干粉静电喷涂.doc

干粉静电喷涂前 言干粉涂覆60年代初在颜料工业得到应用当时，供应商一直在寻找一种不含有有机溶剂的产品该产品可节省环保（废弃物少）和生产（循环回收）成本这个思路也被引入到搪瓷工业70年代中期，法国的一些工厂进行了干粉涂搪试验从此以后，干粉涂搪成为一种新技术遍及全世界近年来，干粉涂搪技术先后在炊具工业、洁具、热水器和工业搪瓷制品等不同的产品上获得成功几年来，由于知识和经验不断积累，现在几乎可以喷涂所有工件这本手册介绍干粉喷涂技术，也可作为质量保证指导目 录1．前言2．带电原理 干粉沉积 干粉喷涂设备3．车间设计4．干粉特性5．故障检查与排除6．干粉涂搪的优点7．展望带电原理在电极顶端施加60-100KV的直流负电压在此条件下，电极不断将其周围的空气电离带正电的氮离子被吸附到电极上并立即失去电荷带负电的氧离子则自动吸附到由气流分散的干粉颗粒上，并在空气动力和电力的共同作用下，被加速沉积在接地带正电的工件上（见图1）负离子图1电流电子轰击中性的氧分子形成负氧分子电晕干粉沉积带负电荷的干粉颗粒牢固地粘附在表面上它们停留并吸附在金属表面，由于干粉颗粒的表面电阻很高，负电荷的释放进行得十分缓慢。

这是在干粉颗粒表面包覆少量有机树脂实现的它同时也赋予干粉颗粒一定的物理吸附性这种吸附效应不可过强，否则干粉会堵塞喷嘴和管道，堆积在喷枪导向板上……在干粉粘附力与流动性之间规定明确的平衡是十分必要的在最初的沉积层形成之后，金属表面的吸引力依从库仑定律，随着沉积的增加而减少较外层的颗粒受到金属表面微弱的吸引，而受到与金属表层结合较紧密的带电颗粒的较强排斥最后产生背离子化，并将导致形成一定的涂层厚度然而，该涂层厚度可以通过改变电压、质量和电流调节干粉喷涂设备PUESTA设备的主要部件示于图2喷房 4输送机输送机清洁 6送到烧成输送机 从预处理输送出来 新鲜粉末配送 8粉末回收系统 5调节后的空气流化料斗 1控制单元 2吸收过滤 73333图2 悬挂工件由自动输送装置送入喷涂室，在喷涂室内，静电喷枪把新粉料与供料仓以外回收粉料的混合粉料喷到工件上预处理后的工件不得带有任何脱脂剂干粉从原料配送装置（8）送入流态化室（1），经引射泵送至喷枪（3），喷枪的干粉喷出量与均匀度由控制单元（2）通过仔细调节供料量和空气量以及电荷量来控制。

用于加料，输送和流态化的压缩空气必须经过处理，从得到低水蒸气含量（<1g/Nm3空气）和低含油量（<0.1ppm）只有一部分喷出的干粉沉积在工件上喷枪（固定式或往复式）安装在密闭的喷涂室内喷涂室内可使干粉不受外部环境（其对干粉沉积具有重要的影响）的干扰沉积到工件上，而喷涂室内部环境可控制和/或稳定（见图）周围空气最大的水份为12g/Nm3空气图2没沉积到工件上的干粉（喷出重量的+2/3）被排出（7）且必须经过干粉回收装置（5）返回流态化室因为干粉具有磨损性，循环回收必须缓慢进行：进料速度要低，流动方向不急转弯，选择合适的设备与喷枪材料由于回收干粉的颗粒级配和结构产生了变化，故回收干粉的体积降到一个极小值，新粉要定时加入回收粉中的任何杂物必须用筛分和磁选机除去堆积在输送装置夹具和吊钩上的干粉必须用机械装置或气流清洗（6）喷涂后，工件应转移到烧成输送链上机械振动不会引起干粉颗粒从涂层上明显脱落但应避免强烈的机械冲击工件进入搪瓷窑预热带时，风幕不可过强，以避免干粉颗粒从涂层上吹落车间设计车间的总体设计极其每个组成部分对生产者是十分重要的事显然，搪瓷工作者必须提供工艺参数、允许的公差范围和特种工件对搪瓷粉要求的说明。

最终的技术要求要结合本厂的产品、搪瓷工人和原料供应商的生产性试验而制定规划阶段的一项重要任务是确定如何改变与将要生产商品的生产速度及产品种类有关的需要重要的生产特性和有关的参数如下规划特性参数单位时间内能喷涂的表面传送速度空气压力单位时间喷份量沉积率喷枪数目喷涂工件的形状：平板状或中空固定式喷枪机械手或往复式不同轴（Ｘ，Ｙ，Ｚ）喷枪类型与导向板形状形状变化与产品变化固定程序手动程序变化带类型识别的自动程序变化喷涂室形状、大小及类型在设计得很好的车间，气温条件应适当且保持稳定车间应位于周围空气环境良好的区域从喷涂室内抽出气体的排气装置（7），也会从喷涂室的通道吸入空气周围空气湿度必须很少波动，因此，车间不应紧邻搪烧窑、球磨间、湿法喷涂室或敞开的大门在建材选择方面，必须考虑硬的搪瓷熔块颗粒和材料磨损的影响降至最低这样可避免缺陷并确保使用材料经济的使用寿命干粉特性搪瓷干粉必须具备适合于静电喷涂的特殊性质，可归纳如下：l 搪瓷性能必须与普通搪瓷所要求的相同l 高表面电阻，以使电荷长时间保持特定的颗粒级配l 特定的颗粒级配l 稳定的流动性l 稳定的沉积性能l 保持足够长时间的粘附性能l 确保足够的贮存时间。

用于静电喷涂的干粉对生产线的特殊要求必须优化所要求的特性必须尽可能地完全，因为这些特性不仅厂与厂之间不同，不同的施釉方法和不同的产品也不尽相同干粉供应商应对所提供的干粉具有合适的喷涂工艺特性负责对用于喷涂工艺的干粉具有正确的性能负责a）电阻率普通干磨搪瓷粉的表面电阻率太低，不能保证良好的电性能鉴于此，搪瓷颗粒必须包覆增水性的有机硅树脂电阻率值将从低于1010Ω.cm提高到高于1014Ω.cm新粉电阻率的测量值总是相对高于回收粉的电阻率值这是由于干粉变质所致，此外，空气中的水份也是造成电阻率降低的原因所以，用于流态化和传送干粉的压缩空气应干燥和清洁（不含油）b）颗粒级配该特性对干粉的沉积率、干粉的最大厚度和干粉的粘附性有很大影响干粉颗粒直径范围应在60—2um之间最理想的情况是较粗的颗粒沉积在钢坯表面，而较细颗粒保证粘附性经回收后，颗粒级配向较细化发展（图3）如果细颗粒过多，会遇到很多问题：l 在喷枪导向板上形成结块，引起搪瓷表面结块l 背离子化以较快速度发生（星形纹）l 流态化不均匀，这会导致喷枪出料不稳和外溅因此，具有稳定的颗粒级配是十分必要的，它可以通过在流态化室内始终保持少量干粉并有规律地加入新干粉而得到确保。

c）流动性所谓流动性是指固体颗粒在空气中形成旋流与飞散的能力干粉必须具有良好的流动性，以保证喷枪的出料稳定同时，干粉必须有相对细的管道输送这意味着流动性与输送速度和沉积率直接相关联对每一个喷涂室，流动性值必须优化d）沉积（输送效率）稳定的沉积率是必要的，以确保所有工件上的涂搪厚度相同，亦即在恒定条件下喷涂到一特定工件上的干粉量总是相同的沉积率与前面所讲所有特性有直接关系e）粘附性干粉颗粒与钢坯的粘附机理已做过详细讨论粘附性与电阻率、粘着性及空气的相对湿度有关f）储存期%毫无疑问，所有这些特性参数必须在一定的时间内保持稳定，以确保搪瓷的质量稳定图310010新鲜粉末循环回收粉末80906070503040201001.010.0100.00颗粒直径 ( um.)故障检查与排除多数问题可采用正确的喷涂工艺加以克服如果对某一特定的工厂，干粉已经优化，且其特性已作改进，那么后面遇到的问题可以通过调整工艺参数到正确数值加以解决大部分可能出现的有关问题或缺陷如下：l 干粉粘附力不足l 干粉沉积率过低l 干粉沉积率过高l 烧成后表面缺陷l 同一工件色差l 偏色a）干粉粘附力不足a.a干粉颗粒间的摩擦在有湿气的情况下会降低它们的电阻。

假如摩擦强度由所设计的喷涂系统与回收系统来确定，操作者仍然可以控制如前所述用于工艺过程中的空气的湿度尤其是用于流态化的压缩空气中的潮气影响粘附力必须注意冻干后的压缩空气不可在传输管道内凝结：如果存在大的温差，则必须绝热a.b如果干粉已经过长时间循环使用，则会因变质失去粘附力如前所述，喷涂室内应是稳定的回收混合粉与新粉如果操作过程中故障时间较长，必须造成输送机停运，喷涂中断，所以应避免不必要的变质a.c仪器上显示的电流强度和电压与实际操作中的数值有所不同这种问题可通过升高电压增大场强来校正a.d还有不太引人注意的地方，是当工件接地不当，干粉的沉积也会出问题应该检查吊架挂钩与电路的接头接头会被氧化作用破坏或减弱b)沉积率过低b.a与上述问题相反，现在的问题是环境的相对湿度太低在干燥条件下（湿度<35%），电离作用太强，干粉颗粒携带电荷高这样，颗粒间充满排斥力，造成沉积困难b.b如果电压过高，将会产生背离子化现象，这会使得干粉颗粒不可能沉积很多这种现象已在第2章讨论过b.c如果电压太低，干粉颗粒会带电不足，同时电场也太弱b.d如果气压下降，喷枪喷出粉量会太低，造成干粉沉积不足b.e如果主供料仓内的流态化作用太强，大量的空气送入喷枪，导致进入喷枪的干粉减少。

b.f如果抽气率不足，充斥在喷枪与工件间的空间电荷云会阻碍涂层的及早形成，这就降低了沉积率如果抽气过多，沉积率同样会不符合要求b.g当工件接地不当时，这种情况也会发生所有这些可能出现的不当的问题，可以通过将喷枪移近工件或将传送链条速度放慢加以解决C）沉积率过高c.a我们已经阐述了过高的相对湿度会引起干粉的不良沉积，它还影响干粉的沉积率这是因为空间电荷和钢坯表面电荷不足而引起排斥由于干粉电阻率降低，使得电荷很快失去除了涂层变厚之外，高湿度还会使工件边缘明显变厚最佳的相对湿度应保持在40%-50%（25℃）c.b与上述问题相类似，此处空气压力也很重要压力减小，喷枪出粉量也随之减少，导致涂层变薄这个问题最终可通过加大喷枪与工件间的距离或提高传送链条的速度得到解决d）表面缺陷这里列出三种典型的干粉喷涂表面缺陷：星形纹即背离子化、表面波纹（橘皮）和结块图4d.a）星形纹即背离子化这种现象的原因通常是颗粒的电荷量过高或粉层厚度过高不同厂家的工艺控制参数与这种缺陷直接相关：喷枪压力、喷枪到工件的距离、湿度、回收使用引起的过多细颗粒干粉颗粒被金属排斥或被电晕电极所吸引粉层表面留下了凹坑新加入的粉料不会沉积在这些凹坑里，凹坑以从涂层直达金属表层的小孔洞保留下来。

在接下来的烧成过程中，凹坑没有被完全填满，并呈明显的星形纹，也可形成粗糙表面（橘皮）d.b）不仅背离子化可引起表面波状纹，喷涂时粉云不均匀也是造成这种缺陷的原因粉云不均匀可以由流态化不良，即颗粒的流动性太低而引起另一个可能引起喷枪供料量出现波动的原因是输送管道的某处受损喷枪本身也可能受到损坏或失去导向板，或出现电晕电极偏心d.c结块缺陷主要是因喷枪导向板的顶端粘附结团有时，这些结团会被喷吹到工件表面为了克服这一问题，可用吹气来清扫导向板当然，避。