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超聲波霧化噴涂原理

更新時(shí)間:2022-07-13      瀏覽次數(shù):5323

 超聲波霧化噴涂簡(jiǎn)介

超聲波霧化噴涂設(shè)備正廣泛應(yīng)用在工業(yè)及研究開(kāi)發(fā)的域中。因?yàn)榄h(huán)境因素及過(guò)量污染的原因,使得科學(xué)家、工程師及設(shè)計(jì)師們都采用超聲波噴涂設(shè)備,超聲波噴涂設(shè)備作為一門(mén)更準(zhǔn)確,更易操控及更加注重環(huán)保的噴涂技術(shù),將取代傳統(tǒng)的二流體噴涂。另外,因?yàn)檫@種噴涂不會(huì)堵塞或磨損,所以在關(guān)健制造過(guò)程中減少停機(jī)時(shí)間方面也能作出貢獻(xiàn)。

超聲波噴涂設(shè)備,以其輕柔的噴霧特征,大大減少了過(guò)度噴涂,從而降低成本及對(duì)周?chē)諝獾奈廴?,同時(shí),這種新技術(shù)也拓展了更多的應(yīng)用域,例如,在要求噴涂低流量下就十分理想。對(duì)于基片噴涂、霧化加濕、薄膜涂層、噴霧干燥,助焊劑噴涂,膜噴涂,細(xì)線(xiàn)噴涂及其它工業(yè)和研究開(kāi)發(fā)應(yīng)用,超聲波噴涂設(shè)備會(huì)產(chǎn)生比其它技術(shù)更好的效果。

超聲波霧化噴涂原理

超聲波霧化噴涂是利用壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為高頻機(jī)械能,從而對(duì)液體進(jìn)行霧化。利用超聲波高頻振蕩將液體霧化成均勻的微米顆粒,相對(duì)于傳統(tǒng)的壓力式噴頭,超聲波噴涂可以得到更均勻、更薄、更可控的薄膜涂層,且不易堵塞噴頭。由于超聲波噴頭僅需要千帕的微小氣量,其噴涂過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生飛濺,所以涂料利用率高達(dá)90%以上。


超聲波霧化噴涂的全過(guò)程
超聲波霧化噴涂的全過(guò)程


超聲波噴涂是一項(xiàng)成功的技術(shù),例如在基材上進(jìn)行高質(zhì)量和高性能的涂覆。通過(guò)對(duì)超聲波噴涂各項(xiàng)工藝參數(shù)的準(zhǔn)確控制,可避免過(guò)度噴涂,實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的液滴分布。超聲波噴涂的優(yōu)點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確控制液滴尺寸,噴霧強(qiáng)度以及液體流速。

附加功能

超聲預(yù)分散系統(tǒng)

超聲波分散注射器,可實(shí)現(xiàn)在霧化噴涂,對(duì)溶液超聲分散處理,避免了噴涂過(guò)程中固體的沉淀。


預(yù)分散針筒
預(yù)分散針筒


液體輸送泵

超聲波霧化噴涂設(shè)備可與各種液體輸送系統(tǒng)一起使用,例如注射泵,齒輪泵,蠕動(dòng)泵,壓力罐等。無(wú)論使用哪種系統(tǒng),只要液體在噴嘴工作范圍內(nèi)以穩(wěn)定的流量輸送,這些系統(tǒng)中的任何一個(gè)都會(huì)工作。 然而應(yīng)該避免脈動(dòng)(建議使用注射泵),即使瞬間脈沖也可能導(dǎo)致液體落在操作范圍之外。這對(duì)于諸如支架涂層的低流量應(yīng)用尤其明顯。

超聲波噴涂的影響因素

液滴大小

超聲波噴涂設(shè)備的頻率影響著液滴的大小,頻率越高,液滴尺寸越小。20kHz時(shí)的中值液滴尺寸為90微米,在40kHz時(shí),液滴尺寸進(jìn)一步縮小至平均45微米。

霧化成敗

如果超聲波能量過(guò)高將會(huì)發(fā)生空化,過(guò)高的能量不會(huì)在噴嘴頂端形成理想的薄膜,導(dǎo)致流過(guò)噴嘴的液體過(guò)早地霧化,并“撕裂"成大小不一的液滴。只有在特定功率下產(chǎn)生的振幅才能產(chǎn)生比較理想的霧化效果。對(duì)于超聲波霧化噴涂而言, 輸入功率水平一般在10 至15 瓦左右。

霧化流量

超聲波霧化噴嘴的流量范圍一般都比較大,不像傳統(tǒng)空氣驅(qū)動(dòng)的噴嘴需需要依靠空氣的力量,來(lái)分解液體流進(jìn)行霧化。因此同一溶液?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)噴嘴霧化的液體量,主要由霧化噴嘴結(jié)合使用的液體輸送系統(tǒng)控制。

液體兼容性

各種涂料,化學(xué)品,潤(rùn)滑劑和顆粒懸浮液都可以很容易的進(jìn)行霧化。然而,粘度、混溶性和固體含量等因素值得考慮。為了達(dá)到蕞佳霧化效果,粘度應(yīng)低于40cps,固體濃度應(yīng)保持在30%以下。由于超聲波霧化噴涂的過(guò)程依賴(lài)于液體薄膜的運(yùn)動(dòng),通常液體的粘性越大,霧化就越困難。內(nèi)含長(zhǎng)鏈聚合物分子的液體內(nèi)聚性較高,即使以稀釋的形式,也很難進(jìn)行霧化。一般情況下單微粒的混合物比較容易霧化。

普通純液體

  • 純的單成分液體(水、酒精、溴 等)

  • 純?nèi)芤海}水、聚合物溶液等)

  • 帶不溶固體混合液(煤漿、珠狀聚合物/水、硅石/酒精、懸浮液 等)

對(duì)于純液體,影響霧化效果的是黏度,通常蕞大黏在10cp左右。

聚合物分子液體

純?nèi)芤涸诖蠖鄶?shù)情況下與純液體相似,除了當(dāng)溶解液中含有很長(zhǎng)的聚合物分子鏈。在這種情況下,聚合物分子的長(zhǎng)度會(huì)影響霧化過(guò)程,當(dāng)液滴從整個(gè)液體中分離并進(jìn)而形成霧化時(shí),那些聚合物分子就會(huì)阻礙這種離散液滴的形成。

不溶固體混合液

帶有不溶解固體的混合液,有三種因素會(huì)影響霧化能力:顆粒大小、 固體濃度固體顆粒與載體之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。

固體顆粒的濃度十分重要,上限值大約為30%, 在高濃度情況下,要有恰當(dāng)?shù)臈l件才能霧化。,即使顆粒大小合適,液體霧化的可行性還受別的動(dòng)態(tài)因素影響,諸如載體的粘度及固體成分保持懸浮狀態(tài)的能力。

如果顆粒大小大于霧滴中位值的 1/10,一般這種混合物十分容易霧化。對(duì)于含有一種或多種固體顆粒的液滴,液滴的尺寸一定要比固體顆粒大許多,否則大多數(shù)的液滴將很可能包含不了固體顆粒成分,形成分離。

超聲波霧化噴嘴與傳統(tǒng)噴嘴的區(qū)別

與傳統(tǒng)的依靠壓力和高速運(yùn)動(dòng)將液體粉碎成小顆粒的噴霧頭不同,超聲波噴頭是利用較低的超聲波振動(dòng)能量來(lái)進(jìn)行液體霧化。液體可通過(guò)自身重力或低壓液泵傳送到噴霧頭并實(shí)現(xiàn)連續(xù)或間斷性霧化。在不超出限度的情況下,液體霧化量?jī)H由液體的輸送量決定。

傳統(tǒng)二流體噴頭

  • 利用氣體和液體的兩 種流體的動(dòng)能霧化

  • 噴霧沖擊力較大,會(huì)造 成飛濺及原料浪費(fèi)

  • 霧化顆粒均勻度差

  • 霧化顆粒大小由噴頭口徑?jīng)Q定

  • 噴頭口很細(xì)時(shí),容易堵塞噴頭

  • 不能準(zhǔn)確控制噴霧流量,無(wú)法在較低流量下持續(xù)噴霧


二流體噴嘴
二流體噴嘴


超聲波霧化噴嘴

  • 利用高頻超聲波 振蕩將液體霧化

  • 噴霧沖擊力很小, 不會(huì)造成飛濺及原料浪費(fèi)

  • 霧化顆粒均勻度很高

  • 霧化顆粒大小由超聲頻率決定,與噴頭口徑無(wú)關(guān)

  • 噴頭口徑粗細(xì)可調(diào),且保持超聲振蕩,不易堵塞噴頭

  • 可準(zhǔn)確控制流量,在低流量下持續(xù)噴霧




超聲波霧化噴涂有什么優(yōu)點(diǎn)

  1. 噴涂圖案易于成型,適用于準(zhǔn)確的涂層應(yīng)用

  2. 可以對(duì)任何形狀物體進(jìn)行噴涂,均勻的微米厚涂層

  3. 超聲霧化噴涂可減少關(guān)鍵生產(chǎn)過(guò)程中的停機(jī)時(shí)間

  4. 超聲波霧化噴涂超低的流速,可間歇或連續(xù)性工作

  5. 高度可控制的噴霧量,噴涂質(zhì)量更加可靠

  6. 能耗低,霧化效率高,對(duì)霧化液體的限制較小

  7. 可減少反噴造成的浪費(fèi)及空氣污染,節(jié)約成本

  8. 無(wú)壓力,無(wú)噪音,沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件的磨損、無(wú)堵塞

  9. 霧化噴嘴由鈦材料制成,具有強(qiáng)高度、抗腐蝕性強(qiáng)


使用頻率30~120 Khz功率范圍10-100W
霧化量0.1-5L/h干膜厚度20nm-100μm
液體粘稠度低于10cps溫度范圍1-60℃
噴涂均勻度< 5%溶液轉(zhuǎn)換率> 94%
運(yùn)動(dòng)模組三軸伺服系統(tǒng)供液方式恒流注射泵
噴涂面積50cm*50cm液體預(yù)處理超聲波分散系統(tǒng)
控制部分7寸全彩觸控屏幕驅(qū)動(dòng)電源數(shù)控電源
噴頭材質(zhì)鈦合金產(chǎn)品型號(hào)    GB-W-50D



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