[发明专利]粉末喷涂放电组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电粉末喷涂设备，并且具体地，但是不唯一 地，涉及用于静电粉末喷涂设备的电极装置。

背景技术

静电粉末喷涂设备可用于将粉末涂料沉积在基板上。已知的静 电粉末喷涂设备通常包括可从中喷射粉末的喷嘴和位于喷嘴附近的 放电电极。放电电极相对于接地工件保持在高电位，从而在放电电 极与工件之间产生电磁场。当粉末穿过电磁场时，其变为带电的， 从而被吸引并附着至工件。

电晕放电型静电喷枪通过放出非常高的直流电压来操作，该电 压通常在30至100kV之间。在放电电极或电极处的此高电压导致 产生电离空气(ionized air)的放电电流，当喷射粉末在空气流中被 输送至待涂覆的接地制品时，喷射粉末穿过该电离空气。当粉末穿 过电离空气时，部分电荷从电离空气转移至粉末，并且这导致粉末 被吸引至任何处于较低电位的物质，例如接地制品。

通常认定此充电方法具有三个缺点，即“法拉第笼”、“反电离” 和“桔皮皱纹”。

在法拉第笼中，带电粉末沿着放电电极与接地工件之间的静电 力线。这些力线可有利于，使得制品具有周围缠绕的效果并且使得 制品具有背向喷枪的涂覆区域(诸如后表面)，但是由于力线建立在 凹处的外边缘上且将不会穿入内部，因此当涂覆凹处时，会引起问 题。这使得涂覆这种凹处的内部非常困难。

在反电离中，来自电离空气的过量电荷落入(entrap)沉积在制 品表面上的粉末层内，并且由于电荷都是相同的极性，所以相斥作 用会引起电荷集中，尤其是在较厚的涂层中，其可从沉积粉末层喷 出，从而在完工并固化(cured)的粉末薄膜中留下孔洞和凹陷。

在桔皮皱纹中，完工固化的粉末薄膜具有类似细微凹印磨光 (fine hammer finish)的不均匀皱纹状效果。可以相信很大程度上这是 由电离空气中的过量电荷被吸引至沉积粉末的表面而引起，并且当 粉末在固化过程中熔化时，此过量电荷朝着基板表面移动，在完工 的粉末薄膜中产生缺口。

总而言之，已知的装置具有下述缺点，场的性质，即强度和分 布，很大程度上取决于工件的几何形状和放电电极与工件的接近程 度。对于具有诸如陡沿、切口等复杂形状的工件，场倾向于在那些 能够产生优先涂层的区域集中，并从而在那些区域中产生不均匀的 涂层厚度。场线还坚固地建立在放电电极与凹处的外边缘之间，从 而在凹处内产生“法拉第笼”，这种“法拉第笼”难以被涂覆是众所 周知的，这是因为在深凹处内场较弱或不存在。

为了有效地为涂覆粉末(coating powder)充电，由放电电极以 自由离子的形式产生比实际需要充电给粉末的电荷多得多的电荷。 这些自由离子被吸引至接地工件，虽然大多数通过接地而被“中和”， 但是相当数量的自由离子落在通过粉末而与地面绝缘的粉末层中或 保留在粉末层的表面上，并且能够在完工的粉末薄膜中产生凹陷或 孔洞，或者在完工表面上产生“桔皮皱纹”效果。

有多种方法能够将这三个问题最小化，例如，操作者可对放电 电压和/或放电电流进行连续调节，以适应喷枪到制品的距离以及制 品类型/被喷射粉末的类型。这在繁忙的生产线上不太实用。

很多喷枪/控制系统具有用于为不同类型制品(例如，平板、具 有法拉第笼的复杂部件、或在制品上已存在绝缘粉末薄膜的重涂覆 (recoating))充电的预选设置。虽然这能够是有用的，但是大多数 制品不是简单地属于一个类别，并且在喷射一个部件期间或在多个 不同部件之间喷射时改变预先设置也不太实用。

现在很多喷枪/控制系统由“恒定电流”电路操作，由此当喷枪 靠近接地制品时放电电流将升高，但是仅升高至预定值。如果喷枪 靠近，则放电电压将自动逐步降低，这在喷枪接近制品时减少总电 荷。虽然这有帮助，但是是由电流来表示自由离子或电离空气的量， 并且当喷枪距离减小时电流并不减小。

美国专利No.6274202中描述了致力于此的一个系统，由此当 喷枪靠近制品时，放电电流和放电电压均减小。

一种已有一些成功应用的方法是将放电电极和接地反电极设置 在喷枪的本体或喷嘴内。这产生最少的电离空气并且在喷枪内包含 静电力线。然而，很难防止反电极被粉末污染从而在一段时间以后 变得无效。