静电喷涂的基本原理及技术参数
静电喷涂的基本原理及技术参数工件通过输送链进入喷粉房的喷枪位置准备喷涂作业。静电发生器通过喷枪枪口的电极针向工件方向的空间释放高压静电(负极)，该高压静电使从．喷枪口喷出的粉末和压缩空气的混合物以及电极周围空气电离(带负电荷)。工件经过挂具通过输送链接地(接地极)，这样就在喷枪和工件之间形成一个电场占粉末在电场力和压缩空气压力的双重推动下到达工件表面，依靠静电吸引在工件表面形成一层均匀的涂层。1.2.2 粉末静电喷涂的基本原料 用室内型环氧聚酯粉末涂料。它的主要成分是环氧树脂、聚酯树脂、固化剂、颜料、填料、各种助剂(例如流平剂、防潮剂、边角改性剂等).粉末加热固化后在工件表面形成所需涂层。辅助材料是压缩空气，要求清洁干燥、无油无水[含水量小于1.3g/m3、含油量小于1.0×10-5％(质量分数)]1.2.3 粉末静电喷涂的施工工艺 ●静电高压60-90kV。电压过高容易造成粉末反弹和边缘麻点；电压过低上粉率低。 ●静电电流10～20μA。电流过高容易产生放电击穿粉末涂层；电流过低上粉率低 ●流速压力0.30-0.55MPa.流速压力越．高则粉末的沉积速度越快，有利于快速获得预定厚度的涂层，但过高就会增加粉末用量和喷枪的磨损速度。 ●雾化压力0.30～0.45MPa。适当增大雾化压力能够保持粉末涂层的厚度均匀，但过高会使送粉部件快速磨损。适当降低雾化压力能够提高粉末的覆盖能力，但过低容易使送粉部件堵塞。 ●清枪压力0.5MPa。清枪压力过高会加速枪头磨损，过低容易造成枪头堵塞。 ●供粉桶流化压力0.04～0.10MPa。供粉桶流化压力过高会降低粉末密度使生产效率下降，过低容易出现供粉不足或者粉末结团。 ●喷枪口至工件的距离150～300mm。喷枪口至工件的距离过近容易产生放电击穿粉末涂层，过远会增加粉末用量和降低生产效率。 ●输送链速度4.5～5.5m／min。输送链速度过快会引起粉末涂层厚度不够，过慢则降低生产效率。1.2.4 粉末静电喷涂的主要设备 ●喷枪和静电控制器 喷枪除了传统的内藏式电极针，外部还设置了环形电晕而使静电场更加均匀以保持粉末涂层的厚度均匀。静电控制器产生需要的静电高压并维持其稳定，波动范围小于10％。 ●供粉系统 供粉系统由新粉桶、旋转筛和供粉桶组成。粉末涂料先加入到新粉桶，压缩空气通过新粉桶底部的流化板上的微孔使粉末预流化，再经过粉泵输送到旋转筛。旋转筛分离出粒径过大的粉末粒子(100μm以上)，剩余粉末下落到供粉桶。供粉桶将粉末流化到规定程度后通过粉泵和送粉管供给喷枪喷涂工件。 ●回收系统 喷枪喷出的粉末除一部分吸附到工件表面上(一般为50％～70％，本公司为70％)外，其余部分自然沉降。沉降过程中的粉末一部分被喷粉棚侧壁的旋风回收器收集，利用离心分离原理使粒径较大的粉末粒子(12μm以上)分离出来并送回旋转筛重新利用。12pom以下的粉末粒子被送到滤芯回收器内，其中粉末被脉冲压缩空气振落到滤芯底部收集斗内，这部分粉末定期清理装箱等待出售。分离出粉末的洁净空气(含有的粉末粒径小于1 μm、浓度小于5g/m3)排放到喷粉室内以维持喷粉室内的微负压。负压过大容易吸入喷粉室外的灰尘和杂质，负压过小或正压容易造成粉末外溢。沉降到喷粉棚底部的粉末收集后通过粉泵进入旋转筛重新利用。回收粉末与新粉末的混合比例为(1:3)～(1:1)。使用该回收系统，本公司的总体粉末利用率平均达到95％。 ●喷粉室体 顶板和壁板采用透光聚丙烯塑料材质，以最大限度减少粉末黏附量，防止静电荷累积干扰静电场。底板和基座采用不锈钢材质，既便于清洁又具有足够的机械强度。 ●辅助系统 包括空调器、除湿机。空调器的作用一是保持喷粉温度在35℃以下以防止粉末结块；二是通过空气循环(风速小于0.3m/s)保持喷粉室的微负压。除湿机的作用是保持喷粉室相对湿度为45％～55％，湿度过大空气容易产生放电击穿粉末涂层，过小导电性差不易电离。 1.3 固化1.3.1 粉末固化的基本原理 环氧树脂中的环氧基、聚酯树脂中的羧基与固化剂中的胺基发生缩聚、加成反应交联成大分子网状体，同时释放出小分子气体(副产物)。固化过程分为熔融、流平、胶化和固化4个阶段。温度升高到熔点后工件上的表层粉末开始融化，并逐渐与内部粉末形成漩涡直至全部融化。 粉末全部融化后开始缓慢流动，在工件表面形成薄而平整的一层，此阶段称流平。温度继续升高到达胶点后有几分短暂的胶化状态(温度保持不变)，之后温度继续升高粉末发生化学反应而固化。1.3.2 粉末固化的基本工艺 采用的粉末固化工艺为180℃，烘15min，属正常固化。其中的温度和时间是指工件的实际温度和维持不低于这一温度的累积时间，而不是固化炉的设定温度和工件在炉内的行走时间。但两者之间相互关联，设备最初调试时需要使用炉温跟踪仪测量最大工件的上、中、下3点表面温度及累积时间，并根据测量结果调整固化炉设定温度和输送链速度(它决定工件在炉内的行走时间)，直至符合上述固化工艺要求。这样就可以得出两者之间的对应关系，因此在一段时间内(一般为2个月)只需要控制速度即可保证固化工艺。1.3.3 粉末固化的主要设备 设备主要包括供热燃烧器、循环风机及风管、炉体3部分。本公司使用的供热燃烧器为德国威索产品，使用0～35#轻柴油。具有发热效率高、省油的优点。循环风机进行热交换，送风管第一级开口在炉体底部，向上每隔600mm有一级开口，共三级。这样可以保证1 200mm工件范围内温度波动小于5℃，防止工件上下色差过大。回风管在炉体顶部，这样可以保证炉体内上下温度尽可能均匀。炉体为桥式结构，既有利于保存热空气，又可以防止生产结束后炉内空气体积减小吸人外界灰尘和杂质。1.4 检查 固化后的工件，日常主要检查外观(是否平整光亮、有无颗粒、缩孔等缺陷)和厚度(控制在55～90μm)。如果首次调试或需要更换粉末时则要求使用相应的检测仪器检测如下项目：外观、光泽、色差、涂层厚度、附着力(划格法)、硬度(铅笔法)、冲击强度、耐盐雾性(400h)、耐候性(人工加速老化)、耐湿热性(1 000h)1.5 成品 检查后的成品分类摆放在运输车、周转箱内，相互之间用报纸等软质材料隔离，以防止划伤并做好标识待用2 粉末静电喷涂作业的常见问题及解决方法2.1 涂层杂质 常见杂质主要来源于喷粉环境中的颗粒，以及其他各种因素引起的杂质，现概括如下。 (1)固化炉内杂质。解决方法是用湿布和吸尘器彻底清洁固化炉的内壁，重点是悬挂链和风管缝隙处。如果是黑色大颗粒杂质就需要检查送风管滤网是否有破损处，有则及时更换。 (2)喷粉室内杂质。主要是灰尘、衣物纤维、设备磨粒和喷粉系统积垢。解决方法是每天开工前使用压缩空气吹扫喷粉系统，用湿布和吸尘器彻底清洁喷粉设备和喷粉室。 (3)悬挂链杂质。主要是悬挂链挡油板和一次吊具接水盘(材质为热镀锌板)被前处理酸、碱蒸气腐蚀后的产物。解决方法是定期清理这些设施 (4)粉末杂质。主要是粉末添加剂过多、颜料分散不均、粉末受挤压造成的粉点等。解决方法是提高粉末质量，改进粉末储运方式。 (5)前处理杂质。主要是磷化渣引起的大颗粒杂质和磷化膜黄锈引起的成片小杂质。解决方法是及时清理磷化槽和喷淋管路内积渣，控制好磷化槽液浓度和比例。 (6)水质杂质。主要是前处理所使用的水中含砂量、含盐量过大引起的杂质。解决方法是增加水过滤器，使用纯水做为最后两级清洗水。2.2 涂层缩孔 (1)前处理除油不净或者除油后水洗不净造成表面活性剂残留而引起的缩孔。解决方法是控制好预脱脂槽、脱脂槽液的浓度和比例，减少工件带油量以及强化水洗效果。 (2)水质含油量过大而引起的缩孔。解决方法是增加进水过滤器，防止供水泵漏油。 (3)压缩空气含水量过大而引起的缩孔。解决方法是及时排放压缩空气冷凝水。 (4)粉末受潮而引起的缩孔。解决方法是改善粉末储运条件，增加除湿机以保证回收粉末及时使用 (5)悬挂链上油污被空调风吹落到工件上而引起的缩孔。解决方法是改变空调送风口位置和方向。 (6)混粉而引起的缩孔。解决方法是换粉时彻底清理喷粉系统2.3 涂层色差 (1)粉末颜料分布不均匀引起的色差。解决的方法是提高粉末质量，保证粉末的L、a、b相差不大而且正负统一。 (2)固化温度不同引起的色差。解决方法是控制好设定温度和输送链速度，以保持工件固化温度和时间的一致性和稳定性。 (3)涂层厚薄不均匀引起的色差。解决方法是调整好喷粉工艺参数和保证喷粉设备运行良好以确保涂层厚度均匀一致。2.4 涂层附着力差 (1)前处理水洗不彻底造成工件上残留脱脂剂、磷化渣或者水洗槽被碱液污染而引起的附着力差。解决方法是加强水洗，调整好脱脂工艺参数以及防止脱脂液进入磷化后的水洗槽。 (2)磷化膜发黄、发花或者局部无磷化膜而引起的附着力差。解决方法是调整好磷化槽液浓度和比例，提高磷化温度。 (3)工件边角水分烘干不净而引起的附着力差。解决方法是提高烘干温度 (4)固化温度不够而引起的涂层大面积附着力差。解决方法是提高固化温度(5)深井水含油量、含盐量过大而引起的附着力差。解决方法是增加进水过滤器，使用纯水做为最后2道清洗水。静电喷涂的常见误区2.5 常见误区之一：喷枪标定电压越高，上粉性能越好。错误原因：1、在粉体静电喷涂中，当充电电压超过一定的数值后，如果继续增加，粉末在工件上的吸附量反而会减少。2、静电电压过高会造成高压打火，不但会在工件表面留下针孔，而且会让操作人员感觉很不舒服，也确实会增加粉末被点燃的可能性。 在实际喷涂过程中，喷枪输出的静电电压应该根据粉末特点、工件特点、喷枪与工件的距离等条件自动将输出电压调节在比较适宜的数值上，才能保证喷涂的正常进行。2.6 误区之二：高压外置的喷枪只要电压足够高，就能获得相当于内置喷枪的性能。错误原因：1、内置喷枪的高性能绝对不是靠提高电压来获得的，也不仅仅是解决了高压静电在传输过程中的电压损耗问题，高压内置喷枪的性能是普遍优于外置喷枪的，两者的性能差距和产生原因请参阅如下网页的详细分析：《高压外置与高压内置静电喷塑机的差别分析》 (点击查看)2、如果大幅度提高外置喷枪的静电电压，必定会造成高压线击穿漏电、喷枪对工件打火等一系列问题，结果非但不会提高喷枪的性能，反而会危及操作人员的安全。2.7 误区之三：只要是高压内置的喷枪，上粉性能都差不多。错误原因：1、 不同厂家不同型号的产品往往在性能指标上有一定的差距，甚至有可能有很大的差别，对于用户来讲，最好不要轻易听信设备生产厂家提供的数据指标（比如喷枪输出静电电压是多少多少千伏，电流是多少多少微安），因为一来您对厂家报给您的这些专业参数并没有办法测量，二来设备的性能并非取决于电压、电流这么简单，因此最为稳妥的办法是以实践结果来判断设备的性能，简单来讲就是找来几个比较难喷的工件试一下，结果自然一目了然，工件选择与试验方法参照如下网页的介绍：《可以用于检验静电喷塑机性能的特殊工件(难喷的工件)》(点击打开)。2、最终影响设备性能的相关问题还包括粉末的输送、雾化、厂家理解和设定的电气工作参数以及控制系统对静电电压电流的自动控制能力等。静电喷涂的常见故障及解决方法一）通电后无反应, 主机面板指示灯不亮。检查电源插座是否有电,电源插头是否插好。把设备电源开关打开, 用万用表的欧姆档测电源线两个插头电阻应在数十欧姆左右, 若阻值极大,说明电源线或电源开关损坏, 更换即可。二）开喷枪开关无反应、无电流、无粉出。检查喷枪开关插头是否与主机插座接好。拔去喷枪开关插头,喷枪三芯航插用万用表欧姆挡量②③脚扣喷枪开关为通，说明控制线为好，如不通，则判断喷枪开关(或插头)控制线断线。（七芯航插①⑥为开关，五芯航插①⑤为开关。）三）开枪有粉出、不上粉、无电压电流。1：检查电流调节电位器是否关死。2：检查喷枪控制线航插是否插好。3：检查主机的地线是否接好, 工件是否接地良好, 主机的地线应与喷涂室共用一根单独地线。把喷枪后盖打开断开高压模块两根线，开启电源扣喷枪开关用万用表直流电压挡量断开的两根线是否有19伏左右；无则电路板坏。（五芯，七芯线亦是如此。）四）开枪有电流、无粉出或出粉小不连续。1：检查粉箱内的粉量够不够, 粉箱内的粉量应高过抽吸管。2：检查气压是否正常、输入气压应在0.4MPa～0.7MPa之间保持恒定不变。3：流化是否正常, 调好的流化应是使粉箱里的粉末刚好处于沸腾状态, 用手在粉箱里搅动不觉得有阻力并无大量的粉末外溢。4：仔细听开枪时有无电磁阀吸合的响声, 如没有则可能是电磁阀控制电路或控制继电器故障。5：把套在供粉泵上的喷枪粉管拆下来, 开枪看供粉泵嘴有无粉出、是否正常,如果正常则说明喷枪粉管堵塞或枪头堵, 堵塞的须用高压气把它吹通, 老化的须换新的。6：如果供粉泵不出粉或出粉不正常, 应把供粉泵、进粉管拆下来检查是否有堵塞现象, 供粉泵芯是否磨损,正常孔径应为5.5毫米；供粉泵进气嘴是否堵塞，相应密封胶圈是否损坏漏气。7：浓度气是否调节过大。五）开机通电后立即烧机外电源保险。电源线损坏短路或变压器烧坏短路。六）静电高压电手。检查主机地是否与喷涂室和工件接地良好。喷枪上的接地片是否与主机的地为通。喷枪头放电针断或电阻断。喷枪体内的粉太多或模块本身老化击穿。七）静电高压低模块输出端电阻断，出现空气间隔放电所至。空气潮湿静电高压会减弱。静电粉末涂层表面缺陷形成原因及解决方法A一)色差原因:1炉温太高或太低2固化时间太长或太短3固化炉排气不充分解决措施: 1调整固化炉炉温2调整链速3检查排废气系统或增加排废气孔二)桔皮 可能原因1涂层太薄或太厚2固化炉升温速率太快或太慢3固化温度太低4粉末超过储存期，结团5粉末舞化不良解决措施 1调整喷枪参数或链速2检查并调整固化炉3调整炉温4更换粉末或与厂家联系5调整粉末的雾化三)缩孔 可能原因1与其它粉末供应商的粉不相容2工件前处理不充分3受空气中不相容物污染4压缩空气中含有油或含水超标 解决措施1彻底清理喷粉系统2检查前处理3检查喷粉区域是否有不相容物4检查气源，安装过滤器四)针孔可能原因1喷涂厚度太厚2底材含水汽3喷涂电压太高4枪距太近5粉末受潮 解决措施1降低喷涂厚度2预热工件3降低喷枪电压4调整枪距5与厂家联系五)附着力差可能原因 1底材前处理不充分2涂层固化不充分3涂层太厚4底材变化解决措施 1检查前处理设备和前处理药液2检查炉温延长固化时间3调整喷涂参数降低厚度4与底材供应商联系六)沟槽不易上粉可能原因 1喷粉前处理不充分2喷涂“云雾”太宽3工件接地不好4喷涂电压太高5枪距太大6喷粉供粉气压太低或太大7粉末太细 解决措施1调整喷枪角度使粉末直接对着沟槽2使用小的阻留嘴，与喷枪厂商联系3检查挂具及按地电缆4适当降低喷涂电压5适当缩短枪距6调整供粉气压7降低回收粉的使用七)上粉率差可能原因 1工件接地不当2喷枪电压不合适3粉末受潮4回收粉加入过多5挂具设计不合理6喷枪气压太大7喷粉房排风太强8喷枪电极损坏9粉末在电极上沉积 解决措施1清洁设备的按地装置和挂具2检查枪、清洁枪或更换枪3更换粉末或与厂家联系4降低回收粉的使用5重新设计挂具，减少屏蔽6降低喷涂气压7降低排风8更换电极9清洁电极八)冲击或柔韧性差 可能原因1涂层固化不完全2底材和前处理差3涂层太厚4底材变化5检测温度太低解决措施1检测炉温2检查底材和前处理药液3降低喷涂厚度4与底材供应商联系5在>20℃温度下放置一段时间再检测九)沾砂可能原因 1工件处理不干净留有尘粒2重复使用的回收粉末过筛3喷涂线不清洁4回收粉用筛网太粗5所供应的粉末中有渣子 解决措施 1仔细处理工件表面2将回收粉过筛3清洁粉房、回收装置、传输带和挂具4使用较细的筛网5与粉末供应商联系十)出粉不均匀可能原因（吐粉） 1粉末流化不好2粉末受潮3粉末太细4输粉管过长5压缩空气不稳6空气压力不稳7文氏管老化、磨损8枪距太近解决措施 1检查流化空气压力2更换粉末或与厂家联系3检查并调整回收粉与原粉比例4适当调整输粉管长度5检查压缩空气，安装干燥装置6检查是否压缩空气过载7更换8增大枪距十一)流化不好 可能原因1粉末太细2流化床多孔阻流板的孔太细3流化床多孔阻流板阻塞4流化床供应的压力太低5供粉桶内的粉太多或太少 解决措施 1更换粉末或与厂家联系2替换3替换4增大供粉压力5粉桶内的粉处于1/3-3/4处十二)小区域变色可能原因 1前处理不彻底2工件表面 有较大的色差区域解决措施 1检查前处理2用化学方法进行前处理清除十三)不均匀变色可能原因1炉温太高或固化时间太长2固化炉排风效果不好3涂膜厚度相差太大 解决措施1降低炉温，用炉温仪测量炉温2检查排风系统3参照“涂层不均匀”十四)涂层不均匀可能原因 1上粉率差2操作者疲劳3粉末粒径不合适4枪的各部分安装不牢5链速不合适6喷枪中出粉不匀7枪的往复不匹配链速8枪的布局不合适9枪的角度/距离不合适解决措施 2轮班工作，或自动喷涂3与粉末供应商联系4检查枪各部分安装确保牢固5调整链速6参照以上7调整喷粉线的参数8调整枪的布局9检查枪的布局10调整枪不要使枪直接相对静电粉末涂层表面缺陷形成原因及解决方法B1、涂膜光泽不足：固化时烘烤时间过长；温度过高；烘烤内混有其它有害气体；工件表面过于粗糙；前处理方法选择不当。 2、涂膜变色：多次反复烘烤；烘箱内混有其它气体；固化时烘烤过度。 3、涂膜表面桔皮：喷涂的涂层厚薄不均；粉末雾化程度不好，喷枪有积粉现象；固化温度偏低；粉末受潮，粉末粒子太粗；工件接地不良；烘烤温度过高；涂膜太薄。 4、涂膜产生凹孔：处理不当，除油不净；源受污染，压缩空气除油，除水不彻底；工件表面不平整；受灰尘或其它杂质污染。 5、涂膜出现气泡：工件表面处理后，水分未彻底干燥，留有前处理残液；脱脂，除锈不彻底；底层挥发物未去净；工件表面有气孔；粉末涂层太厚。 6、涂膜不均匀：粉末喷雾不均匀；喷枪与工件距离过近；高压输出不稳。 7、涂膜冲击强度和附着力差：磷化膜太厚；固化温度过低，时间过短，使固化不完全；底金属未处理干净；涂工件浸水后会降低附着力。 8、涂膜产生针孔：空气中含有异物，残留油污；喷枪电压过高，造成涂层击穿；喷枪与工件距离太近，造成涂层击穿；涂层太薄；涂膜没有充分固化。 9、涂膜表面出现少量沙粒：喷雾堵塞或气流不；喷枪雾化不佳；喷粉室内有粉末滴落；有其它杂物污染工件表面。 10、涂层脱落：工件表面处理不好，除油除锈不彻底；高压静电发生器输出电压不足；工件接地不良；粉时空气压力过高； 11、供粉量不均匀：供粉管或喷粉管堵塞，粉末在喷嘴处粘附硬化；空气压力不足，压力不稳定；空压机混有油或水；供粉器流化不稳定，供粉器粉末过少；供粉管过长，粉末流动时阻力增大。 12、粉末飞扬、吸附差：静电发生器无高压不足；工件接地不良；气压过大；回收装置中风道阻塞。 13、喷粉量少：气压不足，气量不够；气压过高，粉末与流的混合体中空气比例过高；空所中混有水气和油污；喷枪头局部堵塞。 14、喷粉管阻塞：由于喷粉管材质故，粉末容易附着管壁；输出管受热，引起管中粉琳结块；输粉管弯拆，扭曲；粉末中混有较在的颗粒杂质。
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