静电喷涂技术的应用

1、前言

随着现代工业的迅速发展，防腐蚀越来越显得重要，防腐蚀应用比较普遍的有效方法之一，就是在设备表面涂上一层非金属保护层，如油漆、涂料、树脂等。一般采用涂刷或喷涂方法进行施工，但这几种施工方法均存在效率低、浪费油漆太多和严重影响人体健康等缺点。针对这些缺点，近年来，静电喷涂应用于生产，并获得良好的效果。这种喷涂是现代喷涂中的一项新技术，它与普通刷漆、喷漆或机械喷涂相比有许多优点，它大大地改善了工人的劳动环境，不会或很少有漆雾飞扬在空气中去，保证了工人的身体健康。

2、静电喷涂的原理

静电喷涂是根据电泳的物理现象，使雾化了的油漆微粒在直流高压电场中带上负电荷，并在静电场的作用下，定向地被流向带正电荷的工件表面，被中和沉积成一层均匀附着牢固的薄膜的涂装方法称为静电喷涂法。

静电喷涂分为空气雾化式喷涂和旋杯雾化式喷涂两种。

2.1 空气雾化式喷涂

此喷枪和普通所用压缩空气喷枪喷涂相似，但其结构形式是截然不同的，整个喷枪除手柄、喷漆嘴和极针为金属外，其它全部为尼龙制品，负高压就接通在喷漆嘴和极针上，油漆在压缩空气的作用下，呈雾化状态，由喷漆嘴射出，射至喷漆嘴口及极针处，电场的油漆雾化粒子，又受到不均匀强电场的分裂作用，而进一步的雾化并带电，成为“离子漆粒群”。“离子漆粒群”在电场力压缩空气喷射力(同一方向)的同时作用下，向导极性工件表面吸附中和，这就构成了空气雾化式静电喷涂。

2.2 旋杯雾化式喷涂

旋杯式静电喷涂是利用一个具有锐利边缘高速旋转的金属杯，并在旋杯轴上接通负高压静电，则旋杯的内壁，由于旋转，油漆受离心力的作用，向四周扩散，而抹成均匀的薄膜状态，并向旋杯口流甩，流甩至旋杯口的油漆，又受到强电场力的分裂作用，进一步雾化为油漆微粒子。与此同时，油漆微粒亦获得了电荷，成为负电荷漆粒，在电场力的作用下漆粒子群迅速向导极性工件吸附中和，于是油漆便均匀地牢固吸附在工件表面上，这样就形成了静电喷涂。

3、静电喷涂的特点

静电喷涂与空气喷涂相比有如下特点：

⑴ 涂料利用率大幅提高

一般空气喷涂时涂料的利用率仅为30%～50%，对多孔或网状结构工件，涂料利用率还低于30%。而采用静电喷涂，涂料粒子受电场作用力被吸附于工件表面，显著减少了飞溅及回弹，涂料损耗大大减少，利用率提高1倍～2倍。

⑵ 提高劳动生产率

静电喷涂适用于大批量生产，可多支喷枪同时喷涂，易于实现自动化流水作业，生产效率比空气喷涂提高1倍～3倍。

⑶ 提高涂装产品质量

由于带电涂料微粒受电场力作用在工件上放电沉积，并依据电力线分布产生环抱效应。通过对喷枪的配置和喷涂参数的调节，可以获得均匀、平整、光滑、丰满的涂层，提高涂层的防护和装饰效果。

⑷ 改善涂装作业环境

空气喷涂漆雾飞溅严重，作业环境很差。而静电喷涂产生的漆雾飞溅很少，并且在喷漆室中进行，劳动条件大大改善。

⑸ 存在尖端效应

由于静电场的尖端效应，对抗凹部分产生屏蔽，形成涂层较薄，而尖端、锐边则涂层较厚。一般要用手工补喷，以弥补缺陷。

⑹ 不适于非导体工件

对塑料、木材、橡胶、玻璃等非导体工件，必须要经过特殊处理使之导电后，才能进行静电喷涂，否则不适用。

⑺ 存在高压火花放电危险

静电喷涂是在高压下进行作业，当工件晃动或因操作不当造成极间距离过近时，会引起高压火花打火，有火灾危险。因此静电喷涂应特别注意安全，喷漆室设置灭火装置极重要。

⑻ 对涂料的电性能要求高

静电喷涂对涂料的电性能要求较高，并易受环境温湿度的影响，无把握时应先进行试验。

4、静电喷涂的设备及用途

4.1 高频高压静电发生器

高频高压静电发生器分高压和低压两部分，它供给喷漆用的高电压低电流，通过喷枪的极针或喷杯产生强大的电场。

4.2 喷枪

喷枪的手柄，喷嘴和极针或喷杯为金属，其他均为尼龙制品。用尼龙的目的是电绝缘性好，它使喷漆时油漆雾化并将高频高压静电发生器输送来的高压电通过喷枪的极针或旋杯，在喷枪与被喷工件之间形成电场。

4.3 油漆罐(压力罐)

油漆罐为铁制的，它是装油漆用的，并通过压缩空气将油漆输送到喷枪去。

4.4 空气压缩机

空气压缩机供给0.3～0.4MPa的压缩空气，所输出的压缩空气必须通过油水分离器把水分除去。

4.5 空气调压阀

空气调压阀有两只，一只装在压力罐上，输入压力为0.5MPa，输出压力为0.05～0.15MPa。另一只装在喷枪前面的风管上，输入压力0.5MPa，输出压力0.3～0.4 MPa，其目的是使压缩空气的压力稳定。

4.6 聚氯乙烯塑料软管

聚氯乙烯塑料透明软管直径为5～6mm，耐压在0.5MPa，它的特点是轻便、耐油漆，它是输送压缩空气和油漆。

5、主要工艺条件

5.1 喷枪与电网的位置

电网起着回弹漆雾，减少油漆涂料消耗的作用，喷枪离电网不宜太近，一般以70cm以上为宜。

5.2 喷枪与工件的距离

喷枪与工件的距离直接影响电场强度，在保证质量和安全的前提下，尽量取近距离，以充分利用电场强度，一般为25～35cm。

5.3 电压与电流

静电喷涂输入电压为220伏交流电，输出直流电压的高低很关键，电压愈高涂着力就愈高，一般为10～12万伏，有时8～10万伏亦可。工作电流一般为85毫安。

5.4 输漆压力和雾化压力

通常要求气压高，漆粒细，速度快。但气压过高，则会破坏电力的作用。应根据所用油漆涂料品种、涂装现场和待涂工件等的不同，而选择相适应的漆压和气压。若涂料中含有较高重质颜料，可采用较高的漆压和气压；反之，则可降低漆压和气压。一般情况下，输漆压力为0.12～0.24MPa，雾化气压为0.15～0.20MPa。

6、操作工艺

高频高压直电流，通过喷枪在喷物周围形成强大的电磁场(喷枪接负极，被喷物接正极)， 油漆在压力罐中由压缩空气送喷枪，在喷枪内借助另一股压缩空气压力使之雾化，雾化了的油漆微粒进入电磁场中带上了负电荷，因而定向飞到正电荷的被喷物表面。

输入电压(交流电)220伏

输出电压(高频高压直流电)10～12万伏

工作电流85毫安

压力罐风压 0.08～0.1MPa

油漆雾化风压 0.3～0.4 MPa

喷距 25～35cm

移动速度 灵活掌握

油漆粘度 19～21秒(4＃涂料杯)

由于一般的油漆均不导电，所以要用稀释剂来调剂，在选择稀释剂时要考虑它们的导电性和蒸发速度。

7、应用效果

静电喷涂所喷工件表面的漆层其均匀度、光泽度以及附着力均比普通手工喷漆尤佳。同时静电喷漆不论是普通喷漆、油性和磁性的调和漆、过氯乙烯漆、氨基树脂漆、环氧树脂漆等都可以喷，操作简单，且比一般气喷能节省50％左右的油漆。

8、注意事项

根据工作物的大小可用大小口径不同的枪头，一般来说，喷小面积的可用5～6毫米口径的枪头，若大面积可采用6毫米以上口径的枪头。油漆种类不同，它的比重也不同，若比重大的可加大风压，但风压绝对不能超过电磁场的强度。静电发生器不仅能用来喷漆，还可代替高频火花检验器，解决塑料衬里之类的施工问题，也可用来喷水泥和喷塑料等工作。在进行静电喷涂时，还应注意悬挂工件与地面的距离必须在1米以上，而工件与工件之间的距离在互不碰撞的前提下，距离愈小愈好。喷枪的转度也很重要，一般旋风式喷枪转速为800转/分，而旋杯式喷枪的转速必须大于1000转/分。为提高静电喷涂的效率，常常同时使用两支或两支以上的喷枪进行喷涂。此时因带有相同电荷的漆雾互相排斥，影响涂膜质量，所以两支喷枪的间距至少1米。但若两支喷枪不在同一平面作业时，相隔可以近一些。

此外，因静电喷涂所用的直流电压高达10万伏，稍有不慎就会出事故，因此，必须注意操作安全。

9、结语

主要在于适应范围广，可以喷涂不同类型的油漆涂料产品，和气喷相比，可节约50％左右的稀释剂，可提高涂装效率10倍以上，不会或很少有漆雾飞散到空气中，同时可提高涂膜质量，极大的改善了涂装现场的卫生条件，有助于保障喷漆工人的健康