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

在生產中，設備廠家通過對靜電設備噴槍的改良和設備技改提高死角上粉率（lǜ）。工件死角上粉率（lǜ）看似（sì）非常簡單的問題，即（jí）讓（ràng）經過靜電噴槍（qiāng）的粉末（mò）附著在複雜折彎工件的凹麵處，然而做到這（zhè）一點非常困難。實際生產中工件（jiàn）形狀（zhuàng）更為複雜，需要采用多（duō）把噴槍進行噴塗。因此粉末（mò）在噴塗過程中，必需克服各種不利因（yīn）素，減（jiǎn）弱法拉第籠屏蔽效應，使凹槽區域（yù）得（dé）到有效塗裝即提高死角上粉率。本文著重研究高壓靜電噴槍在電暈放電（diàn）噴塗（tú）過程中如（rú）何改善工件折彎凹槽內部金屬死（sǐ）角（jiǎo）上粉情況。

1.1 粉末帶電效應

粉末的帶電效應決定粉（fěn）末自身所帶的電荷q0，影響粉末粒子（zǐ）在接地表麵的工件上的沉積率。噴塗粉末受電（diàn）場力作用（yòng），粒子到達工件表麵後，帶電顆粒緩慢消散電荷，表麵逐步形成次生電場，粉末在電場作用（yòng）下，沉（chén）積在（zài）工件（jiàn）表麵（miàn），當粉末達到一（yī）定（dìng）厚度，電場逐漸減弱，粉末上粉率變差。所以（yǐ）工件表麵塗（tú）層厚度受顆（kē）粒（lì）平均電荷和塗（tú）膜厚度的影響（xiǎng）。由此可推斷粉末的帶電效應是（shì）影響（xiǎng）死角（jiǎo）上粉的重要因（yīn）素。

在一定時間內，粉末沉積顆粒所帶平均電荷是表麵（miàn）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（yǒu）較強的內在聯（lián）係，在試驗中降低電阻率，有利於粉末帶電，提高（gāo）死角（jiǎo）上粉（fěn）率。

1.2 法拉第籠效應

粉末噴塗到工件表麵，普（pǔ）通電暈（yūn）噴槍釋放（fàng）的強電場具有（yǒu）十分突（tū）出的優勢，整個表麵上粉率好，但（dàn）當工件表麵帶有深凹坑或溝槽（cáo）時，往（wǎng）往會碰（pèng）到法（fǎ）拉第籠（lóng）效應（yīng），見（jiàn）圖1，噴塗的粉末粒子會集中在電力線阻位較低處(即這（zhè）些凹陷部位的邊緣處)，因為（wéi）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（fāng）的粉未沉積明顯，粉末很難到達凹槽內（nèi），這就是我（wǒ）們（men）平常（cháng）所（suǒ）說的法（fǎ）拉第籠效（xiào）應。

理論上講（jiǎng），當邊緣處（chù）塗上厚厚的粉（fěn）末層，其他粉粒便不能再在該處沉積時，唯一的去（qù）處（chù）就隻能（néng）是（shì）進入深凹的底部。真實情況並非如此，實踐例子（zǐ）證明，粉末無法到達工件凹槽底（dǐ）部，因為其一，由於粉粒（lì）被電場強力（lì）地（dì）推向法拉第籠（lóng）的邊緣，因而（ér）隻有很少的粉粒有機會進人凹陷部位（wèi）。其二，由電暈放電產生的自由粒子會（huì）沿電力線（xiàn）走向工件的邊緣處，使已有的塗層（céng）迅速被多餘的電荷所飽和，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粉率好（hǎo）壞與否在工業生產中，粉末企業隻是根據客戶反饋信息，說上（shàng）粉率好還是不（bú）好，然後進行配方調整。粉末廠家自身沒有一（yī）個評判標準，這對我們配方的（de）改善是不（bú）利的。本項（xiàng）目擬設立一個專門的實驗程（chéng）序，對（duì）粉末死角上粉率（lǜ）進行體係評價。

死角上粉率測定：

實驗器材：實（shí）驗室高壓靜電噴槍；鋁板；夾子：電子天平；實驗粉末塗料。

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

噴塗前用夾子將3條鋁片（piàn）（寬3cm，長和（hé）鋁（lǚ）板相同（tóng））分別固定在相應部位，兩條位於（yú）槽外，一條位於槽底壁上，然後（hòu）在固定風量（liàng），電壓下根據試驗噴塗（tú）定量粉末。3條鋁片在噴塗前（qián）、後分別稱質量、以測定粉末沉積量。通過槽（cáo）內底壁（bì）粉末沉積量minternal與槽（cáo）外兩條鋁片上粉末量（liàng）平（píng）均值mouter進行比（bǐ）較，就能測出死角上粉率：

材料的帶電（diàn）性，主要包括樹脂，填料和助劑的調配，這三方麵是（shì）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，聚酯樹脂等高分（fèn）子化合物組成，這些化合物有較（jiào）高（gāo）的介電常數，因而在電場中受（shòu）到（dào）的（de）電場力作用強，如果在配方中隻用純（chún）樹脂，上粉率（lǜ）好。但由於價格成本高一般不采用此種方式，粉末（mò）廠（chǎng）家為自身市場競爭（zhēng）的（de）需要，降低（dī）材料成本（běn）添加填料控製合適的顏基比，其中添加粒徑（jìng）細的填料（liào），在試驗中，如超細硫酸鋇，可提高死角上粉率（lǜ）。

3.2 帶電（diàn）助劑（jì）

現在粉末廠家基本是通過在粉（fěn）末配方中外加帶電助劑來實現粉末死角上粉率的提高。主要分為兩種，增電劑和抗靜電劑。增電劑（jì）主要成份為帶（dài）電基團的有機胺鹽，提高噴（pēn）塗時粉末粒子（zǐ）的帶電量，並將工件表麵的電荷及時泄（xiè）漏掉（diào），提（tí）高死角上粉率，從而克服了靜電（diàn）屏蔽效（xiào）應。

抗靜電劑不同（tóng）於一般的胺類帶電劑，使粉末具有很好的摩擦（cā）帶電性能（néng）。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，減弱凹（āo）槽死角等部位法拉第籠效（xiào）應電力線作（zuò）用，這時帶有較多電荷的粉末（mò）粒子就能靠自身的（de）力量到達工件表麵，改善死角上粉。

根據試驗配方對帶電助劑進行優選，顯示（shì），添加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（mò）死角上粉率。

3.3 粉末後混助劑的研究

粉末經ACM主、副磨的轉速，和冷風係統，得到的粉末粒徑（jìng）正態分布集中、峰值合適。但粒徑本身很細，自身的流動（dòng）性很（hěn）弱，不利於粉末帶電性，影響粉末的死角上粉率。提高粉末顆粒帶（dài）電性，需要在擠出和粉碎過程（chéng）中加（jiā）人氣相二氧化矽（guī）或氧化鋁。例如加入一定量的氣（qì）相二氧化矽和氧化鋁（lǚ）c，能夠有效提高（gāo）粉末（mò）帶電性，並增加粉末流動性。

添加氣相金（jīn）屬氧化物，如配方7，在噴（pēn）塗中（zhōng）最能有效地克服法拉第籠效應，密度（dù）更小的膠體（tǐ）二氧化（huà）矽附著（zhe）在粉末顆粒表麵，增強原有粉末粒子的帶（dài）電性，有利於（yú）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（gāo）純度無（wú）定形白色粉末，按極（jí）性分為親水性和疏水性兩類。根（gēn）據實踐生產選用疏水性的氣相（xiàng）二氧化矽，可改（gǎi）善粉末的帶正電荷性，提高死角（jiǎo）上粉率，效果顯著。疏水性氣相二氧化矽應（yīng）用（yòng）效果最（zuì）好的是（shì）贏創的AEROSIL972，在試驗過（guò）程（chéng）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（gàn）混（hún）助劑氣相二氧化矽有助於提高粉末的貯存穩定性、降低吸潮性、增加（jiā）邊角覆蓋效果。在（zài）粉末塗（tú）料中添加合適粒徑（jìng）的氧化鋁C同樣也能提高粉（fěn）末死角上粉率，效果也比較明顯。

4.1 粉末電阻率與死角上粉率關係（xì）

噴塗粉末顆粒的電阻率，決定了（le）沉積在工件表而顆粒的電荷消散（sàn）速率。表麵（miàn）電阻係數高的顆粒在死（sǐ）角處能夠（gòu）較長時間保留他們的原始電荷，而表（biǎo）麵電（diàn）阻係數（shù）較低的顆粒很快（kuài）就消散了他們的表麵電荷。當表麵電荷（hé）高時，電效應強烈，法拉第籠效應表現強烈，粉末在噴塗（tú）中不易到達死角。實驗結果表明:當將（jiāng）表麵電阻率為1.5×10⁶Ω·m的粉末噴塗在實驗基材（cái）上時，死角出現裸露金屬。當經過改進實（shí）驗配（pèi）方（fāng），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（jiǎo）上粉率好，但如果電阻（zǔ）率太低（dī）（如＜6x102Ω.m）。死角上粉率雖（suī）好，但容易出現邊角積粉，塗層固化會出現較厚的波紋橘皮，影響塗層美觀。為了（le）得到適宜的（de）塗層，附著力和死角（jiǎo）上粉率，粒子表麵的電阻率（lǜ）應該保持在103~104Ω.m範圍內。}

4.2 電壓與工件噴塗距離關係

粉體在噴塗時電壓要適當，將粉體噴塗出槍口並（bìng）且呈鬆散狀態，有利於粉末帶電。粉末（mò）塗料噴（pēn）塗電壓一般保持在（zài）50-90 kV，不同電壓下，上粉率都（dōu）隨噴塗（tú）距離的增加而下降（jiàng）.在實驗室噴塗折彎工件過程中，試驗初期，死角上粉率一直（zhí）不好，認為推近噴槍與工件的距離，可以減少法拉第籠效應提高死角上粉率，然而這是一種錯誤的認識。

噴槍與工件距離越近，到達工件表麵的電流就越強.當（dāng）噴槍靠近工件表麵試圖將粉末推入法拉第籠效（xiào）應區域時，隨著距離增進，空（kōng）間電流增大，工件表麵單位麵積（jī）內（nèi）的自由離子密度大大增加，反電離作用提前發生，反而無助（zhù）於（yú）工（gōng）件死角上粉率。根據實（shí）驗室經驗，調（diào）節合適的電壓60-70 kV，根據工件（jiàn）折彎度的不同，適當調節噴槍與工件的距離，並且（qiě）保持在10-15cm之間，可促進粉末向法拉第籠效應區域滲透，使粉（fěn）末（mò）沉積在（zài）死（sǐ）角處，提高死角上粉率。

4.3 粒徑與死角上粉率（lǜ）關係

粉末（mò）塗料的材（cái）料大部分都是（shì）高絕（jué）緣性（xìng）能材料，一定粒徑粉（fěn）末粒子一旦帶（dài）上電就很難消失，且粉（fěn）末的電陽率也較大。現在普通（tōng）粉末（mò）廠家一（yī）般都控製粒徑在35一45 微米，這一粒徑範圍（wéi）的粉末在電場中的上粉率（lǜ）較好。理論研究表明，粉末粒子（zǐ）的帶電（diàn）量與粉末粒徑的平方成（chéng）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（jiàn）表麵死角上粉率好。粉末粒徑偏細（xì），帶電量小，在電場中要克服粉末重力，空氣動力等不利因素影響，死角上（shàng）粉困難。

本項（xiàng）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（xì）粉一般不帶（dài）電，噴（pēn）塗過程中主要受空氣氣流的影（yǐng）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（tú）問題，克服粉末在未達到工件表麵掉落（luò）或者（zhě）粒徑（jìng）較細的粉末被吸走等不（bú）利因素，實驗室試驗結果表明死角上粉（fěn）率檢驗值能達到R≥0.7以（yǐ）上。

探討粉末死（sǐ）角上粉（fěn）率（lǜ）時，有多種（zhǒng）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（wān）角大小與形狀，客戶（hù）噴粉係統，噴（pēn）粉（fěn）施工人員等，這些因素（sù）也影響死（sǐ）角上粉率，是不可（kě）忽略的因素。

本文討論的是粉末配方凋整和噴塗工藝中的可操作因素，屬於內在因素。隨著（zhe）粉（fěn）末研發和生產技術的不斷改進，可（kě）以有效地避免死角（jiǎo）上粉率差問題，但不能完全解決上述問題，隻有對以上可變（biàn）因素進行（háng）適宜調整，綜合實現粉末噴塗死角上粉（fěn）率預期目（mù）標。

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