超聲波噴塗和超聲波噴嘴的原理及應用

發布時間:2024-05-07 閱讀:5788

超聲波噴塗,或稱超聲波噴塗,是一種利用超聲波霧化技術的薄膜塗層沉積工藝。 首先,將要沉積的塗層材料配置成溶液、溶膠或懸浮液等液體,然後通過稱為超聲波噴嘴的特殊超聲波霧化裝置將其霧化成微公尺級的液滴,然後通過一定量的載流氣體均勻地沉積在基材表面,從而形成薄膜塗層。 對於某些薄膜材料,超聲波噴塗可以被認為是一種經濟且出色的薄膜沉積工藝,這些材料可以以薄膜沉積裝置(如氣相沉積或濺射)的一小部分成本獲得相當質量的薄膜塗層。 與傳統的單流體或雙流體噴塗(空氣噴塗)相比,超聲波噴塗具有霧化非常柔軟均勻、噴槍不堵塞、噴霧流量高度可控等顯著優勢,從而獲得比雙流體噴塗高得多的原料利用率(高達4倍),均勻性和控制精度更高,維護成本更低。 讓我們仔細看看超聲波噴塗的核心部件——超聲波噴嘴。

超聲波噴嘴,又稱超聲波噴嘴、超聲波噴槍等,是一種基於Langevin換能器原理的超聲波霧化裝置。 超聲波的最大振幅設計在噴嘴前端,當液體從噴嘴後部輸送到前端時,通過前端的高頻超聲波振盪將其撕成細小的液滴,形成霧化,然後液霧可以通過一定量的載氣輸送到噴塗物體或特定空間。 液體霧化量僅由輸送的液體量和噴頭的工作頻率決定,前提是不超過限制。 超聲波噴嘴的霧化仍符合機械波霧化的原理,霧化液滴的大小可參考以下公式:

其中 f 是超聲波頻率,d05是平均液滴直徑、液體密度和液體張力。 由於液體張力與液體的粘度有一定的關係,而超聲波能霧化的液體的粘度非常有限,一般小於30cps,所以可以改變的液體張力範圍很小。 同樣,液體的密度變化不大。 因此,決定霧化液滴大小的主要因素是超聲波頻率,從公式中可以看出,超聲波頻率越高,霧化粒徑越小,我們可以通過調節超聲波噴嘴的超聲波頻率來控制霧化液滴的大小。 氣溶膠粒徑的分布可以通過雷射粒度分析儀進行測量,圖2是東方金榮東方能超聲波噴嘴和雙流體噴頭霧化液滴尺寸的分布圖,我們可以看到超聲波噴頭的霧化液滴更小,分布更均勻。

各種塗料、化學品、潤滑油、顆粒懸浮液等都可以通過超聲波噴嘴霧化。 但是,需要考慮液體的粘度、混合性、固體含量等。 為達到最佳霧化效果,液體粘度應低於30cps,固含量應小於30%。 由於霧化過程受液膜產生的運動效應的影響,高粘度必然導致霧化量低,給應用帶來困難。 由於聚合物分子的高度內聚性,即使在稀釋的情況下,霧化含有高聚合物分子的液體也是有問題的。 大多數情況下,固體顆粒混合物可以霧化。 這是因為固體顆粒分散在霧化的顆粒中。 即使是粗泥漿在轉移到灑水器時也可以低速霧化。

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