Нанесение порошковых покрытий

 

Процесс нанесения порошковых полимерных материалов в электрическом поле заключается в зарядке частиц порошка, переносе их потоками воз­духа к напыляемому изделию, осаждению частиц под действием электриче­ского поля на поверхность изделия и оплавлении слоя порошка в электропечах с образованием сплошного полимерного покрытия на поверхности изделия.

Существует два варианта устройств для нанесения порошковых полимерных покрытий в электрическом поле: 1) с помощью распылителей; 2) с по­мощью камер с электрическим кипящим слоем.

При нанесении покрытий распылителем порошковый материал забирается из загрузочного бункера дозирующим эжектором и во взвешенном со­стоянии в потоке воздуха по гибкому трубопроводу подается к распылителю, который выполняет две функции: 1) формирует порошковое облако вокруг из­делия; 2) осуществляет зарядку частиц порошка.

Электропневмораспылители подразделяются на две группы: с внутрен­ней и внешней зарядкой.

Если частицы приобретают избыточный заряд внутри корпуса распыли­теля, то он называется распылителем с внутренней зарядкой. Зарядка может осуществляться как в поле коронного разряда, создаваемого внутри корпуса распылителя, так и путем статической электризации частиц порошка при трении о внутренние стенки полостей в корпусе распылителя (трибоэлектриче-ский распылитель).

Если зарядка частиц порошка осуществляется в поле коронного разряда, создаваемого между коронирующими электродами, расположенными в облас­ти выходного сопла распылителя, и заземленным изделием, то такое устройст­во называется распылителем с внешней зарядкой.

Интенсивность процесса осаждения обычно характеризуется величиной плотности потока массы порошка F:

(3.71)

где т - масса порошка на поверхности площади S; t — время напыления.

По мере нарастания толщины слоя на поверхности изделия напряжен­ность электрического поля в слое возрастает до пробивных значений.E_np₀6, и возникает обратная корона через время t_0K после начала процесса напыления порошка на изделие. После этого плотность потока осаждающихся частиц F

начинает падать, а ток коронного разряда возрастает. Плотность потока частиц порошка в начальный момент времени до возникновения обратной короны F_o:

(3.72)

где Q - массовый расход порошка, кг/с; d_ф - диаметр факела распыления; -коэффициент осаждения (КПД распылителя).

Коэффициент осаждения г\ определяется как доля порошка, осажденного на изделие, по отношению к общему расходу материала через распылитель.

Время возникновения обратной короны находится из условия накопления заряда в слое:

(3.73)

где _сл - относительная диэлектрическая проницаемость слоя, которая вычисляется по формуле _сл = ^Куп, в которой - относительная диэлектрическая проницаемость материала порошка; К_уп - коэффициент упаковки.

Коэффициент упаковки характеризует пористость слоя и равен отношению толщины оплавленного слоя h _ОПЛ к толщине неоплавленного слоя h_СЛ:

(3.74)

где р - плотность материала порошка.

Пробивная напряженность слоя Е_ПРОБзависит от плотности тока на изделие j, и время возникновения обратной короны может быть найдено как

при j (3.75)

при j (3.76)

При обратном коронном разряде из порошкового слоя внешним электрическим полем в пространство над слоем порошка вытягиваются ионы, про­тивоположные по знаку зарядам осаждающихся частиц. Ионы обратной коро­ны разряжают подлетающие к изделию частицы. В итоге падает плотность потока массы порошка, осаждающегося на изделие, и замедляется рост толщины слоя.

Спад плотности потока массы порошка после возникновения обратной короны соответствует экспоненциальному закону:

(3.77)

где = 1, 2t_0K - эквивалентная постоянная времени.

Появление развитого обратного коронного разряда вызывает образование кратеров в порошковом слое, что ухудшает качество получаемого оплав­ленного покрытия. Исходя из этого определяется время нанесения покрытия, при достижении которого еще не происходит заметного снижения осаждения порошка на изделие и ухудшения качества конечного покрытия.

Рациональное время напыления равно

(3.78)

Зная рациональное время напыления и зависимость для плотности пото­ка массы порошка от времени, может быть найдена масса осевшего порошка на единицу поверхности изделия m_уд:

(3.79)

При известной плотности материала порошка р толщина получаемого качественного покрытия будет равна

(3.80)