一、原理

工作時靜電噴涂的噴槍或噴、噴杯部分接負極，工件接正極并接地，在高壓靜電發(fā)生器的高電壓作用下，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主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(chǎn)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，多成為導(dǎo)電的電介質(zhì)，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(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)在受外加電場作用時，顯示出電性；非極性分子組成的電介質(zhì)在外加電場作用下，顯示電極性，從而對外來的導(dǎo)性電荷產(chǎn)生親合力，使電介質(zhì)在外加電場中其外表面能局部帶電。

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(chǎn)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?qū)O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。

二、工藝

（1）表面預(yù)處理。主要是脫脂、除銹，其方法與涂液態(tài)漆的預(yù)處理相同。

（2）刮膩子。根據(jù)工件缺陷程度涂刮導(dǎo)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(yù)熱前可采用保護膠等掩蓋起來，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180～20℃，這樣可以增加涂層厚度。

（5）噴涂。在高壓靜電場下，將噴粉槍接負極，工件接地（正極）構(gòu)成回路，粉末借助壓縮空氣由噴槍噴出即帶有負電荷，按異性相吸原理噴涂到工件上。

（6）固化。噴涂后的工件，送入180～200℃的烘房內(nèi)加熱，使粉末固化。

（7）清理。涂層固化后，取下保護物，修平毛刺。

（8）檢驗。檢查工件涂層，凡有漏噴、碰傷、針氣泡等缺陷的，都應(yīng)返工重噴。

（9）缺陷處理。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。

三、應(yīng)用

靜電噴涂所噴工件表面的漆層其均勻度、光澤度以及附著力均比普通手工噴漆尤佳。

同時靜電噴漆不論是普通噴漆、油性和磁性的調(diào)和漆、過氯乙烯漆、氨基樹脂漆、環(huán)氧樹脂漆等都可以噴，操作簡單，且比一般氣噴能節(jié)省50％左右的油漆。

通常要求氣壓高，漆粒細，速度快。但氣壓過高，則會破壞電力的作用。應(yīng)根據(jù)所用油漆涂料品種、涂裝現(xiàn)場和待涂工件等的不同，而選擇相適應(yīng)的漆壓和氣壓。

若涂料中含有較高重質(zhì)顏料，可采用較高的漆壓和氣壓；反之，則可降低漆壓和氣壓。一般情況下，輸漆壓力為0.12～0.24MPa，霧化氣壓為0.15～0.20MPa。

世界上第一套粉末靜電噴涂設(shè)備于1962年由法國的SAMES公司研制成功，此后粉末靜電噴涂技術(shù)在世界各國迅速發(fā)展，正逐漸取代溶劑型涂料涂裝技術(shù)。

我國的粉末靜電噴涂技術(shù)發(fā)展較晚，但發(fā)展?jié)摿艽?。粉末涂料不含溶劑，粉末涂料依靠靜電噴涂到工件表面上，互相不粘連的粉末粒子層經(jīng)過加熱熔融后形成牢固的涂層與工件表面緊密結(jié)合。

這種涂層具有優(yōu)良的防腐蝕性能和裝飾功能。同傳統(tǒng)的溶劑型涂料相比，它具有更加安全、污染小、適應(yīng)性好、效率高和不依賴石油為原料的優(yōu)點。但它目前也存在一些缺點：一次性投資大、更換顏色不方便等。

本公司生產(chǎn)的電冰箱外殼采用粉末靜電噴涂技術(shù)，使用美國諾信公司20世紀90年代末制造的粉末靜電噴涂設(shè)備。在此以這套設(shè)備及其應(yīng)用技術(shù)為例談?wù)劰P者的認識。

1、粉末靜電噴涂技術(shù)的典型工藝流程

工件前處理→噴粉→固化→檢查→成品

1.1前處理

工件經(jīng)過前處理除掉冷軋鋼板表面的油污和灰塵后才能噴涂粉末，同時在工件表面形成一層鋅系磷化膜以增強噴粉后的附著力。

前處理后的工件必須完全烘干水分并且充分冷卻到35℃以下才能保證噴粉后工件的理化性能和外觀質(zhì)量。

1.2噴粉

1.2.1粉末靜電噴涂的基本原理

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占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。

1.2.2粉末靜電噴涂的基本原料

用室內(nèi)型環(huán)氧聚酯粉末涂料。它的主要成分是環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、固化劑、顏料、填料、各種助劑(例如流平劑、防潮劑、邊角改性劑等).粉末加熱固化后在工件表面形成所需涂層。

輔助材料是壓縮空氣，要求清潔干燥、無油無水[含水量小于1.3g/m3、含油量小于1.0×10-5％(質(zhì)量分數(shù))]

1.2.3粉末靜電噴涂的施工工藝

靜電高壓60-90kV。電壓過高容易造成粉末反彈和邊緣麻點；電壓過低上粉率低。

靜電電流10～20μA。電流過高容易產(chǎn)生放電擊穿粉末涂層；電流過低上粉率低。

流速壓力0.30-0.55MPa，流速壓力越．高則粉末的沉積速度越快，有利于快速獲得預(yù)定厚度的涂層，但過高就會增加粉末用量和噴槍的磨損速度。

霧化壓力0.30～0.45MPa。適當增大霧化壓力能夠保持粉末涂層的厚度均勻，但過高會使送粉部件快速磨損。適當降低霧化壓力能夠提高粉末的覆蓋能力，但過低容易使送粉部件堵塞。

清槍壓力0.5MPa。清槍壓力過高會加速槍頭磨損，過低容易造成槍頭堵塞。

供粉桶流化壓力0.04～0.10MPa。供粉桶流化壓力過高會降低粉末密度使生產(chǎn)效率下降，過低容易出現(xiàn)供粉不足或者粉末結(jié)團。

噴槍口至工件的距離150～300mm。噴槍口至工件的距離過近容易產(chǎn)生放電擊穿粉末涂層，過遠會增加粉末用量和降低生產(chǎn)效率。

輸送鏈速度4.5～5.5m／min。輸送鏈速度過快會引起粉末涂層厚度不夠，過慢則降低生產(chǎn)效率。

1.2.4粉末靜電噴涂的主要設(shè)備

●噴槍和靜電控制器

噴槍除了傳統(tǒng)的內(nèi)藏式電極針，外部還設(shè)置了環(huán)形電暈而使靜電場更加均勻以保持粉末涂層的厚度均勻。靜電控制器產(chǎn)生需要的靜電高壓并維持其穩(wěn)定，波動范圍小于10％。

●供粉系統(tǒng)

供粉系統(tǒng)由新粉桶、旋轉(zhuǎn)篩和供粉桶組成。粉末涂料先加入到新粉桶，壓縮空氣通過新粉桶底部的流化板上的微孔使粉末預(yù)流化，再經(jīng)過粉泵輸送到旋轉(zhuǎn)篩。

旋轉(zhuǎn)篩分離出粒徑過大的粉末粒子(100μm以上)，剩余粉末下落到供粉桶。供粉桶將粉末流化到規(guī)定程度后通過粉泵和送粉管供給噴槍噴涂工件。

●回收系統(tǒng)

噴槍噴出的粉末除一部分吸附到工件表面上(一般為50％～70％，本公司為70％)外，其余部分自然沉降。

沉降過程中的粉末一部分被噴粉棚側(cè)壁的旋風(fēng)回收器收集，利用離心分離原理使粒徑較大的粉末粒子(12μm以上)分離出來并送回旋轉(zhuǎn)篩重新利用。

12μm以下的粉末粒子被送到濾芯回收器內(nèi)，其中粉末被脈沖壓縮空氣振落到濾芯底部收集斗內(nèi)，這部分粉末定期清理裝箱等待出售。

分離出粉末的潔凈空氣(含有的粉末粒徑小于1μm、濃度小于5g/m3)排放到噴粉室內(nèi)以維持噴粉室內(nèi)的微負壓。

負壓過大容易吸入噴粉室外的灰塵和雜質(zhì)，負壓過小或正壓容易造成粉末外溢。沉降到噴粉棚底部的粉末收集后通過粉泵進入旋轉(zhuǎn)篩重新利用。

回收粉末與新粉末的混合比例為(1:3)～(1:1)。使用該回收系統(tǒng)，本公司的總體粉末利用率平均達到95％。

●噴粉室體

頂板和壁板采用透光聚丙烯塑料材質(zhì)，以最大限度減少粉末黏附量，防止靜電荷累積干擾靜電場。底板和基座采用不銹鋼材質(zhì)，既便于清潔又具有足夠的機械強度。

●輔助系統(tǒng)

包括空調(diào)器、除濕機。空調(diào)器的作用一是保持噴粉溫度在35℃以下以防止粉末結(jié)塊；二是通過空氣循環(huán)(風(fēng)速小于0.3m/s)保持噴粉室的微負壓。

除濕機的作用是保持噴粉室相對濕度為45％～55％，濕度過大空氣容易產(chǎn)生放電擊穿粉末涂層，過小導(dǎo)電性差不易電離。

1.3固化

1.3.1粉末固化的基本原理

環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基、聚酯樹脂中的羧基與固化劑中的胺基發(fā)生縮聚、加成反應(yīng)交聯(lián)成大分子網(wǎng)狀體，同時釋放出小分子氣體(副產(chǎn)物)。

固化過程分為熔融、流平、膠化和固化4個階段。溫度升高到熔點后工件上的表層粉末開始融化，并逐漸與內(nèi)部粉末形成漩渦直至全部融化。

粉末全部融化后開始緩慢流動，在工件表面形成薄而平整的一層，此階段稱流平。溫度繼續(xù)升高到達膠點后有幾分短暫的膠化狀態(tài)(溫度保持不變)，之后溫度繼續(xù)升高粉末發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而固化。

1.3.2粉末固化的基本工藝

采用的粉末固化工藝為180℃，烘15min，屬正常固化。其中的溫度和時間是指工件的實際溫度和維持不低于這一溫度的累積時間，而不是固化爐的設(shè)定溫度和工件在爐內(nèi)的行走時間。

但兩者之間相互關(guān)聯(lián)，設(shè)備最初調(diào)試時需要使用爐溫跟蹤儀測量最大工件的上、中、下3點表面溫度及累積時間，并根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整固化爐設(shè)定溫度和輸送鏈速度(它決定工件在爐內(nèi)的行走時間)，直至符合上述固化工藝要求。

這樣就可以得出兩者之間的對應(yīng)關(guān)系，因此在一段時間內(nèi)(一般為2個月)只需要控制速度即可保證固化工藝。

1.3.3粉末固化的主要設(shè)備

設(shè)備主要包括供熱燃燒器、循環(huán)風(fēng)機及風(fēng)管、爐體3部分。本公司使用的供熱燃燒器為德國威索產(chǎn)品，使用0～35#輕柴油。具有發(fā)熱效率高、省油的優(yōu)點。

循環(huán)風(fēng)機進行熱交換，送風(fēng)管第一級開口在爐體底部，向上每隔600mm有一級開口，共三級。這樣可以保證1 200mm工件范圍內(nèi)溫度波動小于5℃，防止工件上下色差過大。

回風(fēng)管在爐體頂部，這樣可以保證爐體內(nèi)上下溫度盡可能均勻。爐體為橋式結(jié)構(gòu)，既有利于保存熱空氣，又可以防止生產(chǎn)結(jié)束后爐內(nèi)空氣體積減小吸人外界灰塵和雜質(zhì)。

1.4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)。

如果首次調(diào)試或需要更換粉末時則要求使用相應(yīng)的檢測儀器檢測如下項目：外觀、光澤、色差、涂層厚度、附著力(劃格法)、硬度(鉛筆法)、沖擊強度、耐鹽霧性(400h)、耐候性(人工加速老化)、耐濕熱性(1000h)

1.5成品

檢查后的成品分類擺放在運輸車、周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，相互之間用報紙等軟質(zhì)材料隔離，以防止劃傷并做好標識待用

2、粉末靜電噴涂作業(yè)的常見問題及解決方法

2.1涂層雜質(zhì)

常見雜質(zhì)主要來源于噴粉環(huán)境中的顆粒，以及其他各種因素引起的雜質(zhì)，現(xiàn)概括如下：

(1)固化爐內(nèi)雜質(zhì)。解決方法是用濕布和吸塵器徹底清潔固化爐的內(nèi)壁，重點是懸掛鏈和風(fēng)管縫隙處。如果是黑色大顆粒雜質(zhì)就需要檢查送風(fēng)管濾網(wǎng)是否有破損處，有則及時更換。

(2)噴粉室內(nèi)雜質(zhì)。主要是灰塵、衣物纖維、設(shè)備磨粒和噴粉系統(tǒng)積垢。解決方法是每天開工前使用壓縮空氣吹掃噴粉系統(tǒng)，用濕布和吸塵器徹底清潔噴粉設(shè)備和噴粉室。

(3)懸掛鏈雜質(zhì)。主要是懸掛鏈擋油板和一次吊具接水盤(材質(zhì)為熱鍍鋅板)被前處理酸、堿蒸氣腐蝕后的產(chǎn)物。解決方法是定期清理這些設(shè)施。

(4)粉末雜質(zhì)。主要是粉末添加劑過多、顏料分散不均、粉末受擠壓造成的粉點等。解決方法是提高粉末質(zhì)量，改進粉末儲運方式。

(5)前處理雜質(zhì)。主要是磷化渣引起的大顆粒雜質(zhì)和磷化膜黃銹引起的成片小雜質(zhì)。解決方法是及時清理磷化槽和噴淋管路內(nèi)積渣，控制好磷化槽液濃度和比例。

(6)水質(zhì)雜質(zhì)。主要是前處理所使用的水中含砂量、含鹽量過大引起的雜質(zhì)。解決方法是增加水過濾器，使用純水做為最后兩級清洗水。

2.2涂層縮孔

(1)前處理除油不凈或者除油后水洗不凈造成表面活性劑殘留而引起的縮孔。解決方法是控制好預(yù)脫脂槽、脫脂槽液的濃度和比例，減少工件帶油量以及強化水洗效果。

(2)水質(zhì)含油量過大而引起的縮孔。解決方法是增加進水過濾器，防止供水泵漏油。

(3)壓縮空氣含水量過大而引起的縮孔。解決方法是及時排放壓縮空氣冷凝水。

(4)粉末受潮而引起的縮孔。解決方法是改善粉末儲運條件，增加除濕機以保證回收粉末及時使用

(5)懸掛鏈上油污被空調(diào)風(fēng)吹落到工件上而引起的縮孔。解決方法是改變空調(diào)送風(fēng)口位置和方向。

(6)混粉而引起的縮孔。解決方法是換粉時徹底清理噴粉系統(tǒng)。

2.3涂層色差

(1)粉末顏料分布不均勻引起的色差。解決的方法是提高粉末質(zhì)量，保證粉末的L、a、b相差不大而且正負統(tǒng)一。

(2)固化溫度不同引起的色差。解決方法是控制好設(shè)定溫度和輸送鏈速度，以保持工件固化溫度和時間的一致性和穩(wěn)定性。

(3)涂層厚薄不均勻引起的色差。解決方法是調(diào)整好噴粉工藝參數(shù)和保證噴粉設(shè)備運行良好以確保涂層厚度均勻一致。

2.4涂層附著力差

(1)前處理水洗不徹底造成工件上殘留脫脂劑、磷化渣或者水洗槽被堿液污染而引起的附著力差。解決方法是加強水洗，調(diào)整好脫脂工藝參數(shù)以及防止脫脂液進入磷化后的水洗槽。

(2)磷化膜發(fā)黃、發(fā)花或者局部無磷化膜而引起的附著力差。解決方法是調(diào)整好磷化槽液濃度和比例，提高磷化溫度。

(3)工件邊角水分烘干不凈而引起的附著力差。解決方法是提高烘干溫度。

(4)固化溫度不夠而引起的涂層大面積附著力差。解決方法是提高固化溫度。

(5)深井水含油量、含鹽量過大而引起的附著力差。解決方法是增加進水過濾器，使用純水做為最后2道清洗水。

總之，粉末靜電噴涂技術(shù)及其應(yīng)用方法還有很多，在實踐中需要靈活運用。