فاراداي قفص في تطبيق مسحوق الطلاء

لنبدأ في النظر إلى ما يحدث في الفراغ بين مسدس الرش والجزء أثناء الكهرباء الساكنة مسحوق الطلاء إجراءات التقديم. في الشكل 1 ، الجهد العالي المحتمل المطبق على طرف قطب شحن البندقية يخلق مجالًا كهربائيًا (كما هو موضح بالخطوط الحمراء) بين البندقية والجزء المؤرض. هذا يؤدي إلى تطور تصريف الاكليل. تملأ كمية كبيرة من الأيونات الحرة الناتجة عن تفريغ الهالة المسافة بين البندقية والجزء. يتم التقاط بعض الأيونات بواسطة جزيئات المسحوق ، مما يؤدي إلى شحن الجسيمات. ومع ذلك ، تظل الأيونات المتعددة حرة وتنتقل على طول خطوط المجال الكهربائي إلى الجزء المعدني المؤرض ، وتختلط بجزيئات المسحوق التي يدفعها تيار الهواء.

كما ذكرنا سابقًا ، فإن سحابة من جزيئات المسحوق المشحونة والأيونات الحرة التي تم إنشاؤها في الفراغ بين مسدس الرش والجزء لها بعض الإمكانات التراكمية التي تسمى شحنة الفضاء. يشبه إلى حد كبير سحابة الرعد التي تخلق مجالًا كهربائيًا بينها وبين الأرض (مما يؤدي في النهاية إلى تطور البرق) ، تخلق سحابة من جزيئات المسحوق المشحونة والأيونات الحرة حقلاً كهربائيًا بينها وبين جزء مؤرض. لذلك ، في نظام شحن الإكليل التقليدي ، يتكون المجال الكهربائي القريب من سطح الجزء من الحقول التي تم إنشاؤها بواسطة قطب شحن البندقية وشحنة الفضاء. يؤدي الجمع بين هذين المجالين إلى تسهيل ترسيب المسحوق على الركيزة المؤرضة ، مما يؤدي إلى كفاءة نقل عالية. تظهر التأثيرات الإيجابية للمجالات الكهربائية القوية الناتجة عن أنظمة شحن الاكليل التقليدية بشكل أكثر وضوحًا عند طلاء الأجزاء ذات الأسطح الكبيرة المسطحة بسرعات ناقل عالية. لسوء الحظ ، يمكن أن يكون للمجالات الكهربائية القوية لأنظمة الشحن التاجي تأثيرات سلبية في بعض التطبيقات. على سبيل المثال ، عند طلاء الأجزاء بفواصل وقنوات عميقة ، يواجه المرء تأثير قفص فاراداي (انظر الشكل 2) ، عندما يكون للجزء عطلة أو قناة على سطحه ، فإن المجال الكهربائي سوف يتبع مسار أدنى مقاومة للأرض ( أي حواف هذه العطلة). لذلك ، مع تركيز معظم المجال الكهربائي (من كل من المدفع والشحنة الفضائية) على حواف القناة ، سيتم تحسين ترسب المسحوق بشكل كبير في هذه المناطق وستتراكم طبقة طلاء المسحوق بسرعة كبيرة.

لسوء الحظ ، سيصاحب هذه العملية تأثيران سلبيان. أولاً ، لدى عدد أقل من الجسيمات فرصة للدخول إلى التجويف لأن جزيئات المسحوق "تدفع" بقوة بواسطة المجال الكهربائي باتجاه حواف قفص فاراداي. ثانيًا ، ستتبع الأيونات الحرة الناتجة عن تفريغ الهالة خطوط المجال باتجاه الحواف ، وتشبع الطلاء الموجود بسرعة بشحنة إضافية ، وتؤدي إلى تطور سريع جدًا للتأين الخلفي. على الركيزة ، يجب أن يكون هناك مجال كهربائي قوي بما يكفي للمساعدة في العملية. في الشكل 2 ، من الواضح أنه لا الحقل الذي تم إنشاؤه بواسطة قطب البندقية ، ولا مجال الشحنة الفضائية بين البندقية والجزء يخترق داخل قفص فاراداي. لذلك ، فإن المصدر الوحيد للمساعدة في طلاء الأجزاء الداخلية للمناطق المعطلة هو المجال الذي تم إنشاؤه بواسطة الشحنات الفضائية لجزيئات المسحوق التي يتم توصيلها بواسطة تيار الهواء داخل التجويف (انظر الشكل 3). إذا كانت القناة أو العطلة ضيقة ، فإن التأين الخلفي سريعًا سيؤدي التطور على حوافه إلى توليد أيونات موجبة تقلل شحنة جزيئات المسحوق التي تحاول المرور بين حواف قفص فاراداي لترسيب نفسها داخل القناة ، وبمجرد حدوث ذلك ، حتى لو واصلنا رش المسحوق في القناة ، فإن الشحنة الفضائية التراكمية لـ لن تكون جزيئات المسحوق التي يتم توصيلها داخل القناة بواسطة تيار الهواء كافية لتكوين قوة كهربائية قوية بما يكفي للتغلب على اضطراب الهواء وترسيب المسحوق.

لذلك ، فإن تكوين المجال الكهربائي وتركيزه على حواف مناطق أقفاص فاراداي ليس هو المشكلة الوحيدة عند طلاء المساحات المريحة. إذا كان الأمر كذلك ، فسيكون من الضروري فقط رش فترة راحة لفترة زمنية كافية. نتوقع أنه بمجرد طلاء الحواف بطبقة سميكة من المسحوق ، لن تتمكن الجزيئات الأخرى من الترسب هناك ، والمكان المنطقي الوحيد الذي سيذهب المسحوق إليه هو داخل التجويف. لسوء الحظ ، لم يحدث هذا جزئيًا بسبب دعم التأين. هناك العديد من الأمثلة على مناطق أقفاص فاراداي التي لا يمكن تغطيتها بغض النظر عن مدة رش المسحوق ، في بعض الحالات يحدث هذا بسبب هندسة التجويف ومشاكل اضطراب الهواء ، ولكن في كثير من الأحيان يكون ذلك بسبب التأين الخلفي.