ES2299958T3 - Componentes ceramicos con revestimiento de diamante para aplicaciones de blindaje. - Google Patents

Abstract

Una placa de blindaje que comprende una capa (10) de base cerámica que tiene una superficie interior y una superficie exterior, caracterizada porque, la superficie exterior tiene unida a ella al menos una capa (15) de un compuesto que comprende polvo de diamante dispersado en un substrato unido a dicha superficie exterior de dicha capa (10) de base cerámica.

Description

Componentes cerámicos con revestimiento de diamante para aplicaciones de blindaje.

El presente invento se refiere a sistemas de blindaje compuestos de cerámica y matriz cerámica y se refiere específicamente al aumento de dureza de la cara de impacto usando un revestimiento de diamante sobre el componente cerámico.

Los sistemas de blindaje cerámico requieren dos propiedades para ser efectivos en su protección contra proyectiles. Un primer aspecto del blindaje cerámico es la dureza de la cerámica. Los sistemas de blindaje cerámico son de protección efectiva contra proyectiles que perforan el blindaje cuando la dureza de la cerámica excede de la del metal o acero de los proyectiles.

Una segunda consideración es la resistencia a la fractura de la placa cerámica. La resistencia a la fractura es una importante característica para el rendimiento balístico del blindaje cerámico.

Idealmente, un sistema de blindaje cerámico tendría una elevada dureza y una elevada resistencia a la fractura.

En aplicaciones corrientes, los materiales cerámicos de principal interés para protección contra proyectiles que perforan el blindaje son el carburo de boro, el carburo de silicio y el óxido de aluminio (alúmina). Entre estos materiales cerámicos, el carburo de boro tiene la mayor dureza, pero una baja resistencia a la fractura.

La alúmina es un material alternativo que es usado. La alúmina tiene una menor dureza que el carburo de boro pero cuando es aleada con una segunda fase, creando un compuesto de fase cerámica-cerámica, puede exhibir una resistencia a la fractura razonablemente elevada. Sin embargo, este compuesto es aún menos duro que el carburo de boro.

El documento EP1380809 A2, que forma una base del preámbulo de la reivindicación 1ª, describe un cuerpo de compuesto cerámico que comprende una capa A que contiene fases de un metal y un carburo del metal, y una capa B que contiene partículas de carburo de silicio parcialmente limitada mediante fases de aglutinante de carbono directamente a través de puentes de sinterización y que tiene un volumen de poro de 10-35%.

El documento US 2002/178900 A1 describe un componente de blindaje que comprende una teja que tiene un perímetro, y un material de envoltura envuelto alrededor del perímetro de la teja. Un sistema de blindaje incluye una placa posterior; al menos una capa de disposición de la teja dispuesta sobre la placa posterior, comprendiendo al menos una capa de disposición de teja una pluralidad de componentes de blindaje en que cada componente de blindaje comprende una teja que tiene un perímetro envuelto con un material de envoltura; y una capa superior dispuesta sobre al menos una capa de disposición de teja.

El documento US20040147191 describe la aplicación de un revestimiento de diamante a un sustrato textil balístico y establece que pueden también aplicarse revestimientos de diamante para incluir un acabado como el diamante sobre el vidrio de un automóvil o contenedores de vidrio o de plástico.

El documento US 6861120 y US 6911247 describen el uso de diamante en blindaje textil para "erosionar" proyectiles.

Ninguno de estos documentos proporciona un revestimiento de diamante a una base cerámica para proporcionar una placa de blindaje.

El presente invento pretende resolver las deficiencias de la técnica anterior proporcionando un revestimiento de diamante sobre un componente cerámico. Específicamente, el diamante sintético dispersado en una pasta (por ejemplo una pasta a base silicato o de fosfato) puede ser usado para revestir una placa de blindaje monolítica para protección personal o para tejas para una protección de un vehículo. Este revestimiento puede a continuación ser tratado por calor para crear una unión con el componente cerámico. El material cerámico revestido con diamante exhibe mejor rendimiento contra proyectiles de núcleo de acero de perforación de blindaje que el componente cerámico por sí solo.

El presente invento proporciona por ello una placa de blindaje que comprende una capa de base cerámica que tiene una superficie interior y una superficie exterior, caracterizado porque la superficie exterior tiene unida a ella al menos una capa de un compuesto que comprende polvo de diamante dispersado en un sustrato unido a dicha superficie exterior de dicha capa de base cerámica.

El presente invento también proporciona un método para aumentar la dureza de un componente cerámico que comprende las operaciones de fabricar una pasta de polvo de diamante mezclando un polvo de diamante con una base, aplicar la pasta de polvo de diamante sobre una superficie de impacto de dicho componente cerámico, y endurecer la pasta de polvo de diamante para formar una unión entre la pasta de polvo de diamante y el componente cerámico.

Breve descripción de los dibujos

El presente invento será mejor comprendido con referencia a los dibujos, en los que:

La fig. 1 muestra una vista en sección transversal lateral de una placa de cerámica revestida con el revestimiento de diamante del presente invento.

Descripción detallada de los dibujos

El blindaje pasivo tiene la función de rechazar y/o desviar un proyectil que impacta. El presente invento pretende proporcionar una protección incrementada contra proyectiles que perforan el blindaje con un núcleo de acero u otro núcleo duro tanto para blindaje de vehículo como de cuerpo de personas. El presente invento puede ser usado para otros propósitos, como sería apreciado por los expertos en la técnica, incluyendo pantallas de protección y protección de edificios.

En una realización preferida del invento, como se ha ilustrado en la fig. 1, un componente cerámico 10 es usado para rechazar un proyectil que perfora un blindaje. En una realización preferida, el componente cerámico está compuesto de óxido de aluminio (Alúmina), carburo de silicio, o un compuesto hecho de los mismos. Estos componentes cerámicos tienen una dureza inferior que el carburo de boro pero tienen una resistencia a la fractura incrementada.

A fin de mejorar la dureza de estos componentes cerámicos, un revestimiento de diamante 15 es añadido sobre el componente cerámico 10.

Revistiendo un componente cerámico 10 con un revestimiento de diamante 15, se consigue una mayor dureza que los materiales cerámicos de carburo de boro.

Un diamante sintético puede ser usado para revestir placas de blindaje monolíticas para protección personal o tejas para protección de vehículos. Un polvo de diamante es dispersado dentro de una pasta endurecible tal como una pasta a base de un silicato o un fosfato y es pulverizado en una realización preferida sobre la cara de impacto de un componente cerámico. El silicato preferido es silicato de calcio, aunque pueden usarse otros silicatos tales como el silicato de sodio. Como se apreciará por un experto en la técnica, podrían también usarse otros materiales en tanto en cuanto se consiga un adhesivo químico o una unión mecánica entre estos materiales y el componente cerámico 10.

Una vez que el componente cerámico 10 ha sido pulverizado con el polvo de diamante y la mezcla de pasta de silicato o fosfato, es a continuación endurecido. En el caso de la mayoría de compuestos de silicato o fosfato, el tratamiento por calor de entre \sim149ºC y \sim204ºC para formar una unión química (uniendo silicato o fosfato en la realización preferida) con la superficie del componente cerámico 10 es insuficiente. Sin embargo, se apreciará que otros compuestos pueden ser endurecidos a diferentes temperaturas o por otros medios tales como curado por rayos ultravioletas o catálisis química, como resultará evidente para un experto en la técnica de estratificar materiales.

En una realización del presente invento, el diamante es mezclado con una base líquida tal como silicato de calcio en cualquier proporción adecuada para crear una capa de diamante protectora sobre el componente cerámico 10. En una realización preferida se ha encontrado que 5 gramos de polvo de diamante mezclado con 10 gramos de silicato produce los resultados deseados. Sin embargo, esto no significa que sea limitativo.

Lo anterior proporciona por ello un sistema cerámico revestido con diamante, que exhibe un mayor rendimiento balístico contra proyectiles de núcleo de acero que perforan blindajes. A través del revestimiento de diamante, las prestaciones balísticas del carburo de boro pueden ser alcanzadas en términos de dureza del componente cerámico mientras que aún tiene la resistencia a la fractura de materiales cerámicos a base de alúmina o carburo de silicio. Específicamente, los inventores han encontrado que un componente cerámico revestido con diamante tal como un compuesto de alúmina puede ser más duro que una placa de carburo de boro mientras que tiene una resistencia a la fractura 6 (seis) veces mayor que el carburo de boro.

Se apreciará que pueden aplicarse múltiples capas de revestimiento, y que revestimientos o capas adicionales de otros materiales tales como revestimientos anti-lascas, o revestimientos protectores contra la radiación ultravioleta, pueden aplicarse sobre la capa de diamante.

Claims (9)

1. Una placa de blindaje que comprende una capa (10) de base cerámica que tiene una superficie interior y una superficie exterior, caracterizada porque, la superficie exterior tiene unida a ella al menos una capa (15) de un compuesto que comprende polvo de diamante dispersado en un substrato unido a dicha superficie exterior de dicha capa (10) de base cerámica.

2. La placa de blindaje según la reivindicación 1ª, en la que el compuesto de polvo de diamante es unido al componente cerámico usando tratamiento por calor.

3. La placa de blindaje según la reivindicación 2ª, en la que el tratamiento por calor es realizado entre \sim149ºC y \sim204ºC.

4. La placa de blindaje según las reivindicaciones 1ª a 3ª, en la que la capa de base cerámica es seleccionada a partir del grupo que consiste de carburo de silicio y óxido de aluminio.

5. Un método de incrementar la dureza de un componente cerámico que comprende las operaciones de: fabricar una pasta de polvo de diamante mezclando un polvo de diamante con una base; aplicar la pasta de polvo de diamante sobre una cara de impacto del componente cerámico; y endurecer la pasta de polvo de diamante para formar una unión entre la pasta de polvo de diamante y el componente cerámico.

6. El método según la reivindicación 5ª, en el que la base es seleccionada a partir del grupo que consiste de una base de silicato y de fosfato.

7. El método según la reivindicación 5ª o 6ª, en el que la pasta es endurecida por tratamiento por calor, realizado entre \sim149ºC y \sim204ºC.

8. El método según cualquiera de las reivindicaciones 5ª a 7ª, en el que el componente cerámico es seleccionado a partir del grupo que consiste de carburo de silicio y óxido de aluminio.

9. El método según cualquiera de las reivindicaciones 5ª a 8ª, en el que dicha pasta es aplicada a dicha cara de impacto por pulverización.