CN114234728A

CN114234728A - 一种减少挂铜的铜基涂层弹带及其制备方法

Info

Publication number: CN114234728A
Application number: CN202111486460.6A
Authority: CN
Inventors: 陈才; 韩冬生; 王名川; 任文科; 杜忠华; 邹宇; 蔡婷; 孔诚
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2021-12-07
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2022-03-25

Abstract

本发明属于弹丸设计领域，具体涉及一种减少挂铜的铜基涂层弹带及其制备方法。包括铜基体和涂敷在铜基体外表面的PTFE涂层，弹丸挤进过程中，PTFE涂层减少铜与膛线接触。在弹丸挤进过程中，PTFE涂层减少铜材料与膛线接触，减小弹带材料与身管的摩擦磨损，弹带总体结构强度由铜基体保证，涂层弹带整体不改变传统弹带结构，能够确保发射时具有良好的导转作用和闭气性；另外PTFE涂层经高温挥发，基本不残留在身管内。通过本发明的弹带在保证射击精度的情况下，减少挂铜量。

Description

一种减少挂铜的铜基涂层弹带及其制备方法

技术领域

本发明属于弹丸设计领域，具体涉及一种减少挂铜的铜基涂层弹带及其制备方法。

背景技术

弹带是弹体结构的重要组成部件，具有定心、封闭火药气体，以及导转的作用，通过与膛线的配合赋予弹丸一定的转速。弹带的性能对弹丸发射的初速度、精度以及身管寿命等具有重要的影响，传统的弹带一般采用铜、软铁等金属材料制备而成。在弹丸发射过程中的高膛压高温情况下，铜弹带由于质地较软而摩擦磨损严重，会导致发射药体泄露，严重影响弹丸发射测初速和精度，甚至在更高的膛压下，铜弹带会被磨平，加剧身管的烧蚀。同时，铜弹带在切入膛线并沿膛线高速滑动过程中，因受机械摩擦和挤压而使铜附着在膛线上产生挂铜现象，增大弹丸挤进阻力，严重影响弹丸发射性能，减短身管的使用寿命，火炮在使用一段时间后通常要使用有毒性的含铅除铜剂进行除铜，危害了我军战士的身体健康。软铁弹带的研制应用虽然能够完全消除挂铜，但其硬度较大，加剧了膛线的磨损。

上世纪40年代，美国开始采用工程塑料代替金属材料应用于弹带和弹托的制备，采用整体的塑料弹带和弹托结构，用于减轻弹体重量，增大射程，减缓身管的磨损，塑料弹带目前大多应用于旋转稳定和尾翼稳定的各种不同口径的榴弹、穿甲弹、破甲弹等。例如美国选用聚四氟乙烯制备了90mm脱壳穿甲弹的滑动弹带、采用尼龙66材料应用于M68U式105mm脱壳穿甲弹等。

我国是从上世纪70年代开始塑料弹带的研究工作，通过一系列的新材料、新工艺、新技术研究，成功研制并应用了多种塑料弹带。国内外小口径炮塑料弹带的应用多采用全尺寸的，但整体的塑料弹带强度相对较低，其发射后在炮口附近脱落的对称性和一致性将一定程度上将影响弹丸出膛的稳定性，降低射击精度。同时，炮膛经过连续多次射击后内壁温度能够达到400℃以上，超过了塑料弹带材料的熔点，因此塑料弹带在炮膛内停留时间的长短也会直接影响到射击的安全性。且目前公开的金属和塑料结合的弹带设计，均不能解决塑料弹带在发射过程中耐热问题和发射后的脱落问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减少挂铜的铜基涂层弹带及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种减少挂铜的铜基涂层弹带，包括铜基体和涂敷在铜基体外表面的塑料涂层，弹丸挤进过程中，塑料涂层减少铜与膛线接触。

进一步的，所述塑料涂层为PTFE涂层。

进一步的，所述PTFE涂层的厚度为0.1-0.5mm。

进一步的，所述弹带的外径为20-40mm。

一种上述的弹带的用途，用于小口径炮弹。

一种制备上述的弹带的方法，采用乳液喷涂制备。

进一步的，乳液喷涂具体包括如下步骤：

步骤(1)：对弹带基体表面进行预处理；

步骤(2)：对弹带进行预热；

步骤(3)：将PTFE乳液喷涂到弹带基体表面，形成涂层；

步骤(4)：将弹带进行加热固化；

步骤(5)：重复步骤(2)-(4),达到规定厚度后冷却，下架检查。

进一步的，步骤(1)预处理具体为：基体表面除油、喷砂处理并清洗。

进一步的，步骤(2)预热为：将弹带在烘箱中烘烤并预热30-40min，预热温度100-120℃。

进一步的，步骤(4)的加热固化具体为：固化时间30-40min，固化温度220-240℃。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)与纯铜弹带相比，本发明的弹带采用铜基体具备良好的导转性能和足够的强度，另外采用PTFE涂层能够有效地减少铜的用量，且具备减缓弹带材料与身管的摩擦磨损、减少挂铜的作用，能够延长身管使用寿命，减少发射后含铅除铜剂的使用；例如，对于内径27mm外径30mm的弹带，0.1-0.5mm厚的涂层能够减少约7％-34.5％的用铜量。

(2)与全尺寸的塑料弹带相比，本发明弹带的强度更大，PTFE涂层在发射过程中在炮膛高温的作用下直接挥发，发射后无脱落问题，不影响射击精度。

(3)本发明对于外径为20-40mm的弹带，将PTFE涂层的厚度设为0.1-0.5mm，从而在保证弹带整体的结构强度以及涂层和铜基体的结合性能的基础上，同时起到减缓摩擦磨损和挂铜量的作用。

(4)本发明弹带铜基体易加工，涂层涂敷过程清洁无污染。

附图说明

图1为本发明的铜基涂层弹带示意图。

图2为本发明的涂层弹带服役后回收样件图。

附图标记说明：

1-铜基体，2-PTFE涂层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，一种少挂铜的新型铜基涂层弹带，其包含铜基体1和外侧涂层两个部分。

本发明少挂铜弹带金属基体采用弹带最常用的材料铜，铜作为基体满足弹带材料具备一定强度、高的塑性、较低的硬度和易于压合时的冷压加工等性能要求，保障了新型弹带整体的结构强度，使其可以起到良好的导转作用，保障弹丸发射的稳定性和威力。

所述外侧涂层选用聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，简称PTFE)材料，以PTFE作为弹带外侧涂层材料能够有效地增大弹带与身管间的润滑效果，提高弹道一致性，进而提高射击精度，增大命中率。设计PTFE涂层2厚度达到0.1-0.5mm，在一定程度上减少弹带中铜的使用，节约资源，减轻了弹丸的重量，可以提高弹丸发射射程。同时在挤进过程中减少基体金属材料与膛线发生摩擦与挤压，有效地减少弹带基体铜和身管的摩擦，减少挂铜量，提高弹丸发射稳定性，延长身管使用寿命。涂层过薄将无法起到减缓摩擦磨损和挂铜量的作用，过厚则影响弹带整体的结构强度以及涂层和铜基体的结合性能。PTFE本身无毒性，其沸点约为400℃，在发射后不易残留在身管内。挂铜量的减少能够有效地减少含铅除铜剂的使用。

本专利以铜作为弹带基体材料，通过乳液喷涂技术将PTFE均匀涂敷在铜弹带外表面，形成均匀致密涂层，参照《GBT9286-1998色漆和清漆漆膜的划痕实验》标准，涂层与铜弹带附着强度达到最高级。

在弹丸挤进过程中，PTFE涂层2与膛线接触，减小弹带材料与身管的摩擦磨损，弹带总体结构强度由铜基体保证。涂层弹带整体不改变传统弹带结构，能够确保发射时具有良好的导转作用和闭气性。PTFE涂层经高温挥发，基本不残留在身管内。

如图2所示，新型弹带应用在某小口径炮弹上，经发射后回收的弹带表面未发现明显的PTFE残余，且弹丸尾部挂铜现象明显减少。

Claims

1.一种减少挂铜的铜基涂层弹带，其特征在于，包括铜基体和涂敷在铜基体外表面的塑料涂层，弹丸挤进过程中，塑料涂层减少铜与膛线接触。

2.根据权利要求1所述的弹带，其特征在于，所述塑料涂层为PTFE涂层。

3.根据权利要求2所述的弹带，其特征在于，所述PTFE涂层的厚度为0.1-0.5mm。

4.根据权利要求3所述的弹带，其特征在于，所述弹带的外径为20-40mm。

5.一种权利要求1-4任一项所述的弹带的用途，其特征在于，用于小口径炮弹。

6.一种制备权利要求1-4任一项所述的弹带的方法，其特征在于，采用乳液喷涂制备。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，乳液喷涂具体包括如下步骤：

步骤(1)：对弹带基体表面进行预处理；

步骤(2)：对弹带进行预热；

步骤(3)：将PTFE乳液喷涂到弹带基体表面，形成涂层；

步骤(4)：将弹带进行加热固化；

步骤(5)：重复步骤(2)-(4)，达到规定厚度后冷却，下架检查。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(1)预处理具体为：基体表面除油、喷砂处理并清洗。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(2)预热为：将弹带在烘箱中烘烤并预热30-40min，预热温度100-120℃。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(4)的加热固化具体为：固化时间30-40min，固化温度220-240℃。