SE532026C2 - Sätt att öka brinnhastighet, antändbarhet och kemisk stabilitet hos ett energetiskt bränsle samt energetiskt bränsle - Google Patents
Sätt att öka brinnhastighet, antändbarhet och kemisk stabilitet hos ett energetiskt bränsle samt energetiskt bränsleInfo
- Publication number
- SE532026C2 SE532026C2 SE0800328A SE0800328A SE532026C2 SE 532026 C2 SE532026 C2 SE 532026C2 SE 0800328 A SE0800328 A SE 0800328A SE 0800328 A SE0800328 A SE 0800328A SE 532026 C2 SE532026 C2 SE 532026C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- base particles
- coating
- metal
- fuel
- oxide
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 34
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 62
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 46
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 46
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 6
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 5
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003380 propellant Substances 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 3
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 claims description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 38
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 17
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 11
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 7
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 5
- -1 metal oxide hydroxide Chemical class 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000015 iron(II) carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910000008 nickel(II) carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical class [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 2
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000003842 bromide salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- RAQDACVRFCEPDA-UHFFFAOYSA-L ferrous carbonate Chemical compound [Fe+2].[O-]C([O-])=O RAQDACVRFCEPDA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 239000003721 gunpowder Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZULUUIKRFGGGTL-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) carbonate Chemical compound [Ni+2].[O-]C([O-])=O ZULUUIKRFGGGTL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical class OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- UMPKMCDVBZFQOK-UHFFFAOYSA-N potassium;iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[K+].[Fe+3] UMPKMCDVBZFQOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
- C06B45/18—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising a coated component
- C06B45/30—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product comprising a coated component the component base containing an inorganic explosive or an inorganic thermic component
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B33/00—Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Catalysts (AREA)
Description
25 30 35 532 026 för antändning att komma i kontakt med bränslet. Det positiva med ett oxidskikt är att aluminiumpulver kan blandas med oxidatorer och sprängämnen i krut- och sprängämneskompositioner utan stora risker trots att grundämnet i sig är mycket reaktivt. Normalt måste ytan av aluminiumpartikeln hettas upp tills oxidskiktet forångas, vilket kräver en temperatur på över 2000 °C, för att partikeln ska brinna. Denna höga temperatur måste dessutom upprätthållas under hela förbränningsprocessen, annars släcks aluminiumpartikeln genom att ett nytt oxidskikt bildas.
WO 2004/048295 och WO 2005/121055 beskriver olika sätt att förbättra brinnhastighet och antändbarhet hos energetiska bränslen genom att förse de enskilda bränslepartiklarna med en ytbeläggning. Enligt WO 2004/048295 utnyttjas ett fluoridkomplex som vid antändningen loser det naturligt förekommande oxidskiktet på aluminiumbränslepartiklar.
Fluoridkomplexet anbringas på aluminiumbränslepartiklarnas yta genom behandling med en lösning av fluorvatesyra och ett fluoridsalt och/eller komplexfluoridsalt av en alkalimetall eller en alkalisk jordartsmetall. Fluorid- saltet och/eller komplexfluoridsaltet reagerar med partikelns normala oxidskikt och ger upphov till ett ytskikt av ett fluoridkomplex på bränslepartikeln. Enligt WO 2005/121055 utnyttjas ett legeringsämne som vid antändningen ger upphov till en exoterm legeringsreaktion med basmetallen.
Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett alternativt sätt att förbättra antändbarhet och brinnhastighet med hjälp av exotermt reagerande komponenter i intim kontakt med varandra på varje enskild bränsle» partikel. 10 15 20 25 30 35 532 026 Ytterligare ett ändamål är att åstadkomma kemiskt stabilare bränslepartiklar som kan hanteras och användas på samma sätt som dagens energetiska bränslen och ersätta dessa i kända drivmedels- och sprängämneskompositioner för att förbättra kompositionernas prestanda.
Detta uppnås genom ett sätt och ett energetiskt bränsle som definieras i patentkraven.
Basmetall definieras som den metall eller halvmetall på vilken ytbeläggningen enligt nedan ska fästas.
Enligt uppfinningen förses partiklar av en basmetall med en ytbeläggning vald av oxid, hydroxid, oxidhydroxid eller karbonat av en annan ädlare metall än basmetallen.
Ytbeläggningen reagerar exotermt med basmetallen vid antändning av bränslepartiklarna. Basmetallen är vald bland Al, Mg, B, Ti Zr, Hf, Be, Si, Ca och legeringar av två eller flera av dessa med varandra eller med metaller utanför ovannämnda grupp. Ytbeläggningen är dimensionerad för att reagera med en ytlig del av basmetallen och ge en snabb värmeutveckling som påskyndar antändningen av basmetallen. Den fortsatta förbränningen av basmetallen sker därefter med hjälp av annan oxidator, som företrädesvis kan ingå i den komposition där det energetiska bränslet används. Avsikten är således inte a:t oxidera basmetallen helt med ytbeläggningen, utan endast att sätta igång förbränningen. Ytbeläggningen utgör företrädesvis högst 10 % av baspartiklarnas vikt och utgör mest föredraget från 0,5 % till 5 % av baspartiklarnas vikt. Ytbeläggningen är vald bland oxider, hydroxider, oxidhydroxider eller karbonater av nickel, järn, mangäfl, krom, kobolt, koppar, zink, molybden, niob, wolfram, bly, tenn, antimon, vismut och vanadin så att ytbeläggnings- metallen är ädlare än redan vald basmetall. 10 15 20 25 30 35 532 026 Den exoterma reaktionen mellan basmetallen och ytbeläggningen startar när bränslepartikeln (dvs. basmetallpulver med ytbeläggning) hettas upp till relativt hög temperatur, vilken uppstår när den antands i en drivämnes- eller sprangämneskomposition. Vid normal temperatur fungerar ytbeläggningen däremot som ett extra skydd mot oxidation av basmetallen. Detta gör att ytbelagda bränslepartiklar enligt uppfinningen kan göras kemiskt stabilare än obehandlade partiklar av basmetallen. Eftersom basmetallens hela yta är täckt av beläggningsmaterialet blir det ytbelaggningen som bestämmer branslepartiklarnas kemiska uppträdande vid normal temperatur. Många av de möjliga beläggningsmaterialen ar mycket korrosions- bestandiga och inerta, vilket gör att de belagda partiklar kan användas i drivämnes- eller sprängämneskompositioner där basmetallen normalt inte skulle passa.
Ytbeläggningen anbringas på partiklar av basmetallen genom ett våtkemiskt förfarande.
Metallpartiklarna suspenderas i en tillräcklig volym destillerat vatten för att bilda en làgviskös suspension, vilken lat: kan omblandas kraftigt. Till suspensionen tillsätts en koncentrerad lösning av ett lösligt salt av den metall utvald för ytbeläggning av basmetallen. Även ett pulverformigt salt av den utvalda metallen för ytbeläggning kan tillsättas, men då måste man kontrollera att det tillsatta pulverformiga salte: löses i den använda volymen vatten. Särskilt lämpliga salter är nitrater, perklorater och fluoroborater av den utvalda metallen för ytbelaggning.
De är mycket lättlösliga och förorsakar inte korrosion av basmetallen. Klorider och bromider är också är lattlösliga salter men mindre lämpliga då de orsakar korrosion av basmetallen. 10 15 20 25 30 35 532 026 När metallsaltet tillsatts och löst upp i vattnet, tillsätts en fällningskemikalie vilken kan vara ett lösligt karbona: eller en hydroxid. Särskilt lämpliga är kalium- karöonat eller natriumkarbonat samt kaliumhydroxid eller natriumhydroxid. Dessa fäller ut ytbeläggningsmetallen som ett karbonat eller en hydroxid varvid suspensionen blir mycket viskös och gelliknande. Gmrörningen fortsätts så att metallkarbonatet eller metallhydroxiden på basmetallens yta kan omvandlas så att en metalloxid eller metalloxidhydroxid bildas på basmetallens yta. Ofta krävs en höjd temperatur för att omvandlingen av metallkarbonatet eller metall- hydroxiden till metalloxid eller metalloxidhydroxid ska ske. Om omvandlingen till metalloxid eller metalloxid- hydroxid inte sker spontant i vattensuspensionen trots förhöjd temperatur kan man filtrera suspensionen under tryck varvid omvandlingen startar.
Temperaturen för att bilda metallhydroxid eller metall- karbonat på basmetallens yta kan vara från 18 °C till 110 °C beroende pà vilken metallhydroxid eller metallkarbonat som ska utfälls på basmetallens yta. Det bästa sättet för de flesta metallerna är att börja vid rumstemperatur, från 18 °C till 22 °C, och därefter värma lösningen, efter att fällningskemikalien tillsatts under omrörning, tills suspensionen när kokpunkten och därefter kyla ner suspensionen snabbt genom att tillsätta is till suspensionen så att temperaturen återgår till rums- temperatur. Den förhöjda temperaturen bryter ner gel~ strukturen i suspensionen, vilken bildas i fällningssteget, och möjliggör filtreringen på slutet. Man kan även arbeta nära suspensionens kokpunkt direkt, men ofta leder detta till att all hydroxid eller karbonat inte fastnar på basmetallpulvrets yta, utan man får en finfördelad, lös fällning i suspensionen i stället. 10 15 20 25 30 35 532 026 Suspensionen filtreras och fällningen tvättas med rent kallt vatten. Det belagda metallpulvret torkas vid rumstemperatur för att undvika korrosion och när pulvret är torrt placeras det i en ugn vid fràn 250 °C till 300 °C i minst fyra timmar. Detta steg ser till så att resterande hydroxider eller karbonater faller sönder till metalloxid och fäster metalloxiden vid basmetallpartiklarnas yta samt dunstar bort vattenrester som adsorberats i materialet. Även andra metoder att belägga basmetallen med ett ytskikt bestående av metalloxid, metallkarbonat, metallhydroxid eller metalloxidhydroxid är möjliga. Metallkomplex med högt oxidationstillstånd, i synnerhet kaliumpermanganat och kaliumferrat, kan reduceras till ett lägre oxidations- tillstånd genom att ett reduceringsmedel tillsätts till suspensionen av basmetallpulver. Reduceringsmedlet kan vara aldenyder såsom formaldehyd, socker (sackaros), glukos, sulfiter, ditioniter. Mängden reduceringsmedel beräknas så att det precis räcker till att reducera metallkomplexet till metalloxid och en ytbeläggning på baspartikelns yta bildas. När reaktionen är färdig, vilket ofta kan bedömas pà färgen pà suspensionen, värms suspensionen tills den kokar. Därefter kyls den ner snabbt med tillsatte av is till suspensionen. Fällningen filtreras, torkas i först rumstemperatur och därefter placeras det i en ugn vid från 250 °C till 300 °C i minst fyra timmar.
Uppfinningen skall i det följande belysas med några typexempel på tillvägagångssätt samt bifogade figurer.
Figur l visar TG-analyskurvor för viktökning som funktion av temperatur for a. obehandlat aluminiumpulver; b. aluminiumpulver med järnoxidbeläggning; 10 15 20 25 30 35 532 026 c. aluminiumpulver med nickeloxidbeläggning; och d. aluminiumpulver med mangandioxidbeläggning.
Figur 2 visar DSC-analyskurvor för värmeeffekt som funktion av temperatur för a. aluminiumpulver med järnoxidbeläggning; b. aluminiumpulver med nickeloxidbeläggning; och c. aluminiumpulver med mangandioxidbeläggning.
Den hastighet med vilken de ytbelagda bränslepartiklarna omsattes med luft mättes genom termogravimetrisk (TG) analys och jamfördes med obehandlade bränslepartiklar av samma partikelstorlek och partikelform, figur l. Samtidigt mättes de ytbelagda bränslepartiklarnas värmeeffekt genom kalorimetrisk (DSC) analys, figur 2. En provmangd pà (l,8i0,05) mg placerades i en aluminiumoxiddegel och mättes i en termovåg i en torr luftgasström, 70 ml/min, med en uppvärmningshastighet av 20 °C/min i intervallet 100-1200 °C. Viktökningen respektive värmeeffekten till följd av oxidationen 1200 °C och ytterligare registrerades som funktion av temperaturen till denna temperatur hölls sedan konstant i 15 minuter för att komplettera oxidationen av provet till en stationär nivå. Dessa data ligger till grund för nedanstående bedömningar av hur mycket snabbare det ytbelagda pulvret brinner än obehandlat aluminiumpulver.
Exempel l.
Beläggning av basmetallpartiklar av Al, Mg, B, Ti, Zff Hf, Be, Si, Ca med jarnoxidhydroxid, järnoxid, järnhydroxid eller järnkarbonat.
Basmetallpulvret suspenderas i rent vatten, som gjorts något basiskt. Företrädesvis är pH över 8 men under 10.
Temperaturen kan vara från 0 °C till 100 °C. Föredragen temperatur är från lO °C till 60 ”C och mest föredragen 10 15 20 25 30 35 532 026 temperatur är från 20 °C till 40 °C. Till vattnet sätts järn(III)sulfat i pulverform eller järn(II)sulfat i pulver- form. Mängden järnsulfat kan vara från 0,01 mol% till 10 mol% av mängden basmetall. Företrädesvis används från 0,1 mol% till till 5 mol% järnsulfat, mest föredraget från 0,5 mol% 2 mol% järnsulfat. Under omrörning tillsätts därefter en lösning av natriumhydroxid, NaOH, eller natriumkarbonat, Na2CO3. Mängden hydroxid alternativt karbonat väljs sä att det är tillräckligt för att fälla ut alla tillsatta järnjoner som oxidhydroxid, FeO(OH), eller karbonat, Fe2(CO9@, om järn(III)sulfat används och som hydroxid, Fe(OH)z, eller karbonat, FeCO3, om järn(II)sulfat används.
Alkalihydroxidlosningen eller karbonätlösningen tillsätts med låg hastighet under försiktig omrörning så att FeO(OH), Fe(OH)2, Fe2(CO3)3 eller FeCO3 beläggs på basmetall- partiklarnas yta. Pulvret filtreras därefter av och torkas i rumstemperatur. De ytbelagda bränslepartiklarna torkas därefter i ugn vid från 200 °C till 300 °C i minst fyra timmar for omvandling av ytbeläggningen till FeO respektive Fe2O3.
Aluminiumpulver som behandlats på detta sätt brinner 5*l0 gånger snabbare än obehandlat pulver med samma partikelstcrlek och partikelform.
Exempel 2.
Beläggning av basmetallpartiklar av Al, Mg, B, Ti» ZI, Hf, Be, Si, Ca med nickeloxid, nickelhydroxid eller nickelkarbonat.
Beläggningen utförs på samma sätt som i exempel 2 med skillnaden att nickel(Il)sulfat tillsätts till suspensionen. Ni(OH)2 respektive NiCO3 belägga på basmetallpartiklärnas yta. Efter filtrering och torkning i 10 15 20 25 30 35 532 026 rumstemperatur samt i ugn erhålls en ytbeläggning av NiO på basmetallpartiklarna.
Aluminiumpulver som behandlats på detta sätt brinner 10-20 gånger snabbare än obehandlat pulver med samma partikelstorlek och partikelform.
Exempel 3.
Beläggning av aluminiumpulver med mangandioxid.
Aluminiumpulver (Carlfors Bruk A100, 50-100 um) suspenderas i rent vatten, som gjorts något basiskt. Företrädesvis är pH över 8 men under 10. Temperaturen kan vara från 0 °C till 100 °C. En föredragen lämplig temperatur är från 10 °C till 60 °C och mest föredragen temperatur är fràn 20 °C till 40 °C. Till vattnet sätts en koncentrerad lösning av kaliumpermanganat, KMnO4. Mängden kaliumpermanganat kan vara från 0,01 mol% till 10 mol% av mängden basmetall.
Företrädesvis används från 0,1 mol% till 5 mol% KMnO4, mest föredraget från 0,5 mol% till 2 mol% KMnO4. Under omrörning tillsätts därefter en lösning av ett reduktionsmedel, vilket kan vara en godtyckligt vald förening vilken oxideras av permanganat. Företrädesvis används vanligt socker (sackaros), aldehyder såsom formaldenyd samt sulfiter. Mängden reduktionsmedel väljs så att den precis räcker för att reducera permanganatjonerna till mangandioxid, MnO;. Mangandioxiden faller ut i kolloidal form och belägger basmetallpartiklarna yta.
När lösningen inte längre uppvisar en violett färg av permanganat, stoppas omrörningen och pulvret filtreras, tvättas med rent vatten och torkas vid rumstemperatur.
Därefter torkas pulvret i ugn vid från 250 °C till 300 °C i minst fyra timmar så att adsorberat vatten avdunstar samt för att fälla sönder hydroxider som bildats i processen- 10 Aluminiumpulver gånger snabbare partikelstorlek aluminiumpulver 532 026 10 som behandlats pà detta sätt brinner 50-100 än obehandlat pulver med samma och partikelform. Mangandloxidbelagt uppvisar ökad värmeeffekt, dvs. en aktivering av pulvret, vid smältpunkten for ren aluminium (660 °C) enligt figur 2. För att erhålla ökad värmeeffekt med pulver av rent aluminium vid samma temperatur måste partiklarna vara av nanometerstorlek (Jones et al., Thermal Characterization of Passivated Nanometer Size Aluminium Powders.
J. Therm. Anal.
Cal., 61 (2000) 805-818).
Claims (18)
1. Energetiskt bränsle lämpligt för användning i drivmedels- och sprängämneskompositioner innefattande baspartiklar av metall eller halvmetall valda från Al, Mg, B, Ti, Zr, Hf, Si, Be, Ca och legeringar av två eller flera av dessa, kännetecknat av att baspartiklarna har en ytbeläggning av en oxid, en hydroxid, en oxidhydroxid eller ett karbonat av en annan ädlare metall än baspärtiklarna och vilken ytbeläggning reagerar exotermt med baspartiklarna vid antändning av det energetiska bränslet och att ytbeläggningen ger en förbättrad kemisk stabilitet för det energetiska bränslet.
2. Energetiskt bränsle enligt krav l, kännetecknat av att baspartiklarna består av Al.
3. Energetiskt bränsle enligt krav l, kännetccknat av att baspartiklarna består av en legering av Al och en eller flera av Mg, B, Ti, Zr, Hf, Si, Be och Ca.
4. Energetiskt bränsle enligt krav 1, kännetecknat av att baspartiklarna består av Mg.
5. Energetiskt bränsle enligt krav l, kännetecknat av att baspartiklarna består av B.
6. Energetiskt bränsle enligt krav l, kännetecknat av att baspartiklarna består av Ti, Zr eller Hf.
7. Energetiskt bränsle enligt krav l, kännetecknat av att ytbeläggningen är vald ur en grupp bestående av oxidef, hydroxider, oxidhydroxider eller karbonater av nickel, järn, mangan, krom, kobclt, koppar, zink, molybdefl, fliOb, wolfram, bly, tenn, antimon, vismut och vanadin. 10 15 20 25 30 35 532 026 12
8. Energetiskt bränsle enligt krav 1, kännetecknat av att ytbelaggningen utgör högst 10 % \ av baspartiklarnas vikt.
9. Energetiskt bränsle enligt krav 1, kännetecknat av att ytbelaggningen utgör från 0,5 % till 5 % vikt. av baspartiklarnas
10. Sätt att förbättra brinnhastighet, antändbarhet och kemisk stabilitet hos ett energetiskt bränsle baserat på baspartiklar av metall eller halvmetall valda från Al, Mg, B, Ti, Zr, Hf, Si, Be, Ca och legeringar av två eller flera av dessa, kännetecknat av att på baspartiklarna anbringas en ytbeläggning innehållande oxid, hydroxid, oxidhydroxid eller karbonat av en annan ädlare metall än baspartiklarna och vilken ytseläggning förmår reagera exotermt med baspartiklarna vid antändning av bränslet och att ytbelaggningen ger en förbättrad kemisk stabilitet för det energetiska bränslet.
11. ll. Sätt enligt krav 10, kännetecknat av att baspartiklarna består av Al.
12. Satt enligt krav 10, kännetecknat av at: baspartiklarna består av en legering av Al och en eller flera av Mg, B, Ti, Zr, Hf, Si, Be och Ca.
13. Sätt enligt krav 10, kännetecknat av att baspartiklarna består av Mg.
14. Satt enligt krav 10, kännetecknat av att baspartiklarna består av B.
15. Sätt enligt krav 10, kännetecknat av att baspartiklarna består av Ti, Zr eller Hf. 10 532 026 13
16. Sätt enligt krav 10, kännetecknat av att ytbelaggningen är vald ur en grupp bestående av oxider, hydroxider, oxidhydroxider eller karbonater av nickel, järn, manqan, krom, kobolt, koppar, zink, molybden, niob, wolfram, bly, tenn, antimon, vismut och vanadin.
17. Satt enligt krav 10, kannetecknat av att ytbelaggningen utgör högst 10 % av baspartiklarnas vikt.
18. Sätt enligt krav 10, kännetecknat av att ytbelaggningen utgör från 0,5 % till 5 % av baspartiklarnas vikt.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0800328A SE532026C2 (sv) | 2008-02-14 | 2008-02-14 | Sätt att öka brinnhastighet, antändbarhet och kemisk stabilitet hos ett energetiskt bränsle samt energetiskt bränsle |
| PCT/SE2009/000085 WO2009102259A1 (en) | 2008-02-14 | 2009-02-13 | Method of increasing the burn rate, ignitability and chemical stability of an energetic fuel, and an energetic fuel |
| EP09709548.3A EP2247557A4 (en) | 2008-02-14 | 2009-02-13 | Method of increasing the burn rate, ignitability and chemical stability of an energetic fuel, and an energetic fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0800328A SE532026C2 (sv) | 2008-02-14 | 2008-02-14 | Sätt att öka brinnhastighet, antändbarhet och kemisk stabilitet hos ett energetiskt bränsle samt energetiskt bränsle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0800328L SE0800328L (sv) | 2009-08-15 |
| SE532026C2 true SE532026C2 (sv) | 2009-10-06 |
Family
ID=40957169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0800328A SE532026C2 (sv) | 2008-02-14 | 2008-02-14 | Sätt att öka brinnhastighet, antändbarhet och kemisk stabilitet hos ett energetiskt bränsle samt energetiskt bränsle |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2247557A4 (sv) |
| SE (1) | SE532026C2 (sv) |
| WO (1) | WO2009102259A1 (sv) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL242062B (en) | 2015-10-13 | 2019-11-28 | Newrocket Ltd | hypergolic system |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3381473A (en) * | 1964-06-22 | 1968-05-07 | United Aircraft Corp | High energy fuel systems |
| US3474732A (en) * | 1968-10-02 | 1969-10-28 | Dow Chemical Co | Layered magnesium containing structure |
| US3976521A (en) * | 1974-11-20 | 1976-08-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Method of coating boron particles with ammonium perchlorate |
| US4877649A (en) * | 1987-09-08 | 1989-10-31 | United Technologies Corporation | Coating of boron particles |
| DE10020363A1 (de) * | 2000-04-26 | 2001-10-31 | Kunkel Klaus | Verfahren zum Betreiben eines Antriebes |
| EP1335889B1 (en) * | 2000-10-26 | 2007-04-25 | SMG Technologies Africa (PTY) Ltd | Metal and metal oxide granules and forming process |
| SE527338C2 (sv) * | 2004-06-08 | 2006-02-14 | Totalfoersvarets Forskningsins | Modifierat metallpulverbränsle och sätt att öka brinnhastighet och antändbarhet hos metallpulverbränslet |
| WO2006093519A2 (en) * | 2004-07-01 | 2006-09-08 | Advanced Ceramics Research, Inc. | Compositions for preparing materials having controlled reactivity |
-
2008
- 2008-02-14 SE SE0800328A patent/SE532026C2/sv unknown
-
2009
- 2009-02-13 WO PCT/SE2009/000085 patent/WO2009102259A1/en active Application Filing
- 2009-02-13 EP EP09709548.3A patent/EP2247557A4/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009102259A1 (en) | 2009-08-20 |
| SE0800328L (sv) | 2009-08-15 |
| EP2247557A1 (en) | 2010-11-10 |
| EP2247557A4 (en) | 2017-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112250530B (zh) | 一种双层核壳结构铝热剂及其制备方法 | |
| JP5087790B2 (ja) | アルミニウム含有水酸化ニッケル粒子の製造方法 | |
| CN112341300A (zh) | 一种微米级核壳型铝热剂及其制备方法 | |
| JP2008512337A (ja) | アルカリ金属を含有する多成分金属酸化物化合物およびこれにより製造される金属酸化物化合物 | |
| TW201014917A (en) | Process for producing powder mixture comprising noble-metal powder and oxide powder and powder mixture comprising noble-metal powder and oxide powder | |
| CN103608481B (zh) | 可用于制造核燃料和旨在产生放射性同位素的靶的基于铀和钼的合金粉末 | |
| US11338364B2 (en) | Aluminum powder coated with fluorine-based hydrocarbon polymer layer and preparation method therefor | |
| JP2002226926A (ja) | 複合機能材料及びその製造方法 | |
| WO2000051767A1 (fr) | Poudre de metal poreux et procede de production | |
| JP4234418B2 (ja) | マンガンニッケル複合水酸化物粒子 | |
| SE532026C2 (sv) | Sätt att öka brinnhastighet, antändbarhet och kemisk stabilitet hos ett energetiskt bränsle samt energetiskt bränsle | |
| JP5114644B2 (ja) | 電池用二硫化鉄およびその製造方法 | |
| KR100828933B1 (ko) | 코발트금속 나노분말 및 이의 제조방법 | |
| US4414021A (en) | Process for the synthesis of iron powder | |
| EP3202492A1 (en) | Molybdenum oxide composite and preparation method therefor | |
| WO2005121055A1 (en) | Modified metal powder and method of increasing the bum rate and ignitability of a metal powder fuel | |
| CN114309593B (zh) | 多元过渡金属包覆微米铝复合燃料的制备方法 | |
| JP2008081779A (ja) | 被覆金属微粒子の粉末および磁気ビーズ | |
| JP2018075566A (ja) | リチウム吸着材料の製造方法およびリチウム吸着材料 | |
| Zhang et al. | Electrophoretic Deposition of Superhydrophobic Al/Fe2O3 Nanothermite with Long–Term Storage Stability | |
| CN111978741B (zh) | 基于含能配位聚合物和纳米铝粉的含能材料及其制备方法 | |
| JP2017130410A (ja) | ドープされた複合型リチウムイオン電池用正極活物質及びこれを用いたリチウムイオン電池 | |
| CN113118450A (zh) | 一种纳米级和亚微米级金属粉体的制备方法 | |
| CN114591125B (zh) | 一种Al/CuNCN纳米铝热剂的制备方法及其应用 | |
| JP2018076597A (ja) | 銀被覆銅粉および導電ペースト、並びにそれらの製造方法 |