流化床涂装原理

流化床涂装原理

流化床涂装工艺是在粉末涂料中较早实施的方法之一。我国早在六十年代初就开始对热固性环氧粉末进行了流化床涂装研究，并取得了成功。当时主要应用在机电产品，如对电机的绝缘涂层和防腐涂层等。近年来随着粉末及其涂装技术的发展，已广泛地应用在家用电器、生活用品、钢结构件等。应用的原料也由原来的环氧粉末涂料发展到尼龙、聚酯、聚乙烯、聚氯乙烯等更多的粉末品种。

一、流化床的特性

流化床涂装工艺的方法是将空气或某种惰性气体吸入容器底部，使粉末涂料翻动达到“流化状态”。空气通过多孔性透气板，成为均匀分布的细散气流使粉末翻动，每个粉粒先上升后下降。这种流动粉体的性质很象液体。放入其中的物体如同沉入液体中，立即为流态化的粉末所包围。这种流态化的粉末与液体的特性仍然存在着很大的不同。譬如当一段管子被水平的放入液体中，其内壁就会立即被润湿，但在流化状态的粉末中管腔内的粉末就变得静止不动了。这是因为分粒的行动主要是上下方向的，水平方向移动很少。

二、流化床涂装原理

流化床的工作原理是用均匀分布的细散空气流通过分膜层，使粉末微粒翻动呈流态化。气流和粉末建立平衡后，保持一定的界面高度。将需涂敷的工件预热后，放入粉末中，即可以得到均匀的涂层，最后加热固化成膜。

流化床是固体流态学的第二阶段，也是比较复杂和难以控制的阶段。固体流化态过程分为三个阶段：固定床阶段、流化床阶段、气流输送阶段。从理性上认识这三个阶段的特点和相互的关系，对于掌握流化床涂装技术来说是很重要的。

1、固定床阶段当流体速度很小时，固体粉末颗粒静止不动，流体从粉末颗粒间隙穿过，当流体速度逐渐增大时，则固体颗粒位置略有调整，即颗粒间排列方式发生变化，趋向松动的倾向。此时，固体颗粒仍保持相互接触，床层高度H与粉末层体积也没有变化，这个阶段有图中的ab段表示。此阶段床层厚度并不随流体速度的增大而增加。但是，△p却随着流体速度的增大而增加，图中W为流体速度，Wkp临界速度， Wmax 极限速度。

2、流化床阶段在固定床的基础上，继续增大流速W，床层开始膨胀和松动，床层高度开始增加，每个单个粉末颗粒被流体浮起，因而离开原来位置作一定程度的移动。这时便进入流化床阶段。在流化床范围内，随着流体速度的增加，粉末颗粒运动加剧，且作上下翻动，如同液体加热达到沸点时的沸腾状态。这个阶段为图中的ab段表示。此时床内粉层膨胀，其高度随着流体速度的增大而增加，单床内压强并不增加，因此可在一个较大范围内变动流速而不影响流体所需的单位功率，这点是流化床的特点之一。图中的b点就是固定床与流化床的分界点，称为“临界点”，此时的速度称为“临界速度”。

3、气流输送阶段流体速度继续增加到某以极限速度时，固体粉末颗粒被流体从流化床中吹送出，这个阶段称为气体输送阶段。图中的c点开始为此阶段。c点出的速度称为流化床的极限速度。由上可知，在掌握流化床涂装技术中，应当将流体速度保持在临界速度和极限速度中间。

固体流态化除三个阶段外，还按载体介质的不同分为“散式流态化”和“聚式流

态化”两种。当以液体为介质时，流化床均匀而平稳，且有一个稳定的上界面，这种流态化称为“散式流态化”。当以气体为介质时，情况较为复杂。流化床没有一个稳定的上界面，他以每秒钟数次的频率上下波动，压强降也随之上下不一。如果在波动范围内取平均值，则仍可以认为不随流速而变动。这种流态化称为“聚式流态化”，它又按孔隙率的不同分为“密相”和“疏相”两种。

流化床涂装工艺：

工件前处理

一般采用下面几种方法进行工件表面处理:

1、机械法：对工件采用喷砂或抛丸处理以除去工件表面的油污和锈斑。

2、人工法：用布或刷子人工清理工件表面的灰尘、油污、锈斑等杂质。

3、化学法：根据工件表面所带的不同种类油污和不同程度的锈斑选用相应的化学药液对工件进行除油、除锈、或者进一步进行磷化、钝化处理以确保被涂工件表面清洁及耐腐蚀等性能。

流化床浸涂

将预热后的工件迅速浸入流化槽中，包围在工件周围的粉末通过吸热效应吸收工件的热量，熔融粘附在工件的表面，实现工件的表面涂敷。浸涂过程中，浸涂的时间，浸涂的方式对涂层的厚度和质量有较大的影响。浸涂时间应根据工件所要求的涂膜厚度而定，涂敷较厚的工件，浸涂时间应控制较长。

要想得到所需的均匀的涂层，工件浸沉于粉层后必须使工件保持运动，可以是转动也可作水平或垂直方向的运动。当粉层的流化状态不佳情况下，可将工件浸入粉层的中间并静止不动，这样可避免产生严重不均匀的涂层。

浸涂的方式取决于工件的形状，对于几何结构复杂、凹凸尺寸差异大的零件，在工件浸涂的同时，工件自身转动、翻向、上下或者在浸涂的同时，流化床自身振动。这样都有利于涂膜的均匀性和提高涂层表面质量，对于涂膜要求特别厚的工件，可以进行多次涂敷。多次涂敷及能保证工件达到要求的厚度，又能避免在涂层中形成气泡；浸涂时工件自转，是为了使粉末均匀粘附；工件翻动是为了使工件各个端面涂均匀；流化床自身振动，一方面为了提高涂膜的均匀性，同时也帮助槽内粉末起动悬浮，尤其对颗粒度较大的粉末或槽内装填粉末较多的流化床有着更加显著的效果。

加热塑化

经过流化床浸涂后的工件，虽然粉末熔融，包覆在工件表面，但必须经过加热塑化工序才能完成整个流化床涂装工艺。加热塑化工序有利于粉末进一步流平。这样就能使涂膜具有更好的机械强度、电气性能、表面平整和光泽度等性能。