粉末（mò）塗料具有較高的生產效率優異（yì）的塗膜性能，良好的生態環保性（xìng）和突出的經濟性等特點，受到市場的廣泛青睞.

在生產（chǎn）中，設備廠家通過對（duì）靜電設備噴槍的改良和設備技改提高死角（jiǎo）上（shàng）粉率。工件死角上粉率看似非常簡單的（de）問題，即讓經過靜電噴槍的粉末附著在（zài）複雜折彎（wān）工件的凹（āo）麵處，然而做到這一點非常困難。實際（jì）生產中（zhōng）工件（jiàn）形狀更為複雜，需要采用多把噴槍進行噴塗。因此粉末（mò）在噴塗過程中，必需克服各種（zhǒng）不利因素，減（jiǎn）弱（ruò）法拉第籠屏蔽（bì）效應，使凹槽區域得（dé）到有效塗（tú）裝即提（tí）高死角（jiǎo）上粉率。本（běn）文著重研究高壓靜電噴（pēn）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況。

1.1 粉末帶電效應

粉末（mò）的帶電效應決定粉末（mò）自身所（suǒ）帶的電荷q0，影響粉（fěn）末粒子在接地表麵（miàn）的工件上的沉積率。噴（pēn）塗粉末受電場（chǎng）力作用，粒子到達工件表麵後，帶電顆粒緩慢消散電荷，表麵逐步（bù）形成次生（shēng）電場，粉末在電場作用下，沉積在（zài）工（gōng）件表麵，當粉末達到一定厚度，電（diàn）場（chǎng）逐漸減弱，粉（fěn）末上粉率變差。所以工件表麵塗層厚度受顆粒平（píng）均電荷和塗膜厚度的影響。由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數的函數。可見粉末的上粉（fěn）沉積率與粉末的電阻率有較強的內在聯係（xì），在試驗中降低電（diàn）阻率，有利於粉末帶電，提高死（sǐ）角上（shàng）粉率（lǜ）。

1.2 法拉第籠（lóng）效應

粉末噴塗到工件表麵，普通（tōng）電暈噴槍釋放的強電場具有十分突出的優勢，整個表（biǎo）麵上粉率好（hǎo），但當工件表麵帶有深凹坑或溝槽時，往往會碰到法拉第籠效應，見（jiàn）圖1，噴（pēn）塗（tú）的（de）粉末粒子會集中在電（diàn）力線阻（zǔ）位較低處(即這些凹陷部位的邊緣（yuán）處)，因為邊緣處場強增加，直接導致粉末粒（lì）子朝邊緣處運動，這些地方的粉未（wèi）沉積明顯，粉末很難到達凹槽內，這就是我們平常所說的法（fǎ）拉第籠效應。

理論上（shàng）講，當（dāng）邊（biān）緣處塗上厚厚的粉末層，其他粉粒便不能再在該處沉（chén）積時，唯一的（de）去處就隻能是進入深（shēn）凹的底（dǐ）部。真（zhēn）實情況並非如此，實踐例子證明，粉末無法到（dào）達（dá）工件凹槽底部，因為其一，由（yóu）於粉粒被（bèi）電場強力地推向法拉第籠的邊緣，因而隻有很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粒子會沿電力線（xiàn）走向工件的邊緣處，使已有的塗層迅速被多餘的電荷所（suǒ）飽和，以致反向離子化十分強烈，形成凹槽真空，內部不帶（dài）電，無法沉積粉末粒子，所以死角上（shàng）粉難。

原有評判粉末（mò）死角（jiǎo）上粉率好壞與否在工業生產中，粉末企業隻是根據客戶（hù）反饋信息，說上粉率好還是不好，然後進行（háng）配方（fāng）調整。粉末廠家自身沒有一個（gè）評判標（biāo）準，這（zhè）對我們配方的改善是不（bú）利的。本（běn）項目擬設（shè）立一個專門的實（shí）驗程序，對粉末死角（jiǎo）上粉率進行體係評價。

死（sǐ）角上粉率測定：

實驗器材：實驗室（shì）高壓（yā）靜電噴槍；鋁板；夾子：電子天平；實驗粉末塗料。

試驗方法：使（shǐ）用一（yī）個專門設計的鋁板，進行死角上粉率的測試（shì）試驗，鋁板（bǎn）中央凹（āo）槽深3cm，寬3cm.

噴（pēn）塗前用夾子將3條鋁片（寬3cm，長和鋁板相同）分別（bié）固定在（zài）相應部位，兩條位於槽外，一條位於槽底壁上，然後在固定風量，電壓下根（gēn）據試（shì）驗噴塗定量粉末。3條鋁片在噴塗前、後（hòu）分別稱質量、以測定粉末沉積量。通過槽內底壁粉末沉積量minternal與槽外兩條（tiáo）鋁片上粉末量平均值mouter進行比較，就能測（cè）出死角上粉率：

材料（liào）的（de）帶電性，主要包括樹脂，填料和助（zhù）劑的調配，這三方麵（miàn）是影響粉末在（zài）噴塗上（shàng）粉率的重要（yào）因素。

3.1 材（cái）料

粉末塗料主要（yào）由環氧（yǎng），聚酯樹脂等高分子化合物（wù）組（zǔ）成，這些化合物有較（jiào）高的介電常數，因而在電場中受到的電場力作用強（qiáng），如果（guǒ）在配方中隻用純（chún）樹脂，上（shàng）粉率好（hǎo）。但由（yóu）於價格成本高一般不采（cǎi）用（yòng）此種方式，粉末廠（chǎng）家為自身市場競爭的需要，降低材料（liào）成本添加填料控製合（hé）適的顏基（jī）比，其中添加粒徑細的填料，在試（shì）驗中（zhōng），如超細（xì）硫酸鋇，可提高死角上粉率。

3.2 帶（dài）電助劑

現在粉末（mò）廠家基本是通過在粉末配方中外加帶電助劑來實現粉末（mò）死角上粉率的（de）提高。主要分為兩種，增電劑和抗靜電（diàn）劑。增電劑主要成份為帶電基團的有機胺鹽，提高噴塗時粉末（mò）粒子（zǐ）的帶電量，並將工件表麵的電荷及時泄漏掉，提高死角上（shàng）粉率，從而克服了靜（jìng）電屏（píng）蔽效應。

抗靜電劑不（bú）同於一般的胺類帶電劑，使粉（fěn）末具有很（hěn）好（hǎo）的摩擦帶電性能（néng）。它自身的帶電官能團在粉末噴塗中（zhōng）能捕捉電離場（chǎng）中負離子帶上負電（diàn）電（diàn）荷，減弱（ruò）凹槽死角等部位法拉（lā）第籠效應電力線作用，這時帶有較多電荷的粉末粒（lì）子就能（néng）靠自身的力量到（dào）達工（gōng）件表麵，改善死角上粉（fěn）。

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

3.3 粉末後混（hún）助劑（jì）的研究

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

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

氣相二氧化矽是蓬鬆高純度無定形（xíng）白色粉末（mò），按極（jí）性分為親水性和疏水性兩類。根據實踐生產選用（yòng）疏水（shuǐ）性的氣相二氧化矽，可改善粉末的帶正電荷性，提高死角上粉率，效果顯著。疏水性（xìng）氣（qì）相（xiàng）二氧化矽應用效果最好的是贏創的AEROSIL972，在試（shì）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效果。

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

4.1 粉末電（diàn）阻率與死角上粉（fěn）率關係

噴塗粉末顆粒的電阻率，決（jué）定了沉積（jī）在工件表（biǎo）而顆粒的電荷消散速率。表麵電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（xì）數較低的（de）顆粒很（hěn）快就消散了他們的表麵電荷。當（dāng）表麵（miàn）電荷高時（shí），電效應強烈，法拉（lā）第籠效應表現強烈，粉末在噴塗（tú）中不易到達死角（jiǎo）。實驗結果表（biǎo）明:當將表麵電阻率為1.5×10⁶Ω·m的粉（fěn）末（mò）噴塗在實驗基材上時，死角出現裸露金屬。當經過改進實驗配方，試驗發現，當粉末（mò）電阻率<2x10^{4Ω.m時，粉末易噴塗到（dào）工件上，並且（qiě）死角上粉率好，但如果電阻率太低（如＜6x102Ω.m）。死角上粉率雖好，但容易出（chū）現邊角積粉，塗層固化會出現（xiàn）較厚（hòu）的波紋橘（jú）皮，影響塗層美觀。為了得（dé）到適宜的塗層，附著力和死角上粉率，粒子表麵的（de）電阻率（lǜ）應該保持在103~104Ω.m範圍（wéi）內。}

4.2 電壓（yā）與工件噴塗距離關係

粉體在（zài）噴塗時電壓要適（shì）當，將粉體噴塗出槍口並且呈鬆散狀（zhuàng）態，有利於粉末帶電。粉末塗（tú）料噴塗電壓一般保（bǎo）持在50-90 kV，不同電壓下，上（shàng）粉率都隨噴塗距（jù）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（wéi）推近噴（pēn）槍（qiāng）與工件的距離，可以減少法拉第籠（lóng）效應提高死角上粉率，然（rán）而這是一種錯（cuò）誤的認識。

噴槍與工件（jiàn）距離越近，到達工件表麵的電流（liú）就越強.當噴槍靠近工件表麵試圖將粉末推入法拉第籠效應區（qū）域時（shí），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子密度大大增加，反（fǎn）電離作用提前發生，反而無助於工件死角上粉率。根據（jù）實驗室經驗（yàn），調節合適的電壓60-70 kV，根（gēn）據工件折彎度的（de）不同，適當（dāng）調節（jiē）噴槍與工件（jiàn）的（de）距離，並且保持（chí）在10-15cm之間，可促進粉末（mò）向（xiàng）法拉第籠效應區域滲透，使粉末沉（chén）積在死角處，提高死角上（shàng）粉率。

4.3 粒徑與死角上粉率關係

粉末塗料的材料大部（bù）分（fèn）都（dōu）是高絕緣性能材（cái）料，一定粒徑粉末（mò）粒子一旦帶上電就很難（nán）消失，且（qiě）粉末的電陽率也較大。現在普通粉末廠（chǎng）家一般都控製粒徑在35一45 微米，這一粒徑範圍的粉末在電場中的上粉率較好。理論研究表（biǎo）明，粉末粒子的（de）帶（dài）電量與粉末粒徑的平方成反比（bǐ）.粒徑較粗的粒子（zǐ）帶電強度（dù）大，更容易（yì）透過法（fǎ）拉第屏蔽效應區域，沉積在工件表麵死角上粉率好。粉末（mò）粒徑偏細，帶電量小，在電場中要克（kè）服粉末重力，空氣動力等不（bú）利因（yīn）素影響，死角上粉困難。

本項目試驗結果顯（xiǎn）示，能較好克服法拉第效應促進死角上粉的（de）粉末粒徑宜控製在25-35 微米範圍之內。細粒徑(≤10微米)控製在8%以下，超細粉一般不帶電，噴塗過程中（zhōng）主要受空氣氣流的影響。粗粒徑(≥70微（wēi）米)控製在3%以下，能（néng）夠有效（xiào）地避免（miǎn）凹（āo）槽邊沿的厚塗（tú）問題，克服粉末在未達到工件表麵掉落（luò）或者粒徑較細的粉末被吸走等不利（lì）因素，實驗室試驗結果表明死角上粉率檢（jiǎn）驗值（zhí）能達到R≥0.7以上。

探討粉末死角上粉率時，有多種因素共同作用，要將內在和外在因素加以區分。外在因素包括被塗工件彎角大小與形狀，客戶（hù）噴粉係統，噴粉施工人員（yuán）等，這些因素也影響死角上粉率，是不可忽略的因素（sù）。

本文討論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。隨著粉末研發和生產技術的不斷改進，可以有效地（dì）避免死角上粉率差（chà）問題，但不（bú）能完全解決上述問題，隻有對以上可變因素進行適宜調整，綜合實現（xiàn）粉末噴塗死角上（shàng）粉率預期目標。

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