靜電粉末噴涂裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種靜電粉末噴涂裝置。該靜電粉末噴涂裝置包括噴射氣流生成元件、電場生成元件以及電場整形元件，其中噴射氣流生成元件用于生成攜帶有帶電粉末粒子的噴射氣流，電場生成元件用于在電場生成元件與待噴涂元件之間生成用于導(dǎo)引帶電粉末粒子的靜電力場，電場整形元件用于對靜電力場進行整形，以減小靜電力在待噴涂元件的凹陷區(qū)域周圍的法拉第籠靜電屏蔽效應(yīng)。通過上述方式，本實用新型能夠解決待噴涂元件在凹陷區(qū)域因法拉第籠靜電屏蔽效應(yīng)產(chǎn)生的不上粉問題，提高在凹陷區(qū)域的上粉深度。
【專利說明】靜電粉末噴涂裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及高壓靜電噴粉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言涉及一種靜電粉末噴涂裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的高壓靜電噴粉槍的工作示意圖。請參閱圖1所示，高壓靜電噴 粉槍10在噴粉工作時，對噴槍頭11施加高壓電以放電，當(dāng)與高壓噴射氣流混合的噴涂粉末 經(jīng)過噴槍頭11時感應(yīng)帶上負(fù)電荷，以形成帶電粉末粒子并飛向待噴涂元件13,此時待噴涂 元件13接地形成正極，從而在噴槍頭11與待噴涂元件13之間生成靜電力場，在靜電力的 作用下帶電粉末粒子吸附于待噴涂元件13的表面，然后經(jīng)過加熱使得帶電粉末粒子熔融 固化或塑化成涂層。
[0003] 然而，當(dāng)待噴涂元件13的表面有深凹或溝槽等凹陷區(qū)域131時，現(xiàn)有技術(shù)的高壓 靜電噴粉槍10在對凹陷區(qū)域131進行噴涂時無法克服靜電力在凹陷區(qū)域131周圍的法拉 第籠靜電屏蔽效應(yīng)，即靜電力場的電力線無法進入凹陷區(qū)域131的內(nèi)部，導(dǎo)致帶電粉末粒 子無法被靜電力導(dǎo)引至凹陷區(qū)域131的內(nèi)部，從而降低在凹陷區(qū)域131的上粉深度，甚至產(chǎn) 生不上粉的問題。 實用新型內(nèi)容
[0004] 有鑒于此，本實用新型實施例所要解決的技術(shù)問題是提供一種靜電粉末噴涂裝 置，能夠解決待噴涂元件在凹陷區(qū)域因法拉第籠靜電屏蔽效應(yīng)產(chǎn)生的不上粉問題，提高在 凹陷區(qū)域的上粉深度。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是：提供一種靜電粉末噴 涂裝置，包括：噴射氣流生成元件，用于生成攜帶有帶電粉末粒子的噴射氣流；電場生成元 件，用于在電場生成元件與待噴涂元件之間生成用于導(dǎo)引帶電粉末粒子的靜電力場；電場 整形元件，用于對靜電力場進行整形，以減小靜電力在待噴涂元件的凹陷區(qū)域周圍的法拉 第籠靜電屏蔽效應(yīng)。
[0006] 其中，電場整形元件為套設(shè)在電場生成元件的外圍的絕緣套件。
[0007] 其中，在垂直于噴射氣流的運動軸線的至少一維度上，經(jīng)電場整形元件整形后的 靜電力場的電場分布區(qū)域小于未經(jīng)電場整形元件整形的靜電力場的電場分布區(qū)域。
[0008] 其中，絕緣套件在至少一個維度上的尺寸小于凹陷區(qū)域在對應(yīng)的維度上的尺寸。
[0009] 其中，絕緣套件呈管狀設(shè)置。
[0010] 其中，噴射氣流生成元件進一步包括用于形成帶電粉末粒子的放電極針，其中放 電極針設(shè)置于絕緣套件的內(nèi)部。
[0011] 其中，絕緣套件的自由端設(shè)置成能夠伸入至待噴涂元件的凹陷區(qū)域的內(nèi)部，進而 將噴射氣流導(dǎo)引至凹陷區(qū)域的內(nèi)部。
[0012] 其中，靜電粉末噴涂裝置進一步包括導(dǎo)流元件，導(dǎo)流元件用于導(dǎo)引噴射氣流繞運 動軸線呈螺旋式運動。
[0013] 通過上述技術(shù)方案，本實用新型實施例產(chǎn)生的有益效果是：設(shè)計靜電粉末噴涂裝 置包括電場整形元件，通過電場整形元件對電場生成元件生成的靜電力場進行整形，不僅 使得噴涂粉末能夠帶電以保證足夠的導(dǎo)引力，而且能夠減小電場整形元件與待噴涂元件之 間的靜電力場，從而減小靜電力在待噴涂元件的凹陷區(qū)域周圍的法拉第籠靜電屏蔽效應(yīng)， 解決凹陷區(qū)域周圍因法拉第籠靜電屏蔽效應(yīng)產(chǎn)生的不上粉問題，提高待噴涂元件在凹陷區(qū) 域的上粉深度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的高壓靜電噴粉槍的工作示意圖；
[0015] 圖2是本實用新型優(yōu)選實施例的靜電粉末噴涂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3是圖2所示靜電粉末噴涂裝置中導(dǎo)流元件的截面示意圖；
[0017]圖4是采用本實用新型的靜電粉末噴涂裝置在待噴涂元件上固化形成涂層的優(yōu) 選實施例的示意圖；
[0018] 圖5是沿圖4所示待噴涂元件沿A-A方向的剖視圖；
[0019] 圖6是沿圖4所示待噴涂元件沿B-B方向的剖視圖；
[0020] 圖7是沿圖4所示待噴涂元件沿C-C方向的剖視圖；
[0021] 圖8是沿圖4所示待噴涂元件沿D-D方向的剖視圖；
[0022] 圖9-10是采用現(xiàn)有技術(shù)的高壓靜電噴粉槍在位置4處的涂層的放大示意圖；
[0023] 圖11-12是采用現(xiàn)有技術(shù)的高壓靜電噴粉槍在位置5處固化形成的涂層的放大示 意圖；
[0024] 圖13-14是采用現(xiàn)有技術(shù)的高壓靜電噴粉槍在位置14處固化形成的涂層的放大 示意圖；
[0025] 圖15是本實用新型優(yōu)選實施例的靜電粉末噴涂方法的流程示意圖。

【具體實施方式】
[0026] 下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行 清楚、完整地描述，顯然，本實用新型以下所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施 例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng) 造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0027] 請再次結(jié)合圖1所示，在高壓靜電噴粉的過程中，凹陷區(qū)域周圍的法拉第籠靜電 屏蔽效應(yīng)的產(chǎn)生原理具體如下：
[0028] 由于噴槍頭放電時會產(chǎn)生帶負(fù)電的自由離子，使得噴槍頭與待噴涂元件之間存在 著一個由帶電粉末粒子與帶負(fù)電的自由離子組成的云團，該云團與待噴涂元件之間勢必產(chǎn) 生一定的電場，通常稱之為空間電荷電場。因此，緊鄰待噴涂元件的表面的電場實質(zhì)上是由 噴槍頭施加高壓靜電時產(chǎn)生的電場和空間電荷電場所組成。這兩個電場與噴射氣流提供的 氣動力共同導(dǎo)引帶電粉末粒子沉積至待噴涂元件的表面，實現(xiàn)上粉。
[0029] 當(dāng)待噴涂元件的表面有深凹或溝槽等凹陷區(qū)域時，靜電力場的電力線會集中到具 有最低電場阻力之處，即凹陷區(qū)域的周圍（邊緣處），導(dǎo)致電力線不能進入凹陷區(qū)域的內(nèi) 部。
[0030] 一方面，由于帶電粉末粒子受到靜電力的作用且電力線的方向是靜電力的方向， 因此電力線不能進入凹陷區(qū)域的內(nèi)部導(dǎo)致帶電粉末粒子進入凹陷區(qū)域的內(nèi)部也就缺少了 一個重要的推動力。
[0031] 另一方面，邊緣處場強的增加使得帶電粉末粒子更多的吸附于該邊緣處，導(dǎo)致在 凹陷區(qū)域的邊緣處帶電粉末粒子的沉積厚度明顯增加，不可避免的產(chǎn)生兩個負(fù)面的效應(yīng)。 其一，由于帶電粉末粒子被靜電力導(dǎo)引至凹陷區(qū)域的邊緣，因而只有很少的帶電粉末粒子 進入凹陷區(qū)域的內(nèi)部。其二，由于噴槍頭施加高壓靜電時放電產(chǎn)生的自由離子會沿電力線 沉積于凹陷區(qū)域的邊緣處，使得之前沉積的帶電粉末粒子迅速被多余的電荷所飽和，致使 反向離子化十分迅速和強烈。
[0032] 由于帶電粉末粒子是被噴射氣流的氣動力以及靜電力共同導(dǎo)引至待噴涂元件的 表面，并且較高的氣動力極易使得帶電粉末粒子被待噴涂元件的表面反彈而不易沉積，因 此噴涂時必須要有足夠強的電場提供電場力。然而，凹陷區(qū)域周圍的法拉第籠靜電屏蔽效 應(yīng)使得無論是噴槍頭放電產(chǎn)生的電場，還是帶電粉末粒子與自由離子形成的空間電荷電場 都不能進入凹陷區(qū)域的內(nèi)部，因此能夠幫助帶電粉末粒子進入凹陷區(qū)域的內(nèi)部的唯一助力 就是一在凹陷區(qū)域的內(nèi)部由噴射氣流傳送的帶電粉末粒子與自由離子形成的"云團"所產(chǎn) 生的電場。
[0033] 基于上述，可知靜電力場的構(gòu)形以及電力線在凹陷區(qū)域的邊緣處集中并不是解決 凹陷區(qū)域無法上粉的唯一難題，因為如果通過對凹陷區(qū)域進行足夠長時間的噴涂，當(dāng)邊緣 處沉積一定厚度的帶電粉末粒子時，其它的帶電粉末粒子便不能再在該邊緣處沉積，唯一 的去處就只能是進入凹陷區(qū)域的內(nèi)部。然而，由于反向離子化的緣故，如果凹陷區(qū)域的深度 較大或?qū)挾容^小，其邊緣迅速發(fā)展的反向離子化將會產(chǎn)生帶正電荷的離子，而力圖穿過凹 陷區(qū)域的邊緣沉積到內(nèi)部的帶電粉末粒子就會被這些離子降低帶電量，致使由噴射氣流推 動到凹陷區(qū)域的內(nèi)部的帶電粉末粒子與自由離子所形成的"云團"所產(chǎn)生的電場無法產(chǎn)生 足夠強的靜電力來克服空氣紊流并使帶電粉末粒子沉積。
[0034] 即使采用二次噴涂，即第一次加熱固化后再進行第二次噴涂，也不能解決凹陷區(qū) 域因法拉第籠靜電屏蔽效應(yīng)產(chǎn)生的無法上粉問題，因為放電產(chǎn)生的自由離子在噴槍頭與待 噴涂元件之間有著快速的運動，并且其運動速度又遠遠高于帶電粉末粒子的運動速度，當(dāng) 自由離子運動到待噴涂元件的表面時會快速地增加在已固化的涂層的電荷，其原因是固化 的涂層比未固化的涂層具有更大的介電常數(shù)，即有更好的絕緣性。因此，由自由離子帶到待 噴涂元件表面的電荷無法泄漏到接地回路中去，使得自由離子快速地增加涂層上的電荷， 從而進一步導(dǎo)致反向電離化，使得上粉率劇烈下降。實際應(yīng)用時，凹陷區(qū)域的深寬比超過 5:1就已經(jīng)不能使其均勻上粉。
[0035] 根據(jù)上述原理可知，為使凹陷區(qū)域能夠上粉，需要解決三個問題：第一，噴涂時避 免噴槍頭與待噴涂元件的表面產(chǎn)生強大的靜電力場，以此避免在凹陷區(qū)域產(chǎn)生法拉第籠靜 電屏蔽效應(yīng)；第二，需要使得噴涂粉末能夠帶上高壓靜電，如果噴涂粉末沒有帶上高壓負(fù)電 荷就會受重力影響會掉落而不會沉積；第三，凹陷區(qū)域是一個連空氣都很難進入的半封閉 的腔，如何能夠?qū)娡糠勰┯行У膶?dǎo)引至凹陷區(qū)域的內(nèi)部。
[0036] 據(jù)此，本實用新型的主要目的是提供一種靜電粉末噴涂裝置以及基于該裝置的靜 電粉末噴涂方法，以解決上述三個問題。
[0037] 圖2是本實用新型一實施例的靜電粉末噴涂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。請參閱圖2所 示，靜電粉末噴涂裝置20可以包括噴射氣流生成元件21、電場生成元件22、電場整形元件 23以及主體結(jié)構(gòu)25。其中：
[0038] 噴射氣流生成元件21設(shè)置于主體結(jié)構(gòu)25內(nèi)腔中，電場生成元件22設(shè)置于主體結(jié) 構(gòu)25靠近待噴涂元件30的一側(cè)，電場整形元件23套設(shè)在電場生成元件22的外圍且與主 體結(jié)構(gòu)25可拆卸連接。本實施例優(yōu)選電場整形元件23為呈管狀設(shè)置的絕緣套件，優(yōu)選絕 緣套件采用例如PTFE(Polytetrafluoroethylene，Teflon、聚四氟乙烯或特富龍）、陶瓷等 高阻抗絕緣材料制成。
[0039] 噴射氣流生成元件21可包括放電極針211，噴射氣流生成元件21的放電極針211 設(shè)置于該絕緣套件的內(nèi)部，用于形成帶電粉末粒子。
[0040] 在靜電粉末噴涂裝置20對輸送導(dǎo)軌40上傳送的待噴涂元件30進行噴粉工作時， 主體結(jié)構(gòu)25接地且持握部接通高壓靜電、導(dǎo)入噴涂粉末以及壓縮空氣，電場生成元件22可 用于接通高壓靜電，并在電場生成元件22與待噴涂元件30之間生成靜電力場。
[0041] 噴射氣流生成元件21可用于將噴涂粉末以及壓縮空氣噴出，噴出時噴涂粉末經(jīng) 靜電力場帶上負(fù)電荷形成帶電粉末粒子，混合于壓縮空氣中形成噴射氣流并通過噴射氣流 生成元件21噴出。
[0042] 電場整形元件23可用于對電場生成元件22與待噴涂元件30之間的靜電力場進 行整形，以減小靜電力在待噴涂元件的凹陷區(qū)域31周圍的法拉第籠靜電屏蔽效應(yīng)，使得靜 電力場能夠?qū)б龓щ姺勰┝Ｗ邮蛊涑练e于待噴涂元件30的凹陷區(qū)域31。具體而言，在垂直 于噴射氣流的運動軸線A的一維度上，經(jīng)電場整形元件23整形后的靜電力場的電場分布區(qū) 域小于未經(jīng)電場整形元件23整形的靜電力場的電場分布區(qū)域。
[0043] 本實施例中，優(yōu)選噴射氣流的運動軸線A與放電極針211處于同一條直線上，優(yōu)選 一維度為空間三維直角坐標(biāo)系中的Y軸。當(dāng)然在其他實施例中，根據(jù)絕緣套件的設(shè)置形狀， 可在垂直于噴射氣流的運動軸線A的多個維度上，經(jīng)電場整形元件23整形后的靜電力場的 電場分布區(qū)域小于未經(jīng)電場整形元件23整形的靜電力場的電場分布區(qū)域，其中多個維度 還可包括空間三維直角坐標(biāo)系中的X軸、Y軸和Z軸。
[0044] 進一步地，絕緣套件在至少一個維度上的尺寸小于凹陷區(qū)域31在對應(yīng)的維度（Y 軸）上的尺寸，例如絕緣套件的寬度小于凹陷區(qū)域31的寬度。并且，絕緣套件的自由端（朝 向凹陷區(qū)域31的一端）設(shè)置成能夠伸入至待噴涂元件30的凹陷區(qū)域31的內(nèi)部，從而能夠 將噴射氣流導(dǎo)引至凹陷區(qū)域31的內(nèi)部。
[0045] 本實施例可根據(jù)待噴涂元件30以及凹陷區(qū)域31的外形結(jié)構(gòu)，將絕緣套件的自由 端加工成可以直接伸進凹陷區(qū)域31的內(nèi)部的尖嘴、扁嘴等各種形狀，其目的是可以將帶電 粉末粒子直接輸送到凹陷區(qū)域31的內(nèi)部以完成均勻噴涂，從而解決上述第三個問題，即使 凹陷區(qū)域31是一個連空氣都很難進入的半封閉的腔，也能夠?qū)娡糠勰◣щ姺勰┝Ｗ樱?有效的導(dǎo)引至凹陷區(qū)域31的內(nèi)部。
[0046] 基于上述，可知本實施例由于電場整形元件23(絕緣套件）是根據(jù)靜電粉末噴涂 裝置20的外形做成一個隔離外套，利用其絕緣特性隔離電場生成元件22與待噴涂元件30 之間產(chǎn)生的強大的靜電力場，從而能夠避免在凹陷區(qū)31的周圍（邊緣處）產(chǎn)生法拉第籠靜 電屏蔽效應(yīng)。
[0047] 并且，由于將電場生成元件22及其放電極針211設(shè)置于絕緣套件的內(nèi)部，相當(dāng)于 將外放電改為內(nèi)部放電方式，既能解決上述第二個問題使得噴涂粉末帶上高壓靜電，又可 以解決上述第一個問題，即避免電場生成元件22與待噴涂元件30之間產(chǎn)生由于放電極針 211放電產(chǎn)生的高壓靜電力場，從而能夠?qū)娡糠勰┯行У膶?dǎo)引至凹陷區(qū)域31的內(nèi)部，提 高在凹陷區(qū)域31的上粉深度，在實際應(yīng)用時靜電粉末噴涂裝置20能夠?qū)ι顚挶冗_到10:1 及以上的凹陷區(qū)域31進行均勻上粉。
[0048] 請再次參閱圖3所示，靜電粉末噴涂裝置20還可以進一步包括導(dǎo)流元件24,可以 用于降低噴射氣流流速。并且，優(yōu)選導(dǎo)流元件24設(shè)置于絕緣套件的第一區(qū)域Dl的內(nèi)壁，當(dāng) 然也可以設(shè)置于絕緣套件的第二區(qū)域D2,其中第一區(qū)域Dl的直徑小于第二區(qū)域D2的直徑。
[0049] 舉例來說，本實施例優(yōu)選導(dǎo)流元件24為螺旋式結(jié)構(gòu)且與絕緣套件一體成型，螺旋 式的導(dǎo)流元件24用于導(dǎo)引噴射氣流繞運動軸線呈螺旋式運動，以此減緩噴射氣流的流速， 減少帶電粉末粒子在凹陷區(qū)域31的內(nèi)部的反彈，不僅限于凹陷區(qū)域31的底部和夾持于底 部的側(cè)壁，從而增加帶電粉末粒子在凹陷區(qū)域31的內(nèi)部的沉積，提升凹陷區(qū)域31的上粉 率。
[0050] 需要說明的是，圖2所示的靜電粉末噴涂裝置20中各個結(jié)構(gòu)可進行其他設(shè)置，例 如絕緣套件的第一區(qū)域Dl可僅僅設(shè)置為上下兩個板體，或者界面呈三角形，導(dǎo)流元件24可 以設(shè)置其他結(jié)構(gòu)，并不僅限于圖3所示的螺旋式結(jié)構(gòu)，只要能夠減緩噴射氣流的流速，減少 帶電粉末粒子在凹陷區(qū)域31的內(nèi)部的反彈即可。
[0051] 下面結(jié)合圖4所示的實際應(yīng)用場景，以待噴涂元件30為如圖4所示的"散熱齒" 為例，并分別使用本實施例的靜電粉末噴涂裝置20和現(xiàn)有技術(shù)中的高壓靜電噴粉槍10均 進行約3. 5分鐘的噴涂工作，待粉末固化后，通過膜厚儀和切片的方式測量位置1?位置17 的涂層厚度，下表1中的數(shù)據(jù)為采用本實施例所提供的靜電粉末噴涂裝置20得到的涂層厚 度數(shù)據(jù)，下表2中的數(shù)據(jù)為采用現(xiàn)有技術(shù)中的靜電粉末噴涂裝置10得到的涂層厚度數(shù)據(jù)， 表1和表2中的數(shù)值單位為微米。
[0052]

【權(quán)利要求】
1. 一種靜電粉末噴涂裝置，其特征在于，所述靜電粉末噴涂裝置包括： 噴射氣流生成元件，用于生成攜帶有帶電粉末粒子的噴射氣流； 電場生成元件，用于在所述電場生成元件與待噴涂元件之間生成用于導(dǎo)引所述帶電粉 末粒子的靜電力場； 電場整形元件，用于對所述靜電力場進行整形，以減小所述靜電力在所述待噴涂元件 的凹陷區(qū)域周圍的法拉第籠靜電屏蔽效應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電粉末噴涂裝置，其特征在于，所述電場整形元件為套設(shè) 在所述電場生成元件的外圍的絕緣套件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電粉末噴涂裝置，其特征在于，在垂直于所述噴射氣流的 運動軸線的至少一維度上，經(jīng)所述電場整形元件整形后的所述靜電力場的電場分布區(qū)域小 于未經(jīng)所述電場整形元件整形的所述靜電力場的電場分布區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電粉末噴涂裝置，其特征在于，所述絕緣套件在所述至少 一個維度上的尺寸小于所述凹陷區(qū)域在對應(yīng)的所述維度上的尺寸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的靜電粉末噴涂裝置，其特征在于，所述絕緣套件呈管狀設(shè)置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電粉末噴涂裝置，其特征在于，所述噴射氣流生成元件進 一步包括用于形成所述帶電粉末粒子的放電極針，其中所述放電極針設(shè)置于所述絕緣套件 的內(nèi)部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電粉末噴涂裝置，其特征在于，所述絕緣套件的自由端設(shè) 置成能夠伸入至所述待噴涂元件的凹陷區(qū)域的內(nèi)部，進而將所述噴射氣流導(dǎo)引至所述凹陷 區(qū)域的內(nèi)部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電粉末噴涂裝置，其特征在于，所述靜電粉末噴涂裝置進 一步包括導(dǎo)流元件，所述導(dǎo)流元件用于導(dǎo)引所述噴射氣流繞運動軸線呈螺旋式運動。
【文檔編號】B05B5/12GK204208696SQ201420429495
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】王冬洋, 賀小明 申請人:深圳市大富科技股份有限公司