工作時，靜電噴槍或噴杯部分接負極，工件接正極并接地。在高壓靜電發生器的高壓作用下，噴槍（或噴板、噴杯）末端與工件形成一個靜電場。

油漆顆粒所受的電場力與靜電場的電壓和油漆顆粒的帶電量成正比，與噴槍與工件的距離成反比；

當電壓足夠高時，靠近噴槍末端的區域會形成一個空氣電離區，空氣會劇烈電離并發熱，在噴槍的鋒利邊緣或極針周圍產生暗紅色光暈，在黑暗中可以清楚地看到。當空氣中產生強烈的電暈放電時。

涂料中的大部分成膜材料，即樹脂和顏料，都是由高分子有機化合物組成，多為導電電介質。除成膜材料外，溶劑型涂料還包括有機溶劑、助溶劑、固化劑、靜電稀釋劑、以及其他各種添加劑和其他物質。

除苯、二甲苯、溶劑汽油等外，這些溶劑物質大多為極性物質，電阻率低，具有一定的導電性。它們可以改善涂層的充電性能。電介質的分子結構可分為極性分子和非極性分子兩種。

由極性分子組成的電介質在受到外部電場作用時表現出電特性；由非極性分子組成的電介質在外電場作用下表現出電性能，從而對外界導電電荷產生親合力，從而使電介質外表面在電場中局部帶電。

油漆經噴嘴霧化后噴出。當霧化的油漆顆粒通過槍口的極針或噴板或噴杯的邊緣時，由于接觸而帶電。當它們通過電暈放電產生的氣體電離區時，它們的表面電荷密度會一下子增加。

在這些帶負電荷的涂料顆粒的靜電場作用下，它們以導向極性在工件表面移動，沉積在工件表面，形成均勻的涂膜。

二、工藝

(1)表面預處理。主要是除油除銹，方法同涂液體油漆的前處理。

(2)刮膩子。根據工件的缺陷程度刮去導電膩子，干燥后用砂紙打磨平整，然后進行下一道工序。

(3)保護(也稱覆蓋)。如果工件的某些部位不需要涂漆，可以在預熱前涂上保護膠，以免噴漆。

(4)預熱。一般不需要預熱。如果需要更厚的涂層，可以將工件預熱到180-20°C，這樣可以增加涂層的厚度。

(5)噴涂。在高壓靜電場中，噴粉槍接負極，工件接地（正極）形成回路。粉末借助帶負電的壓縮空氣從噴槍中噴出，根據異性吸引原理噴涂在工件上。

(6) 固化。噴涂后的工件送入180～200℃的烘房加熱使粉末固化。

(7) 清理。涂層固化后，取下保護層，抹平毛刺。

(8) 檢查。檢查工件的涂層，如有漏噴、磕碰、針泡等缺陷，應重新噴涂。

(9)缺陷處理。對檢測到漏噴、針孔、凸起、氣泡等缺陷的工件進行修復或重噴。

三、應用

靜電噴涂所噴涂的工件表面漆層的均勻性、光澤度和附著力均優于普通手工噴涂。

同時靜電噴漆無論是普通噴漆、油磁共混漆、全氯乙烯漆、氨基樹脂漆、環氧樹脂漆等均可噴涂，操作簡單，可節約油漆50%左右與一般空氣噴涂相比。

通常要求氣壓高，油漆顆粒細，速度快。但如果氣壓過高，電的作用就會被破壞。應根據所用油漆和涂料的種類、涂裝部位和被涂工件等選擇合適的涂料壓力和氣壓。

如果油漆含有較高的重顏料，則較高

可以使用油漆壓力和空氣壓力；反之，可降低油漆壓力和氣壓。一般情況下，送漆壓力為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備于1962年由法國SAMES公司研制成功，此后粉末靜電噴涂技術在世界各國發展迅速，正逐步取代溶劑型涂裝技術。

我國粉末靜電噴涂技術發展較晚，但發展潛力巨大。粉末涂料不含溶劑。通過靜電噴涂將粉末涂料噴涂在工件表面。非粘性粉末顆粒層受熱熔化，形成牢固的涂層并與工件表面緊密結合。

這種涂層具有優良的防腐性能和裝飾功能。與傳統的溶劑型涂料相比，具有更安全、污染少、適應性好、效率高、不依賴石油為原料等優點。但目前也存在一些缺點：一次性投資大、換色不方便等。

我公司生產的冰箱外殼采用粉末靜電噴涂技術，采用諾信公司1990年代末生產的粉末靜電噴涂設備。以這套設備及其應用技術為例，談談筆者的理解。

一、粉末靜電噴涂技術典型工藝流程

工件前處理→噴粉→固化→檢驗→成品

1.1 前處理

工件經過預處理，去除冷軋鋼板表面的油污和灰塵后，就可以噴粉了。同時在工件表面形成一層鋅基磷化膜，以增強噴粉后的附著力。

預處理后的工件必須完全干燥并冷卻至35℃以下，以保證噴粉后工件的理化性能和外觀質量。

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粉末噴漆房的噴槍位置，準備噴涂作業。靜電發生器通過噴槍噴嘴的電極針向工件方向的空間釋放高壓靜電（負極）。來自噴槍噴嘴的粉末和壓縮空氣的混合物以及電極周圍的空氣被電離（帶負電）。

工件通過吊架，通過輸送機與大地（接地極）相連，使噴槍與工件之間形成電場。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，并通過靜電引力在工件表面形成一層。均勻涂層。

1.2.2 粉末靜電噴涂的基本原料

使用室內環氧聚酯粉末涂料。其主要成分為環氧樹脂、聚酯樹脂、固化劑、顏料、填料及各種助劑（如流平劑、防潮劑、邊緣改性劑等）。粉末加熱固化后，將形成工件表面。需要涂層。

輔料為壓縮空氣，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%（質量分數）】

1.2.3 粉末靜電噴涂施工技術

靜態高壓60-90kV。過高的電壓容易造成粉體回彈和邊緣麻點；電壓過低會造成粉體拾取率低。

靜電電流為10-20μA。電流過大，容易造成粉末涂料放電擊穿；如果電流太低，粉末裝載率低。

流量和壓力為0.30-0.55MPa，流量和壓力越高。如果高，粉末的沉積速度會更快，有利于快速獲得預定厚度的涂層，但如果太高，則會增加粉末量和噴槍的磨損率.

霧化壓力為0.30～0.45MPa。適當增加霧化壓力可以保持粉末涂層的厚度均勻，但過高會導致送粉部件磨損很快。適當降低霧化壓力可以提高粉體覆蓋率，但過低容易堵塞送粉部位。

噴槍清洗壓力為0.5MPa。如果清洗壓力太高，會加速

e 槍尖磨損，過低容易造成槍尖卡死。

供粉桶的流化壓力為0.04～0.10MPa。如果供粉桶的流化壓力過高，會降低粉體的密度，降低生產效率。

噴槍噴嘴與工件的距離為150～300mm。噴槍噴嘴與工件的距離過近，容易造成粉末涂料的放電擊穿，過遠則會增加出粉量，降低生產效率。

輸送鏈速度為4.5～5.5m/min。輸送鏈太快會導致粉末涂層厚度不足，太慢會降低生產效率。

1.2.4 粉末靜電噴涂主要設備

● 噴槍和靜電控制器

除了傳統的內置電極針外，噴槍還配備了環形電暈，使靜電場更加均勻，并保持粉末涂層的均勻厚度。靜電控制器產生所需的靜電高壓并保持其穩定性，波動范圍小于10%。

● 供粉系統

供粉系統由新粉斗、回轉篩和供粉斗組成。粉末涂料首先加入新粉桶中，壓縮空氣通過新粉桶底部流化板上的微孔對粉末進行預流化，然后通過粉料輸送到旋轉篩泵。

旋轉篩分離出粒徑過大（100μm以上）的粉體顆粒，剩余粉體落入供粉罐。供粉筒將粉末流化到規定的水平，然后通過供粉泵和供粉管將噴槍供給噴槍。

● 回收系統

噴槍噴出的粉末除一部分吸附在工件表面外（一般為50%～70%，我公司為70%），其余自然沉淀。

沉淀過程中的部分粉體被噴粉棚側壁上的旋風回收裝置收集，較大粒徑（12μm以上）的粉體顆粒通過離心分離的原理被分離并送回旋轉篩重復使用。

12μm以下的粉末顆粒被送到濾芯回收裝置，在那里粉末受到脈沖壓縮空氣的震動，進入濾芯底部的收集料斗。這部分粉末定期清洗并包裝出售。

分離出的粉體產生的潔凈空氣（含粉體粒徑小于1μm，濃度小于5g/m3）排入噴粉室，使噴粉室保持微負壓。

如果負壓過大，很容易吸入噴粉房外的灰塵和雜質。如果負壓過小或正壓過小，容易造成粉料溢出。沉淀在噴粉棚底部的粉料被收集起來，然后通過粉泵進入回轉篩重復使用。

回收粉與新粉的混合比例為（1:3）至（1:1）。使用該回收系統，公司整體粉體利用率平均達到95%。

● 噴粉室

頂板和壁板采用透光聚丙烯塑料材質，最大限度減少粉末粘附量，防止靜電荷積聚干擾靜電場。底板和底座采用不銹鋼制造，易于清潔且具有足夠的機械強度。

● 輔助系統

包括空調、除濕機。空調的作用是保持噴粉溫度在35℃以下，防止粉體結塊；另一種是通過空氣循環（風速小于0.3m/s）保持噴粉室內微負壓。

除濕機的作用是將噴粉房的相對濕度保持在45%～55%。濕度過大的空氣容易放電并破壞粉末涂料，濕度過小則導電性差，不易電離。

1.3 固化

1.3.1 粉體凝固的基本原理

環氧樹脂中的環氧基、聚酯樹脂中的羧基和固化劑中的胺基發生縮聚加成反應交聯成大分子網絡，同時放出小分子氣體（副產物） ）。

固化過程分為4個階段：熔化、流平、膠凝和凝固。

達到熔點后，工件表面的粉末開始熔化，并逐漸與內部粉末形成漩渦，直至完全熔化。

粉末完全熔化后，開始緩慢流動，在工件表面形成一層薄而平坦的層。這個階段稱為調平。溫度繼續升高達到膠點后，有短暫的凝膠化（溫度保持不變），之后溫度繼續升高，粉體發生化學反應而固化。

1.3.2 粉體凝固的基本過程

使用的粉末固化工藝為180°C，烘烤15分鐘，為正常固化。溫度和時間是指工件的實際溫度和保持不低于此溫度的累計時間，而不是固化爐的設定溫度和工件在爐內的行走時間。

然而，兩者是相互關聯的。設備初次調試時，需使用爐溫跟蹤儀測量最大工件上、中、下3個點的表面溫度和累計時間，并根據需要調整固化爐設定溫度和輸送鏈速度。到測量結果（它決定了工件在爐內的行走時間），直到滿足上述固化工藝的要求。

這樣就可以得到兩者的對應關系，所以在一段時間內（一般是2個月），只需要控制速度就可以保證固化過程。

1.3.3 粉體固化的主要設備

該設備主要包括加熱燃燒器、循環風機及風道、爐體三部分。我公司使用的加熱燃燒器為德國威索產品，使用0～35#輕柴油。具有加熱效率高、省油等優點。

循環風扇進行熱交換。送風管的一級口在爐底，向上每隔600mm有三級口。這樣可以保證1 200mm工件范圍內的溫度波動小于5°C，防止工件上下部分色差過大。

回風管位于爐體頂部，可以保證爐體內的上下溫度盡可能均勻。爐體具有橋式結構，不僅有利于熱風的保存，還可以防止生產結束后爐內風量減少，吸引外界灰塵和雜質。

1.4 檢查

工件固化后，日常檢查主要是外觀（是否光滑有光澤，是否有顆粒、縮孔等缺陷）和厚度（控制在55-90μm）。

如果需要第一次調試或者需要更換粉體，需要使用相應的檢測儀器檢測以下項目：外觀、光澤度、色差、涂層厚度、附著力（橫切法）、硬度（鉛筆法）、沖擊強度、耐鹽霧性（400h）、耐候性（人工加速老化）、耐熱濕性（1000h）

1.5 成品

檢驗合格后，將成品分揀放入運輸車和周轉箱內，并用報紙等軟質材料相互隔開，防止劃傷，做好標記待用。

二、粉末靜電噴涂作業常見問題及解決方法

2.1 涂層雜質

常見的雜質主要來自粉末噴涂環境中的顆粒和其他各種因素造成的雜質。它們總結如下：

(1)固化爐內雜質。解決方法是用濕布和吸塵器徹底清潔固化爐內壁，重點是掛鏈和風管之間的縫隙。如果是黑色大顆粒雜質，則需要檢查送風管過濾器是否損壞，如有損壞，及時更換。

(2)噴粉室內有雜質。主要是灰塵、衣物纖維、設備磨粒和灰塵沉積系統。解決方法是每天上班前用壓縮空氣吹掃噴粉系統，用濕布和吸塵器徹底清潔噴粉設備和噴粉室。

(3) 吊鏈雜質。主要是懸掛鏈油擋板和一級吊具水盤（材質為熱鍍鋅板）經過預處理酸堿蒸氣腐蝕后的產品。解決辦法是定期清潔這些設施。

(4)粉末雜質。主要原因是粉體添加劑過多，顏料分散不均，造成粉斑。

通過粉末擠壓。解決辦法是提高粉體質量，改進粉體儲運方式。

(5)預處理雜質。主要是磷化渣引起的大顆粒雜質和磷化膜黃銹引起的小雜質片狀。解決的辦法是及時清理磷化槽和噴淋管道內堆積的渣，控制磷化槽液的濃度和比例。

(6)水雜質。主要是預處理所用水中含砂量和鹽分含量過高造成的雜質。解決辦法是加一個濾水器，用純凈水作為最后兩級清洗水。

2.2 涂層收縮率

(1)脫脂前處理不良或脫脂后水洗不良造成表面活性劑殘留造成的收縮。解決的辦法是控制預脫油槽和脫油槽的濃度和比例，減少工件上的油量，加強清洗效果。

(2)含油量過大引起的水收縮。

解決辦法是加裝進水過濾器，防止進水泵漏油。

(3)壓縮空氣含水量過高引起的收縮。解決辦法是及時排出壓縮空氣冷凝水。

(4) 濕粉引起的收縮。解決辦法是改善粉體的儲運條件，增加除濕機，保證回收粉體的及時使用。

(5)懸掛鏈條上的油被空調風吹到工件上而引起的收縮。解決辦法是改變空調出風口的位置和方向。

(6) 粉體混合引起的收縮。解決辦法是在換粉時徹底清洗噴粉系統。

2.3 鍍膜色差

(1) 粉末顏料分布不均造成的色差。解決的辦法是提高粉體的質量，保證粉體的L、a、b相差不大，正反均勻。

(2)固化溫度不同引起的色差。解決的辦法是控制設定溫度和輸送鏈速度，保持工件固化溫度和時間的一致性和穩定性。

(3) 涂層厚度不均勻引起的色差。解決的辦法是調整噴粉工藝參數，保證噴粉設備運行良好，保證涂層厚度均勻。

2.4 涂層附著力差

(1)前處理水洗不徹底導致脫脂劑殘留、工件上磷化殘留或洗滌槽被堿液污染而導致附著力差。解決的辦法是加強水洗，調整脫脂工藝參數，防止磷化后脫脂液進入洗滌槽。

(2) 因泛黃、起霜或部分無磷化層而造成的附著力差。解決辦法是調整磷化浴液的濃度和配比，提高磷化溫度。

(3)工件邊角水分干燥不良引起的附著力差。解決辦法是提高干燥溫度。

(4)固化溫度不足造成的大面積涂層附著力差。解決辦法是提高固化溫度。

(5) 深井水中含油、含鹽量過高導致附著力差。解決辦法是加一個進水過濾器，最后兩次清洗水用純水。

總之，粉末靜電噴涂技術及其應用方法還有很多，需要在實踐中靈活運用。