在工業(yè)不斷發(fā)展和人們物質(zhì)文化生活水平不斷改善的同時(shí)，人們對(duì)涂裝品在外觀上的要求也越來(lái)越高，既要求美觀大方又要求實(shí)惠可靠，靜電噴涂技術(shù)就是近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外快速發(fā)展起來(lái)的新型技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域中。它不僅能節(jié)省涂料，降低對(duì)環(huán)境的污染程度，而且可以使噴涂工藝機(jī)械化、連續(xù)化、減少?gòu)U品率，獲得優(yōu)異的涂膜性能，大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，從而獲得可觀的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

　　1靜電噴涂基本理論

　　1.1普通的涂裝工藝

　　一般來(lái)說(shuō)，被涂物在涂裝之前須經(jīng)過(guò)前處理，使其除油、除銹、生成磷化膜，這樣能夠達(dá)到更好的防銹目的，與噴涂介質(zhì)更好地黏著(見圖1)。由于被涂物的規(guī)格、形狀差異較大，如果僅采用一般的涂裝技術(shù)進(jìn)行涂覆，噴涂介質(zhì)的實(shí)際利用率一般只在30%左右，其余的70%都浪費(fèi)了，因此，這不僅增加了產(chǎn)品的成本，而且也污染了環(huán)境。

　　圖 1 普通涂裝工藝流程

　　1.2靜電噴涂基本原理

　　靜電噴涂是以被涂物為陽(yáng)極，一般情況下接地;涂料霧化結(jié)構(gòu)為陰極，接電源負(fù)高壓，這樣在兩極就形成了高壓靜電場(chǎng)。由于在陰極產(chǎn)生電暈放電，可使噴出的涂料介質(zhì)帶電，并進(jìn)一步霧化。按照“同性相斥，異性相吸”的原理，已帶電的涂料介質(zhì)受電場(chǎng)力(F=qE)的作用，沿電力線定向地流向帶正電的被涂物表面，沉積成一層均勻、附著牢固的薄膜。靜電噴涂也可采用正極性電暈放電，但負(fù)極性電暈放電的臨界電壓較正極性電暈放電低，又較為穩(wěn)定、安全且不易產(chǎn)生火花。因此，在通常情況下將被涂物作為正極接地。

　　1.3靜電噴涂及噴頭分類

　　靜電噴涂從噴涂方式上可以分為空氣或液壓霧化靜電噴涂、離心式靜電噴涂等;按照噴嘴的不同特點(diǎn)可以分為直射式噴嘴靜電噴涂、Y型噴嘴靜電噴涂、靶式噴嘴靜電噴涂等;按照涂料性質(zhì)的不同可以分為固體粉末靜電噴涂和液體霧化靜電噴涂。粉末靜電噴涂廣泛應(yīng)用于板材表面的涂裝中，在液體的靜電噴涂中可以按照不同液體自身的特點(diǎn)將靜電涂油、靜電涂漆等技術(shù)運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)之中。本文主要討論粉末靜電噴涂和液體靜電噴涂的不同特點(diǎn)和應(yīng)用情況。另外，根據(jù)噴涂的不同用途，靜電噴涂的噴頭又可以分為多種，如SELaw研制的嵌入式靜電感應(yīng)噴頭，英國(guó)的轉(zhuǎn)盤式靜電噴頭，日本的微型錐孔旋轉(zhuǎn)噴頭、彌霧噴頭，我國(guó)的風(fēng)動(dòng)轉(zhuǎn)籠式噴頭、靜電擊碎式液滴噴頭、氣流撞擊式液力噴頭及雙流體靜電噴頭等。

　　2粉末靜電噴涂及其特點(diǎn)

　　2.1粉末靜電噴涂的過(guò)程

　　粉末靜電噴涂是通過(guò)噴槍或噴杯的電極針向被涂工件方向釋放高壓靜電(一般為60—100kV)，高壓靜電使噴杯或噴槍噴出的粉末和壓縮空氣的混合物以及周圍空氣電離，由于高壓負(fù)極產(chǎn)生電暈放電，在其附近產(chǎn)生了密集的負(fù)電荷，使粉末帶上負(fù)電荷進(jìn)入了電場(chǎng)強(qiáng)度很高的靜電場(chǎng)。粉末在電場(chǎng)力和壓縮空氣壓力的雙重推動(dòng)下到達(dá)被涂物表面，形成厚薄均勻的粉層，再加熱熔融固化為涂膜。

　　2.2粉末靜電噴涂的特點(diǎn)

　　一般來(lái)說(shuō)，凡在200℃不發(fā)生變形、能使荷電的粉末微粒吸附在被涂物表面，其表面涂裝都可以采用粉末靜電噴涂。因此，粉末靜電噴涂技術(shù)可廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、機(jī)電設(shè)備、汽車船舶、輕工器材、家具機(jī)械及建材等金屬零件的表面防護(hù)和裝飾性涂裝中。從目前采用的噴涂技術(shù)來(lái)看，粉末靜電噴涂在工業(yè)涂料中有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

　　(1)粉末涂料是固體涂料，沒有溶劑，不易揮發(fā)，大大減少了由溶劑引起的污染問(wèn)題，有利于環(huán)保和操作工人的身體健康。

　　(2)在噴涂過(guò)程中，多余的噴粉可以利用回收系統(tǒng)集中收集，達(dá)到回收再利用的目的，因此其粉末的利用率相當(dāng)高，使企業(yè)的生產(chǎn)成本降低，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　(3)整個(gè)涂裝過(guò)程只需經(jīng)過(guò)前處理、噴涂、固化等工序，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的多工序噴涂手段，使噴涂作業(yè)線工作效率高，無(wú)論是手工還是自動(dòng)操作都比較方便。

　　(4)粉末靜電噴涂后，經(jīng)過(guò)烘烤就可以得到性能優(yōu)異的涂膜表面。該涂膜堅(jiān)固耐用，能夠耐酸、耐堿，同時(shí)具有耐磨擦性、抗沖擊性、機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。

　　但是由于粉末靜電噴涂正處在發(fā)展時(shí)期，所以不可避免地存在一些缺點(diǎn)，譬如經(jīng)過(guò)噴涂以后的涂層存在雜質(zhì)多、縮孔、色差大、附著力差等，這些都是今后應(yīng)該著重去解決的問(wèn)題。

　　3液體靜電噴涂及其應(yīng)用

　　3.1液體靜電噴涂基本理論知識(shí)

　　靜電在均勻、細(xì)化霧滴及提高霧滴在目標(biāo)物的沉積量、均勻性、吸附性等方面有明顯的效果。液體的靜電噴涂是指在噴嘴和對(duì)應(yīng)的接地電極之間加上高電壓時(shí)，噴嘴尖端流出的液體因受表面張力、靜電力、電荷之間的排斥力以及重力等作用力使液滴表面不穩(wěn)定，進(jìn)而分裂后破碎，最終將霧化后的液滴均勻地涂覆在被涂物上。在液體靜電噴涂的研究中，其基本噴涂原理和粉末噴涂并無(wú)太大差別，只是高壓靜電場(chǎng)中液滴霧化程度的好壞直接決定了液體的噴涂效果。

　　雖然在靜電場(chǎng)作用下液體霧化機(jī)理比較復(fù)雜，但是這對(duì)于液體的靜電噴涂研究有十分重要的意義。通常情況下可以認(rèn)為，液體的表面張力和黏滯阻力是霧化過(guò)程中存在的兩種主要阻力。研究發(fā)現(xiàn)，液體荷電導(dǎo)致其表面張力降低和內(nèi)外壓力差增加有利于液體霧化，霧滴荷電量達(dá)到瑞利極限時(shí)，表面電荷間的排斥作用使霧滴繼續(xù)分裂。液體的靜電噴涂技術(shù)正是利用靜電對(duì)液體作用來(lái)提高霧化效果、生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本的。

　　用于靜電噴涂的液體霧化后的霧滴比較均勻，通過(guò)高壓靜電場(chǎng)可以有效地降低霧滴尺寸，提高霧滴譜的均勻性、沉積效率等。同時(shí)，用于液體噴涂的涂層質(zhì)量好、工作可靠、設(shè)備利用率高、維修費(fèi)用少、對(duì)環(huán)境污染少，從而可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。液體靜電噴涂技術(shù)正是基于此種目的才廣泛地應(yīng)用于工業(yè)中，可以用來(lái)靜電噴油、靜電噴漆等。在此，作者僅以本校生產(chǎn)的靜電涂油機(jī)為例說(shuō)明液體噴涂技術(shù)的應(yīng)用情況。

　　3.2液體靜電噴涂應(yīng)用

　　靜電涂油機(jī)是液體靜電噴涂應(yīng)用的成功范例，它是集機(jī)電及高壓靜電技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品。它依靠高壓靜電的作用，將液體防銹油均勻地噴涂在金屬板(帶)材表面上，可廣泛用于鋼及有色金屬板(帶)材生產(chǎn)線以及其他需要高質(zhì)量涂油的工藝過(guò)程中。靜電涂油機(jī)工作時(shí)液滴噴涂霧化的基本原理(見圖2)為：當(dāng)涂油刀梁接通高壓直流電源負(fù)極后，刀梁與鋼板之間就建立了高壓靜電場(chǎng)。由于涂油刀梁的刃口比較尖銳，曲率半徑極小，因此在刀梁尖端處產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象，空氣分子在此情況下被電離成為正負(fù)離子，這些正、負(fù)離子會(huì)沿著電力線快速運(yùn)動(dòng)，正離子飛向噴油刀梁而被中和，負(fù)離子則被電場(chǎng)加速而向鋼板(帶正電)飛去，途中會(huì)與油滴相撞而使油滴荷電。隨著油滴表面負(fù)電荷的逐漸增加，電荷間的靜電斥力將隨之增大，當(dāng)電荷之間的靜電斥力超過(guò)液滴的表面張力時(shí)，液滴將會(huì)破碎，宏觀上即為霧化現(xiàn)象，最終將霧化后的液滴均勻地噴涂在鋼帶(鋼板)上。

　　圖 2 靜電涂油機(jī)液體噴涂原理

　　4靜電噴涂技術(shù)發(fā)展前景及研究方向

　　靜電噴涂技術(shù)已經(jīng)有5O多年的發(fā)展歷史，現(xiàn)在隨著其技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)開發(fā)出由計(jì)算機(jī)控制的能復(fù)雜運(yùn)轉(zhuǎn)的自動(dòng)噴涂裝置、機(jī)器人攜帶用的靜電噴涂裝置等。而且隨著在靜電噴涂中對(duì)靜電霧化技術(shù)的不斷探索，利用靜電霧化技術(shù)，先后研究了靜電噴墨技術(shù)、液體燃料的靜電霧化技術(shù)、電推進(jìn)技術(shù)、荷電水霧除塵技術(shù)、靜電農(nóng)藥噴灑技術(shù)、電噴霧電離質(zhì)譜技術(shù)、懸浮體溶液的靜電調(diào)制技術(shù)、靜電微?；夹g(shù)、荷電水霧消雷技術(shù)、水霧滅火技術(shù)等。研究液體或粉末狀固體的試驗(yàn)原理和霧化機(jī)理也就成為靜電噴涂技術(shù)研究的重點(diǎn)，所以在研究靜電噴涂技術(shù)的同時(shí)，今后應(yīng)將研究的重點(diǎn)具體集中在以下幾個(gè)方面。

　　(1)研究合適的噴涂介質(zhì)和噴涂器械。針對(duì)不同的噴涂對(duì)象選擇合適的固體或液體噴涂介質(zhì)，而針對(duì)不同的噴涂介質(zhì)又要研究出不同的噴頭或噴嘴形狀，其結(jié)構(gòu)將影響噴嘴附近的電場(chǎng)強(qiáng)度和噴涂介質(zhì)的荷電量，從而影響霧化效果和整個(gè)噴涂的質(zhì)量，所以良好的噴涂介質(zhì)和噴涂器械是保證優(yōu)越的噴涂技術(shù)的前提條件。

　　(2)繼續(xù)完善靜電噴涂中霧化機(jī)理的研究，這是整個(gè)靜電噴涂技術(shù)的核心所在。通過(guò)建立合適的數(shù)學(xué)模型，分析靜電場(chǎng)對(duì)噴涂粉末或液滴厚度、表面張力和黏附強(qiáng)度的影響，回歸出數(shù)學(xué)公式，從理論上找出影響噴涂介質(zhì)靜電霧化的主要因素。

　　(3)加強(qiáng)靜電噴涂中試驗(yàn)原理和試驗(yàn)現(xiàn)象的研究，采取先進(jìn)的試驗(yàn)手段和試驗(yàn)方法，對(duì)噴涂微粒的厚度、均勻性、沉積效率等主要霧化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，為噴涂技術(shù)提供微測(cè)試技術(shù)，這樣可更好地以試驗(yàn)論證理論的正確性。

　　(4)不斷完善靜電噴涂技術(shù)的工藝流程，使得噴涂作業(yè)線簡(jiǎn)單、高效。同時(shí)確定最佳的噴涂效果參數(shù)，譬如電壓、噴涂距離、噴涂介質(zhì)的流量或壓力等，這樣從宏觀上對(duì)研究靜電噴涂技術(shù)大有裨益。

　　5結(jié)論

　　總之，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，靜電噴涂技術(shù)在各個(gè)方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。就其噴涂介質(zhì)來(lái)講，不論是粉末靜電噴涂還是液體靜電噴涂，其基本原理是一致的。在研究靜電噴涂技術(shù)的同時(shí)一定要注意通過(guò)試驗(yàn)的方法研究具體情況下的靜電噴涂情況，理論聯(lián)系實(shí)踐，得出不同介質(zhì)噴涂的最佳效果。在研究靜電噴涂技術(shù)的同時(shí)要將噴涂技術(shù)同靜電除塵、靜電霧化燃燒等技術(shù)結(jié)合起來(lái)，互相借鑒，互相補(bǔ)充。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的不斷完善和進(jìn)步，相信在不久的將來(lái)，靜電噴涂技術(shù)一定會(huì)變成更加成熟的實(shí)用技術(shù)，滿足社會(huì)的需要。