Клітка Фарадея в порошковому покритті

Почнемо дивитися, що відбувається в просторі між фарборозпилювачем і деталлю під час електростатики порошкове покриття процедура подачі заявки. На малюнку 1 напруга високого потенціалу, прикладена до наконечника зарядного електрода пістолета, створює електричне поле (показано червоними лініями) між пістолетом і заземленою частиною. Це призводить до розвитку коронного розряду. Велика кількість вільних іонів, що утворюються в результаті коронного розряду, заповнює простір між пістолетом і деталлю. Деякі з іонів захоплюються частинками порошку, в результаті чого частинки заряджаються. Однак кілька іонів залишаються вільними і рухаються вздовж ліній електричного поля до заземленої металевої частини, змішуючи з частинками порошку, які рухаються повітряним потоком.

Як було зазначено раніше, хмара заряджених частинок порошку та вільних іонів, що утворюється в просторі між розпилювачем і деталлю, має деякий кумулятивний потенціал, який називається просторовим зарядом. Подібно до грозової хмари, яка створює електричне поле між собою та землею (що в кінцевому підсумку призводить до розвитку блискавки), хмара заряджених частинок порошку та вільних іонів створює електричне поле між собою та заземленою частиною. Таким чином, у звичайній системі коронного заряду електричне поле в безпосередній близькості від поверхні деталі складається з полів, створених зарядним електродом гармати та просторового заряду. Комбінація цих двох полів полегшує осадження порошку на заземлену підкладку, що призводить до високої ефективності перенесення. Позитивні ефекти сильних електричних полів, створених звичайними системами коронного заряду, найбільш виражені при покритті деталей з великими плоскими поверхнями на високих швидкостях конвеєра. На жаль, сильніші електричні поля систем коронного заряду можуть мати негативний вплив у деяких застосуваннях. Наприклад, при покритті деталей із глибокими поглибленнями та каналами виникає ефект клітки Фарадея (див. рисунок 2). Коли частина має поглиблення або канал на своїй поверхні, електричне поле буде рухатися шляхом найменшого питомого опору до землі ( тобто краї такого поглиблення). Тому, коли більша частина електричного поля (як від гармати, так і від космічного заряду) зосереджена на краях каналу, осадження порошку буде значно посилено в цих областях, і шар порошкового покриття буде накопичуватися дуже швидко.

На жаль, цей процес супроводжуватиме два негативні ефекти. По-перше, менша кількість частинок має шанс потрапити всередину виїмки, оскільки частинки порошку сильно «виштовхуються» електричним полем до країв клітини Фарадея. По-друге, вільні іони, утворені коронним розрядом, слідуватимуть за лініями поля до країв, швидко насичуватимуть наявне покриття додатковим зарядом і призведуть до дуже швидкого розвитку зворотної іонізації. Раніше було встановлено, що частинки порошку долають аеродинамічні сили та силу тяжіння. сил і осаджуватися на підкладку, має існувати достатньо сильне електричне поле, щоб сприяти цьому процесу. На малюнку 2 видно, що ні поле, створене електродом гармати, ні поле просторового заряду між гарматою та деталлю не проникають всередину клітини Фарадея. Таким чином, єдиним джерелом допомоги при нанесенні покриття на внутрішню частину поглиблених ділянок є поле, створене об’ємним зарядом частинок порошку, що доставляється потоком повітря всередину поглиблення (див. Малюнок 3). Якщо канал або поглиблення вузькі, зворотна іонізація швидко відбувається. розвиваючись на його краях, утворюватимуться позитивні іони, які зменшать заряд частинок порошку, які намагаються пройти між краями клітки Фарадея, щоб осісти всередині каналу. Коли це станеться, навіть якщо ми продовжуємо розпилювати порошок у каналі, кумулятивний просторовий заряд Частинок порошку, доставлених всередину каналу повітряним потоком, буде недостатньо для створення досить сильної електричної сили, щоб подолати турбулентність повітря та осадити порошок.

Тому конфігурація електричного поля та його концентрація на краях клітин Фарадея не є єдиною проблемою при покритті заглиблених ділянок. Якби це було так, потрібно було б лише обприскувати поглиблення протягом достатньої тривалості часу. Ми очікуємо, що після того, як краї будуть покриті товстим шаром порошку, інші частинки не зможуть там осідати, і єдиним логічним місцем для порошку буде внутрішня частина поглиблення. На жаль, цього не відбувається частково через зворотну іонізацію. Є багато прикладів областей клітини Фарадея, які неможливо покрити, незалежно від тривалості розпилення порошку. У деяких випадках це відбувається через геометрію поглиблення та проблеми з турбулентністю повітря, але часто це відбувається через зворотну іонізацію.