂膜的附著力與產(chǎn)品材質(zhì)本性有關(guān)，按照附著力的大小，可將金屬排列如下：

鎳→鋼→銅→黃銅→鋁→錫→鉛

黑色金屬幾乎對(duì)所有類型的底漆都適用，而鎂鋁件及它們的合金，通常采用以鉻酸鋅為機(jī)體的鈍化底漆。工件表面最好進(jìn)行有效的前處理，使之生成一層磷化膜或氧化膜以提高機(jī)體與底漆的結(jié)合力。再選用附著力強(qiáng)的底漆。對(duì)于鋁件及鍍鋅件絕不能使用紅丹顏料的底漆，否則會(huì)引起電化學(xué)作用，使附著力下降。

靜電粉末噴涂工藝流程

用靜電噴粉設(shè)備把粉末涂料噴涂到工件的表面，在靜電作用下，粉末會(huì)均勻的吸附于工件表面，形成粉狀的涂層；粉狀涂層經(jīng)過高溫烘烤流平固化，變成效果各異的最終涂層；噴涂效果在機(jī)械強(qiáng)度、附著力、耐腐蝕、耐老化等方面優(yōu)于噴漆工藝。

一．表面預(yù)處理。

前處理工藝質(zhì)量好壞直接影響粉末涂膜質(zhì)量，前處理不好，造成涂膜易脫落，鼓泡等現(xiàn)象。因此，前處理工作必須予以重視。

（1）對(duì)于板金沖壓件可采用化學(xué)前處理法。即：去油→去銹→清洗→磷化（或純化）等。大部份銹蝕或者表面較厚的工件，采用噴砂，拋丸等機(jī)械方法去銹，但機(jī)械除銹后應(yīng)確保工件表面清潔，無(wú)法垢。

（2）刮膩?zhàn)?。根?jù)工件缺陷程度涂刮導(dǎo)電膩?zhàn)樱稍锖笥蒙凹埬テ交?，即可進(jìn)行下道工序。

（3）保護(hù)（也稱蔽覆）。工件上若某些部位不要求有涂層，在預(yù)熱前可采用保護(hù)膠等掩蓋起來(lái)，以避免噴上涂料。

（4）預(yù)熱。一般可不需預(yù)熱。如果要求涂層較厚，可將工件預(yù)熱至100～160℃，這樣可以增加涂層厚度。

二．噴涂：

工件通過輸送鏈進(jìn)入噴粉房的噴槍位置準(zhǔn)備噴涂作業(yè)。靜電發(fā)生器通過噴槍槍口的電極針向工件方向的空間釋放高壓靜電(負(fù)極)，該高壓靜電使從．噴槍口噴出的粉末和壓縮空氣的混合物以及電極周圍空氣電離(帶負(fù)電荷)。工件經(jīng)過掛具通過輸送鏈接地(接地極)，這樣就在噴槍和工件之間形成一個(gè)電場(chǎng)粉末在電場(chǎng)力和壓縮空氣壓力的雙重推動(dòng)下到達(dá)工件表面，依靠靜電吸引在工件表面形成一層均勻的涂層。

三．烘烤固化：

噴涂后的工件通過輸送鏈送入180～200℃的烘房?jī)?nèi)加熱，并保溫相應(yīng)的時(shí)間，（15-20分鐘）使之熔化、流平、固化，從而得到我們想要的工件表面效果。(不同的粉末在烘烤溫度和時(shí)間上是各不相同的) 。這是在固化工序上應(yīng)注意的。

四．清理。

涂層固化后，取下保護(hù)物，修平毛刺。

五.檢查：

固化后的工件，日常主要檢查外觀(是否平整光亮、有無(wú)顆粒、縮孔等缺陷)和厚度(控制在55～90μm)。對(duì)被檢出的有漏噴、針孔、碰傷、氣泡等缺陷的工件，進(jìn)行返修或重噴。

六．包裝：檢查后的成品分類擺放在運(yùn)輸車、周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，相互之間用發(fā)泡紙,氣泡膜等軟包裝緩沖材料隔離，以防止劃傷磨損（可根據(jù)客戶要求包裝）