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静电吸附微观过程分析
1．前言
静电技术在粉末喷涂过程中占有核心基础和支配性的地位，
因此，深入了解粉末喷涂过程中的静电现象，对静电粉末喷涂设
备的使用者和喷涂设备的制造者都是十分重要的。在粉末喷涂技
术的发展过程中，人们一直在为之，这时粉粒已在给定的外电场强度，粉粒粒径和材料的条件下
达到了最大电荷量。
电力线是被从粉粒出推开
在静电粉末喷涂过程中，从枪口喷出的粉末要通过一个强电场和自由离子密集区，在通过这样的区域时，粉粒就如上所述地
带上了电。那么粉粒带电的多少以及带电的规律又受什么因素的
制约呢？Pauthenier波德尼尔通过试验和研究回答了这个问题。
著名的Pauthenier方程如下：
著名的Pauthenier方程
：
a）粉粒白粒径r
b）电场强度E
c）粉粒在充电区逗留的时间t
通过实验，Pauthenier还发现在粉粒喷出枪口后的前4毫秒
时间内，可使粉粒带上最高可能带电量的65%。通常情况下，粉
粒在喷出枪口的一瞬间速度往往低于5m/s,故可知在距喷枪极
针20mm的范围内，粉粒基本完成了大部分带电任务，4毫秒之
后充电效率就基本稳定在充电曲线的平坦段上，这是由于枪尖处
的电场强度远大于枪尖其他部分的电场强度所造成的。带电能力
与r的平方成正比，这表明粉粒带电强烈地受到粉粒自身的几何
尺寸的影响，这也是超细粉末（＜20以m）不易带电的原因。而
这又恰恰是静电粉末薄涂技术中需很好解决的重要问题之一。
粉末涂层的形成
粉粒在喷涂到工件前的受力情况如图4所示，在把粉粒推到
距工件几个厘米之前，气动力与电场力要克服重力和气动力竖直
方向分力的阻碍，当带电粉粒与接地工件距离几个厘米时，马上会在工件表面感生出如图5所示的数值相等但极性相反的电荷
（称之为“镜像电荷”）。带电粉粒与镜像电荷之间马上就会产生
一种相互吸引的力，使粉粒被牢牢地‘粘’在了工件表面上。由
于大多数粉末所用的材料都是强电介质，它们带上电荷后，都不
会让电荷很快“漏掉”。试验证明，粉末涂料带电后吸附在金属
表面上，至少能维持约7个小时之久，即使是粒径小的粉末也不
例外。
如果没有足够强的电场或粉粒未能很好地带上电，则即使粉
粒在气动力的帮助下到达了工件表面，也会弹离工件，或受重力
影响而跌落。粉粒电荷与由它感生而出的镜像电荷在金属表面上
相互紧靠在一起，这些成对的电荷不仅异性相吸而使粉粒被吸附
在工件表面上，而且还会在金属表面建立起另外一个重要的电
场，这个电场是保持这种吸附力的重要原因，但同时又是造成下
面即将阐述的逆向离子化的重要原因。
根据库仑定律：（库仑定律：是电磁场理论的基本定律之一。
真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量
的乘积成正比，和它们距离的平方成反比，作用力的方向沿着这
两个点电荷的连线，同名电荷相斥，异名电荷相吸。公式：
F=k*（q1*q2）/r八2。）
可知带有较大电荷量的qf的大粒径粉粒感生出同值的镜像
因此，较大的粉粒对金属工件有较强
的吸附力
与金属工件表面直接接触的第一层粉末与金属表面的吸附
力最强，这是由于镜像电荷与粉末电荷之间的距离最近，因此，
续后涂层中的粉粒必须越过已有的粉末层来感生自己的镜像电
荷，而此时距离较远（L较大，其库仑吸附力较小），因此，带
有较少电荷的小粒径粉粒所产生的吸引力小，可能不足以把粉粒
保持于已有的涂膜之上。事实上。由于大粉粒与其感应的镜像电
荷之间有较大的吸引力，故造成了较大粉粒（相对小粉粒）更有
能力沉积到已有的、未固化的涂膜上。通过适当的手段，我们能
够观察到未固化的粉末涂层的截面，就会看到涂层的底部（靠近
金属表面处）粉粒的平均直径比顶部粉粒要小。
如果粉末涂料在固化过程中流平得不好，组成涂膜外层的大
粉粒未能完全流平，就会保持着未固化时涂层的表面形状，产生
因流平性不足而导致光泽度低、不平整以及桔皮等后果。

1反电离化现象
这里所述的反向离子化在一些文章中也被称作未‘静电排
斥’或‘微电池效应’或‘逆向离子化现象’，这是一个在粉末
静电喷涂过程中十分重要的一个静电现象，充分认识和深入了解
这一现象的本质，才有可能克服由此而带来的问题。
第2节叙述了粉粒沉积到接地工件表面的过程，如果继续在
同一表面上喷涂带电的粉末，最终就会导致反电离化的现象。
随着粉粒在金属工件表面的堆积，粉末涂层内的电场强度便
会增大，实际上，每一粒沉附到金属工件表面上的粉末都会产生下列连贯的作用：
增大涂层内的累积电荷量一同值增大金属工件里的累积的
镜像电荷一增强了涂层内的电