CN113154938A - 一种高效环保合金除铜剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种高效环保合金除铜剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于合金除铜剂技术领域,具体涉及一种高效环保合金除铜剂及其制备方法与应用。本发明通过两种方法制得合金除铜剂:其一,将锡、锌金属粉按比例混合;其二,将锡、锌金属加热,充分搅拌混合后自然冷却,重复加热三次,再将冷却后的金属合金块经机械化学法制成合金粉末,即为合金除铜剂。本发明合金除铜剂添加在发射药装药中,用于去除身管武器内的积铜。由于加入锡锌合金,当弹丸发射时,在发射药气体高温高压作用下,合金熔化,与炮膛残留铜发生反应,生成金属间化合物,进而在发射药气体作用下对残留铜进行去除。

Description

一种高效环保合金除铜剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于合金除铜剂技术领域,具体涉及一种高效环保合金除铜剂及其制备方法与应用。
背景技术
为了提高身管武器的射击精度,通常采用膛线搭配弹带的设计。弹丸在膛内运动时,弹带逐渐挤进膛线,从而与膛线能够紧密吻合,同时也导致内膛表面和膛线上形成金属铜的累积层。积铜会影响弹丸运动,降低射击精度,严重时甚至可能造成炸膛,危及人员和装备安全。
为了降低和消除膛内积铜的影响,一般选择在发射药中加入除铜剂,其用量占装药总量的0.5%~2.0%。除铜剂是一种低熔点的合金,由锡、铅等熔合而成,除铜剂在发射时受火药燃气的热作用,变成蒸汽状态,和积铜生成共熔物附在膛面上;或者与积铜形成金属化合物,使其变脆后被燃气或下一发弹带走,从而完成除铜的目的。传统除铜剂大都使用铅作为主要成分,但铅属于重金属污染物,会对环境和人体造成很大的危害,并且经过大量实践发现,铅基除铜剂还存在着不耐储存,易锈蚀的问题,而这将直接对弹药的长期贮存造成影响。现在使用的还有一种无铅除铜剂-锡铋除铜剂,锡铋除铜剂虽然做到了绿色环保,但是其除铜能力较弱,未能完全替代铅基除铜剂。
目前对于除铜方面的研究更多的偏向于人工或者机械擦除,通过清洗擦拭来达到清除积铜的效果。擦拭剂多为一些过氧化氢-柠檬酸、重铬酸钾-碳酸铵等化学试剂,对于保障武器的正常使用有着重要的意义。但也意味着武器将过度依赖后勤保养,人工擦拭效率低,耗费人力,使用自动擦拭设备则不利于携带运输,而且操作复杂,不适用于实际战场,导致其无法满足部队需求。
因此,迫切需要开发一种新型的除铜剂,来代替或减少铅的使用,使其既具备良好的除铜能力,又能降低铅对环境和人体的污染和危害。
发明内容
本发明的目的在于基于现有技术中存在的问题,提供了一种高效环保合金除铜剂及其制备方法与应用。
为实现上述目的,本发明是通过以下技术方案来实现:
一种高效环保合金除铜剂,其主要由低熔点金属锡、锌混合组成。
进一步,所述金属锡、锌的重量比例为82~92:18~8。两种金属合理搭配,发挥协同作用,金属锌能够很好的溶解铜并与铜反应生成金属间化合物,使铜与合金结合牢固;而金属锡一方面可以溶解少量的铜,一方面能够降低合金熔点并且提升合金在铜上的润湿性,提高合金与铜的接触面积,使得除铜更容易实现。
一种高效环保合金除铜剂的制备方法,包括以下步骤:将金属锡粉、锌粉按重量比例82~92:18~8直接混合,即得所述合金除铜剂。
一种高效环保合金除铜剂的制备方法,采用机械合金法制成合金粉末,包括以下步骤:
步骤1,将锡、锌金属加热,充分搅拌混合后保温;
步骤2,待自然冷却后,重复加热三次,保证金属充分混合,制得金属合金块;
步骤3,将冷却后的金属合金块经机械化学法制成粉末,即得所述合金除铜剂。
进一步,所述锡、锌金属的重量比例为82~92:18~8,所述锡、锌金属的纯度在99.9%以上以减少杂质对除铜效果的影响。
进一步,所述步骤1中加热温度为450℃,保温时间为30min,以保证金属充分熔化混合。
进一步,所述步骤2重复加热三次过程中,加热温度为450℃,三次加热后均需要充分搅拌后保温30min,自然冷却,以形成稳定的低熔点合金。
进一步,所述步骤3机械化学法制成粉末过程中,控制球料比为10:1,球磨时间为10h,助磨剂含量为100mL,可制得成分、粒度均匀的粉末。所得合金粉末粒径小,球形度好、均匀性高、氧含量低,有利于除铜。
本发明还提供了上述合金除铜剂添加在发射药装药中去除身管武器内积铜中的应用。将合金除铜剂添加在发射药装药中,当发射药被点燃时,锡锌合金熔化成液体,使铜溶解在液体合金中,随下一发发射药气体一起被排出身管,使铜不会残留在枪管内膛。二种金属合理搭配,发挥协同作用,有效提高了身管内积铜的去除效果。
进一步,所述合金除铜剂用量占装药总量的0.5%~1.5%。该用量既保证除铜效果,又不会影响武器的弹道性能。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
一种与发射药混合来除去身管武器内残留铜垢的除铜剂,用来除去身管内膛上残留的铜垢。本发明通过加入锡锌合金,当弹丸发射时,在发射药气体高温高压作用下,合金熔化,与炮膛残留铜发生反应,生成金属间化合物,进而在发射药气体作用下对残留铜进行去除。所述高效环保除铜剂主要由低熔点金属锡、锌以82~92:18~8的重量比例组成。两种金属合理搭配,发挥协同作用,金属锌能够很好的溶解铜并与铜反应生成金属间化合物,使铜与合金结合牢固;而金属锡一方面可以溶解少量的铜,一方面能够降低合金熔点并且提升合金在铜上的润湿性,提高合金和铜的接触面积,使得除铜更容易实现。本发明有针对性的合理搭配金属元素,发挥协同作用,进而对身管内表面残留铜垢高效的去除。
本发明原料简单,使装载变得更容易,不需要后续的人工擦洗,省时省力;合金除铜剂在身管武器发射时,能够有效去除身管发射后内膛表面残留铜垢,同时产品和原料安全,对环境和人体的危害小。
具体实施方式
以下所述实例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但并不限制本发明专利的保护范围,凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案,均应落在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种高效环保合金除铜剂,其重量份数组成如下:锡83.5%;锌16.5%。
一种高效环保合金除铜剂的制备方法,将上述重量份数的金属锡粉、锌粉直接混合,即得合金除铜剂。
一种高效环保合金除铜剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将上述重量份数且纯度在99.9%以上的锡、锌金属加热至450℃,充分搅拌混合后保温30min;
步骤2,待自然冷却后,重复加热三次,加热温度为450℃,三次加热后均需要充分搅拌后保温30min,自然冷却,保证金属充分混合,制得金属合金块;
步骤3,将冷却后的金属合金块经机械化学法制成粉末,控制球料比为10:1,球磨时间为10h,助磨剂含量为100mL,即得所述合金除铜剂。
本实施例制得的83.5Pb-16.5Zn合金熔点为250℃,与铜板的接触角为30°,与铜有良好的润湿结合能力;83.5Pb-16.5Zn在密闭爆发器实验条件下,其可以除掉自身重量29%左右的铜。
实施例2
一种高效环保合金除铜剂,其重量份数组成如下:锡86.8%;锌13.2%。
一种高效环保合金除铜剂的制备方法,将上述重量份数的金属锡粉、锌粉直接混合,即得合金除铜剂。
一种高效环保合金除铜剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将上述重量份数且纯度在99.9%以上的锡、锌金属加热至450℃,充分搅拌混合后保温30min;
步骤2,待自然冷却后,重复加热三次,加热温度为450℃,三次加热后均需要充分搅拌后保温30min,自然冷却,保证金属充分混合,制得金属合金块;
步骤3,将冷却后的金属合金块经机械化学法制成粉末,控制球料比为10:1,球磨时间为10h,助磨剂含量为100mL,即得所述合金除铜剂。
本实施例制得的86.8Pb-13.2Zn合金熔点为197℃,与铜板的接触角为31°,与铜有良好的润湿结合能力;86.8Pb-13.2Zn在密闭爆发器实验条件下,其可以除掉自身重量28.5%左右的铜。
实施例3
一种高效环保合金除铜剂,其重量份数组成如下:锡90.0%;锌10.0%。
一种高效环保合金除铜剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,将上述重量份数且纯度在99.9%以上的锡、锌金属加热至450℃,充分搅拌混合后保温30min;
步骤2,待自然冷却后,重复加热三次,加热温度为450℃,三次加热后均需要充分搅拌后保温30min,自然冷却,保证金属充分混合,制得金属合金块;
步骤3,将冷却后的金属合金块经机械化学法制成粉末,控制球料比为10:1,球磨时间为10h,助磨剂含量为100mL,即得所述合金除铜剂。
本实施例制得的90Pb-10Zn合金熔点为197℃,与铜板的接触角为31.2°,与铜有良好的润湿结合能力;90Pb-10Zn在密闭爆发器实验条件下,其可以除掉自身重量28.4%左右的铜。
本发明通过加入锡锌合金,当弹丸发射时,在发射药气体高温高压作用下,合金熔化,与炮膛残留铜发生反应,生成金属间化合物,进而在发射药气体作用下对残留铜进行去除。两种金属合理搭配,发挥协同作用,金属锌能够很好的溶解铜并与铜反应生成金属间化合物,使铜与合金结合牢固;而金属锡一方面可以溶解少量的铜,一方面能够降低合金熔点并且提升合金在铜上的润湿性,提高合金与铜的接触面积,使得除铜更容易实现。本发明有针对性的合理搭配金属元素,发挥协同作用,进而对枪管内表面残留铜垢高效的去除。

Claims (10)

1.一种高效环保合金除铜剂,其特征在于:所述高效环保合金除铜剂主要由低熔点金属锡、锌混合组成。
2.根据权利要求1所述的一种高效环保合金除铜剂,其特征在于:所述锡、锌的重量比例为82~92:18~8。
3.一种由权利要求1或2所述的高效环保合金除铜剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将金属锡粉、锌粉按重量比例82~92:18~8直接混合,即得所述合金除铜剂。
4.一种高效环保合金除铜剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,将金属锡、锌加热,充分搅拌混合后保温;
步骤2,待自然冷却后,重复加热三次,保证金属充分混合,制得金属合金块;
步骤3,将冷却后的金属合金块经机械化学法制成粉末,即得所述合金除铜剂。
5.根据权利要求4所述的一种高效环保合金除铜剂的制备方法,其特征在于:所述锡、锌金属的重量比例为82~92:18~8;所述锡、锌金属的纯度在99.9%以上。
6.根据权利要求4所述的一种高效环保合金除铜剂的制备方法,其特征在于:所述步骤1中加热温度为450℃,保温时间为30min。
7.根据权利要求4所述的一种高效环保合金除铜剂的制备方法,其特征在于:所述步骤2重复加热三次过程中,加热温度为450℃,三次加热后均需要充分搅拌后保温30min,自然冷却。
8.根据权利要求4所述的一种高效环保合金除铜剂的制备方法,其特征在于:所述步骤3机械化学法制成粉末过程中,控制球料比为10:1,球磨时间为10h,助磨剂含量为100mL。
9.一种高效环保合金除铜剂的应用,其特征在于;所述合金除铜剂添加在发射药装药中,用于去除身管武器内的积铜。
10.根据权利要求9所述的一种高效环保合金除铜剂的应用:其特征在于:所述合金除铜剂用量占装药总量的0.5%~1.5%。
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