Faraday Cage trong ứng dụng sơn tĩnh điện

Hãy bắt đầu xem xét điều gì xảy ra trong không gian giữa súng phun và một phần trong quá trình tĩnh điện Sơn tĩnh điện Thủ tục nộp đơn. Trong Hình 1, hiệu điện thế cao đặt vào đầu điện cực nạp điện của súng tạo ra một điện trường (thể hiện bằng các đường màu đỏ) giữa súng và bộ phận nối đất. Điều này dẫn đến sự phát triển của phóng hào quang. Một lượng lớn các ion tự do được tạo ra bởi sự phóng điện hào quang lấp đầy không gian giữa súng và bộ phận. Một số ion bị bắt bởi các hạt bột, dẫn đến các hạt mang điện. Tuy nhiên, nhiều ion vẫn tự do và di chuyển dọc theo đường sức điện trường đến phần kim loại được nối đất, trộn lẫn với các hạt bột do dòng không khí đẩy ra.

Như đã nói trước đó, một đám mây gồm các hạt bột tích điện và các ion tự do được tạo ra trong không gian giữa súng phun và một phần có một số thế năng tích lũy được gọi là điện tích không gian. Giống như một đám mây sấm sét tạo ra một điện trường giữa chính nó và trái đất (cuối cùng dẫn đến sự phát triển của sét), một đám mây gồm các hạt bột tích điện và các ion tự do tạo ra một điện trường giữa chính nó và một phần nối đất. Do đó, trong một hệ thống sạc hào quang thông thường, điện trường ở vùng lân cận gần với bề mặt của bộ phận bao gồm các trường được tạo ra bởi điện cực nạp của súng và điện tích không gian. Sự kết hợp của hai trường này tạo điều kiện thuận lợi cho việc lắng đọng bột trên bề mặt được nối đất, dẫn đến hiệu suất truyền cao. Hiệu ứng tích cực của điện trường mạnh được tạo ra bởi các hệ thống sạc corona thông thường rõ ràng nhất khi phủ các bộ phận có bề mặt phẳng, lớn ở tốc độ băng tải cao. Thật không may, điện trường mạnh hơn của hệ thống sạc hào quang có thể gây ra những tác động tiêu cực trong một số ứng dụng. Ví dụ, khi phủ các bộ phận có rãnh và rãnh sâu, người ta gặp phải hiệu ứng lồng Faraday (xem Hình 2). tức là các cạnh của chỗ lõm như vậy). Do đó, với phần lớn điện trường (từ cả súng và điện tích không gian) tập trung vào các cạnh của kênh, sự lắng đọng bột sẽ được tăng cường đáng kể ở những khu vực này và lớp sơn tĩnh điện sẽ tích tụ rất nhanh.

Thật không may, hai tác động tiêu cực sẽ đi kèm với quá trình này. Đầu tiên, ít hạt có cơ hội đi vào bên trong hốc hơn vì các hạt bột bị điện trường “đẩy” mạnh về phía các cạnh của lồng Faraday. Thứ hai, các ion tự do được tạo ra bởi sự phóng điện hào quang sẽ đi theo các đường trường về phía các cạnh, nhanh chóng làm bão hòa lớp phủ hiện có bằng điện tích phụ, và dẫn đến sự phát triển rất nhanh của quá trình ion hóa ngược. lực và được lắng đọng trên chất nền, phải có điện trường đủ mạnh để hỗ trợ quá trình này. Trong Hình 2, rõ ràng là không phải trường tạo ra bởi điện cực của súng, cũng không phải trường điện tích giữa súng và bộ phận này xâm nhập vào bên trong lồng Faraday. Do đó, nguồn hỗ trợ duy nhất trong việc phủ bên trong của các khu vực lõm là trường được tạo ra bởi điện tích không gian của các hạt bột do dòng không khí bên trong hốc chuyển đến (xem Hình 3). phát triển trên các cạnh của nó sẽ tạo ra các ion dương làm giảm điện tích của các hạt bột cố gắng đi qua giữa các cạnh lồng Faraday để tự lắng đọng bên trong kênh. Các hạt bột do dòng không khí đưa vào bên trong kênh sẽ không đủ để tạo ra một lực điện đủ mạnh để vượt qua sự nhiễu động của không khí và lắng đọng bột.

Do đó, cấu hình của điện trường và sự tập trung của nó trên các cạnh của các khu vực lồng Faraday không phải là vấn đề duy nhất khi phủ các khu vực lõm. Nếu có thì chỉ cần xịt vào chỗ lõm trong một khoảng thời gian vừa đủ. Chúng tôi mong đợi rằng một khi các cạnh được phủ một lớp bột dày, các hạt khác sẽ không thể lắng đọng ở đó, với vị trí hợp lý duy nhất để bột đi vào bên trong phần lõm. Thật không may, điều này không xảy ra, một phần, do sự ion hóa trở lại. Có rất nhiều ví dụ về các khu vực lồng Faraday không thể phủ bất kể bột được phun trong bao lâu.