Причины и решения явления падения порошка после порошкового покрытия

Причины и решения явления падения порошка после порошкового покрытия

Производители линий по производству покрытий в целом считают, что основным фактором, влияющим на принятие и удержание заряда частицами порошка, является диэлектрическая проницаемость порошка. Чем ниже диэлектрическая проницаемость порошка, тем легче частицам стать заряженными, но тем легче им потерять заряд. Это выражается в слабой силе адсорбции порошка на заготовке, что приводит к его осыпанию при незначительной вибрации. Для электростатического напыления порошковых покрытий следует использовать как можно более высокую диэлектрическую проницаемость, что значительно увеличит силу адсорбции порошка.

Из электростатики известно, что распределение поверхностных зарядов на заряженном изолированном проводнике связано с радиусом кривизны поверхности. Плотность заряда выше в областях с большей кривизной (т. е. с острыми поверхностями), а также выше напряженность электрического поля в окружающем пространстве. Когда напряженность электрического поля достигнет достаточной силы, чтобы ионизировать окружающий газ, верхний конец проводника разряжается. Если это отрицательный разряд высокого напряжения, электроны, покидающие проводник, будут ускоряться сильным электрическим полем, заставляя их сталкиваться с молекулами воздуха и ионизировать их, образуя положительные ионы и электроны. Вновь генерируемые электроны ускоряются и снова сталкиваются, заставляя молекулы воздуха образовывать процесс «электронной лавины». Электроны имеют небольшую массу, и когда они покидают область ионизации, они быстро притягиваются гораздо более тяжелыми молекулами газа, которые становятся свободными отрицательными ионами. Этот тип отрицательных ионов устремляется к положительному электроду под действием силы электрического поля, создавая в ионосфере слой гало-разряда, который называется гало-разрядом. Когда порошок проходит через периферию короны, он заряжается за счет столкновения отрицательных ионов, устремляющихся к положительному электроду.

Большинство промышленных порошковых покрытий представляют собой структурно сложные полимерные изоляторы, и отрицательные ионы могут адсорбироваться на поверхности частиц порошка только тогда, когда на поверхности порошка есть подходящие места для приема зарядов. Для отрицательных ионов этот участок может представлять собой положительно заряженную примесь в составе порошка или ямку потенциальной энергии в составе, либо он может быть чисто механическим. Однако независимо от механизма адсорбции осаждение ионов на каждую частицу порошка является непростой задачей. Поверхностное сопротивление частиц порошка очень велико, и заряд не будет перераспределяться за счет проводимости, поэтому распределение поверхностного заряда неравномерно.

Частицы порошкового покрытия вблизи электрода заряжаются отрицательно из-за коронного разряда. Когда частицы порошка только что покидают дульный срез, они выдуваются близко к заготовке (положительный электрод) под действием силы подачи сжатого воздуха и, направляясь силой электрического поля, покрытие прочно адсорбируется на заготовке. Обычно для достижения толщины покрытия 50-100 мкм требуется всего несколько секунд. В то же время, когда слой порошка достигает определенной толщины, на поверхности сохраняется толстый экранирующий отрицательный заряд слой, в результате чего последующие частицы отрицательного заряда отталкиваются назад и покрытие больше не утолщается. На этом процесс нанесения покрытия завершен.