工作时，静电喷枪或喷杯部分接负极，工件接正极并接地。在高压静电发生器的高压作用下，喷枪（或喷板、喷杯）末端与工件形成一个静电场。

油漆颗粒所受的电场力与静电场的电压和油漆颗粒的带电量成正比，与喷枪与工件的距离成反比；

当电压足够高时，靠近喷枪末端的区域会形成一个空气电离区，空气会剧烈电离并发热，在喷枪的锋利边缘或极针周围产生暗红色光晕，在黑暗中可以清楚地看到。当空气中产生强烈的电晕放电时。

涂料中的大部分成膜材料，即树脂和颜料，都是由高分子有机化合物组成，多为导电电介质。除成膜材料外，溶剂型涂料还包括有机溶剂、助溶剂、固化剂、静电稀释剂、以及其他各种添加剂和其他物质。

除苯、二甲苯、溶剂汽油等外，这些溶剂物质大多为极性物质，电阻率低，具有一定的导电性。它们可以改善涂层的充电性能。电介质的分子结构可分为极性分子和非极性分子两种。

由极性分子组成的电介质在受到外部电场作用时表现出电特性；由非极性分子组成的电介质在外电场作用下表现出电性能，从而对外界导电电荷产生亲合力，从而使电介质外表面在电场中局部带电。

油漆经喷嘴雾化后喷出。当雾化的油漆颗粒通过枪口的极针或喷板或喷杯的边缘时，由于接触而带电。当它们通过电晕放电产生的气体电离区时，它们的表面电荷密度会一下子增加。

在这些带负电荷的涂料颗粒的静电场作用下，它们以导向极性在工件表面移动，沉积在工件表面，形成均匀的涂膜。

二、工艺

(1)表面预处理。主要是除油除锈，方法同涂液体油漆的前处理。

(2)刮腻子。根据工件的缺陷程度刮去导电腻子，干燥后用砂纸打磨平整，然后进行下一道工序。

(3)保护(也称覆盖)。如果工件的某些部位不需要涂漆，可以在预热前涂上保护胶，以免喷漆。

(4)预热。一般不需要预热。如果需要更厚的涂层，可以将工件预热到180-20°C，这样可以增加涂层的厚度。

(5)喷涂。在高压静电场中，喷粉枪接负极，工件接地（正极）形成回路。粉末借助带负电的压缩空气从喷枪中喷出，根据异性吸引原理喷涂在工件上。

(6) 固化。喷涂后的工件送入180～200℃的烘房加热使粉末固化。

(7) 清理。涂层固化后，取下保护层，抹平毛刺。

(8) 检查。检查工件的涂层，如有漏喷、磕碰、针泡等缺陷，应重新喷涂。

(9)缺陷处理。对检测到漏喷、针孔、凸起、气泡等缺陷的工件进行修复或重喷。

三、应用

静电喷涂所喷涂的工件表面漆层的均匀性、光泽度和附着力均优于普通手工喷涂。

同时静电喷漆无论是普通喷漆、油磁共混漆、全氯乙烯漆、氨基树脂漆、环氧树脂漆等均可喷涂，操作简单，可节约油漆50%左右与一般空气喷涂相比。

通常要求气压高，油漆颗粒细，速度快。但如果气压过高，电的作用就会被破坏。应根据所用油漆和涂料的种类、涂装部位和被涂工件等选择合适的涂料压力和气压。

如果油漆含有较高的重颜料，则较高

可以使用油漆压力和空气压力；反之，可降低油漆压力和气压。一般情况下，送漆压力为0.12～0.24MPa，雾化气压为0.15～0.20MPa。

世界上第一套粉末静电喷涂设备于1962年由法国SAMES公司研制成功，此后粉末静电喷涂技术在世界各国发展迅速，正逐步取代溶剂型涂装技术。

我国粉末静电喷涂技术发展较晚，但发展潜力巨大。粉末涂料不含溶剂。通过静电喷涂将粉末涂料喷涂在工件表面。非粘性粉末颗粒层受热熔化，形成牢固的涂层并与工件表面紧密结合。

这种涂层具有优良的防腐性能和装饰功能。与传统的溶剂型涂料相比，具有更安全、污染少、适应性好、效率高、不依赖石油为原料等优点。但目前也存在一些缺点：一次性投资大、换色不方便等。

我公司生产的冰箱外壳采用粉末静电喷涂技术，采用诺信公司1990年代末生产的粉末静电喷涂设备。以这套设备及其应用技术为例，谈谈笔者的理解。

一、粉末静电喷涂技术典型工艺流程

工件前处理→喷粉→固化→检验→成品

1.1 前处理

工件经过预处理，去除冷轧钢板表面的油污和灰尘后，就可以喷粉了。同时在工件表面形成一层锌基磷化膜，以增强喷粉后的附着力。

预处理后的工件必须完全干燥并冷却至35℃以下，以保证喷粉后工件的理化性能和外观质量。

1.2 喷粉

1.2.1 粉末静电喷涂的基本原理

工件通过输送链进入粉末喷漆房的喷枪位置，准备喷涂作业。静电发生器通过喷枪喷嘴的电极针向工件方向的空间释放高压静电（负极）。来自喷枪喷嘴的粉末和压缩空气的混合物以及电极周围的空气被电离（带负电）。

工件通过吊架，通过输送机与大地（接地极）相连，使喷枪与工件之间形成电场。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，并通过静电引力在工件表面形成一层。均匀涂层。

1.2.2 粉末静电喷涂的基本原料

使用室内环氧聚酯粉末涂料。其主要成分为环氧树脂、聚酯树脂、固化剂、颜料、填料及各种助剂（如流平剂、防潮剂、边缘改性剂等）。粉末加热固化后，将形成工件表面。需要涂层。

辅料为压缩空气，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 粉末静电喷涂施工技术

静态高压60-90kV。过高的电压容易造成粉体回弹和边缘麻点；电压过低会造成粉体拾取率低。

静电电流为10-20μA。电流过大，容易造成粉末涂料放电击穿；如果电流太低，粉末装载率低。

流量和压力为0.30-0.55MPa，流量和压力越高。如果高，粉末的沉积速度会更快，有利于快速获得预定厚度的涂层，但如果太高，则会增加粉末量和喷枪的磨损率.

雾化压力为0.30～0.45MPa。适当增加雾化压力可以保持粉末涂层的厚度均匀，但过高会导致送粉部件磨损很快。适当降低雾化压力可以提高粉体覆盖率，但过低容易堵塞送粉部位。

喷枪清洗压力为0.5MPa。如果清洗压力太高，会加速

e 枪尖磨损，过低容易造成枪尖卡死。

供粉桶的流化压力为0.04～0.10MPa。如果供粉桶的流化压力过高，会降低粉体的密度，降低生产效率。

喷枪喷嘴与工件的距离为150～300mm。喷枪喷嘴与工件的距离过近，容易造成粉末涂料的放电击穿，过远则会增加出粉量，降低生产效率。

输送链速度为4.5～5.5m/min。输送链太快会导致粉末涂层厚度不足，太慢会降低生产效率。

1.2.4 粉末静电喷涂主要设备

● 喷枪和静电控制器

除了传统的内置电极针外，喷枪还配备了环形电晕，使静电场更加均匀，并保持粉末涂层的均匀厚度。静电控制器产生所需的静电高压并保持其稳定性，波动范围小于10%。

● 供粉系统

供粉系统由新粉斗、回转筛和供粉斗组成。粉末涂料首先加入新粉桶中，压缩空气通过新粉桶底部流化板上的微孔对粉末进行预流化，然后通过粉料输送到旋转筛泵。

旋转筛分离出粒径过大（100μm以上）的粉体颗粒，剩余粉体落入供粉罐。供粉筒将粉末流化到规定的水平，然后通过供粉泵和供粉管将喷枪供给喷枪。

● 回收系统

喷枪喷出的粉末除一部分吸附在工件表面外（一般为50%～70%，我公司为70%），其余自然沉淀。

沉淀过程中的部分粉体被喷粉棚侧壁上的旋风回收装置收集，较大粒径（12μm以上）的粉体颗粒通过离心分离的原理被分离并送回旋转筛重复使用。

12μm以下的粉末颗粒被送到滤芯回收装置，在那里粉末受到脉冲压缩空气的震动，进入滤芯底部的收集料斗。这部分粉末定期清洗并包装出售。

分离出的粉体产生的洁净空气（含粉体粒径小于1μm，浓度小于5g/m3）排入喷粉室，使喷粉室保持微负压。

如果负压过大，很容易吸入喷粉房外的灰尘和杂质。如果负压过小或正压过小，容易造成粉料溢出。沉淀在喷粉棚底部的粉料被收集起来，然后通过粉泵进入回转筛重复使用。

回收粉与新粉的混合比例为（1:3）至（1:1）。使用该回收系统，公司整体粉体利用率平均达到95%。

● 喷粉室

顶板和壁板采用透光聚丙烯塑料材质，最大限度减少粉末粘附量，防止静电荷积聚干扰静电场。底板和底座采用不锈钢制造，易于清洁且具有足够的机械强度。

● 辅助系统

包括空调、除湿机。空调的作用是保持喷粉温度在35℃以下，防止粉体结块；另一种是通过空气循环（风速小于0.3m/s）保持喷粉室内微负压。

除湿机的作用是将喷粉房的相对湿度保持在45%～55%。湿度过大的空气容易放电并破坏粉末涂料，湿度过小则导电性差，不易电离。

1.3 固化

1.3.1 粉体凝固的基本原理

环氧树脂中的环氧基、聚酯树脂中的羧基和固化剂中的胺基发生缩聚加成反应交联成大分子网络，同时放出小分子气体（副产物） ）。

固化过程分为4个阶段：熔化、流平、胶凝和凝固。

达到熔点后，工件表面的粉末开始熔化，并逐渐与内部粉末形成漩涡，直至完全熔化。

粉末完全熔化后，开始缓慢流动，在工件表面形成一层薄而平坦的层。这个阶段称为调平。温度继续升高达到胶点后，有短暂的凝胶化（温度保持不变），之后温度继续升高，粉体发生化学反应而固化。

1.3.2 粉体凝固的基本过程

使用的粉末固化工艺为180°C，烘烤15分钟，为正常固化。温度和时间是指工件的实际温度和保持不低于此温度的累计时间，而不是固化炉的设定温度和工件在炉内的行走时间。

然而，两者是相互关联的。设备初次调试时，需使用炉温跟踪仪测量最大工件上、中、下3个点的表面温度和累计时间，并根据需要调整固化炉设定温度和输送链速度。到测量结果（它决定了工件在炉内的行走时间），直到满足上述固化工艺的要求。

这样就可以得到两者的对应关系，所以在一段时间内（一般是2个月），只需要控制速度就可以保证固化过程。

1.3.3 粉体固化的主要设备

该设备主要包括加热燃烧器、循环风机及风道、炉体三部分。我公司使用的加热燃烧器为德国威索产品，使用0～35#轻柴油。具有加热效率高、省油等优点。

循环风扇进行热交换。送风管的一级口在炉底，向上每隔600mm有三级口。这样可以保证1 200mm工件范围内的温度波动小于5°C，防止工件上下部分色差过大。

回风管位于炉体顶部，可以保证炉体内的上下温度尽可能均匀。炉体具有桥式结构，不仅有利于热风的保存，还可以防止生产结束后炉内风量减少，吸引外界灰尘和杂质。

1.4 检查

工件固化后，日常检查主要是外观（是否光滑有光泽，是否有颗粒、缩孔等缺陷）和厚度（控制在55-90μm）。

如果需要第一次调试或者需要更换粉体，需要使用相应的检测仪器检测以下项目：外观、光泽度、色差、涂层厚度、附着力（横切法）、硬度（铅笔法）、冲击强度、耐盐雾性（400h）、耐候性（人工加速老化）、耐热湿性（1000h）

1.5 成品

检验合格后，将成品分拣放入运输车和周转箱内，并用报纸等软质材料相互隔开，防止划伤，做好标记待用。

二、粉末静电喷涂作业常见问题及解决方法

2.1 涂层杂质

常见的杂质主要来自粉末喷涂环境中的颗粒和其他各种因素造成的杂质。它们总结如下：

(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内壁，重点是挂链和风管之间的缝隙。如果是黑色大颗粒杂质，则需要检查送风管过滤器是否损坏，如有损坏，及时更换。

(2)喷粉室内有杂质。主要是灰尘、衣物纤维、设备磨粒和灰尘沉积系统。解决方法是每天上班前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) 吊链杂质。主要是悬挂链油挡板和一级吊具水盘（材质为热镀锌板）经过预处理酸碱蒸气腐蚀后的产品。解决办法是定期清洁这些设施。

(4)粉末杂质。主要原因是粉体添加剂过多，颜料分散不均，造成粉斑。

通过粉末挤压。解决办法是提高粉体质量，改进粉体储运方式。

(5)预处理杂质。主要是磷化渣引起的大颗粒杂质和磷化膜黄锈引起的小杂质片状。解决的办法是及时清理磷化槽和喷淋管道内堆积的渣，控制磷化槽液的浓度和比例。

(6)水杂质。主要是预处理所用水中含砂量和盐分含量过高造成的杂质。解决办法是加一个滤水器，用纯净水作为最后两级清洗水。

2.2 涂层收缩率

(1)脱脂前处理不良或脱脂后水洗不良造成表面活性剂残留造成的收缩。解决的办法是控制预脱油槽和脱油槽的浓度和比例，减少工件上的油量，加强清洗效果。

(2)含油量过大引起的水收缩。

解决办法是加装进水过滤器，防止进水泵漏油。

(3)压缩空气含水量过高引起的收缩。解决办法是及时排出压缩空气冷凝水。

(4) 湿粉引起的收缩。解决办法是改善粉体的储运条件，增加除湿机，保证回收粉体的及时使用。

(5)悬挂链条上的油被空调风吹到工件上而引起的收缩。解决办法是改变空调出风口的位置和方向。

(6) 粉体混合引起的收缩。解决办法是在换粉时彻底清洗喷粉系统。

2.3 镀膜色差

(1) 粉末颜料分布不均造成的色差。解决的办法是提高粉体的质量，保证粉体的L、a、b相差不大，正反均匀。

(2)固化温度不同引起的色差。解决的办法是控制设定温度和输送链速度，保持工件固化温度和时间的一致性和稳定性。

(3) 涂层厚度不均匀引起的色差。解决的办法是调整喷粉工艺参数，保证喷粉设备运行良好，保证涂层厚度均匀。

2.4 涂层附着力差

(1)前处理水洗不彻底导致脱脂剂残留、工件上磷化残留或洗涤槽被碱液污染而导致附着力差。解决的办法是加强水洗，调整脱脂工艺参数，防止磷化后脱脂液进入洗涤槽。

(2) 因泛黄、起霜或部分无磷化层而造成的附着力差。解决办法是调整磷化浴液的浓度和配比，提高磷化温度。

(3)工件边角水分干燥不良引起的附着力差。解决办法是提高干燥温度。

(4)固化温度不足造成的大面积涂层附着力差。解决办法是提高固化温度。

(5) 深井水中含油、含盐量过高导致附着力差。解决办法是加一个进水过滤器，最后两次清洗水用纯水。

总之，粉末静电喷涂技术及其应用方法还有很多，需要在实践中灵活运用。