AT413097B - Beschichtung, insbesondere für die zündbrücke eines zünders - Google Patents

Beschichtung, insbesondere für die zündbrücke eines zünders Download PDF

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AT413097B
AT413097B AT11062004A AT11062004A AT413097B AT 413097 B AT413097 B AT 413097B AT 11062004 A AT11062004 A AT 11062004A AT 11062004 A AT11062004 A AT 11062004A AT 413097 B AT413097 B AT 413097B
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    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/11—Initiators therefor characterised by the material used, e.g. for initiator case or electric leads
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    • F42B3/12—Bridge initiators
    • F42B3/124—Bridge initiators characterised by the configuration or material of the bridge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F42B3/12—Bridge initiators
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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtung, insbesondere für die Zündbrücke eines Zünders für pyrotechnische Ladungen, die eine Nickelschicht mit eingelagerten ZirkoniumTeilchen aufweist. Sie betrifft weiters ein Verfahren zur Herstellung dieser Beschichtung, bei dem die Schicht aus einem elektrolytischen Bad abgeschieden wird. 



  Normalerweise wird in elektrischen Anzündern ein pyrotechnischer Satz mittels einer elektrischen Glühbrücke durch Stromdurchgang gezündet. Eine Verstärkung der Energie ist notwendig, wenn die verfügbare Energie für den Zündvorgang zu klein ist oder ein Abstand zwischen Glühbrücke und Pyrotechnik überwunden werden muss. Energieverstärkende Glühbrücken (so genannte aktive Glühbrücken) sind bereits bekannt, siehe z. B. die EP 609605 A1. Die galvanische Beschichtung mit Ni/Zr ist in der EP 1235047 A2 erwähnt. 



  Es ist bereits bekannt, bei der elektrolytischen Abscheidung Teilchen einzubauen, die an sich nicht elektrolytisch abgeschieden werden können. Es kann zum Beispiel auf die GB 936172 hingewiesen werden, wo eine Nickelschicht beschrieben ist, in die Zirkoniumoxid-Teilchen eingelagert sind. 



  Bei all diesen bekannten Verfahren ist die Dicke der elektrolytisch abgeschiedenen Schicht ganz wesentlich höher als der Durchmesser der eingelagerten Teilchen. Das Verhältnis ist zumindest 10:1, meist noch ganz wesentlich höher. Der Sinn der eingelagerten Teilchen besteht darin, die Qualität der Beschichtung zu verbessern, sei es in optischer Hinsicht, sei es in mechanischer Hinsicht. 



  Bei einer Beschichtung für die Zündbrücke eines Zünders für pyrotechnische Ladungen dient das Zirkonium als Zündverstärker, und es ist hier ein möglichst hoher Anteil an Zirkonium erwünscht. Es ist aber bisher kein Verfahren bekannt, mit dem der Anteil der eingelagerten Teilchen entsprechend stark gesteigert werden könnte. 



  Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschichtung bzw. ein Herstellungsverfahren für diese Beschichtung zu schaffen, bei der der Anteil an Zirkonium wesentlich höher ist als gemäss dem Stand der Technik. 



  Diese Aufgabe wird durch eine Beschichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Verhältnis der Dicke der Nickelschicht zum Durchmesser der Zirkonium-Teilchen höchstens 1:2, vorzugsweise höchstens 1:4, insbesondere höchstens 1 :8   Gemäss der vorliegenden Erfindung ist die Nickelschicht also wesentlich dünner als der Durch-   messer der Zirkonium-Teilchen, es handelt sich also mehr um eine Art dünne "Klebschicht", aus der die Zirkonium-Teilchen mehr als die Hälfte herausstehen. Die herausragenden Zirkoniumteilchen gewährleisten einen guten Kontakt zum pyrotechnischen Satz. 



  Vorzugsweise ist die Nickelschicht maximal 500 nm, vorzugsweise maximal 300 nm dick, der Durchmesser der Zirkonium-Teilchen kann 0,5-5 um betragen. 



  Auf diese Weise lässt sich ein Anteil der Zirkonium-Teilchen an der gesamten Schicht von 10-60 Masse-% erreichen. (Mit dem Begriff "gesamte Schicht" ist die Nickelschicht samt den eingelagerten Zirkonium-Teilchen gemeint. ) Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, dass derartige Schichten aus einem elektrolytischen Bad abgeschieden werden können, wenn man die Abscheidung im Pulsverfahren, insbesondere im Umkehrpulsverfahren, vornimmt. Mit "Pulsverfahren" ist gemeint, dass der Strom nicht - wie bei der elektrolytischen Abscheidung sonst üblich - kontinuierlich fliesst, sondern eben nur pulsweise, das heisst zwischen den Pulsen gibt es Pausen, in denen kein Strom fliesst. Mit   "Umkehrpulsverfahren"   ist gemeint, dass bei einigen der Pulse der Strom in die umgekehrte Richtung fliesst. Es können z.

   B. 3 bis 8 Pulse und danach 1 bis 2 Umkehrpulse aufein- 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 ander folgen, wonach wieder 3 bis 8 Pulse kommen usw. 



  Es ist günstig, wenn die mittlere Stromdichte der Pulse 100-1200 A/m2, vorzugsweise 400-450 A/m2 beträgt. Unter "mittlerer Stromdichte" versteht man den über die Zeit gemittelten Wert der Stromdichte während der Pulse und der darauf folgenden Pausen. 



  Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der mittleren Stromdichte der Umkehrpulse zur mittleren Stromdichte der Pulse 1:1 bis 5:1. Die Umkehrpulse haben also eine höhere mittlere Stromdich- te. Sie müssen dann natürlich entsprechend seltener und/oder kürzer sein, damit sie die Strom- pulse nicht zur Gänze wirkungslos machen. 



    Es ist günstig, wenn das Puls-Pausenverhältnis 10 :1 bis 1 :5, 1,2 :1 0,8 :1 trägt und wenn die Pulsdauer 0,1-1000 ms, vorzugsweise 10-20 ms beträgt. Die Umkehrpuls-   dauer kann dann 0,1-100 ms betragen. 



  Es ist zweckmässig, wenn der Gesamtstromfluss der Umkehrpulse 0-25 %, vorzugsweise 8-12 %, des Gesamtstromflusses der Pulse beträgt. Auf diese Weise wird nur relativ wenig der abgeschiedenen Nickelschicht wieder gelöst und dennoch eine sehr grosse Menge an Zirkoni- um-Teilchen eingelagert. 



  Schliesslich ist es günstig, wenn das elektrolytische Bad sowohl mechanisch bewegt wird als auch durch Ultraschall. Durch diese Kombination wird eine Agglomeration der Zirkoniumteilchen wirksam verhindert und somit die Homogenität der Beschichtung verbessert. 



  Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen näher erläutert. 



  Beim erfindungsgemässen Verfahren kommt ein galvanisches Nickelbad mit suspendierten Zirkoniumpartikeln und ggf. Thaliumsalzen als gelöstem Zusatz zum Einsatz. Ein geeignetes elektrolytisches Bad kann enthalten: NiS04: 300 g/l NiCI: mindestens 10 g/l bis Löslichkeitsgrenze, vorzugsweise 40 g/l Borsäure : 40 g/l Zirkonium-Teilchen: 1-40 Masse-% ggf.   Thalium-lonen   (Thaliumchlorid oder -sulfat): 0-200 g/l Die Borsäure stabilisiert Bad, wirkt als Puffer. Es können aber auch andere Puffer verwendet werden. 



  Der pH-Wert soll 1-5 betragen, vorzugsweise 2-3 (wird durch einen Puffer, z. B. auf Borsäureba- sis, eingestellt). 



  Der pH-Wert beeinflusst die Oberflächenladung und damit den Einbau; ausserhalb des Opti- mums wird sehr wenig eingebracht. 



  Anstatt Nickelsulfat und Nickelchlorid (Watts Nickelbad) kann auch Nickelchlorid allein oder Nickelsulfamat mit Nickelchlorid eingesetzt werden, wie in den Beispielen noch gezeigt wird. 



  Es kann eine Ni-Anode verwendet werden, die sich während der elektrolytischen Abscheidung auflöst (z. B. Nickel-Pellets in einem Titankorb). Alternativ können inerte Elektroden wie Platinfo- lie, netzförmig oder planar, eingesetzt werden. 



  Der Elektrodenabstand ist weniger kritisch, er kann 0,5 cm bis 20 cm betragen, und er hängt natürlich von der Grösse der Elektroden ab. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 Folgende Versuche wurden durchgeführt: Beispiel 1 : Elektrolyt: Watts Nickelbad 
 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Inhaltsstoff <SEP> Menge <SEP> (Gramm <SEP> pro <SEP> Liter)
<tb> Nickelsulfat <SEP> 300
<tb> Nickelchlorid <SEP> (*6H20) <SEP> 40 <SEP> 
<tb> Borsäure <SEP> 40
<tb> Zirkoniumpartikel <SEP> (2 m) <SEP> 100
<tb> 
 Abscheideparameter: 
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Temperatur <SEP> 40 C
<tb> Rührgeschwindigkeit <SEP> 600rpm
<tb> pH <SEP> 3,5
<tb> Elektrodenabstand <SEP> 2,5 <SEP> cm
<tb> Mittlere <SEP> Stromdichte <SEP> 218 <SEP> A/m2
<tb> Lastenzyklus <SEP> 33,3%
<tb> Pulsfrequenz <SEP> 33Hz
<tb> 
 Resultate:

   
 EMI3.3 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Gehalt <SEP> Zirkoniumpartikel <SEP> in <SEP> der <SEP> 20,9 <SEP> Masse-%
<tb> Schicht
<tb> 
 Beispiel 2 : Elektrolyt: Watts Nickelbad 
 EMI3.4 
 
<tb> 
<tb> Inhaltsstoff <SEP> Menge <SEP> (Gramm <SEP> pro <SEP> Liter)
<tb> Nickelsulfat <SEP> 300
<tb> Nickelchlorid <SEP> (*6H20) <SEP> 40 <SEP> 
<tb> Borsäure <SEP> 40
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Inhaltsstoff <SEP> Menge <SEP> (Gramm <SEP> pro <SEP> Liter)
<tb> Zirkoniumpartikel <SEP> (2pm) <SEP> 250
<tb> 
 Abscheideparameter: 
 EMI4.2 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Temperatur <SEP> 30 C
<tb> Rührgeschwindigkeit <SEP> 650rpm
<tb> pH <SEP> 3,5 <SEP> 
<tb> Elektrodenabstand <SEP> 3cm
<tb> Mittlere <SEP> Stromdichte <SEP> 327 <SEP> A/m2
<tb> Lastenzyklus <SEP> 50%
<tb> Pulsfrequenz <SEP> 50Hz
<tb> 
 Resultate:

   
 EMI4.3 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Gehalt <SEP> Zirkoniumpartikel <SEP> in <SEP> 21,9 <SEP> Masse-% <SEP> 
<tb> der <SEP> Schicht
<tb> 
 Beispiel 3: Elektrolyt: Watts Nickelbad 
 EMI4.4 
 
<tb> 
<tb> Inhaltsstoff <SEP> Menge <SEP> (Gramm <SEP> pro <SEP> Liter)
<tb> Nickelsulfat <SEP> 300
<tb> Nickelchlorid <SEP> (*6H20) <SEP> 40 <SEP> 
<tb> Borsäure <SEP> 40
<tb> Tl2SO4 <SEP> 50
<tb> Zirkoniumpartikel <SEP> (2 m) <SEP> 250
<tb> 
 Abscheideparameter: 
 EMI4.5 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Temperatur <SEP> 38 C
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
 EMI5.1 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Rührgeschwindigkeit <SEP> 800rpm
<tb> pH <SEP> 2,3 <SEP> 
<tb> Elektrodenabstand <SEP> 3 <SEP> cm
<tb> Mittlere <SEP> Stromdichte <SEP> 437 <SEP> A/m2
<tb> Lastenzyklus <SEP> 50%
<tb> Pulsfrequenz <SEP> 50Hz
<tb> 
 Resultate :

   
 EMI5.2 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Gehalt <SEP> Zirkoniumpartikel <SEP> in <SEP> 19,5 <SEP> Masse-% <SEP> 
<tb> der <SEP> Schicht
<tb> 
 Beispiel 4 : Elektrolyt: Chloridisches Nickelbad 
 EMI5.3 
 
<tb> 
<tb> Inhaltsstoff <SEP> Menge <SEP> (Gramm <SEP> pro <SEP> Liter)
<tb> Nickelchlorid <SEP> (*6H20) <SEP> 250 <SEP> 
<tb> Borsäure <SEP> 33
<tb> Zirkoniumpartikel <SEP> (2 m) <SEP> 100
<tb> 
 Abscheideparameter: 
 EMI5.4 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Temperatur <SEP> 50 C
<tb> Rührgeschwindigkeit <SEP> 800rpm
<tb> pH <SEP> 2,9 <SEP> 
<tb> Elektrodenabstand <SEP> 3 <SEP> cm
<tb> Mittlere <SEP> Stromdichte <SEP> 100 <SEP> A/m2
<tb> Lastenzyklus <SEP> 50%
<tb> Pulsfrequenz <SEP> 25Hz
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 Resultate :

   
 EMI6.1 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Gehalt <SEP> Zirkonium <SEP> partikel <SEP> in <SEP> 11,9 <SEP> Masse-% <SEP> 
<tb> der <SEP> Schicht
<tb> 
 Beispiel 5 : Elektrolyt: Nickelsulfamatbad 
 EMI6.2 
 
<tb> 
<tb> Inhaltsstoff <SEP> Menge <SEP> (Gramm <SEP> pro <SEP> Liter)
<tb> Nickelsulfamat <SEP> (*4H20) <SEP> 350 <SEP> 
<tb> Nickelchlorid <SEP> (*6H20) <SEP> 10 <SEP> 
<tb> Borsäure <SEP> 40
<tb> Zirkoniumpartikel <SEP> (2 m) <SEP> 100
<tb> 
 Abscheideparameter: 
 EMI6.3 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Temperatur <SEP> 40 C
<tb> Rührgeschwindigkeit <SEP> 800rpm
<tb> pH <SEP> 2,2 <SEP> 
<tb> Elektrodenabstand <SEP> 3 <SEP> cm
<tb> Mittlere <SEP> Stromdichte <SEP> 50 <SEP> A/m2
<tb> Lastenzyklus <SEP> 50%
<tb> Pulsfrequenz <SEP> 25Hz
<tb> 
 Resultate:

   
 EMI6.4 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Gehalt <SEP> Zirkoniumpartikel <SEP> in <SEP> 23,6 <SEP> Masse-%
<tb> der <SEP> Schicht
<tb> 
 Beispiel 6 : 
 EMI6.5 
 
<tb> 
<tb> Elektrolyt: <SEP> Watts <SEP> Nickelbad
<tb> Inhaltsstoff <SEP> Menge <SEP> (Gramm <SEP> pro <SEP> Liter)
<tb> Nickelsulfat <SEP> 300
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 
 EMI7.1 
 
<tb> 
<tb> Inhaltsstoff <SEP> Menge <SEP> (Gramm <SEP> pro <SEP> Liter)
<tb> Nickelchlorid <SEP> (*6H20) <SEP> 40 <SEP> 
<tb> Borsäure <SEP> 40
<tb> Zirkoniumpartikel <SEP> (2m) <SEP> 250
<tb> 
 Abscheideparameter:

   
 EMI7.2 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Temperatur <SEP> 30 C
<tb> Rührgeschwindigkeit <SEP> 800 <SEP> rpm
<tb> pH <SEP> 3,5 <SEP> 
<tb> Elektrodenabstand <SEP> 3 <SEP> cm
<tb> Mittlere <SEP> Stromdichte <SEP> 327 <SEP> A/m2
<tb> Lastenzyklus <SEP> 50%
<tb> Pulsfrequenz <SEP> 50 <SEP> Hz
<tb> Anodische <SEP> Stromdichte <SEP> 1200 <SEP> A/m2
<tb> Anodische <SEP> Pulszeit <SEP> 2 <SEP> ms
<tb> Anzahl <SEP> Pulse:Umkehrpulse <SEP> 8 <SEP> :1
<tb> 
 Resultate : 
 EMI7.3 
 
<tb> 
<tb> Parameter <SEP> Wert
<tb> Gehalt <SEP> Zirkoniumpartikel <SEP> in <SEP> 20,5 <SEP> Masse-%
<tb> der <SEP> Schicht
<tb> 
 Patentansprüche : 1.

   Beschichtung, insbesondere für die Zündbrücke eines Zünders für pyrotechnische Ladun- gen, die eine Nickelschicht mit eingelagerten Zirkonium-Teilchen aufweist, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Verhältnis der Dicke der Nickelschicht zum Durchmesser der Zir- konium-Teilchen höchstens 1:2, vorzugsweise höchstens 1:4, insbesondere höchstens 1:8 beträgt.

Claims (1)

  1. 2. Beschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickelschicht maximal 500 nm, vorzugsweise maximal 300 nm dick ist.
    3. Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Zirkonium-Teilchen 0,5-5 um beträgt. <Desc/Clms Page number 8>
    4. Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Zirkonium-Teilchen an der gesamten Schicht 10-60 Masse-% beträgt.
    5. Verfahren zur Herstellung der Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Schicht aus einem elektrolytischen Bad abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung im Pulsverfahren, insbesondere im Umkehrpulsverfahren, vorge- nommen wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass 3 bis 8 Pulse und danach 1 bis 2 Umkehrpulse aufeinander folgen.
    7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Stromdichte der Pulse 100-1200 A/m2, vorzugsweise 400-450 A/m2, beträgt.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der mittleren Stromdichte der Umkehrpulse zur mittleren Stromdichte der Pulse 1:1 bis 5:1 beträgt.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Puls- Pausenverhältnis 10:1 bis 1:5, vorzugsweise 1,2:1 bis 0,8:1 beträgt.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsdauer 0,1-1000 ms, vorzugsweise 10-20 ms beträgt.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkehrpulsdauer 0,1-100 ms beträgt.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ge- samtstromfluss der Umkehrpulse 0-25 %, vorzugsweise 8-12 %, des Gesamtstromflusses der Pulse beträgt.
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das elektro- lytische Bad sowohl mechanisch bewegt wird als auch durch Ultraschall.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB936172A (en) * 1960-07-26 1963-09-04 Udylite Res Corp Improvements in or relating to nickel plating
WO1998034081A2 (en) * 1997-01-22 1998-08-06 Talley Defense Systems, Inc. Enhanced bridge ignitor for ignition of explosive and energetic materials and method of use
EP1235047A2 (de) * 2001-02-23 2002-08-28 Hirtenberger Automotive Safety GmbH Pyrotechnischer Zünder und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2002079713A1 (de) * 2001-03-31 2002-10-10 Robert Bosch Gmbh Brückenzünder

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