Фарадаи кавез у примени прашкастог премаза

Хајде да погледамо шта се дешава у простору између пиштоља за прскање и дела током електростатике прахом апликација поступак. На слици 1, напон високог потенцијала примењен на врх електроде за пуњење пиштоља ствара електрично поље (приказано црвеним линијама) између пиштоља и уземљеног дела. Ово доводи до развоја коронског пражњења. Велика количина слободних јона генерисаних коронским пражњењем испуњава простор између пиштоља и дела. Неки од јона су заробљени честицама праха, што доводи до наелектрисања честица. Међутим, више јона остаје слободно и путује дуж линија електричног поља до уземљеног металног дела, мешајући се са честицама праха које покреће струја ваздуха.

Као што је раније речено, облак наелектрисаних честица праха и слободних јона створених у простору између пиштоља за прскање и дела има неки кумулативни потенцијал који се назива свемирско пуњење. Слично као облак грома који ствара електрично поље између себе и земље (што на крају доводи до развоја муње), облак наелектрисаних честица праха и слободних јона ствара електрично поље између себе и уземљеног дела. Стога, у конвенционалном систему за пуњење короном, електрично поље у непосредној близини површине дела се састоји од поља створених од стране електроде за пуњење пиштоља и просторног наелектрисања. Комбинација ова два поља олакшава наношење праха на уземљену подлогу, што резултира високом ефикасношћу преноса. Позитивни ефекти јаких електричних поља које стварају конвенционални системи за пуњење короном су најизраженији када се облажу делови са великим, равним површинама при великим брзинама транспортера. Нажалост, јача електрична поља система за пуњење короном могу имати негативне ефекте у неким апликацијама. На пример, када се облажу делови са дубоким удубљењима и каналима, наилази се на ефекат Фарадејевог кавеза (видети слику 2). Када део има удубљење или канал на својој површини, електрично поље ће пратити путању најнижег отпора према земљи ( односно ивице таквог удубљења). Због тога, са највећим делом електричног поља (и из пиштоља и из свемирског пуњења) концентрисаног на ивице канала, таложење праха ће бити знатно појачано у овим областима и слој прашкастог премаза ће се изградити веома брзо.

Нажалост, овај процес ће пратити два негативна ефекта. Прво, мање честица има прилику да уђе у удубљење јер су честице праха снажно „гуране“ електричним пољем ка ивицама Фарадејевог кавеза. Друго, слободни јони генерисани коронским пражњењем ће пратити линије поља према ивицама, брзо ће засићити постојећи премаз додатним набојем и довести до веома брзог развоја повратне јонизације. Раније је утврђено да честице праха могу да превазиђу аеродинамику и гравитацију. силе и да се таложи на подлогу, мора постојати довољно јако електрично поље да помогне у процесу. На слици 2 је јасно да ни поље које ствара електрода пиштоља, ни поље просторног набоја између пиштоља и дела не продиру у Фарадејев кавез. Према томе, једини извор помоћи у премазивању унутрашњости удубљених области је поље које ствара просторни набој честица праха који се испоручују струјом ваздуха унутар удубљења (види слику 3). Ако је канал или удубљење уско, повратна јонизација брзо развијање на његовим ивицама ће генерисати позитивне јоне који ће смањити наелектрисање честица праха које покушавају да прођу између ивица Фарадејевог кавеза да би се таложиле унутар канала. Када се то догоди, чак и ако наставимо да прскамо прах по каналу, кумулативни просторни набој од честице праха које се испоручују унутар канала ваздушном струјом неће бити довољне да створе довољно јаку електричну силу да се савлада турбуленција ваздуха и депонује прах.

Стога, конфигурација електричног поља и његова концентрација на ивицама подручја Фарадејевог кавеза није једини проблем при премазивању удубљених подручја. Да јесте, било би потребно само прскати удубљење довољно дуго. Очекивали бисмо да када су ивице премазане дебелим слојем праха, друге честице неће моћи да се таложе тамо, при чему је једино логично место где прах може да иде је унутрашњост удубљења. Нажалост, то се не дешава делимично због позадинске јонизације. Постоји много примера подручја Фарадејевог кавеза која се не могу премазати без обзира на то колико дуго се прах распршује. У неким случајевима то се дешава због геометрије удубљења и проблема са турбуленцијом ваздуха, али често је то због задње јонизације.