靜電噴涂

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

工作時靜電噴涂的噴槍或噴盤、噴杯，涂料微粒部分接負極，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靜電場。涂料微粒所受到的電場力與靜電場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，當電壓足夠高時，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暗紅色的暈圈，在黑暗中能明顯看見，這時空氣產生強烈的電暈放電。

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

電介質的分子結構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在受外加電場作用時，顯示出電性；非極性分子組成的電介質在外好。

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、噴杯的邊緣時因接觸而帶電，當經(jīng)過電暈放電所產生的氣體電離區(qū)時，將再一次增加其表面電荷密度。這些帶負電荷的涂料微粒的靜電場作用下，向導極性的工件表面運動，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家便開始研究實驗，但進展緩慢。1954年德國的詹姆將聚乙烯用流化床法涂覆成功，1962年法國的塞姆斯公司發(fā)明粉靜電噴涂后，粉末涂裝才開始在生產上正式采用，近幾年來由于各國對環(huán)境保護的重視，對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到該厚度。涂層的耐腐性能很好。

2、粉末涂料不含溶劑，無三廢公害，改善了勞動衛(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、耐腐蝕化學泵、閥門、汽缸、管道、屋外鋼制構件、鋼制家具、鑄件等表面的涂裝。 我國自六十年代開始粉末涂裝的實驗研究，并在生產上得到應用。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，并在上部容器內滾翻，呈現(xiàn)“沸騰”狀態(tài)。經(jīng)預熱的工件通過“沸騰”的粉末區(qū)達到涂覆的效果。工件的預熱溫度可稍高于粉末的熔融溫度。

近幾年來流化床工藝得到了一些改進，并與靜電粉結合起來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，應注意以下幾個方面：

1）流化床的結構形式要求簡單，內部光滑避免死角，最好設有震動裝置。

2）流化床中的多孔隔板，應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整至粉末涂料穩(wěn)定地流化，不致溢出，同時壓縮空氣應凈化、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)，噴至被預熱的表面上，直到所需的厚度。粉末火焰噴涂工藝比較簡單，可用于導軌面的噴涂，以及機械磨損修復工作。

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高壓電暈放電電場，當粉末粒子由噴槍口噴出經(jīng)過放電區(qū)時，便補集了大量的電子，成為帶負電的微粒，在靜電吸引的作用下，被吸附到帶正電荷的工件上去。當粉末附著到一定厚度時，則會發(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量的主要因素

粉末靜電噴涂中，影響噴涂質量因素除了工件表面前處理質量的好壞以外，還有噴涂時間、噴槍的形式、噴涂電壓、噴粉量、粉末導電率、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，電阻率過低易產生粉末再分散，電阻率過高會影響涂層厚度。

2、噴粉量

在噴涂開始階段，噴粉量的大小對膜厚有一定的影響，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。

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，在一定噴涂時間內，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主要參數(shù).一般控制在距工件10~25厘米,多由噴槍形式來決定.

5、噴涂時間

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

4）水分散粉末涂裝

水分散粉末涂料是將粉末涂料穩(wěn)定的分散與水介質中，它兼具水性涂料與粉末涂料的優(yōu)點，在工藝上可以使用包括浸、刷、噴、靜電涂裝在內的一切常規(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物，兼具二者特點。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，使粉末粒子帶上電荷，在直流電場中電泳沉積成膜。它適用于形狀復雜的工件施工。

粉末靜電噴涂設備主要包括：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、工件旋轉機構等。

1、噴粉室

噴粉室是粉末靜電涂裝的主要設備之一。保持平穩(wěn)的空氣流動是粉房內的清潔，為操作人員提供一個潔凈的工作環(huán)境?？刂茋姺績鹊姆蹓m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，室內要有足夠的光線，以利于涂覆工作進行。

2、靜電噴槍

1、分類：噴槍按其用途可分為手提式噴粉槍，固定式自動噴粉槍，圓盤式噴槍等；按帶電形式分為內帶電槍和外帶電槍；按其擴散機構形式可分為沖突式槍、反彈式槍、二次進風式槍、離心旋杯式槍等。

2、噴涂效率：噴粉槍的帶電機構形式是提高噴涂效率來將是很關鍵的因素。從總體上來講噴粉設備的核心就是噴槍和充電系統(tǒng)。就目前市場而言，電暈式噴槍所占的比例極大，這是因為采用高壓電暈放電的方式對粉末進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。總能量控制是隨著噴槍距離工件的元件，其電壓、電流都在不斷調整至理想狀態(tài)，以達到最好的涂裝效果。

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行噴涂。

供粉系統(tǒng)由空氣壓縮機、油水分離器、空氣干燥機、調節(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?？煞譃椋?a target="_blank" style="color: rgb(19,110,194); text-decoration: none">壓力容器式、螺桿或轉盤的機械輸送式、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行過濾，達到凈化，帶有液體的粉末經(jīng)過干燥處理再重復利用。

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、旋風分離式、燒結板分離式等，在實際生產中，往往采用多級回收裝置，以達到更好得分離效果。

關于粉末的噴涂工藝及設備就簡單介紹到這里，下面對油漆工藝及設備作一簡介。

1、噴漆的目的

首先是防護性，以延長工件壽命，其次是裝飾性，達到美觀宜人。再次是特殊用途，以達到特殊性能。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、膩子、面漆罩光等。

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

膩子層：對于粗糙不平的機體，使用膩子層有很多缺點，諸如施工麻煩、降低涂層與機體的結合力等。

面漆層的主要目的是增加產品的光澤，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、高壓無氣噴涂法、靜電噴漆法和電泳涂裝法等。

3、涂層的配裝和對產品材料的要求在涂料施工中，很少采用單層涂層，因為這樣的不到均勻無孔的涂層。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。底漆層對被涂工件要有良好的附著力，對面漆層要很好的結合力，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）當選用強溶劑的面漆時，如：硝基漆，過氯乙烯漆等，底漆層必須能耐強溶劑不被咬起，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，耐溫熱性差。

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，往往采用中間層，使漆基過渡，達到底層和面層良好的結合。

有機涂膜的附著力與產品材質本性有關，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體的鈍化底漆。工件表面最好進行有效的前處理，使之生成一層磷化膜或氧化膜以提高機體與底漆的結合力。再選用附著力強的底漆。對于鋁件及鍍鋅件絕不能使用紅丹顏料的底漆，否則會引起電化學作用，使附著力下降。

靜電粉末噴涂工藝流程

用靜電噴粉設備把粉末涂料噴涂到工件的表面，在靜電作用下，粉末會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；噴涂效果在機械強度、附著力、耐腐蝕、耐老化等方面優(yōu)于噴漆工藝。

一．表面預處理。

前處理工藝質量好壞直接影響粉末涂膜質量，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）對于板金沖壓件可采用化學前處理法。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，拋丸等機械方法去銹，但機械除銹后應確保工件表面清潔，無法垢。

（2）刮膩子。根據(jù)工件缺陷程度涂刮導電膩子，干燥后用砂紙磨平滑，即可進行下道工序。

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

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

二．噴涂：

工件通過輸送鏈進入噴粉房的噴槍位置準備噴涂作業(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電場粉末在電場力和壓縮空氣壓力的雙重推動下到達工件表面，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℃的烘房內加熱，并保溫相應的時間，（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間上是各不相同的) 。這是在固化工序上應注意的。

四．清理。

涂層固化后，取下保護物，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、有無顆粒、縮孔等缺陷)和厚度(控制在55～90μm)。對被檢出的有漏噴、針孔、碰傷、氣泡等缺陷的工件，進行返修或重噴。

六．包裝：檢查后的成品分類擺放在運輸車、周轉箱內，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）