摘要：重点分析“缩孔”成因及影响因素，继而详细剖析“反离子流冲击”理论及“感生电场”理论，旨在通过理论分析指导实践操作，降低“缩孔”产生的概率。
关键词：缩孔 反离子流 电流突变 感生电场
1 概述
上世纪70年代末，粉末涂料被广泛推广应用。截至目前，粉末涂料在中国已有三十多年的应用历史。在这一过程中，粉末施工不断有各种问题出现，也有许多问题在实践中得以解决。在涂装过程中，“缩孔”可以说是一种比较多见的漆膜弊病。那么，“缩孔”现象是如何产生的？在施工管理中如何防治或规避这一质量弊病？
按照当前的技术水平，业界普遍认可“工件或压缩空气中含油造成缩孔”这一结论。在笔者看来，要从根源上解决这一质量弊病，还需要在理论方面做更多的研究。在涂装施工中，压缩空气以及工件前处理的质量都达标，但是“缩孔”现象依然存在，整修了前处理和压缩空气的除油设备后无明显改善。还有一部分学者认为“缩孔”产生的根源在于粉末生产过程中混进了油，经试验验证，该结论不成立。笔者由此产生质疑，继而从理论角度出发纵深挖掘其根源，提出了“反离子流冲击”理论和“感生电场”理论，从理论角度给出了专业的解释，对各种影响因素进行了细致的分析，给出了有针对性的整修措施，从而最大限度控制了“缩孔”程度，有效规避了由此产生的经济损失。
2 “缩孔”成因
2.1 粉末的荷电过程
通过静电学理论我们了解到：带电的孤立导体表面的曲率半径是影响其表面电荷分布的主要因素。曲率半径越大，电荷密度越大。曲率最尖锐的部位的电荷密度及电场强度都能达到最大值。电场附近的气体在电力过程中受强电场的影响，导体尖端会放电。若放电类型为负高压放电，在强电场作用下，导体的电离速率加快，电子被空气分子撞击，产生电子和正离子，新生的电子继而与空气分子发生高速撞击，形成“电子雪崩”。电子从电离区冲出后，因自身质量极小，会迅速吸附在气体分子表面，使其成为游离的负离子。负离子被电场力牵引向正极靠近，并且在电离层处形成晕光。通常所说的晕光放电现象便由此而来。奔向正极的负离子碰撞从电晕外围通过的粉末就会使之充电。
工业生产中的粉末涂料系结构复杂的高分子绝缘体。当粉末表面有合适的位置接受电荷时，才能吸引负离子附着于表面。对于负离子而言，这个适合接受电荷的位置可以是纯机械性的，也可以是粉末组成中的正电荷杂质或组成中的位能坑。但是，无论导致吸附的机理是哪一种，因为粉粒表面有强电阻，表面的电荷分布并不均匀，离子要沉积在粉粒上都相当不易。
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图1
2.2 粉末的吸附过程
涂料粉粒由于电晕放电使电极周围产生负离子。粉粒被压缩空气吹离枪口，在接近工件的位置被电场力吸引附着于工件表面。一般只需几秒的时间粉层厚度就可以达到50～100μm，涂层表面同时会生成负电荷屏蔽层用以排斥后来的负电粒子，使涂层厚度始终维持在限定范围以内。至此，涂覆过程全部完成。
2.3 “反离子流”冲击产生的“缩孔”
涂装时，通常漆膜表面是小凹坑状“缩孔”频繁出现的地方。出现在这个位置的“缩孔”密度稀疏有致，有的偶尔发生，有的则连续发生。
已有的文献资料将缩孔产生的原因归咎于“混油理论”，即粉末涂料在生产或涂装时混入了压缩空气中的油而造成“缩孔”。笔者经实际验证后发现“混油理论”仅仅是导致“缩孔”的主要因素之一，而“缩孔”产生的原因是多方面的。按照笔者的理解，同静电高压电流输出的稳定性以及粉末电阻率和影响电阻率的因素有关，缩孔的频次和程度主要取决于这些参数的变化情况。
在涂装施工中，首先将稳压器装设于静电高压发生器之前，目的是稳定电压，避免电压波动影响静电发生器正常运行。电压通常呈缓慢波动，因此，只需用普通的稳压器便可解决电压波动的问题。但是恰恰相反，虽然电压可以维持平衡状态，但电流的变化不可忽视。一般情况下，工件面积、抢距、喷粉量以及局域网电流的变动都可能成为影响因素。比如，车间同一电网上如果同时连接多个大功率设备，设备启停频繁，就会使电网电流波动，继而使静电高压发生器内电流波动，使喷枪电极针突发浪涌突跃放电，最终造成电晕强烈放电。在放电瞬间，处于电晕区周围的气体急剧升温，并伴有高频振荡，产生高速旋转的等离子体“气团球”。而“气团球”的发射源就是喷枪。相对于负离子而言，这些携带高能的正离子球体就是“反离子球体”。这些正离子球体颗粒有大有小，它们一旦受到压缩空气输送力及电场力的双重驱动，就会瞬间高速撞击工件（板面）表面造成“空爆”，并且形成“弹坑”，这就是所谓的“缩孔”现象。实际施工中所见的“缩孔”几近露底。在接地不良、粉末电阻率高或喷粉层厚度超标的情况下，被“反离子流”冲击现象出现的概率比较高。
关于粉末吸附在电荷表面的过程上文已有清晰的说明，此处不再重复解释。被吹离枪口的气体、粉末均为导电的等离子体，带负电荷的离子极易被吸引，而带正电荷的气体分子则遭到正极排斥被风吸走，使得大量粉末吸附于工件表面，阻断了气体分子与工件之间的接触，使得工件不易遭到冲击。涂层厚度达到一定标值后就会有效屏蔽正极被负电荷层，场强也被削弱。此时电流波动会使静电高压输出强烈的电晕放电，高频振荡使输出空气生成微小的高速奔向正极的正离子气球团。正离子气球团克服排斥力后瞬间撞击工件表面，形成“缩孔”。
2.4 “反离子流”成因分析
上文仅仅针对电流突变引起“反离子流”冲击而成的“缩孔”所做的分析。除此之外，还有一部分“缩孔”成因不得不提。
2.4.1 涂层过厚或返喷件易遭反离子流冲击
当工件表面的涂层喷涂厚度超出设计要求时，会有一部分未中和的正电荷残留在分层内，这些正电荷携带强负电性，正电性被之屏蔽，原电场强度被削弱，从而增强了粉层对正电荷的吸引能力，同时削弱了粉层对负电荷的吸引能力。在这种情况下如果有“反离子”气团球产生，那么由于团球表面具有密度极高的正电荷，使之高速自转和前进，其内能和动能都比较大，此时与正极之间形成反向于枪针负极和工件（正极）所建的电场方向的临时静电场。于是，受异性电荷吸引的“反离子”团球与工件表面高速撞击（见图2），这样更容易产生“缩孔”，即便是正常涂装，出现“缩孔”的机率也非常大。但是破坏程度会有所减小。部分“反离子气球团”未抵达工件表面就被原电场排斥掉。“反离子气球团”流是否能对工件造成冲击，主要取决于原电场及次生电场力量是否均衡。若原电场力非常大，就会有效屏蔽“反离子气球团”；若涂层厚度超限使原电场强度减小，同时使感生电场增强，工件表面很有可能受到冲击。
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图2 图3
此外，表面已涂有一层漆膜返喷件，根据电阻率与所施电压曲线（如图3）得知，电阻率越高，荷电效率越高，但不利于电荷的释放。根据其可知，减少，能使粒子减速转移，并且荷电量会有所缩减，以防粉末粒子被强烈排斥而发生反弹。这也会在一定程度上提高上粉效率；若E非常大，涂层会建立起“感生电场”，吸附于工件表面的粉末量较小，而负电荷密密度区较高，致使后来的荷负电粉粒遭到排斥，最终粉层只是薄薄一层。
2.4.2 接地不良
当系统出现接地不良的情况时，回路电阻会有一定幅度的增强，影响工件涂覆效果。而且涂覆后，正极电荷不易中和，使得电荷过量累积引发“缩孔”。
2.4.3 静电高压不稳
高压电缆接头处理不良，有的电缆限流电阻损坏或工件间断都是引发“缩孔”的主要因素。
参考文献：
[1]刘宏，刘正尧.影响粉末涂料上粉率因素的探讨[J].涂料工业，2004（06）.
[2]刘宏，刘长德.粉末静电喷涂中缩孔、针孔弊病的探讨[J].中国涂料，2004（09）.
[3]王庆.浅谈粉末静电喷涂中缩孔问题的产生与防治[J].中国涂料，2011（08）.
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