彈藥槍彈的制作方法
專利名稱:彈藥槍彈的制作方法
【專利摘要】本申請涉及一種彈藥槍彈，其特征在于該彈藥槍彈包括：配置成殼體的基材，所述殼體具有至少一個側(cè)壁使得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有兩個相反的端部：第一端部和第二端部；配置位于所述殼體內(nèi)并且由所述殼體保持并且位置鄰近所述第一端部的射彈；發(fā)射藥，所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端部之間，所述發(fā)射藥配置為在射擊事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及涂層，該涂層包括其中具有(分散)顆粒狀氮化硼的保形涂覆層，其中所述涂層被配置為覆蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的至少一個，使得所述基材的至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。
【專利說明】
彈藥槍彈
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請為非臨時性申請，并且要求2014年11月12日遞交的標題為"涂覆基材的體 系和方法"的美國申請序列號No.62/078,633的優(yōu)先權，通過引用將上述上述申請整體并入 本文。
技術領域
[0003] 概括地說，本公開涉及使用彈藥槍彈殼體(ammunition cartridge casing)。更具 體地，本公開涉及利用涂層體系保護包括鋁的彈藥殼體(ammunition casing)中所使用的 各種殼體材料（"基材"）的不同實施方案。
【背景技術】
[0004] 使用鋁作為某些彈藥槍彈殼體中的材料。與其它材料相比（如黃銅)鋁的使用還沒 有那么廣泛，因為射擊事件期間受損的殼體會與從殼體中逸出的熱氣體起反應。這樣的反 應被稱為"燒穿"。制造槍彈殼體中的缺陷情形會提供這種受損的殼體，其中所述缺陷可成 為燒穿事件的起始位點。燒穿是一種失效模式，其中由于氣體噴射對殼體表面的侵蝕(這進 而刺激進一步能量釋放），高溫和高壓氣體流動（"逃逸"）并與基材顆?；旌?。燒穿事件會損 壞武器和/或傷害操作者。
[0005] 利用本公開的一個或多個實施方案，對于小口徑彈藥中使用的涂覆槍彈殼體減 少、防止和/或消除了燒穿，即使對于涉及足夠的壓力、時間持續(xù)、以及高溫和操作者暴露的 步槍彈藥的更強射擊事件也是如此，其以前使得鋁被排除用作這些應用中的殼體材料。
[0006] 利用本公開的一個或多個實施方案，對于在包含整個射擊事件的短暫持續(xù)時間內(nèi) 暴露于高溫和高壓氣體（"等離子體"）流的基材材料的許多其它應用，減少、防止或消除了 燒穿。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 概括地，本公開涉及保護表面使其免受短暫（1-5毫秒）、一次性、高溫(>2000°C)的 暴露，該暴露將損害所述表面和下方的材料。
[0008] 在短持續(xù)時間的事件中，所述基材與其保護涂層的瞬時熱響應是用于比較不同候 選材料和為這些材料設計最小涂層厚度所需的重要定量信息。使用熱模型來估算所述基材 材料超過其熱極限之前的時間以及為特定的涂層和基材材料組合設計涂層厚度。
[0009] 在本公開的一個或多個實施方案中，所述殼體體系（基材和涂層)被配置用于減 少、防止和/或消除步槍彈殼(例如，5.56_彈藥殼體）中基材(如，鋁）的灼燒。在一些實施方 案中，所述涂層包括保形涂層。
[0010] 本文所使用的"保形涂層"是指:粘附到表面并且配置為在所述表面上鋪展以促進 所述表面的完全覆蓋和/或包封(例如，鋪展到角落和裂隙中）的涂層。
[0011] 在一些實施方案中，所述涂層被配置為促進與槍管的潤滑(例如，允許武器內(nèi)的平 滑運動）。
[0012] 在一些實施方案中，所述涂層被配置為以足夠的涂層厚度促進耐高溫性從而當其 具有瑕疵(例如，制造缺陷或由于操作的瑕疵)時防止基材材料損傷。
[0013] -方面，提供了一種彈藥槍彈，其特征在于，該彈藥槍彈包括:配置為殼體的基材， 所述殼體具有至少一個側(cè)壁使得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有 兩個相反的端部:第一開放(開口）端和第二封閉（頭部)端;配置位于所述殼體內(nèi)并且由所 述殼體保持并且位置鄰近所述第一端(開口）的射彈(projectile);發(fā)射藥(propellant)， 所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端(頭部端)之間，所述發(fā)射藥配置為在射擊 事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及包含耐熱保形涂層的涂層，所述涂層可以是 提供熱保護和化學保護阻擋層的有機物、無機物、聚合物或組合，其中所述涂層被配置為覆 蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的至少一個，使得所述基材的至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。
[0014] 在一些實施方案中，所述涂層被配置為覆蓋所述殼體的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁使得所述 殼體被包封在所述涂層之內(nèi)。在一些實施方案中，所述涂層被配置為覆蓋所述殼體的內(nèi)側(cè) 壁和外側(cè)壁使得所述殼體被所述涂覆層完全包封。
[0015] 在一些實施方案中，所述殼體包括彈藥彈殼。
[0016] 在一些實施方案中，所述殼體包括邊緣發(fā)火的彈藥槍彈殼體。
[0017] 在一些實施方案中，所述殼體包括中心發(fā)火的彈藥殼體。
[0018]中心發(fā)火的彈藥殼體的一些非限定性實例為：5 · 56mm北約標準步槍彈（5 · 56mm NATO) ;0.223英寸雷明頓槍彈（.223Remington);9mm;史密斯威爾森公司制造的點40英寸口 徑彈（.40Cal iber S&W);或0.45英寸柯爾特自動手槍彈(0.45ACP)。
[0019]大威力步槍彈藥殼體的一些非限定性實例包括:5.56 X 45mm北約標準彈（5.56 X 45mm NATO)，0 · 223英寸雷明頓槍彈（· 223Remington)，30-06斯普林菲爾德步槍彈（7 · 62 X 63mm)，7· 62 X 51mm北約標準步槍彈（7.62 X 51mm NATO)，0· 308英寸溫徹斯特彈 (308Winchester)，0 · 50英寸勃朗寧彈(7 · 72 X 99mm)。
[0020]本公開的一個或多個涂層體系被配置用于鋁制手槍彈（round)，包括但不限于： 0.45英寸ACP彈（.45ACP)，史密斯威爾森公司制造的點40英寸口徑子彈（.40Smith& Wesson)，10 mm Au to彈，馬格努姆0.357英寸槍彈（.357Magnum)，0.38英寸特種彈 (38Special)，9mm帕拉貝盧姆彈（9mm Parabellum)，和0 · 25Auto彈（· 25Auto)。在一些實施 方案中，所述殼體包括用于發(fā)射藥操作的動力工具或其它設備的動力囊（"點火器"）。
[0021] 在一些實施方案中，所述基材選自鋁、鋁合金（如2XXX，6XXX，7 XXX系列鋁合金， 2024,6055,7075,7085)、鎂、鈦、鋼、塑料和聚合物。
[0022] 在一些實施方案中，所述基材包括管材(例如采礦管，化學管）。
[0023] 在一些實施方案中，所述基材包括用于發(fā)射藥操作的設備的動力囊（"點火器"）， 例如:機動車輛中的乘員限動氣囊組件。
[0024] 在一些實施方案中，所述基材包括暴露到短暫（1-3毫秒）、一次性熱事件中的表 面，所述熱事件涉及溫度至少為250(TC的氣體射流。
[0025] -方面，提供了一種彈藥槍彈，其特征在于，該彈藥槍彈包括:配置成殼體的基材， 所述殼體具有至少一個側(cè)壁使得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有 兩個相反的端部:第一端部和第二端部;配置位于所述殼體內(nèi)并且由所述殼體保持并且位 置鄰近所述第一端部的射彈;發(fā)射藥，所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端部 之間，所述發(fā)射藥配置為在射擊事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及涂層，該涂層 包括其中具有顆粒狀氮化硼(例如分散在其中）的含氟聚合物層，其中所述涂層被配置為覆 蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的至少一個，使得所述基材的至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。
[0026] -方面，提供了一種裝置，其包括:彈藥槍彈殼體，該彈藥槍彈殼體包含配置為保 持射彈和發(fā)射藥的基材，其中所述彈藥槍彈殼體被配置為在其上具有涂層，其中所述涂層 包括:保形涂層部分和配置為散布在所述保形涂層部分內(nèi)的添加劑。
[0027] 在一些實施方案中，所述保形涂層部分被配置為覆蓋所述基材(例如，完全包封所 述基材）。
[0028] 在一些實施方案中，所述保形涂層包括含氟聚合物。
[0029] 在一些實施方案中，所述添加劑包括陶瓷添加劑。
[0030] 在一些實施方案中，所述陶瓷添加劑選自于氧化鋁、氮化硼、氧化鈦及其組合。
[0031] 在一些實施方案中，所述添加劑的存在范圍為：至少5重量％到不大于70重量％。 在一些實施方案中，所述添加劑的存在范圍為:至少15重量％到不大于50重量％。在一些實 施方案中，所述添加劑的存在范圍為：至少30重量％到不大于50重量％。在一些實施方案 中，所述添加劑的存在范圍為:至少35重量％到不大于45重量％。
[0032] 在一些實施方案中，所述添加劑的含量為:至少5重量％;至少10重量％;至少15重 量％ ;至少20重量％ ;至少25重量％ ;至少30重量％ ;至少35重量％ ;至少40重量％ ;至少45 重量％;至少50重量％;至少55重量％;至少60重量％;至少65重量％;或至少75重量％。
[0033] 在一些實施方案中，所述添加劑的含量為:不大于5重量％;不大于10重量％;不大 于15重量％ ;不大于20重量％ ;不大于25重量％ ;不大于30重量％ ;不大于35重量％ ;不大于 40重量％ ;不大于45重量％ ;不大于50重量％ ;不大于55重量％ ;不大于60重量％ ;不大于65 重量％ ;或不大于75重量％。
[0034] 在一些實施方案中，所述殼體(具有涂層的彈藥槍彈殼體)能夠經(jīng)受射擊事件過程 中產(chǎn)生的至少40ksi的壓力。
[0035]在一些實施方案中，所述殼體(具有涂層的彈藥槍彈殼體)能夠經(jīng)受至少2.2ms的 射擊事件持續(xù)時間。
[0036]在一些實施方案中，所述彈藥槍彈殼體能夠經(jīng)受射擊事件過程中的不大于3000 °(：的溫度。
[0037] 在一些實施方案中，所述涂層為犧牲性涂層(也就是說，由于射擊事件而消失/燒 盡)。
[0038] 在一些實施方案中，所述涂層被配置在所述殼體的外部表面上。
[0039] 在一些實施方案中，所述涂層被配置在所述殼體的內(nèi)部表面上。
[0040] 在一些實施方案中，所述涂層配置為包封所述基材(例如，完全覆蓋和包圍所述殼 體的內(nèi)部、外部和上緣/開口、以及底部）。在一些實施方案中，所述涂層配置為被涂覆層整 體包封。
[0041] 在一些實施方案中，所述添加劑包括顆粒狀材料。在一些實施方案中，所述顆粒狀 材料包括陶瓷顆粒狀材料。
[0042] 在一些實施方案中，所述添加劑包括顆粒狀難熔材料（例如，通?？捎糜诟邷貞?用）。在一些實施方案中，所述添加劑包括具有低的熱擴散系數(shù)以及高溫耐受性和化學腐蝕 耐受性的難熔材料。
[0043] 在一些實施方案中，所述添加劑選自于:氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氮化硼、立方氮 化硼、六方氮化硼、氮化硼多晶型體、氧化硅(Si0 2)、碳化硅(SiC)、氧化鉻(Cr203)、碳化鎢、 碳化鉿、碳化鉭、鉭-鉿碳化物、及它們的組合。
[0044] 在一些實施方案中，所述添加劑包括均勻尺寸的顆粒。
[0045] 在一些實施方案中，所述添加劑包括不均勻尺寸的顆粒。
[0046] 在一些實施方案中，所述涂層厚度范圍從0.25密耳至2.0密耳厚。
[0047] 在一些實施方案中，所述涂層厚度范圍從1.5密耳至2.0密耳厚。
[0048] 在一些實施方案中，所述涂層厚度為：至少0.25密耳；至少0.5密耳；至少0.75密 耳;至少1密耳;至少1.25密耳;至少1.5密耳;至少1.75密耳;至少1.75密耳厚;或至少2密耳 厚。
[0049] 在一些實施方案中，所述涂層厚度為：不大于0.25密耳；不大于0.5密耳;不大于 0.75密耳;不大于1密耳;不大于1.25密耳;不大于1.5密耳;不大于1.75密耳;不大于1.75密 耳厚;或不大于2密耳厚。
[0050] 在一些實施方案中，所述添加劑包括球形的形狀。
[0051 ]在一些實施方案中，所述添加劑包括片狀的形狀。
[0052]在一些實施方案中，所述添加劑包括多角立方體。
[0053]在一些實施方案中，所述添加劑包括棱柱形狀(例如，縱橫比為約1.0)。
[0054]在一些實施方案中，所述添加劑包括須狀形狀(例如，細桿形狀）。
[0055] 在一些實施方案中，所述添加劑包括盤狀形狀(例如，圓形扁平形狀）。
[0056] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出燒穿事件。
[0057] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出顯著的基材侵蝕，因此不會 將侵蝕掉的材料加入到氣流中作為可燃材料。
[0058] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出熔化。
[0059] 在一些實施方案中，所述涂層配置為使所述基材與射擊事件的熱量和壓力隔絕。
[0060] 在一些實施方案中，所述涂層配置為隔離所述基材使其不與射擊事件期間釋放的 氣體接觸(即，發(fā)射藥點燃所產(chǎn)生的氣體）。
[0061 ]在一些實施方案中，所述涂層包括有機保形涂層。
[0062] 在一些實施方案中，所述涂層包括含氟聚合物。
[0063] 在一些實施方案中，所述涂層包括含氟聚合物、溶劑/載液和至少一種添加劑。
[0064] -方面，提供了 一種彈藥槍彈，其特征在于，該彈藥槍彈包括:包含基材的槍彈殼 體，所述基材由鋁、鈦、黃銅、鋼、塑料中的一種形成，所述槍彈殼體具有:底部，配置為包圍 所述底部并從所述底部向上延伸的周邊側(cè)壁，和開放的上端，以及在槍彈殼體的底部和周 邊側(cè)壁上的涂層;其中，通過所述涂層，所述槍彈殼體在持續(xù)時間大于兩毫秒的射擊事件過 程中不表現(xiàn)出燒穿，其中所述射擊事件產(chǎn)生壓力至少為40ksi且溫度不大于3000°C的氣體。
[0065] -方面，提供了一種方法，該方法包括：由基材材料形成槍彈殼體來提供具有至少 一個側(cè)壁的主體，所述槍彈殼體具有第一端和第二端，其中所述槍彈殼體被配置為保持射 彈和發(fā)射藥；用一層有機保形涂層涂覆所述槍彈殼體，該有機保形涂層包括分散在其中的 陶瓷顆粒;干燥（固化)所述涂層以便從所述涂層中除去溶劑并使所述涂層設置在所述基材 的表面(如，內(nèi)側(cè)壁和/或外側(cè)壁)上;將所述射彈和發(fā)射藥放置到所述殼體內(nèi)；形成彈藥槍 彈。
[0066] 在一些實施方案中，涂覆包括:噴涂、浸涂、刷涂/涂繪、輥涂及其組合。
[0067] 在一些實施方案中，所述方法包括在使用有機保形涂層（即：含氟聚合物)涂覆所 述基材之前對所述基材的表面進行清潔。
[0068] 在一些實施方案中，所述方法包括在使用有機保形涂層涂覆所述基材之前對所 述基材的表面進行脫氧(例如，當所述基材為鋁合金時）。
[0069] 在一些實施方案中，包括陶瓷添加劑的所述涂層包含所述陶瓷添加劑顆粒在所述 涂層內(nèi)的取向，其中配置所述取向以賦予所述基材熱防護和/或絕緣。在一些實施方案中， 所述陶瓷添加劑(例如hBN)是片狀的(例如扁平的）。
[0070] 在一些實施方案中，所述涂層包括有機保形涂層，該有機保形涂層包括相對于基 材表面具有平坦取向的六方氮化硼(例如1106hBN)。
[0071] 在一些實施方案中，包括陶瓷添加劑的所述涂層配置成位于與所述殼體的表面平 行的平坦取向。在一些實施方案中，六方氮化硼(PUHP 1106)配置為平板構(gòu)造，使得其位于 基本上平坦構(gòu)造中，使得片狀物配置成平行于基材表面。
[0072] 上文中所述的本實用新型各個方面可進行組合以產(chǎn)生涂層體系，其提供了下列至 少一種:使下方的基材與周圍壓力和溫度梯度隔絕，以及隔離下方的基材使其不直接接觸 與高溫/高壓事件(例如射擊事件)相關的熱氣體。
[0073] 本實用新型的這些和其它方面、優(yōu)點、新特征在下面的描述中部分進行陳述，并且 本領域技術人員在查閱下面的描述和附圖時將清楚這些和其它方面、優(yōu)點、新特征，或者可 通過實施本實用新型而了解本實用新型的這些和其它方面、優(yōu)點和新特征。
【附圖說明】
[0074] 圖1描繪了位于槍械膛室內(nèi)的彈藥槍彈的示意性剖開側(cè)視圖。
[0075] 圖2描繪了殼體中有缺陷的彈藥槍彈的示意性剖開側(cè)視圖，其中所述槍彈定位在 槍械的膛室內(nèi)。
[0076] 參照圖3A，生成計算機模擬結(jié)果以便比較幾種涂層的熱計算（以時間相對于溫度 的變化來顯示）。參照圖3A，包括了非排列hBN和排列hBN薄片的數(shù)據(jù)。不受特定的機制或理 論約束，這些模擬為關于如下的潛在機制提供了分析支持:與隨機排列的顆粒/薄片相比， 片狀顆粒在基材表面上取向有助于由所述涂層賦予所述基材的熱保護（即隔絕)量。
[0077]圖3B是描繪殼體熔化延遲時間(ms)隨涂層類型和厚度(um)變化的坐標圖，其通過 將本公開的涂層體系與對照類型III的陽極化涂層進行比較的計算機模擬得到，描繪了具 有包含兩種取向（隨機和平行于表面取向）的hBN的涂層的四種不同基材(AA6055和AA7085， 黃銅和鋼），并與類型III的硬質(zhì)陽極化涂層進行比較。圖3B示出了排列（平行）的hBN和隨 機取向的hBN;注意到平行取向hBN比隨機hBN的曲線更低更平緩(更低和更平緩是期望的趨 勢，其在熔化或者殼體基材發(fā)生任何其它壞結(jié)果之前給予更長的延遲時間）。
[0078]圖3C描繪了幾種對照基材與hBN涂覆基材相比的時間相對于溫度的熱模型。圖4是 來自實施例1的實驗數(shù)據(jù)的圖形，其描繪了來自.40 口徑射擊試驗的殼體的重量損失(未經(jīng) 調(diào)節(jié)的重量損失）。
[0079] 圖5是來自實施例1的實驗數(shù)據(jù)的圖形，其描繪了來自.40口徑射擊試驗的殼體的 重量損失(對重量損失進行調(diào)節(jié)）。
[0080] 圖6是來自實施例2的實驗數(shù)據(jù)的圖形，描繪了來自5.56_射擊試驗的殼體的重量 損失(未對重量損失進行調(diào)節(jié)）。
[0081] 圖7是來自實施例2的實驗數(shù)據(jù)的圖形，描繪了來自5.56_射擊試驗的殼體的重量 損失(對重量損失進行調(diào)節(jié)）。
[0082] 在調(diào)節(jié)過的重量損失圖表中（即，圖5和圖7)，在調(diào)節(jié)過重量的損失圖表系列中對 于未鉆孔的殼體將凈重量損失設為零。參照表格，調(diào)節(jié)過的重量損失的數(shù)量表明了涂覆 45%hBN的5.56殼體看起來性能稍差于類型III陽極化對照物（即，具有0.030鉆(小)孔）。不 受特定機制或理論束縛，據(jù)認為在一些實施方案中，在沒有燒穿事件的hBN涂覆的槍彈殼體 中可發(fā)生顯著的重量損失。在一些實施方案中，F(xiàn)P涂層中的hBN被配置為充當犧牲性涂層， 因為將其配置為在射擊事件過程中在制造缺陷（即，損傷殼體中的孔洞)的臨近區(qū)域中被侵 蝕掉。對這些殼體進行目視觀察和檢查時，盡管殼體發(fā)生了重量損失(基于射擊事件相關的 涂層的損失(侵蝕）），但在許多情形中所述殼體保持完好而沒有燒穿事件的可見指示。相比 之下，所述對照物（即，類型III的陽極化涂覆殼體)被配置為殼體上的硬表面處理，其未被 配置為犧牲性涂層。因此，所述對照物(類型III的陽極化殼體)通常不表現(xiàn)出燒穿事件以外 的大程度的展示重量損失。在燒穿事件中，即使所述陽極化涂層的一小部分被破壞，燒穿也 會顯著傳播通過所述槍彈殼體基材從而導致大的重量損失。
[0083] 圖8描繪了對于由相同鋁合金構(gòu)成的兩種殼體使熔化延遲時間作為涂層厚度的函 數(shù)繪制的圖形，所述兩種殼體各自具有0.0625英寸的孔(例如，模擬最壞情景，在殼體中存 在大的制造缺陷）。
【具體實施方式】
[0084] 現(xiàn)在將詳細參照附圖，其至少有助于對本實用新型的各個相關實施方案進行圖解 說明。
[0085] 實施例1: . 40 口徑射擊試驗
[0086] 對于.40 口徑射擊試驗，涂覆無損傷的殼體和有意損傷的殼體并進行射擊。在射擊 試驗中包括所述有意損傷的殼體以確定當殼體壁中的瑕疵允許發(fā)射藥氣體泄露時各種涂 層體系將為殼體提供何種保護影響(如果有的話）。
[0087] 為了模擬此類制造缺陷，在殼體的側(cè)壁中鉆出幾種尺寸的圓孔：小孔、中孔或大 孔。所述槍彈在殼體中：無孔(N)-無損傷;具有小孔(直徑為0.015英寸）；具有中孔(直徑為 0.0625英寸）；或具有大孔(直徑為.080英寸），以及具有與所述孔對齊的機械凹槽，以便有 利于氣體穿過殼體側(cè)壁的泄露。
[0088]在涂覆之前對0.40 口徑殼體中機加工孔和凹槽。
[0089]對照物1:裸殼體
[0090] 這些殼體未完成表面準備。所述殼體按接收原態(tài)進行射擊。
[0091] 對照物2:類型III陽極化殼體：
[0092]對于類型III陽極化殼體而言，所述槍彈在50°F、20重量％的硫酸中陽極化，使用 36安培/平方英尺(asf)的電流密度持續(xù)40分鐘。氧化物的厚度為0.3密耳。在200°F在密封 鹽AS(乙酸鎳溶液)中持續(xù)10分鐘對所述陽極化表面進行密封。
[0093] 體系A:含氟聚合物(FP)在具有替代密封劑的類型III上
[0094] 將FP施加到陽極化(未密封)的殼體，該殼體被干燥放置在真空袋中直至準備好施 加 FP。射擊試驗確定該涂層很少甚至不會保護所述殼體免于燒穿，與所述對照物一類型III 陽極化涂層(唯一)相比而言。
[0095]為了向殼體上施加類型III陽極化層，使所述殼體在20重量％、50°F的硫酸中陽極 化，以36asf持續(xù)40分鐘。氧化物的厚度為0.3密耳。未用乙酸鎳密封劑密封陽極化表面。 [0096] 將含氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物)施加到類 型III陽極化殼體的表面上。為了施加所述涂層，用由含氟聚合物涂料和甲基異丁基酮 (MIBK)組成的80/20 (按體積)混合物手動涂覆所述殼體兩次。在施加之間以及在烘箱固化 之前閃蒸所述涂覆殼體3分鐘。以454°F的PMT，在設置為470°F的電烘箱中使所述涂層固化8 分鐘。經(jīng)目視檢測確定所述涂層未覆蓋凹槽之后，用油漆刷將含氟聚合物涂層施加到孔和 內(nèi)嵌的凹槽，并對所述殼體進行二次固化。
[0097]體系B:在具有標準乙酸鎳密封劑的類型III上的含氟聚合物(FP)
[0098]為了向殼體施加類型III陽極化層，使所述殼體在20重量％、50°F的硫酸中陽極 化，以36asf持續(xù)40分鐘。氧化物的厚度為0.3密耳。在200°F的密封鹽AS(鎳基）中持續(xù)10分 鐘對陽極化的表面進行密封。
[0099] 將含氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物)施加到類 型III陽極化殼體的表面上。為了施加所述涂層，用由80%含氟聚合物涂料和20%甲基異丁 基酮(MIBK)組成的80/20混合物手動涂覆(浸涂)所述殼體兩次。在施加之間以及在烘箱固 化之前閃蒸所述涂覆殼體3分鐘。以459°F的PMT，在設置為470°F的電烘箱中使所述涂層固 化8分鐘。經(jīng)目視檢測確定所述涂層未覆蓋凹槽之后，用油漆刷將含氟聚合物涂層施加到孔 和內(nèi)嵌的凹槽，并對所述殼體進行二次固化。
[0100]體系C:混合有35重量％的顆粒（1106hBN)的含氟聚合物涂層
[0101] 為了準備鋁殼體的表面，對所述殼體進行清潔和脫氧處理。在140°F下將清洗劑施 加到所述殼體(A31K堿性清洗劑)2.5分鐘，隨后在自來水中進行沖洗，然后去離子水噴洗。 為了對表面進行脫氧處理，使所述殼體在室溫(74°)下經(jīng)受陽極LFN持續(xù)2分鐘，隨后進行自 來水沖洗和去離子水噴洗。
[0102] 將19.82克含氟聚合物樹脂（65重量％)和6.94克氮化硼固體（35重量％)(1^1 PUHP 1106，Saint Gobain)添加到帶有玻璃珠的玻璃罐。將帶有玻璃珠、含氟聚合物和hBN 的玻璃罐插入油漆攪拌器，使其工作1小時以便將hBN粉末分散到含氟聚合物涂料中。一旦 完成混合，用溶劑(MIBK)進一步稀釋(reduce)所述混合物以用于涂層施加。
[0103] 為了施加所述含氟聚合物涂料，制備了由如下組成的混合物(按體積）：45mL的含 氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Lot#19474 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物)和20mL的甲 基異丁基酮(MIBK)。然后，對所述殼體進行手動浸涂并進行固化。為了固化所述涂層，在溫 度設為460°F的電烘箱中將經(jīng)涂覆的殼體加熱2.5分鐘，PMT范圍為425°F到430°F。經(jīng)目視觀 察，在所述涂層的施加期間沒有發(fā)現(xiàn)問題。
[0104] 體系D:在裸殼體上帶有顆粒l(hBN=PUHP 500)的含氟聚合物涂層
[0105] 為了準備鋁殼體的表面，對所述殼體清洗并進行脫氧處理。在140°F下向殼體施加 清洗劑(A31K堿性清洗劑)2.5分鐘，隨后在自來水中沖洗，然后去離子水噴洗。為了對表面 進行脫氧處理，使所述殼體在室溫(74°)下經(jīng)受陽極LFN持續(xù)2分鐘，隨后進行自來水沖洗和 去離子水噴洗。
[0106] 將19.82克含氟聚合物樹脂和6.94克氮化硼固體(1^1?1]冊500,53丨1^6(^3111) 添加到帶有玻璃珠的玻璃罐。將帶有玻璃珠、含氟聚合物和hBN的玻璃罐插入油漆攪拌器， 使其工作1小時以便將hBN粉末分散到含氟聚合物涂料中。一旦完成混合，用溶劑(MIBK)進 一步稀釋(reduce)所述混合物以用于涂層施加。
[0107] 為了施加所述含氟聚合物/hBN涂層，制備含氟聚合物涂料（PPG 1HC5697 Lot# 19474 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物，其中具有hBN)與甲基異丁基酮(MIBK)的45/ 20mLs(體積比）的混合物。然后，對所述殼體進行手動浸涂并進行固化。為了固化所述涂層， 在溫度設為460°F的電烘箱中將經(jīng)涂覆的殼體加熱2.5分鐘，？11'范圍為425°?到430°?。經(jīng)目 視觀察，在所述涂層的施加期間沒有發(fā)現(xiàn)問題。
[0108] 體系E:在裸殼體上帶有顆粒2(hBN=LEAU 500)的含氟聚合物涂層
[0109] 為了準備鋁殼體的表面，對所述殼體清洗并進行脫氧處理。在140°F下向殼體施加 清洗劑(A31K堿性清洗劑)2.5分鐘，隨后在自來水中沖洗，然后去離子水噴洗。為了對表面 進行脫氧處理，使所述殼體在室溫(74°)下經(jīng)受陽極LFN持續(xù)2分鐘，隨后進行自來水沖洗和 去離子水噴洗。
[0110] 量取19.82克的含氟聚合物樹脂和6.94克的氮化硼固體(hBN，LEAU 500，Saint Gobain)并置于帶有玻璃珠的玻璃罐中。將帶有玻璃珠、含氟聚合物和hBN的玻璃罐插入油 漆攪拌器，使其工作1小時以便將hBN粉末分散到含氟聚合物涂層中。一旦完成混合，用溶劑 (MIBK)進一步稀釋(reduce)所述混合物以用于涂層施加。
[0111] 為了施加含氟聚合物/hBN涂層，制備含氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Lot#19474 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物，其中具有hBN)與甲基異丁基酮(MIBK)的45/20mLs(體 積比）的混合物。然后，對所述殼體進行手動浸涂并進行固化。為了固化所述涂層，在溫度設 為460 °F的電烘箱中將涂覆的殼體加熱2.5分鐘，PMT范圍為425 °F到430 °F。經(jīng)目視觀察，在 所述涂層的施加期間沒有發(fā)現(xiàn)問題。
[0112] 體系F:在具有標準密封劑的類型III上的有機硅涂層
[0113] 為了將類型III陽極化涂層涂覆到所述殼體上，在50°F、20重量％的硫酸中陽極化 所述殼體，以36asf持續(xù)40分鐘。氧化物的厚度為0.3密耳。所述陽極化后的表面在200°F的 密封鹽AS (鎳基）中密封10分鐘。
[0114] 將有機硅涂料(Dow Corning 1-2577 Clear RTV)施加到類型III陽極化殼體的表 面上。為了施加所述涂層，用由有機娃涂料(Dow Corning 1-2577 Clear RTV)/甲基乙基酮 (MEK)組成的1/1的混合物手動涂覆(浸涂)所述殼體兩次，然后在施加之間以及在烘箱固化 之前閃蒸3分鐘。為了固化所述涂層，在設置為180T的電烘箱中使涂覆的槍彈固化10分鐘。
[0115] 觀察到，對于浸涂方法，所述有機硅涂層(甚至用溶劑稀釋)并不保形覆蓋所述孔 和內(nèi)嵌的溝槽。（將槍彈手動浸涂到接收原態(tài)的涂料中（未用溶劑稀釋)產(chǎn)生同樣的結(jié)果）。 使用油漆刷將所述涂料施加到所述孔和內(nèi)嵌的溝槽中。
[0116]體系G:裸殼體(Magnamax-HT FT1)上的陽極氧化物涂層
[0117]通過General Magnaplate(Linden，NJ)施加該涂層。
[0118] 體系K:具有45重量％的顆粒0(hBN PUHP1106)的含氟聚合物涂層
[0119] 體系K與體系C(.40 口徑的體系)類似，但是其使用的陶瓷顆粒重量百分比大于體 系C(45重量％對35重量％ )。
[0120] 對于射擊試驗中完成的每次射擊，對每個殼體進行視覺檢查以觀察涂層和所述 涂層的一致性。在射擊之后，目視觀察各個殼體的燒穿情況。計算重量損失，這里重量損失 可作為確定燒穿事件的因素。然而，當所述涂層為犧牲性涂層時，重量損失據(jù)預計是在射擊 事件期間脫落的涂層和/或涂層成分。對每次射擊，收集射擊事件時的指標(metrics)來確 認射擊是良好的射擊/正確的射擊。對于每次射擊收集的射擊事件數(shù)據(jù)包括：（a)峰值壓力； (b)達到峰值壓力的時間；和(c)射擊速度。在一些情形中，通過射擊速度測量結(jié)果將具有不 良傳感器讀數(shù)的射擊試驗確認為作為良好的射擊。兩種.40 口徑槍彈射擊試驗中的所有射 擊均產(chǎn)生良好的射擊。
[0121] . 40 口徑射擊試驗中的重量損失表(試驗#1和試驗#2)
[0122]
[0130] 基于從射擊試驗得到的數(shù)據(jù)做出以下觀察結(jié)果。觀察到在裸鋁上的簡單含氟聚合 物涂層是相對于裸鋁殼體(對照物1)的改進。
[0131] 觀察到，在射擊試驗期間，當射擊時所述有機硅涂層從殼體內(nèi)部脫離，并且被發(fā)射 藥氣體沉積到所述槍械的槍管上。從實用(槍管污染)觀點來看認為這種結(jié)果是不能接受的 從而未繼續(xù)進行。即使在大孔的"損傷"殼體中也沒有可觀察到的燒穿，但是所述.40 口徑槍 械的槍管被阻塞。通過調(diào)整配方或施加技術，有可能利用有機硅涂層，條件是該涂層能成功 減少、防止和/或消除燒穿。
[0132] 除了完成重量損失計算（了解是否發(fā)生燒穿和燒穿程度）之外，還進行了目視觀 察。不受特定機制或理論約束，重量損失可歸因于涂層燒除，其中涂層的損失可導致在射擊 事件期間對下方基材的保護(例如在"犧牲性涂層"的情形中）。
[0133] 因此，在射擊事件發(fā)生之后可以在殼體的照片中觀察涂層對保護鋁基材的有效 性。在所述子彈的射擊期間當發(fā)生熔化時可看到大量的材料損失。當涂層發(fā)生有效變色時， 所述孔仍接近其原始尺寸和形狀，并且可看出殼體未受損傷。
[0134] 為了近似估計射擊殼體中是否發(fā)生"燒穿"事件和"燒穿"事件發(fā)生的程度的標準 化評估，組成七人小組。該組包括三名具有涂層化學背景的人員，三名具有工程背景的人員 和兩名冶金學家。每個人都對射擊過的殼體進行目視觀察，然后按照從外觀"最好"到"最 壞"的順序?qū)λ鰵んw進行排名。隨后，為各個涂層體系分配一個字母等級，所述字母等級 是團隊成員關于"燒穿"事件目視觀察到的水平/程度的字母等級的平均。對于兩種對照物 和四種涂層體系，下面給出每種涂層體系的字母等級。字母等級A表示幾乎無燒穿，而字母 等級C表示大量/明顯的燒穿，通過目視觀察評價。字母等級B表示一些燒穿，然而與字母等 級Τ'級相比較少而與字母等級"A"相比較多。
[0136] 實施例2:5.56臟射擊試驗447085
[0137] 對于各個對照物和涂層體系該試驗的準備工作與前述相同，區(qū)別在于具有顆粒0 的含氟聚合物中包括45重量％的該顆粒。
[0138] 對照物1:裸殼體
[0139] 對這些殼體，未完成表面準備。所述殼體按接收原樣進行射擊。
[0140]對照物2:類型III陽極化的殼體
[0141] 對于類型III陽極化殼體而言，所述槍彈在20重量％的硫酸中陽極化，50°F，36asf 持續(xù)40分鐘。氧化物的厚度為0.7密耳。在200°F在乙酸鎳密封鹽AS中持續(xù)10分鐘對所述陽 極化表面進行密封。
[0142] 體系 K:
[0143] 為了準備鋁殼體的表面，對所述殼體進行清潔和脫氧處理。在140°F下將清洗劑施 加到所述殼體(A31K堿性清洗劑)2.5分鐘，隨后在自來水中進行沖洗，然后去離子水噴洗。 為了對表面進行脫氧處理，使所述殼體在室溫(74°)下經(jīng)受陽極LFN持續(xù)2分鐘，隨后進行自 來水沖洗和去離子水噴洗。
[0144] 將19.82克含氟聚合物樹脂和8.92克氮化硼固體(1^1?1]冊1106,53丨1^6(^3111) 添加到帶有玻璃珠的玻璃罐。將帶有玻璃珠、含氟聚合物和hBN的玻璃罐插入油漆攪拌器， 使其工作1小時以便將hBN粉末分散到含氟聚合物涂層中。一旦完成混合，用溶劑(MIBK)進 一步稀釋(reduce)所述混合物以用于涂層施加。
[0145] 為了施加所述含氟聚合物涂層，制備了由如下組成的混合物(按體積）：45mL的含 氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Lot#19474 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物)和20mL的甲 基異丁基酮(MIBK)。然后，對所述殼體進行手動浸涂并進行固化。為了固化所述涂層，在溫 度設為460°F的電烘箱中將經(jīng)涂覆的殼體加熱2.5分鐘，PMT范圍為425°F到430°F。經(jīng)目視觀 察，在所述涂層的施加期間沒有發(fā)現(xiàn)問題。
[0146] 對于5.56mm射擊試驗而言，對無損傷的殼體和有意損傷的殼體進行涂覆并進行射 擊。在所述射擊試驗中包括所述有意損傷的殼體是為了確認在殼體中具有小、中或大孔(歸 因于制造缺陷）的情況下，各個涂層體系將為殼體提供何種保護效果(如果有的話）。所述槍 彈在殼體中沒有孔(N)-無損傷;有小孔(直徑為0.025英寸）；或有大孔(直徑0.063英寸）， 以及與所述孔一致的機加工凹槽。
[0147]對于射擊試驗中完成的每次射擊，對每個殼體進行視覺檢查以觀察涂層和所述涂 層的一致性。在射擊之后，目視觀察各個殼體的燒穿情況。計算重量損失，這里重量損失可 作為確定燒穿事件的因素。然而，當所述涂層為犧牲性涂層時，重量損失據(jù)預計是在射擊事 件期間脫落的涂層和/或涂層成分。對每次射擊，收集射擊事件時的指標來確認射擊是良好 的射擊/正確的射擊。對于每次射擊收集的射擊事件數(shù)據(jù)包括：（a)峰值壓力；（b)達到峰值 壓力的時間；和(c)射擊速度。在一些情形中，通過射擊速度測量結(jié)果將具有不良傳感器讀 數(shù)的射擊試驗確認為良好的射擊。在.40 口徑射擊試驗和5.56射擊試驗中的所有射擊均產(chǎn) 生良好的射擊。
[0148] 5. 56mm射擊試驗的重量損失表
[0152] 不受特定機制或理論約束，據(jù)認為當陶瓷添加劑(例如hBN)的熔點高于保形涂層 (含氟聚合物涂層)時，配置添加劑以便在較高溫度下（如射擊事件)保持不受損傷和/或在 高溫下升華以除去射擊區(qū)域(例如膛室內(nèi)）中的凝結(jié)熱從而向下方基材提供熱保護的益處。
[0153] 不受特定機制或理論約束，在這種混合物中（即具有較低熔點的涂料和具有較高 熔點的陶瓷添加劑），認為所添加的陶瓷的益處是以類似于"混合法則"的方式賦予混合物， 其中總體性質(zhì)如熔點、熱導率、發(fā)射率等是基礎涂料(基質(zhì))和顆粒的這些性能的組合，或多 或少與各個成分的相對數(shù)量成比例（例如，通?？梢允歉飨蛲缘囊约胺嵌ㄏ蛉∠虻幕蛘?隨機地和非定向地排列）。例如，hBN的熔化溫度為約3000°C，取決于壓力。在標準大氣壓下， 其在2973°C (5383°F )的溫度升華。在6GPa(870226psi)的高壓下，hBN在3227°C (5840°F )熔 化。
[0154] 不受特定機制或理論約束，認為hBN(以某種形式)沿基材的表面處于基本上平坦 構(gòu)造的能力（使得片狀物配置在與基材表面基本上平行的方向）可被認為，與其它結(jié)構(gòu)/排 列相比，其向基材提供最少量的熱傳導(例如來自于氣流的熱量）。
[0155] 不受特定機制或理論約束，與具有隨機取向的片狀物/鱗片狀構(gòu)造的陶瓷添加劑 的涂層所提供的熱防護量相比，認為陶瓷添加劑的排列構(gòu)造(例如，片狀構(gòu)造的hBN)會增加 基材上的涂層所提供的熱防護量(即隔絕）。
[0156] 實施例3:涂層體系內(nèi)的hBN變化，施加至AA6061板
[0157] 為了評價六方氮化硼作為槍彈殼體成分的有效性，進行了面板試驗，其中將hBN添 加到含氟聚合物樹脂固體中（hBN為FP樹脂固體的35重量％ )。評價了將hBN混入涂層中的能 力，以及施加至鋁板(僅進行了表面清潔)上的能力。使用SEM、鉛筆硬度測試和耐磨性測試 評價涂覆面板試樣的涂層一致性。對于下面給出的試驗1-6,在涂層施加之前清潔各個 AA6061板。
[0158] 對于試驗#1，涂料為含氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Durabrite C高光澤透明含氟 聚合物）與MIBK的體積比為80/20的混合物。使用渦旋混合器將氮化硼粉末混入所述涂料。 將6061板手動浸涂一次并在烘箱固化之前閃蒸1分鐘。在設定為390T的電烘箱中固化兩分 鐘。
[0159] 對于試驗#2,涂料為混入30mL( 13.214克的含氟聚合物樹脂固體）涂料/7.5mL 1081(的4.60克的1^~粉末(？1]冊500,3&丨1^6(^&丨11)。使用渦旋混合器將氮化硼粉末混入所 述涂料。將6061板手動浸涂一次并在烘箱固化之前閃蒸1分鐘。在設定為390T的電烘箱中 固化2分鐘。
[0160] 對于試驗#3，涂料為混入3〇11^(13.214克的含氟聚合物樹脂固體）涂料/7.511^ MIBK的4.60克的hBN粉末(PUHP1106，Saint Gobain)。使用渦旋混合器將氮化硼粉末混入所 述涂料。將6061板手動浸涂一次并在烘箱固化之前閃蒸1分鐘。在設定為390T的電烘箱中 固化2分鐘。
[0161] 對于試驗#4,涂料為混入30mL涂料（13.214克的含氟聚合物樹脂固體）/7.5mL MIBK的4.60克的hBN粉末（PEG Dimethicone Treaded LEAU500,Saint Gobain)。使用渦旋 混合器將氮化硼粉末混入所述涂料。將6061板手動浸涂一次并在烘箱固化之前閃蒸1分鐘。 在設定為390T的電烘箱中固化2分鐘。
[0162] 對于試驗#5,涂料為比例為30/5/25mL的含氟聚合物涂料（PPG 1HC5697 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物)/有機硅涂層(Dow Corning 1-2577透明RTV)/MIBK的 組合。使用渦旋混合器將氮化硼粉末混入所述涂料。將6061板手動浸涂一次并在烘箱固化 之前閃蒸1分鐘。在設定為390T的電烘箱中固化2分鐘。
[0163] 對于試驗#6，涂料為混入體積比為30/5/25mL的PPG/Dow/MIBK中的4.60克hBN粉末 (PEG Dimethicone Treaded LEAU500,Saint Gobain)。使用禍旋混合器將氮化硼粉末混入 所述涂料。將6061板手動浸涂一次并在烘箱固化之前閃蒸1分鐘。在設定為390T的電烘箱 中固化2分鐘，并在固化之后檢查和確認涂層。
[0164] 根據(jù)一般工業(yè)實踐(使用泰伯線性磨損)進行抗劃傷性試驗，并且試驗結(jié)果在下表 中進行描述。對于各次抗劃傷性試驗，制造一條2英寸的劃線(單位重量），并用硫酸銅來評 價涂層的穿透。對每個樣品應用酸化硫酸銅持續(xù)5分鐘以驗證穿透。觀察到對于不同的加載 量隨著涂層重量增加，穿透減少。觀察到添加了有機硅的涂層(有機硅+含氟聚合物)的抗劃 傷性小于含氟聚合物涂層的抗劃傷性。觀察到與無添加劑相比，LEAU 500的hBN添加劑未表 現(xiàn)出降低抗劃傷性。觀察到與含氟聚合物涂層(無 hBN)相比，具有PUHP500和LEAU500hBN添 加劑的兩種涂層提供了大致相同的抗劃傷性。觀察到具有hBN添加劑PUHP1106的涂層在800 克重量下開始顯示涂層穿透。
[0166] 實施例4:摩擦系數(shù)測試，含氟聚合物、hBN、裸鋁
[0167] 對四種涂層體系和裸鋁表面（對照物）進行摩擦系數(shù)（CoF)測試。在乳制方向以 1000克的載荷對樣品進行測試。速度設置為最大值的20%，并且以滿刻度100%負載使用橋 式放大器。走紙速度設定為5厘米/秒。
[0169] 對照物*:是指用于磨損和摩擦試驗的對照物，其是在鋁上的含氟聚合物(沒有向 所述含氟聚合物添加 hBN)。
[0170] 實施例5:射擊事件期間的熱模型的模擬
[0171] 為了預測/設計涂層在射擊事件中的生存能力，建立一維熱模型。將包括涂層厚 度、涂層組分和金屬基材等的變量納入數(shù)學模型，并根據(jù)射擊事件中預測的熱事件和射擊 持續(xù)時間繪制各種涂層體系的溫度隨時間變化的坐標圖。所述涂層體系的目的在于保護下 層金屬(鋁基材)持續(xù)足夠長的持續(xù)時間并且免受整個熱事件的影響，使得在射擊事件期間 所述涂層體系向下層基材材料提供一些保護或屏障(例如，在某些基材材料的情況下，防止 劣化/燒穿事件）。
[0172] 對于所述模擬，不受任何特定機制或理論約束，假設氣流是穿過孔洞的發(fā)射藥氣 體的壅塞流，使用可壓縮氣體流動理論來評價所述發(fā)射藥氣體的流動。這種理論確定沿所 述孔洞長度的氣體性質(zhì):溫度、壓力、密度和速度。然后，使用孔洞內(nèi)的流動條件評價對流和 輻射熱傳遞。
[0173] 不受特定機制或理論約束，認為與對流熱傳遞相比輻射熱傳遞不明顯，并且可以 從膛室條件:溫度、壓力和氣體組成來評價鉆孔實驗中來自于發(fā)射藥氣體的熱傳遞。
[0174]在5.56mm殼體的射擊事件期間，在引燃之后0.7ms殼體壓力從大氣壓升至其最大 壓力，然后在引燃之后2.2ms殼體壓力降至大氣壓。知曉壓力-時間跡線，殼體的峰值壓力可 以在50000psi到70000psi的范圍內(nèi)。
[0175] 不受特定機制或理論約束，所述模型計算涂層和殼體材料內(nèi)的瞬態(tài)溫度響應，其 用于確定在射擊事件期間殼體加熱和開始熔化的時間。由所述模型得到的結(jié)果可被校正到 試驗數(shù)據(jù)并用于比較不同殼體材料、涂層材料和涂層厚度，并且預測其它殼體材料、涂層材 料和涂層厚度的成功性。
[0176] 下表對模型預測結(jié)果與試驗觀察結(jié)果進行了比較。使用裸黃銅殼體作為基準并且 將其視為對于鉆孔試驗具有足夠性能。重要的是注意發(fā)射藥氣體溫度很高以至于通過模型 預測鋁殼體和黃銅殼體在所述射擊事件完成之前熔化(小于2.2ms)，對于測試的整個持續(xù) 時間產(chǎn)生無障礙的流動。如先前所述，如果殼體在峰值壓力之前〇.7ms時未熔化，可降低穿 過所述鉆孔的流動。所述模型預測具有0.0007英寸涂層厚度的類型III陽極化殼體的開始 熔化時間短于裸黃銅。最后，所述模型預測裸鋁殼體的開始熔化時間最短。
[0177] 來自射擊試驗的公開數(shù)據(jù)表明，存在介于0.50ms和0.63ms之間的閾值，此時殼體 熔化顯著增加。
[0178] 在下表中，將所公開的測試觀察結(jié)果與來自熱模型的預測結(jié)果進行比較。如下所 描述，較短的開始熔化時間對應于殼體熔化，而較長的開始熔化時間對應于殼體在鉆孔試 驗之后未受損傷。
[0179] 使用該模型用于確定具有與裸黃銅相同的能力防止熔化的合金、涂層材料及其厚 度。圖8示出了對于兩種殼體描繪熔化延遲時間隨涂層厚度變化的坐標圖，這兩種殼體均由 相同的鋁合金構(gòu)成并且每個具有0.0625英寸的孔(例如模擬最壞狀況的場景，在殼體中具 有大的制造缺陷）。一種殼體包括其中具有六方氮化硼的涂層體系，而另一殼體具有陽極化 涂層(類型III陽極化涂層）。圖8中還示出了裸黃銅基準和總的事件持續(xù)時間。從圖8可以預 測：1.25密耳的陽極化涂層需要滿足與裸黃銅殼體同樣的熔化延遲時間，2.4密耳的陽極化 涂層需要在射擊事件的整個持續(xù)時間維持。圖8預測氮化硼涂層具有超過黃銅和陽極化涂 層兩者性能的潛力，其中預測僅0.5密耳的涂層在射擊事件的整個持續(xù)期為鋁殼體提供足 夠的保護。
[0180] 在一些實施方案中，所述涂層包括不大于5*10_6m2/s的熱擴散率。在一些實施方 案中，所述涂層包括不大于2000K的最大溫度。
[0181]不受特定機制或理論約束，盡管發(fā)射藥氣體的絕熱火焰溫度(典型為3000K)可能 顯著高于所述涂層的最大溫度，然而認為熱傳遞的持續(xù)時間（在射擊事件期間）不夠長，不 足以使涂層溫度加熱超過其上限。
[0182] 盡管已詳細描述了本實用新型的各種實施方案，但是顯然本領域的技術人員將想 到這些實施方案的調(diào)整和改變。然而應明確理解的是，這樣的調(diào)整和改變在本實用新型的 精神和范圍內(nèi)。
[0183] 實施方案：
[0184] 實施方案1: 一種裝置，其包括:配置成殼體的基材，所述殼體具有至少一個側(cè)壁使 得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有兩個相反的端部:第一端部和 第二端部；
[0185] 配置位于所述殼體內(nèi)并且由所述殼體保持并且位置鄰近所述第一端部的射彈;發(fā) 射藥，所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端部之間，所述發(fā)射藥配置為在射擊 事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及涂層，該涂層包括其中具有(分散的）顆粒狀 氮化硼的保形涂覆層，其中所述涂層被配置為覆蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的至少一 個，使得所述基材的至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。
[0186] 在一些實施方案中，所述涂層被配置為覆蓋所述殼體的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁使得所述 殼體被包封在所述涂層之內(nèi)。
[0187] 在一些實施方案中，所述殼體包括彈藥殼體。
[0188] 在一些實施方案中，所述殼體包括如下彈藥殼體:5.56mm NAT0;0.223Remington; 9mm;.40Caliber S&W;或0.45ACP。
[0189] 在一些實施方案中，所述殼體包括動力工具的引火器的彈藥筒。
[0190] 在一些實施方案中，所述基材選自鋁、鋁合金（如2XXX，6XXX和7 XXX系列鋁合金， 2024,6055,7075,7085)、鎂、鈦、鋼、塑料和聚合物。
[0191] 在一些實施方案中，所述基材包括管材(例如采礦管，化學管）。
[0192] 在一些實施方案中，所述基材包括氣囊組件。
[0193] 實施方案2: -種裝置，其包括:配置成殼體的基材，所述殼體具有至少一個側(cè)壁使 得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有兩個相反的端部:第一端部和 第二端部;配置位于所述殼體內(nèi)并且由所述殼體保持并且位置鄰近所述第一端部的射彈； 發(fā)射藥，所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端部之間，所述發(fā)射藥配置為在射 擊事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及涂層，該涂層包括其中具有(分散的）顆粒 狀氮化硼的含氟聚合物層，其中所述涂層被配置為覆蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的至少 一個，使得所述基材至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。
[0194] 實施方案3: -種裝置，其包括:彈藥槍彈殼體，該彈藥槍彈殼體包含配置為保持射 彈和發(fā)射藥的基材，其中所述彈藥槍彈殼體被配置為在其上具有涂層，其中所述涂層包括： 含氟聚合物部分和配置為分散在所述含氟聚合物部分內(nèi)的添加劑。
[0195] 在一些實施方案中，所述含氟聚合物部分配置為覆蓋所述基材(例如完全包封所 述基材）。
[0196] 在一些實施方案中，所述添加劑包括陶瓷添加劑。
[0197] 在一些實施方案中，所述陶瓷添加劑選自于:氧化鋁、氮化硼、氧化鈦及其組合。
[0198] 在一些實施方案中，所述添加劑的存在范圍為:至少5重量％到不大于70重量％。
[0199] 在一些實施方案中，所述殼體(具有涂層的彈藥槍彈)能夠承受射擊事件過程中產(chǎn) 生的至少40ksi的壓力。
[0200]在一些實施方案中，所述殼體(具有涂層的彈藥槍彈）能夠經(jīng)受至少2.2ms的射擊 事件持續(xù)時間。
[0201] 在一些實施方案中，所述彈藥槍彈殼體能夠承受射擊事件過程中的不大于3000°C 的溫度。
[0202] 在一些實施方案中，所述涂層為犧牲性涂層(也就是說，由于射擊事件而消失/燒 盡)。
[0203] 在一些實施方案中，所述涂層被配置在所述殼體的外部。
[0204] 在一些實施方案中，所述涂層被配置在所述殼體的內(nèi)部。
[0205] 在一些實施方案中，所述涂層配置為包封所述基材(例如，完全覆蓋和包圍殼體的 內(nèi)部、外部和上緣/開口、以及底部）
[0206] 在一些實施方案中，所述添加劑包括陶瓷顆粒材料。
[0207] 在一些實施方案中，所述添加劑選自：氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氮化硼、立方氮化 硼、六方氮化硼、氮化硼多晶型體及其組合。在一些實施方案中，所述添加劑是表面處理過 的。在一些實施方案中，所述添加劑用聚合物進行表面處理。在一些實施方案中，所述添加 劑用有機硅基聚合物和/或聚甲基硅氧烷基聚合物進行表面處理，其中所述聚合物被配置 為與所述涂層和基材配合以促進其中具有表面處理過的添加劑的涂覆基材。有機硅基聚合 物的一些非限定性實施例(如，使用BN-添加劑包括二甲聚硅氧烷(如，親水性或疏水性的二 甲聚硅氧烷），甲基聚硅氧烷，及其組合）。
[0208] 在一些實施方案中，所述添加劑包括均勻尺寸的顆粒。
[0209] 在一些實施方案中，所述添加劑包括不均勻尺寸的顆粒。
[0210] 在一些實施方案中，所述涂層厚度范圍從0.25密耳至2.0密耳厚。
[0211] 在一些實施方案中，所述添加劑包括球形的形狀。
[0212] 在一些實施方案中，所述添加劑包括片狀的形狀。
[0213] 在一些實施方案中，所述添加劑包括多角立方體。
[0214] 在一些實施方案中，所述添加劑包括棱柱形狀(例如，縱橫比為約1.0)。
[0215] 在一些實施方案中，所述添加劑包括須狀形狀(例如，細桿形狀）。
[0216] 在一些實施方案中，所述添加劑包括盤狀形狀(例如，圓形扁平形狀）。
[0217] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出燒穿事件。
[0218] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出灼燒。
[0219] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出侵蝕。
[0220] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出熔化。
[0221] 在一些實施方案中，所述涂層配置為使所述基材與所述射擊事件的熱量和壓力隔 絕。
[0222] 在一些實施方案中，所述涂層配置為隔離所述基材使其不與射擊事件期間釋放的 氣體接觸(即，發(fā)射藥點燃所產(chǎn)生的氣體）。
[0223] 在一些實施方案中，所述涂層包括有機保形涂層。
[0224] 在一些實施方案中，所述涂層包括含氟聚合物。
[0225] 在一些實施方案中，所述涂層包括含氟聚合物、溶劑和至少一種添加劑。
[0226] 實施方案4: 一種裝置，其包括:包含基材(如，鋁、鈦、黃銅、鋼、塑料）的槍彈殼體， 所述槍彈殼體具有:底部，配置為包圍所述底部并從所述底部向上延伸的周邊側(cè)壁，和開 放的上端，以及在槍彈殼體的底部和周邊側(cè)壁上的涂層;其中，通過所述涂層，所述槍彈殼 體在持續(xù)時間大于兩毫秒的射擊事件過程中不表現(xiàn)出燒穿，其中所述射擊事件產(chǎn)生壓力至 少40ksi且溫度不大于3000°C的氣體。
[0227] 實施方案5: -種方法，該方法包括：由基材材料形成槍彈殼體來提供具有至少一 個側(cè)壁的主體，所述槍彈殼體具有第一端和第二端，其中所述槍彈殼體被配置為保持射彈 和發(fā)射藥；用含氟聚合物層涂覆所述槍彈殼體，該含氟聚合物層包括分散在其中的陶瓷顆 粒;干燥（固化)所述涂層以便從所述涂層中除去溶劑并使所述涂層設置在所述基材的表面 (如，內(nèi)側(cè)壁和/或外側(cè)壁）；將射彈和發(fā)射藥放置到所述殼體內(nèi)；形成彈藥槍彈。
[0228] 在一些實施方案中，涂覆包括:噴涂、浸涂、刷涂/涂繪、輥涂及其組合。
[0229] 在一些實施方案中，所述方法包括在使用含氟聚合物涂覆所述基材之前對所述基 材的表面進行清潔。
[0230] 在一些實施方案中，所述方法包括在使用含氟聚合物涂覆所述基材之前對所述基 材的表面進行脫氧(例如，當所述基材為鋁合金時）。
[0231] 在一些實施方案中，涂覆的殼體包括:化學相容性（即，所述涂層和保持在殼體內(nèi) 的發(fā)射藥之間(裝藥和底火））。
[0232] 在一些實施方案中，涂覆的殼體包括:耐腐蝕性(如，作為保存期限測量和/或?qū)Ω?含濕氣的環(huán)境的耐受性）。
[0233] 在一些實施方案中，涂覆的殼體包括:足以減少、防止和/或消除槍管和/或殼體的 擦傷和/或剝落的摩擦系數(shù)。在一些實施方案中，當涂覆的殼體包含鋁合金基材時，摩擦系 數(shù)小于0.45。
[0234] 在一些實施方案中，涂覆的殼體包括:耐熱性（即，足以承受高溫存儲、耐火性、和/ 或被裝入具有預熱槍管的槍械中（例如通過反復、事先的射擊事件））。
[0235] 在一些實施方案中，涂覆的殼體包括:發(fā)射藥耐受性(即，當與火藥/裝藥接觸時不 會發(fā)生腐蝕和/或劣化）。
[0236] 在一些實施方案中，涂覆的殼體包括:能夠被浸沒/沉浸到液體(水）中而不損失其 射擊能力的防水殼體（即，底漆、裝藥和殼體組分保持不受影響）。在一些實施方案中，涂覆 的殼體包括耐磨性(在涂層中或該涂層減少、防止和/或消除下方基材(殼體)磨損的能力 測量）。
[0237] 在一些實施方案中，所述涂層配置為在短持續(xù)時間、高溫加熱的事件(例如步槍射 擊)期間保護基材材料(例如，金屬、聚合物）。
[0238] 在一些實施方案中，殼體組分(涂層和基材材料)被特別配置為體系。在一些實施 方案中，基材材料被配置為提供機械強度(如強度、剛度、斷裂韌度和其它力學性能），而所 述涂層(例如包括陶瓷或陶瓷復合材料)被配置為向基材提供熱保護和化學保護(例如熱絕 緣、耐腐蝕和耐磨性能）。
[0239] 在一些實施方案中，所述基材包括低于所述射擊事件溫度的熱極限。然而，所述基 材和涂層材料的體系/組合足以在射擊事件的短持續(xù)時間期間減少、防止和/或消除使基材 加熱至其熱極限。
[0240] 在一些實施方案中，所述涂層厚度被設計為在射擊事件期間維持基材溫度足夠低 以防止其劣化。
【主權項】
1. 一種彈藥槍彈，其特征在于，該彈藥槍彈包括:配置成殼體的基材，所述殼體具有至 少一個側(cè)壁使得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有兩個相反的端 部:第一端部和第二端部;配置位于所述殼體內(nèi)并且由所述殼體保持并且位置鄰近所述第 一端部的射彈;發(fā)射藥，所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端部之間，所述發(fā)射 藥配置為在射擊事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及涂層，該涂層包括其中具有 顆粒狀氮化硼的保形涂覆層，其中所述涂層被配置為覆蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的至 少一個，使得所述基材的至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。2. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述涂層被配置為覆蓋所述殼體的內(nèi) 側(cè)壁和外側(cè)壁使得所述殼體被包封在所述涂層內(nèi)。3. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述殼體包括彈藥殼體。4. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述殼體包括如下彈藥殼體：5.56mm NAT0;0.223Remington;9mm;.40Caliber S&W;或0.45ACP。5. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述殼體包括動力工具的引火器的彈 藥筒。6. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述基材選自：錯、錯合金2xxx，6xxx和 7xxx系列鋁合金，2024,6055,7075,7085、鎂、鈦、鋼、塑料和聚合物。7. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述基材包括配置為采礦管或化學品 輸送管的管材。8. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述基材包括氣囊組件。9. 一種彈藥槍彈，其特征在于，該彈藥槍彈包括:配置成殼體的基材，所述殼體具有至 少一個側(cè)壁使得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有兩個相反的端 部:第一端部和第二端部;配置位于所述殼體內(nèi)并且由所述殼體保持并且位置鄰近所述第 一端部的射彈;發(fā)射藥，所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端部之間，所述發(fā)射 藥配置為在射擊事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及涂層，該涂層包括其中具有 顆粒狀氮化硼的含氟聚合物層，其中所述涂層被配置為覆蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的 至少一個，使得所述基材的至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。10. -種彈藥槍彈，其特征在于，該彈藥槍彈包括:包含由Al、Ti、黃銅、鋼、塑料中的一 種形成的基材的槍彈殼體，所述槍彈殼體具有:底部，配置為包圍所述底部并從所述底部向 上延伸的周邊側(cè)壁，和開放的上端，以及在槍彈殼體的底部和周邊側(cè)壁上的涂層；其中，通 過所述涂層，所述槍彈殼體在持續(xù)時間大于兩毫秒的射擊事件過程中不表現(xiàn)出燒穿，其中 所述射擊事件產(chǎn)生壓力至少40ksi且溫度不大于3000°C的氣體。
【文檔編號】F42B12/78GK205710549SQ201521145507
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2015年11月12日
【發(fā)明人】J·A·斯基萊斯, C·沃倫, H·德萊寧, J·麥卡利斯特, T·瑪菲, J·韋斯沃爾
【申請人】美鋁公司
【專利摘要】本申請涉及一種彈藥槍彈，其特征在于該彈藥槍彈包括：配置成殼體的基材，所述殼體具有至少一個側(cè)壁使得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有兩個相反的端部：第一端部和第二端部；配置位于所述殼體內(nèi)并且由所述殼體保持并且位置鄰近所述第一端部的射彈；發(fā)射藥，所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端部之間，所述發(fā)射藥配置為在射擊事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及涂層，該涂層包括其中具有(分散)顆粒狀氮化硼的保形涂覆層，其中所述涂層被配置為覆蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的至少一個，使得所述基材的至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。
【專利說明】
彈藥槍彈
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請為非臨時性申請，并且要求2014年11月12日遞交的標題為"涂覆基材的體 系和方法"的美國申請序列號No.62/078,633的優(yōu)先權，通過引用將上述上述申請整體并入 本文。
技術領域
[0003] 概括地說，本公開涉及使用彈藥槍彈殼體(ammunition cartridge casing)。更具 體地，本公開涉及利用涂層體系保護包括鋁的彈藥殼體(ammunition casing)中所使用的 各種殼體材料（"基材"）的不同實施方案。
【背景技術】
[0004] 使用鋁作為某些彈藥槍彈殼體中的材料。與其它材料相比（如黃銅)鋁的使用還沒 有那么廣泛，因為射擊事件期間受損的殼體會與從殼體中逸出的熱氣體起反應。這樣的反 應被稱為"燒穿"。制造槍彈殼體中的缺陷情形會提供這種受損的殼體，其中所述缺陷可成 為燒穿事件的起始位點。燒穿是一種失效模式，其中由于氣體噴射對殼體表面的侵蝕(這進 而刺激進一步能量釋放），高溫和高壓氣體流動（"逃逸"）并與基材顆?；旌?。燒穿事件會損 壞武器和/或傷害操作者。
[0005] 利用本公開的一個或多個實施方案，對于小口徑彈藥中使用的涂覆槍彈殼體減 少、防止和/或消除了燒穿，即使對于涉及足夠的壓力、時間持續(xù)、以及高溫和操作者暴露的 步槍彈藥的更強射擊事件也是如此，其以前使得鋁被排除用作這些應用中的殼體材料。
[0006] 利用本公開的一個或多個實施方案，對于在包含整個射擊事件的短暫持續(xù)時間內(nèi) 暴露于高溫和高壓氣體（"等離子體"）流的基材材料的許多其它應用，減少、防止或消除了 燒穿。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 概括地，本公開涉及保護表面使其免受短暫（1-5毫秒）、一次性、高溫(>2000°C)的 暴露，該暴露將損害所述表面和下方的材料。
[0008] 在短持續(xù)時間的事件中，所述基材與其保護涂層的瞬時熱響應是用于比較不同候 選材料和為這些材料設計最小涂層厚度所需的重要定量信息。使用熱模型來估算所述基材 材料超過其熱極限之前的時間以及為特定的涂層和基材材料組合設計涂層厚度。
[0009] 在本公開的一個或多個實施方案中，所述殼體體系（基材和涂層)被配置用于減 少、防止和/或消除步槍彈殼(例如，5.56_彈藥殼體）中基材(如，鋁）的灼燒。在一些實施方 案中，所述涂層包括保形涂層。
[0010] 本文所使用的"保形涂層"是指:粘附到表面并且配置為在所述表面上鋪展以促進 所述表面的完全覆蓋和/或包封(例如，鋪展到角落和裂隙中）的涂層。
[0011] 在一些實施方案中，所述涂層被配置為促進與槍管的潤滑(例如，允許武器內(nèi)的平 滑運動）。
[0012] 在一些實施方案中，所述涂層被配置為以足夠的涂層厚度促進耐高溫性從而當其 具有瑕疵(例如，制造缺陷或由于操作的瑕疵)時防止基材材料損傷。
[0013] -方面，提供了一種彈藥槍彈，其特征在于，該彈藥槍彈包括:配置為殼體的基材， 所述殼體具有至少一個側(cè)壁使得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有 兩個相反的端部:第一開放(開口）端和第二封閉（頭部)端;配置位于所述殼體內(nèi)并且由所 述殼體保持并且位置鄰近所述第一端(開口）的射彈(projectile);發(fā)射藥(propellant)， 所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端(頭部端)之間，所述發(fā)射藥配置為在射擊 事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及包含耐熱保形涂層的涂層，所述涂層可以是 提供熱保護和化學保護阻擋層的有機物、無機物、聚合物或組合，其中所述涂層被配置為覆 蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的至少一個，使得所述基材的至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。
[0014] 在一些實施方案中，所述涂層被配置為覆蓋所述殼體的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁使得所述 殼體被包封在所述涂層之內(nèi)。在一些實施方案中，所述涂層被配置為覆蓋所述殼體的內(nèi)側(cè) 壁和外側(cè)壁使得所述殼體被所述涂覆層完全包封。
[0015] 在一些實施方案中，所述殼體包括彈藥彈殼。
[0016] 在一些實施方案中，所述殼體包括邊緣發(fā)火的彈藥槍彈殼體。
[0017] 在一些實施方案中，所述殼體包括中心發(fā)火的彈藥殼體。
[0018]中心發(fā)火的彈藥殼體的一些非限定性實例為：5 · 56mm北約標準步槍彈（5 · 56mm NATO) ;0.223英寸雷明頓槍彈（.223Remington);9mm;史密斯威爾森公司制造的點40英寸口 徑彈（.40Cal iber S&W);或0.45英寸柯爾特自動手槍彈(0.45ACP)。
[0019]大威力步槍彈藥殼體的一些非限定性實例包括:5.56 X 45mm北約標準彈（5.56 X 45mm NATO)，0 · 223英寸雷明頓槍彈（· 223Remington)，30-06斯普林菲爾德步槍彈（7 · 62 X 63mm)，7· 62 X 51mm北約標準步槍彈（7.62 X 51mm NATO)，0· 308英寸溫徹斯特彈 (308Winchester)，0 · 50英寸勃朗寧彈(7 · 72 X 99mm)。
[0020]本公開的一個或多個涂層體系被配置用于鋁制手槍彈（round)，包括但不限于： 0.45英寸ACP彈（.45ACP)，史密斯威爾森公司制造的點40英寸口徑子彈（.40Smith& Wesson)，10 mm Au to彈，馬格努姆0.357英寸槍彈（.357Magnum)，0.38英寸特種彈 (38Special)，9mm帕拉貝盧姆彈（9mm Parabellum)，和0 · 25Auto彈（· 25Auto)。在一些實施 方案中，所述殼體包括用于發(fā)射藥操作的動力工具或其它設備的動力囊（"點火器"）。
[0021] 在一些實施方案中，所述基材選自鋁、鋁合金（如2XXX，6XXX，7 XXX系列鋁合金， 2024,6055,7075,7085)、鎂、鈦、鋼、塑料和聚合物。
[0022] 在一些實施方案中，所述基材包括管材(例如采礦管，化學管）。
[0023] 在一些實施方案中，所述基材包括用于發(fā)射藥操作的設備的動力囊（"點火器"）， 例如:機動車輛中的乘員限動氣囊組件。
[0024] 在一些實施方案中，所述基材包括暴露到短暫（1-3毫秒）、一次性熱事件中的表 面，所述熱事件涉及溫度至少為250(TC的氣體射流。
[0025] -方面，提供了一種彈藥槍彈，其特征在于，該彈藥槍彈包括:配置成殼體的基材， 所述殼體具有至少一個側(cè)壁使得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有 兩個相反的端部:第一端部和第二端部;配置位于所述殼體內(nèi)并且由所述殼體保持并且位 置鄰近所述第一端部的射彈;發(fā)射藥，所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端部 之間，所述發(fā)射藥配置為在射擊事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及涂層，該涂層 包括其中具有顆粒狀氮化硼(例如分散在其中）的含氟聚合物層，其中所述涂層被配置為覆 蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的至少一個，使得所述基材的至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。
[0026] -方面，提供了一種裝置，其包括:彈藥槍彈殼體，該彈藥槍彈殼體包含配置為保 持射彈和發(fā)射藥的基材，其中所述彈藥槍彈殼體被配置為在其上具有涂層，其中所述涂層 包括:保形涂層部分和配置為散布在所述保形涂層部分內(nèi)的添加劑。
[0027] 在一些實施方案中，所述保形涂層部分被配置為覆蓋所述基材(例如，完全包封所 述基材）。
[0028] 在一些實施方案中，所述保形涂層包括含氟聚合物。
[0029] 在一些實施方案中，所述添加劑包括陶瓷添加劑。
[0030] 在一些實施方案中，所述陶瓷添加劑選自于氧化鋁、氮化硼、氧化鈦及其組合。
[0031] 在一些實施方案中，所述添加劑的存在范圍為：至少5重量％到不大于70重量％。 在一些實施方案中，所述添加劑的存在范圍為:至少15重量％到不大于50重量％。在一些實 施方案中，所述添加劑的存在范圍為：至少30重量％到不大于50重量％。在一些實施方案 中，所述添加劑的存在范圍為:至少35重量％到不大于45重量％。
[0032] 在一些實施方案中，所述添加劑的含量為:至少5重量％;至少10重量％;至少15重 量％ ;至少20重量％ ;至少25重量％ ;至少30重量％ ;至少35重量％ ;至少40重量％ ;至少45 重量％;至少50重量％;至少55重量％;至少60重量％;至少65重量％;或至少75重量％。
[0033] 在一些實施方案中，所述添加劑的含量為:不大于5重量％;不大于10重量％;不大 于15重量％ ;不大于20重量％ ;不大于25重量％ ;不大于30重量％ ;不大于35重量％ ;不大于 40重量％ ;不大于45重量％ ;不大于50重量％ ;不大于55重量％ ;不大于60重量％ ;不大于65 重量％ ;或不大于75重量％。
[0034] 在一些實施方案中，所述殼體(具有涂層的彈藥槍彈殼體)能夠經(jīng)受射擊事件過程 中產(chǎn)生的至少40ksi的壓力。
[0035]在一些實施方案中，所述殼體(具有涂層的彈藥槍彈殼體)能夠經(jīng)受至少2.2ms的 射擊事件持續(xù)時間。
[0036]在一些實施方案中，所述彈藥槍彈殼體能夠經(jīng)受射擊事件過程中的不大于3000 °(：的溫度。
[0037] 在一些實施方案中，所述涂層為犧牲性涂層(也就是說，由于射擊事件而消失/燒 盡)。
[0038] 在一些實施方案中，所述涂層被配置在所述殼體的外部表面上。
[0039] 在一些實施方案中，所述涂層被配置在所述殼體的內(nèi)部表面上。
[0040] 在一些實施方案中，所述涂層配置為包封所述基材(例如，完全覆蓋和包圍所述殼 體的內(nèi)部、外部和上緣/開口、以及底部）。在一些實施方案中，所述涂層配置為被涂覆層整 體包封。
[0041] 在一些實施方案中，所述添加劑包括顆粒狀材料。在一些實施方案中，所述顆粒狀 材料包括陶瓷顆粒狀材料。
[0042] 在一些實施方案中，所述添加劑包括顆粒狀難熔材料（例如，通?？捎糜诟邷貞?用）。在一些實施方案中，所述添加劑包括具有低的熱擴散系數(shù)以及高溫耐受性和化學腐蝕 耐受性的難熔材料。
[0043] 在一些實施方案中，所述添加劑選自于:氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氮化硼、立方氮 化硼、六方氮化硼、氮化硼多晶型體、氧化硅(Si0 2)、碳化硅(SiC)、氧化鉻(Cr203)、碳化鎢、 碳化鉿、碳化鉭、鉭-鉿碳化物、及它們的組合。
[0044] 在一些實施方案中，所述添加劑包括均勻尺寸的顆粒。
[0045] 在一些實施方案中，所述添加劑包括不均勻尺寸的顆粒。
[0046] 在一些實施方案中，所述涂層厚度范圍從0.25密耳至2.0密耳厚。
[0047] 在一些實施方案中，所述涂層厚度范圍從1.5密耳至2.0密耳厚。
[0048] 在一些實施方案中，所述涂層厚度為：至少0.25密耳；至少0.5密耳；至少0.75密 耳;至少1密耳;至少1.25密耳;至少1.5密耳;至少1.75密耳;至少1.75密耳厚;或至少2密耳 厚。
[0049] 在一些實施方案中，所述涂層厚度為：不大于0.25密耳；不大于0.5密耳;不大于 0.75密耳;不大于1密耳;不大于1.25密耳;不大于1.5密耳;不大于1.75密耳;不大于1.75密 耳厚;或不大于2密耳厚。
[0050] 在一些實施方案中，所述添加劑包括球形的形狀。
[0051 ]在一些實施方案中，所述添加劑包括片狀的形狀。
[0052]在一些實施方案中，所述添加劑包括多角立方體。
[0053]在一些實施方案中，所述添加劑包括棱柱形狀(例如，縱橫比為約1.0)。
[0054]在一些實施方案中，所述添加劑包括須狀形狀(例如，細桿形狀）。
[0055] 在一些實施方案中，所述添加劑包括盤狀形狀(例如，圓形扁平形狀）。
[0056] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出燒穿事件。
[0057] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出顯著的基材侵蝕，因此不會 將侵蝕掉的材料加入到氣流中作為可燃材料。
[0058] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出熔化。
[0059] 在一些實施方案中，所述涂層配置為使所述基材與射擊事件的熱量和壓力隔絕。
[0060] 在一些實施方案中，所述涂層配置為隔離所述基材使其不與射擊事件期間釋放的 氣體接觸(即，發(fā)射藥點燃所產(chǎn)生的氣體）。
[0061 ]在一些實施方案中，所述涂層包括有機保形涂層。
[0062] 在一些實施方案中，所述涂層包括含氟聚合物。
[0063] 在一些實施方案中，所述涂層包括含氟聚合物、溶劑/載液和至少一種添加劑。
[0064] -方面，提供了 一種彈藥槍彈，其特征在于，該彈藥槍彈包括:包含基材的槍彈殼 體，所述基材由鋁、鈦、黃銅、鋼、塑料中的一種形成，所述槍彈殼體具有:底部，配置為包圍 所述底部并從所述底部向上延伸的周邊側(cè)壁，和開放的上端，以及在槍彈殼體的底部和周 邊側(cè)壁上的涂層;其中，通過所述涂層，所述槍彈殼體在持續(xù)時間大于兩毫秒的射擊事件過 程中不表現(xiàn)出燒穿，其中所述射擊事件產(chǎn)生壓力至少為40ksi且溫度不大于3000°C的氣體。
[0065] -方面，提供了一種方法，該方法包括：由基材材料形成槍彈殼體來提供具有至少 一個側(cè)壁的主體，所述槍彈殼體具有第一端和第二端，其中所述槍彈殼體被配置為保持射 彈和發(fā)射藥；用一層有機保形涂層涂覆所述槍彈殼體，該有機保形涂層包括分散在其中的 陶瓷顆粒;干燥（固化)所述涂層以便從所述涂層中除去溶劑并使所述涂層設置在所述基材 的表面(如，內(nèi)側(cè)壁和/或外側(cè)壁)上;將所述射彈和發(fā)射藥放置到所述殼體內(nèi)；形成彈藥槍 彈。
[0066] 在一些實施方案中，涂覆包括:噴涂、浸涂、刷涂/涂繪、輥涂及其組合。
[0067] 在一些實施方案中，所述方法包括在使用有機保形涂層（即：含氟聚合物)涂覆所 述基材之前對所述基材的表面進行清潔。
[0068] 在一些實施方案中，所述方法包括在使用有機保形涂層涂覆所述基材之前對所 述基材的表面進行脫氧(例如，當所述基材為鋁合金時）。
[0069] 在一些實施方案中，包括陶瓷添加劑的所述涂層包含所述陶瓷添加劑顆粒在所述 涂層內(nèi)的取向，其中配置所述取向以賦予所述基材熱防護和/或絕緣。在一些實施方案中， 所述陶瓷添加劑(例如hBN)是片狀的(例如扁平的）。
[0070] 在一些實施方案中，所述涂層包括有機保形涂層，該有機保形涂層包括相對于基 材表面具有平坦取向的六方氮化硼(例如1106hBN)。
[0071] 在一些實施方案中，包括陶瓷添加劑的所述涂層配置成位于與所述殼體的表面平 行的平坦取向。在一些實施方案中，六方氮化硼(PUHP 1106)配置為平板構(gòu)造，使得其位于 基本上平坦構(gòu)造中，使得片狀物配置成平行于基材表面。
[0072] 上文中所述的本實用新型各個方面可進行組合以產(chǎn)生涂層體系，其提供了下列至 少一種:使下方的基材與周圍壓力和溫度梯度隔絕，以及隔離下方的基材使其不直接接觸 與高溫/高壓事件(例如射擊事件)相關的熱氣體。
[0073] 本實用新型的這些和其它方面、優(yōu)點、新特征在下面的描述中部分進行陳述，并且 本領域技術人員在查閱下面的描述和附圖時將清楚這些和其它方面、優(yōu)點、新特征，或者可 通過實施本實用新型而了解本實用新型的這些和其它方面、優(yōu)點和新特征。
【附圖說明】
[0074] 圖1描繪了位于槍械膛室內(nèi)的彈藥槍彈的示意性剖開側(cè)視圖。
[0075] 圖2描繪了殼體中有缺陷的彈藥槍彈的示意性剖開側(cè)視圖，其中所述槍彈定位在 槍械的膛室內(nèi)。
[0076] 參照圖3A，生成計算機模擬結(jié)果以便比較幾種涂層的熱計算（以時間相對于溫度 的變化來顯示）。參照圖3A，包括了非排列hBN和排列hBN薄片的數(shù)據(jù)。不受特定的機制或理 論約束，這些模擬為關于如下的潛在機制提供了分析支持:與隨機排列的顆粒/薄片相比， 片狀顆粒在基材表面上取向有助于由所述涂層賦予所述基材的熱保護（即隔絕)量。
[0077]圖3B是描繪殼體熔化延遲時間(ms)隨涂層類型和厚度(um)變化的坐標圖，其通過 將本公開的涂層體系與對照類型III的陽極化涂層進行比較的計算機模擬得到，描繪了具 有包含兩種取向（隨機和平行于表面取向）的hBN的涂層的四種不同基材(AA6055和AA7085， 黃銅和鋼），并與類型III的硬質(zhì)陽極化涂層進行比較。圖3B示出了排列（平行）的hBN和隨 機取向的hBN;注意到平行取向hBN比隨機hBN的曲線更低更平緩(更低和更平緩是期望的趨 勢，其在熔化或者殼體基材發(fā)生任何其它壞結(jié)果之前給予更長的延遲時間）。
[0078]圖3C描繪了幾種對照基材與hBN涂覆基材相比的時間相對于溫度的熱模型。圖4是 來自實施例1的實驗數(shù)據(jù)的圖形，其描繪了來自.40 口徑射擊試驗的殼體的重量損失(未經(jīng) 調(diào)節(jié)的重量損失）。
[0079] 圖5是來自實施例1的實驗數(shù)據(jù)的圖形，其描繪了來自.40口徑射擊試驗的殼體的 重量損失(對重量損失進行調(diào)節(jié)）。
[0080] 圖6是來自實施例2的實驗數(shù)據(jù)的圖形，描繪了來自5.56_射擊試驗的殼體的重量 損失(未對重量損失進行調(diào)節(jié)）。
[0081] 圖7是來自實施例2的實驗數(shù)據(jù)的圖形，描繪了來自5.56_射擊試驗的殼體的重量 損失(對重量損失進行調(diào)節(jié)）。
[0082] 在調(diào)節(jié)過的重量損失圖表中（即，圖5和圖7)，在調(diào)節(jié)過重量的損失圖表系列中對 于未鉆孔的殼體將凈重量損失設為零。參照表格，調(diào)節(jié)過的重量損失的數(shù)量表明了涂覆 45%hBN的5.56殼體看起來性能稍差于類型III陽極化對照物（即，具有0.030鉆(小)孔）。不 受特定機制或理論束縛，據(jù)認為在一些實施方案中，在沒有燒穿事件的hBN涂覆的槍彈殼體 中可發(fā)生顯著的重量損失。在一些實施方案中，F(xiàn)P涂層中的hBN被配置為充當犧牲性涂層， 因為將其配置為在射擊事件過程中在制造缺陷（即，損傷殼體中的孔洞)的臨近區(qū)域中被侵 蝕掉。對這些殼體進行目視觀察和檢查時，盡管殼體發(fā)生了重量損失(基于射擊事件相關的 涂層的損失(侵蝕）），但在許多情形中所述殼體保持完好而沒有燒穿事件的可見指示。相比 之下，所述對照物（即，類型III的陽極化涂覆殼體)被配置為殼體上的硬表面處理，其未被 配置為犧牲性涂層。因此，所述對照物(類型III的陽極化殼體)通常不表現(xiàn)出燒穿事件以外 的大程度的展示重量損失。在燒穿事件中，即使所述陽極化涂層的一小部分被破壞，燒穿也 會顯著傳播通過所述槍彈殼體基材從而導致大的重量損失。
[0083] 圖8描繪了對于由相同鋁合金構(gòu)成的兩種殼體使熔化延遲時間作為涂層厚度的函 數(shù)繪制的圖形，所述兩種殼體各自具有0.0625英寸的孔(例如，模擬最壞情景，在殼體中存 在大的制造缺陷）。
【具體實施方式】
[0084] 現(xiàn)在將詳細參照附圖，其至少有助于對本實用新型的各個相關實施方案進行圖解 說明。
[0085] 實施例1: . 40 口徑射擊試驗
[0086] 對于.40 口徑射擊試驗，涂覆無損傷的殼體和有意損傷的殼體并進行射擊。在射擊 試驗中包括所述有意損傷的殼體以確定當殼體壁中的瑕疵允許發(fā)射藥氣體泄露時各種涂 層體系將為殼體提供何種保護影響(如果有的話）。
[0087] 為了模擬此類制造缺陷，在殼體的側(cè)壁中鉆出幾種尺寸的圓孔：小孔、中孔或大 孔。所述槍彈在殼體中：無孔(N)-無損傷;具有小孔(直徑為0.015英寸）；具有中孔(直徑為 0.0625英寸）；或具有大孔(直徑為.080英寸），以及具有與所述孔對齊的機械凹槽，以便有 利于氣體穿過殼體側(cè)壁的泄露。
[0088]在涂覆之前對0.40 口徑殼體中機加工孔和凹槽。
[0089]對照物1:裸殼體
[0090] 這些殼體未完成表面準備。所述殼體按接收原態(tài)進行射擊。
[0091] 對照物2:類型III陽極化殼體：
[0092]對于類型III陽極化殼體而言，所述槍彈在50°F、20重量％的硫酸中陽極化，使用 36安培/平方英尺(asf)的電流密度持續(xù)40分鐘。氧化物的厚度為0.3密耳。在200°F在密封 鹽AS(乙酸鎳溶液)中持續(xù)10分鐘對所述陽極化表面進行密封。
[0093] 體系A:含氟聚合物(FP)在具有替代密封劑的類型III上
[0094] 將FP施加到陽極化(未密封)的殼體，該殼體被干燥放置在真空袋中直至準備好施 加 FP。射擊試驗確定該涂層很少甚至不會保護所述殼體免于燒穿，與所述對照物一類型III 陽極化涂層(唯一)相比而言。
[0095]為了向殼體上施加類型III陽極化層，使所述殼體在20重量％、50°F的硫酸中陽極 化，以36asf持續(xù)40分鐘。氧化物的厚度為0.3密耳。未用乙酸鎳密封劑密封陽極化表面。 [0096] 將含氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物)施加到類 型III陽極化殼體的表面上。為了施加所述涂層，用由含氟聚合物涂料和甲基異丁基酮 (MIBK)組成的80/20 (按體積)混合物手動涂覆所述殼體兩次。在施加之間以及在烘箱固化 之前閃蒸所述涂覆殼體3分鐘。以454°F的PMT，在設置為470°F的電烘箱中使所述涂層固化8 分鐘。經(jīng)目視檢測確定所述涂層未覆蓋凹槽之后，用油漆刷將含氟聚合物涂層施加到孔和 內(nèi)嵌的凹槽，并對所述殼體進行二次固化。
[0097]體系B:在具有標準乙酸鎳密封劑的類型III上的含氟聚合物(FP)
[0098]為了向殼體施加類型III陽極化層，使所述殼體在20重量％、50°F的硫酸中陽極 化，以36asf持續(xù)40分鐘。氧化物的厚度為0.3密耳。在200°F的密封鹽AS(鎳基）中持續(xù)10分 鐘對陽極化的表面進行密封。
[0099] 將含氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物)施加到類 型III陽極化殼體的表面上。為了施加所述涂層，用由80%含氟聚合物涂料和20%甲基異丁 基酮(MIBK)組成的80/20混合物手動涂覆(浸涂)所述殼體兩次。在施加之間以及在烘箱固 化之前閃蒸所述涂覆殼體3分鐘。以459°F的PMT，在設置為470°F的電烘箱中使所述涂層固 化8分鐘。經(jīng)目視檢測確定所述涂層未覆蓋凹槽之后，用油漆刷將含氟聚合物涂層施加到孔 和內(nèi)嵌的凹槽，并對所述殼體進行二次固化。
[0100]體系C:混合有35重量％的顆粒（1106hBN)的含氟聚合物涂層
[0101] 為了準備鋁殼體的表面，對所述殼體進行清潔和脫氧處理。在140°F下將清洗劑施 加到所述殼體(A31K堿性清洗劑)2.5分鐘，隨后在自來水中進行沖洗，然后去離子水噴洗。 為了對表面進行脫氧處理，使所述殼體在室溫(74°)下經(jīng)受陽極LFN持續(xù)2分鐘，隨后進行自 來水沖洗和去離子水噴洗。
[0102] 將19.82克含氟聚合物樹脂（65重量％)和6.94克氮化硼固體（35重量％)(1^1 PUHP 1106，Saint Gobain)添加到帶有玻璃珠的玻璃罐。將帶有玻璃珠、含氟聚合物和hBN 的玻璃罐插入油漆攪拌器，使其工作1小時以便將hBN粉末分散到含氟聚合物涂料中。一旦 完成混合，用溶劑(MIBK)進一步稀釋(reduce)所述混合物以用于涂層施加。
[0103] 為了施加所述含氟聚合物涂料，制備了由如下組成的混合物(按體積）：45mL的含 氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Lot#19474 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物)和20mL的甲 基異丁基酮(MIBK)。然后，對所述殼體進行手動浸涂并進行固化。為了固化所述涂層，在溫 度設為460°F的電烘箱中將經(jīng)涂覆的殼體加熱2.5分鐘，PMT范圍為425°F到430°F。經(jīng)目視觀 察，在所述涂層的施加期間沒有發(fā)現(xiàn)問題。
[0104] 體系D:在裸殼體上帶有顆粒l(hBN=PUHP 500)的含氟聚合物涂層
[0105] 為了準備鋁殼體的表面，對所述殼體清洗并進行脫氧處理。在140°F下向殼體施加 清洗劑(A31K堿性清洗劑)2.5分鐘，隨后在自來水中沖洗，然后去離子水噴洗。為了對表面 進行脫氧處理，使所述殼體在室溫(74°)下經(jīng)受陽極LFN持續(xù)2分鐘，隨后進行自來水沖洗和 去離子水噴洗。
[0106] 將19.82克含氟聚合物樹脂和6.94克氮化硼固體(1^1?1]冊500,53丨1^6(^3111) 添加到帶有玻璃珠的玻璃罐。將帶有玻璃珠、含氟聚合物和hBN的玻璃罐插入油漆攪拌器， 使其工作1小時以便將hBN粉末分散到含氟聚合物涂料中。一旦完成混合，用溶劑(MIBK)進 一步稀釋(reduce)所述混合物以用于涂層施加。
[0107] 為了施加所述含氟聚合物/hBN涂層，制備含氟聚合物涂料（PPG 1HC5697 Lot# 19474 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物，其中具有hBN)與甲基異丁基酮(MIBK)的45/ 20mLs(體積比）的混合物。然后，對所述殼體進行手動浸涂并進行固化。為了固化所述涂層， 在溫度設為460°F的電烘箱中將經(jīng)涂覆的殼體加熱2.5分鐘，？11'范圍為425°?到430°?。經(jīng)目 視觀察，在所述涂層的施加期間沒有發(fā)現(xiàn)問題。
[0108] 體系E:在裸殼體上帶有顆粒2(hBN=LEAU 500)的含氟聚合物涂層
[0109] 為了準備鋁殼體的表面，對所述殼體清洗并進行脫氧處理。在140°F下向殼體施加 清洗劑(A31K堿性清洗劑)2.5分鐘，隨后在自來水中沖洗，然后去離子水噴洗。為了對表面 進行脫氧處理，使所述殼體在室溫(74°)下經(jīng)受陽極LFN持續(xù)2分鐘，隨后進行自來水沖洗和 去離子水噴洗。
[0110] 量取19.82克的含氟聚合物樹脂和6.94克的氮化硼固體(hBN，LEAU 500，Saint Gobain)并置于帶有玻璃珠的玻璃罐中。將帶有玻璃珠、含氟聚合物和hBN的玻璃罐插入油 漆攪拌器，使其工作1小時以便將hBN粉末分散到含氟聚合物涂層中。一旦完成混合，用溶劑 (MIBK)進一步稀釋(reduce)所述混合物以用于涂層施加。
[0111] 為了施加含氟聚合物/hBN涂層，制備含氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Lot#19474 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物，其中具有hBN)與甲基異丁基酮(MIBK)的45/20mLs(體 積比）的混合物。然后，對所述殼體進行手動浸涂并進行固化。為了固化所述涂層，在溫度設 為460 °F的電烘箱中將涂覆的殼體加熱2.5分鐘，PMT范圍為425 °F到430 °F。經(jīng)目視觀察，在 所述涂層的施加期間沒有發(fā)現(xiàn)問題。
[0112] 體系F:在具有標準密封劑的類型III上的有機硅涂層
[0113] 為了將類型III陽極化涂層涂覆到所述殼體上，在50°F、20重量％的硫酸中陽極化 所述殼體，以36asf持續(xù)40分鐘。氧化物的厚度為0.3密耳。所述陽極化后的表面在200°F的 密封鹽AS (鎳基）中密封10分鐘。
[0114] 將有機硅涂料(Dow Corning 1-2577 Clear RTV)施加到類型III陽極化殼體的表 面上。為了施加所述涂層，用由有機娃涂料(Dow Corning 1-2577 Clear RTV)/甲基乙基酮 (MEK)組成的1/1的混合物手動涂覆(浸涂)所述殼體兩次，然后在施加之間以及在烘箱固化 之前閃蒸3分鐘。為了固化所述涂層，在設置為180T的電烘箱中使涂覆的槍彈固化10分鐘。
[0115] 觀察到，對于浸涂方法，所述有機硅涂層(甚至用溶劑稀釋)并不保形覆蓋所述孔 和內(nèi)嵌的溝槽。（將槍彈手動浸涂到接收原態(tài)的涂料中（未用溶劑稀釋)產(chǎn)生同樣的結(jié)果）。 使用油漆刷將所述涂料施加到所述孔和內(nèi)嵌的溝槽中。
[0116]體系G:裸殼體(Magnamax-HT FT1)上的陽極氧化物涂層
[0117]通過General Magnaplate(Linden，NJ)施加該涂層。
[0118] 體系K:具有45重量％的顆粒0(hBN PUHP1106)的含氟聚合物涂層
[0119] 體系K與體系C(.40 口徑的體系)類似，但是其使用的陶瓷顆粒重量百分比大于體 系C(45重量％對35重量％ )。
[0120] 對于射擊試驗中完成的每次射擊，對每個殼體進行視覺檢查以觀察涂層和所述 涂層的一致性。在射擊之后，目視觀察各個殼體的燒穿情況。計算重量損失，這里重量損失 可作為確定燒穿事件的因素。然而，當所述涂層為犧牲性涂層時，重量損失據(jù)預計是在射擊 事件期間脫落的涂層和/或涂層成分。對每次射擊，收集射擊事件時的指標(metrics)來確 認射擊是良好的射擊/正確的射擊。對于每次射擊收集的射擊事件數(shù)據(jù)包括：（a)峰值壓力； (b)達到峰值壓力的時間；和(c)射擊速度。在一些情形中，通過射擊速度測量結(jié)果將具有不 良傳感器讀數(shù)的射擊試驗確認為作為良好的射擊。兩種.40 口徑槍彈射擊試驗中的所有射 擊均產(chǎn)生良好的射擊。
[0121] . 40 口徑射擊試驗中的重量損失表(試驗#1和試驗#2)
[0122]
[0130] 基于從射擊試驗得到的數(shù)據(jù)做出以下觀察結(jié)果。觀察到在裸鋁上的簡單含氟聚合 物涂層是相對于裸鋁殼體(對照物1)的改進。
[0131] 觀察到，在射擊試驗期間，當射擊時所述有機硅涂層從殼體內(nèi)部脫離，并且被發(fā)射 藥氣體沉積到所述槍械的槍管上。從實用(槍管污染)觀點來看認為這種結(jié)果是不能接受的 從而未繼續(xù)進行。即使在大孔的"損傷"殼體中也沒有可觀察到的燒穿，但是所述.40 口徑槍 械的槍管被阻塞。通過調(diào)整配方或施加技術，有可能利用有機硅涂層，條件是該涂層能成功 減少、防止和/或消除燒穿。
[0132] 除了完成重量損失計算（了解是否發(fā)生燒穿和燒穿程度）之外，還進行了目視觀 察。不受特定機制或理論約束，重量損失可歸因于涂層燒除，其中涂層的損失可導致在射擊 事件期間對下方基材的保護(例如在"犧牲性涂層"的情形中）。
[0133] 因此，在射擊事件發(fā)生之后可以在殼體的照片中觀察涂層對保護鋁基材的有效 性。在所述子彈的射擊期間當發(fā)生熔化時可看到大量的材料損失。當涂層發(fā)生有效變色時， 所述孔仍接近其原始尺寸和形狀，并且可看出殼體未受損傷。
[0134] 為了近似估計射擊殼體中是否發(fā)生"燒穿"事件和"燒穿"事件發(fā)生的程度的標準 化評估，組成七人小組。該組包括三名具有涂層化學背景的人員，三名具有工程背景的人員 和兩名冶金學家。每個人都對射擊過的殼體進行目視觀察，然后按照從外觀"最好"到"最 壞"的順序?qū)λ鰵んw進行排名。隨后，為各個涂層體系分配一個字母等級，所述字母等級 是團隊成員關于"燒穿"事件目視觀察到的水平/程度的字母等級的平均。對于兩種對照物 和四種涂層體系，下面給出每種涂層體系的字母等級。字母等級A表示幾乎無燒穿，而字母 等級C表示大量/明顯的燒穿，通過目視觀察評價。字母等級B表示一些燒穿，然而與字母等 級Τ'級相比較少而與字母等級"A"相比較多。
[0136] 實施例2:5.56臟射擊試驗447085
[0137] 對于各個對照物和涂層體系該試驗的準備工作與前述相同，區(qū)別在于具有顆粒0 的含氟聚合物中包括45重量％的該顆粒。
[0138] 對照物1:裸殼體
[0139] 對這些殼體，未完成表面準備。所述殼體按接收原樣進行射擊。
[0140]對照物2:類型III陽極化的殼體
[0141] 對于類型III陽極化殼體而言，所述槍彈在20重量％的硫酸中陽極化，50°F，36asf 持續(xù)40分鐘。氧化物的厚度為0.7密耳。在200°F在乙酸鎳密封鹽AS中持續(xù)10分鐘對所述陽 極化表面進行密封。
[0142] 體系 K:
[0143] 為了準備鋁殼體的表面，對所述殼體進行清潔和脫氧處理。在140°F下將清洗劑施 加到所述殼體(A31K堿性清洗劑)2.5分鐘，隨后在自來水中進行沖洗，然后去離子水噴洗。 為了對表面進行脫氧處理，使所述殼體在室溫(74°)下經(jīng)受陽極LFN持續(xù)2分鐘，隨后進行自 來水沖洗和去離子水噴洗。
[0144] 將19.82克含氟聚合物樹脂和8.92克氮化硼固體(1^1?1]冊1106,53丨1^6(^3111) 添加到帶有玻璃珠的玻璃罐。將帶有玻璃珠、含氟聚合物和hBN的玻璃罐插入油漆攪拌器， 使其工作1小時以便將hBN粉末分散到含氟聚合物涂層中。一旦完成混合，用溶劑(MIBK)進 一步稀釋(reduce)所述混合物以用于涂層施加。
[0145] 為了施加所述含氟聚合物涂層，制備了由如下組成的混合物(按體積）：45mL的含 氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Lot#19474 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物)和20mL的甲 基異丁基酮(MIBK)。然后，對所述殼體進行手動浸涂并進行固化。為了固化所述涂層，在溫 度設為460°F的電烘箱中將經(jīng)涂覆的殼體加熱2.5分鐘，PMT范圍為425°F到430°F。經(jīng)目視觀 察，在所述涂層的施加期間沒有發(fā)現(xiàn)問題。
[0146] 對于5.56mm射擊試驗而言，對無損傷的殼體和有意損傷的殼體進行涂覆并進行射 擊。在所述射擊試驗中包括所述有意損傷的殼體是為了確認在殼體中具有小、中或大孔(歸 因于制造缺陷）的情況下，各個涂層體系將為殼體提供何種保護效果(如果有的話）。所述槍 彈在殼體中沒有孔(N)-無損傷;有小孔(直徑為0.025英寸）；或有大孔(直徑0.063英寸）， 以及與所述孔一致的機加工凹槽。
[0147]對于射擊試驗中完成的每次射擊，對每個殼體進行視覺檢查以觀察涂層和所述涂 層的一致性。在射擊之后，目視觀察各個殼體的燒穿情況。計算重量損失，這里重量損失可 作為確定燒穿事件的因素。然而，當所述涂層為犧牲性涂層時，重量損失據(jù)預計是在射擊事 件期間脫落的涂層和/或涂層成分。對每次射擊，收集射擊事件時的指標來確認射擊是良好 的射擊/正確的射擊。對于每次射擊收集的射擊事件數(shù)據(jù)包括：（a)峰值壓力；（b)達到峰值 壓力的時間；和(c)射擊速度。在一些情形中，通過射擊速度測量結(jié)果將具有不良傳感器讀 數(shù)的射擊試驗確認為良好的射擊。在.40 口徑射擊試驗和5.56射擊試驗中的所有射擊均產(chǎn) 生良好的射擊。
[0148] 5. 56mm射擊試驗的重量損失表
[0152] 不受特定機制或理論約束，據(jù)認為當陶瓷添加劑(例如hBN)的熔點高于保形涂層 (含氟聚合物涂層)時，配置添加劑以便在較高溫度下（如射擊事件)保持不受損傷和/或在 高溫下升華以除去射擊區(qū)域(例如膛室內(nèi)）中的凝結(jié)熱從而向下方基材提供熱保護的益處。
[0153] 不受特定機制或理論約束，在這種混合物中（即具有較低熔點的涂料和具有較高 熔點的陶瓷添加劑），認為所添加的陶瓷的益處是以類似于"混合法則"的方式賦予混合物， 其中總體性質(zhì)如熔點、熱導率、發(fā)射率等是基礎涂料(基質(zhì))和顆粒的這些性能的組合，或多 或少與各個成分的相對數(shù)量成比例（例如，通?？梢允歉飨蛲缘囊约胺嵌ㄏ蛉∠虻幕蛘?隨機地和非定向地排列）。例如，hBN的熔化溫度為約3000°C，取決于壓力。在標準大氣壓下， 其在2973°C (5383°F )的溫度升華。在6GPa(870226psi)的高壓下，hBN在3227°C (5840°F )熔 化。
[0154] 不受特定機制或理論約束，認為hBN(以某種形式)沿基材的表面處于基本上平坦 構(gòu)造的能力（使得片狀物配置在與基材表面基本上平行的方向）可被認為，與其它結(jié)構(gòu)/排 列相比，其向基材提供最少量的熱傳導(例如來自于氣流的熱量）。
[0155] 不受特定機制或理論約束，與具有隨機取向的片狀物/鱗片狀構(gòu)造的陶瓷添加劑 的涂層所提供的熱防護量相比，認為陶瓷添加劑的排列構(gòu)造(例如，片狀構(gòu)造的hBN)會增加 基材上的涂層所提供的熱防護量(即隔絕）。
[0156] 實施例3:涂層體系內(nèi)的hBN變化，施加至AA6061板
[0157] 為了評價六方氮化硼作為槍彈殼體成分的有效性，進行了面板試驗，其中將hBN添 加到含氟聚合物樹脂固體中（hBN為FP樹脂固體的35重量％ )。評價了將hBN混入涂層中的能 力，以及施加至鋁板(僅進行了表面清潔)上的能力。使用SEM、鉛筆硬度測試和耐磨性測試 評價涂覆面板試樣的涂層一致性。對于下面給出的試驗1-6,在涂層施加之前清潔各個 AA6061板。
[0158] 對于試驗#1，涂料為含氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Durabrite C高光澤透明含氟 聚合物）與MIBK的體積比為80/20的混合物。使用渦旋混合器將氮化硼粉末混入所述涂料。 將6061板手動浸涂一次并在烘箱固化之前閃蒸1分鐘。在設定為390T的電烘箱中固化兩分 鐘。
[0159] 對于試驗#2,涂料為混入30mL( 13.214克的含氟聚合物樹脂固體）涂料/7.5mL 1081(的4.60克的1^~粉末(？1]冊500,3&丨1^6(^&丨11)。使用渦旋混合器將氮化硼粉末混入所 述涂料。將6061板手動浸涂一次并在烘箱固化之前閃蒸1分鐘。在設定為390T的電烘箱中 固化2分鐘。
[0160] 對于試驗#3，涂料為混入3〇11^(13.214克的含氟聚合物樹脂固體）涂料/7.511^ MIBK的4.60克的hBN粉末(PUHP1106，Saint Gobain)。使用渦旋混合器將氮化硼粉末混入所 述涂料。將6061板手動浸涂一次并在烘箱固化之前閃蒸1分鐘。在設定為390T的電烘箱中 固化2分鐘。
[0161] 對于試驗#4,涂料為混入30mL涂料（13.214克的含氟聚合物樹脂固體）/7.5mL MIBK的4.60克的hBN粉末（PEG Dimethicone Treaded LEAU500,Saint Gobain)。使用渦旋 混合器將氮化硼粉末混入所述涂料。將6061板手動浸涂一次并在烘箱固化之前閃蒸1分鐘。 在設定為390T的電烘箱中固化2分鐘。
[0162] 對于試驗#5,涂料為比例為30/5/25mL的含氟聚合物涂料（PPG 1HC5697 Durabrite C高光澤透明含氟聚合物)/有機硅涂層(Dow Corning 1-2577透明RTV)/MIBK的 組合。使用渦旋混合器將氮化硼粉末混入所述涂料。將6061板手動浸涂一次并在烘箱固化 之前閃蒸1分鐘。在設定為390T的電烘箱中固化2分鐘。
[0163] 對于試驗#6，涂料為混入體積比為30/5/25mL的PPG/Dow/MIBK中的4.60克hBN粉末 (PEG Dimethicone Treaded LEAU500,Saint Gobain)。使用禍旋混合器將氮化硼粉末混入 所述涂料。將6061板手動浸涂一次并在烘箱固化之前閃蒸1分鐘。在設定為390T的電烘箱 中固化2分鐘，并在固化之后檢查和確認涂層。
[0164] 根據(jù)一般工業(yè)實踐(使用泰伯線性磨損)進行抗劃傷性試驗，并且試驗結(jié)果在下表 中進行描述。對于各次抗劃傷性試驗，制造一條2英寸的劃線(單位重量），并用硫酸銅來評 價涂層的穿透。對每個樣品應用酸化硫酸銅持續(xù)5分鐘以驗證穿透。觀察到對于不同的加載 量隨著涂層重量增加，穿透減少。觀察到添加了有機硅的涂層(有機硅+含氟聚合物)的抗劃 傷性小于含氟聚合物涂層的抗劃傷性。觀察到與無添加劑相比，LEAU 500的hBN添加劑未表 現(xiàn)出降低抗劃傷性。觀察到與含氟聚合物涂層(無 hBN)相比，具有PUHP500和LEAU500hBN添 加劑的兩種涂層提供了大致相同的抗劃傷性。觀察到具有hBN添加劑PUHP1106的涂層在800 克重量下開始顯示涂層穿透。
[0166] 實施例4:摩擦系數(shù)測試，含氟聚合物、hBN、裸鋁
[0167] 對四種涂層體系和裸鋁表面（對照物）進行摩擦系數(shù)（CoF)測試。在乳制方向以 1000克的載荷對樣品進行測試。速度設置為最大值的20%，并且以滿刻度100%負載使用橋 式放大器。走紙速度設定為5厘米/秒。
[0169] 對照物*:是指用于磨損和摩擦試驗的對照物，其是在鋁上的含氟聚合物(沒有向 所述含氟聚合物添加 hBN)。
[0170] 實施例5:射擊事件期間的熱模型的模擬
[0171] 為了預測/設計涂層在射擊事件中的生存能力，建立一維熱模型。將包括涂層厚 度、涂層組分和金屬基材等的變量納入數(shù)學模型，并根據(jù)射擊事件中預測的熱事件和射擊 持續(xù)時間繪制各種涂層體系的溫度隨時間變化的坐標圖。所述涂層體系的目的在于保護下 層金屬(鋁基材)持續(xù)足夠長的持續(xù)時間并且免受整個熱事件的影響，使得在射擊事件期間 所述涂層體系向下層基材材料提供一些保護或屏障(例如，在某些基材材料的情況下，防止 劣化/燒穿事件）。
[0172] 對于所述模擬，不受任何特定機制或理論約束，假設氣流是穿過孔洞的發(fā)射藥氣 體的壅塞流，使用可壓縮氣體流動理論來評價所述發(fā)射藥氣體的流動。這種理論確定沿所 述孔洞長度的氣體性質(zhì):溫度、壓力、密度和速度。然后，使用孔洞內(nèi)的流動條件評價對流和 輻射熱傳遞。
[0173] 不受特定機制或理論約束，認為與對流熱傳遞相比輻射熱傳遞不明顯，并且可以 從膛室條件:溫度、壓力和氣體組成來評價鉆孔實驗中來自于發(fā)射藥氣體的熱傳遞。
[0174]在5.56mm殼體的射擊事件期間，在引燃之后0.7ms殼體壓力從大氣壓升至其最大 壓力，然后在引燃之后2.2ms殼體壓力降至大氣壓。知曉壓力-時間跡線，殼體的峰值壓力可 以在50000psi到70000psi的范圍內(nèi)。
[0175] 不受特定機制或理論約束，所述模型計算涂層和殼體材料內(nèi)的瞬態(tài)溫度響應，其 用于確定在射擊事件期間殼體加熱和開始熔化的時間。由所述模型得到的結(jié)果可被校正到 試驗數(shù)據(jù)并用于比較不同殼體材料、涂層材料和涂層厚度，并且預測其它殼體材料、涂層材 料和涂層厚度的成功性。
[0176] 下表對模型預測結(jié)果與試驗觀察結(jié)果進行了比較。使用裸黃銅殼體作為基準并且 將其視為對于鉆孔試驗具有足夠性能。重要的是注意發(fā)射藥氣體溫度很高以至于通過模型 預測鋁殼體和黃銅殼體在所述射擊事件完成之前熔化(小于2.2ms)，對于測試的整個持續(xù) 時間產(chǎn)生無障礙的流動。如先前所述，如果殼體在峰值壓力之前〇.7ms時未熔化，可降低穿 過所述鉆孔的流動。所述模型預測具有0.0007英寸涂層厚度的類型III陽極化殼體的開始 熔化時間短于裸黃銅。最后，所述模型預測裸鋁殼體的開始熔化時間最短。
[0177] 來自射擊試驗的公開數(shù)據(jù)表明，存在介于0.50ms和0.63ms之間的閾值，此時殼體 熔化顯著增加。
[0178] 在下表中，將所公開的測試觀察結(jié)果與來自熱模型的預測結(jié)果進行比較。如下所 描述，較短的開始熔化時間對應于殼體熔化，而較長的開始熔化時間對應于殼體在鉆孔試 驗之后未受損傷。
[0179] 使用該模型用于確定具有與裸黃銅相同的能力防止熔化的合金、涂層材料及其厚 度。圖8示出了對于兩種殼體描繪熔化延遲時間隨涂層厚度變化的坐標圖，這兩種殼體均由 相同的鋁合金構(gòu)成并且每個具有0.0625英寸的孔(例如模擬最壞狀況的場景，在殼體中具 有大的制造缺陷）。一種殼體包括其中具有六方氮化硼的涂層體系，而另一殼體具有陽極化 涂層(類型III陽極化涂層）。圖8中還示出了裸黃銅基準和總的事件持續(xù)時間。從圖8可以預 測：1.25密耳的陽極化涂層需要滿足與裸黃銅殼體同樣的熔化延遲時間，2.4密耳的陽極化 涂層需要在射擊事件的整個持續(xù)時間維持。圖8預測氮化硼涂層具有超過黃銅和陽極化涂 層兩者性能的潛力，其中預測僅0.5密耳的涂層在射擊事件的整個持續(xù)期為鋁殼體提供足 夠的保護。
[0180] 在一些實施方案中，所述涂層包括不大于5*10_6m2/s的熱擴散率。在一些實施方 案中，所述涂層包括不大于2000K的最大溫度。
[0181]不受特定機制或理論約束，盡管發(fā)射藥氣體的絕熱火焰溫度(典型為3000K)可能 顯著高于所述涂層的最大溫度，然而認為熱傳遞的持續(xù)時間（在射擊事件期間）不夠長，不 足以使涂層溫度加熱超過其上限。
[0182] 盡管已詳細描述了本實用新型的各種實施方案，但是顯然本領域的技術人員將想 到這些實施方案的調(diào)整和改變。然而應明確理解的是，這樣的調(diào)整和改變在本實用新型的 精神和范圍內(nèi)。
[0183] 實施方案：
[0184] 實施方案1: 一種裝置，其包括:配置成殼體的基材，所述殼體具有至少一個側(cè)壁使 得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有兩個相反的端部:第一端部和 第二端部；
[0185] 配置位于所述殼體內(nèi)并且由所述殼體保持并且位置鄰近所述第一端部的射彈;發(fā) 射藥，所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端部之間，所述發(fā)射藥配置為在射擊 事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及涂層，該涂層包括其中具有(分散的）顆粒狀 氮化硼的保形涂覆層，其中所述涂層被配置為覆蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的至少一 個，使得所述基材的至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。
[0186] 在一些實施方案中，所述涂層被配置為覆蓋所述殼體的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁使得所述 殼體被包封在所述涂層之內(nèi)。
[0187] 在一些實施方案中，所述殼體包括彈藥殼體。
[0188] 在一些實施方案中，所述殼體包括如下彈藥殼體:5.56mm NAT0;0.223Remington; 9mm;.40Caliber S&W;或0.45ACP。
[0189] 在一些實施方案中，所述殼體包括動力工具的引火器的彈藥筒。
[0190] 在一些實施方案中，所述基材選自鋁、鋁合金（如2XXX，6XXX和7 XXX系列鋁合金， 2024,6055,7075,7085)、鎂、鈦、鋼、塑料和聚合物。
[0191] 在一些實施方案中，所述基材包括管材(例如采礦管，化學管）。
[0192] 在一些實施方案中，所述基材包括氣囊組件。
[0193] 實施方案2: -種裝置，其包括:配置成殼體的基材，所述殼體具有至少一個側(cè)壁使 得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有兩個相反的端部:第一端部和 第二端部;配置位于所述殼體內(nèi)并且由所述殼體保持并且位置鄰近所述第一端部的射彈； 發(fā)射藥，所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端部之間，所述發(fā)射藥配置為在射 擊事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及涂層，該涂層包括其中具有(分散的）顆粒 狀氮化硼的含氟聚合物層，其中所述涂層被配置為覆蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的至少 一個，使得所述基材至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。
[0194] 實施方案3: -種裝置，其包括:彈藥槍彈殼體，該彈藥槍彈殼體包含配置為保持射 彈和發(fā)射藥的基材，其中所述彈藥槍彈殼體被配置為在其上具有涂層，其中所述涂層包括： 含氟聚合物部分和配置為分散在所述含氟聚合物部分內(nèi)的添加劑。
[0195] 在一些實施方案中，所述含氟聚合物部分配置為覆蓋所述基材(例如完全包封所 述基材）。
[0196] 在一些實施方案中，所述添加劑包括陶瓷添加劑。
[0197] 在一些實施方案中，所述陶瓷添加劑選自于:氧化鋁、氮化硼、氧化鈦及其組合。
[0198] 在一些實施方案中，所述添加劑的存在范圍為:至少5重量％到不大于70重量％。
[0199] 在一些實施方案中，所述殼體(具有涂層的彈藥槍彈)能夠承受射擊事件過程中產(chǎn) 生的至少40ksi的壓力。
[0200]在一些實施方案中，所述殼體(具有涂層的彈藥槍彈）能夠經(jīng)受至少2.2ms的射擊 事件持續(xù)時間。
[0201] 在一些實施方案中，所述彈藥槍彈殼體能夠承受射擊事件過程中的不大于3000°C 的溫度。
[0202] 在一些實施方案中，所述涂層為犧牲性涂層(也就是說，由于射擊事件而消失/燒 盡)。
[0203] 在一些實施方案中，所述涂層被配置在所述殼體的外部。
[0204] 在一些實施方案中，所述涂層被配置在所述殼體的內(nèi)部。
[0205] 在一些實施方案中，所述涂層配置為包封所述基材(例如，完全覆蓋和包圍殼體的 內(nèi)部、外部和上緣/開口、以及底部）
[0206] 在一些實施方案中，所述添加劑包括陶瓷顆粒材料。
[0207] 在一些實施方案中，所述添加劑選自：氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氮化硼、立方氮化 硼、六方氮化硼、氮化硼多晶型體及其組合。在一些實施方案中，所述添加劑是表面處理過 的。在一些實施方案中，所述添加劑用聚合物進行表面處理。在一些實施方案中，所述添加 劑用有機硅基聚合物和/或聚甲基硅氧烷基聚合物進行表面處理，其中所述聚合物被配置 為與所述涂層和基材配合以促進其中具有表面處理過的添加劑的涂覆基材。有機硅基聚合 物的一些非限定性實施例(如，使用BN-添加劑包括二甲聚硅氧烷(如，親水性或疏水性的二 甲聚硅氧烷），甲基聚硅氧烷，及其組合）。
[0208] 在一些實施方案中，所述添加劑包括均勻尺寸的顆粒。
[0209] 在一些實施方案中，所述添加劑包括不均勻尺寸的顆粒。
[0210] 在一些實施方案中，所述涂層厚度范圍從0.25密耳至2.0密耳厚。
[0211] 在一些實施方案中，所述添加劑包括球形的形狀。
[0212] 在一些實施方案中，所述添加劑包括片狀的形狀。
[0213] 在一些實施方案中，所述添加劑包括多角立方體。
[0214] 在一些實施方案中，所述添加劑包括棱柱形狀(例如，縱橫比為約1.0)。
[0215] 在一些實施方案中，所述添加劑包括須狀形狀(例如，細桿形狀）。
[0216] 在一些實施方案中，所述添加劑包括盤狀形狀(例如，圓形扁平形狀）。
[0217] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出燒穿事件。
[0218] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出灼燒。
[0219] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出侵蝕。
[0220] 在一些實施方案中，通過目視觀察，所述殼體未表現(xiàn)出熔化。
[0221] 在一些實施方案中，所述涂層配置為使所述基材與所述射擊事件的熱量和壓力隔 絕。
[0222] 在一些實施方案中，所述涂層配置為隔離所述基材使其不與射擊事件期間釋放的 氣體接觸(即，發(fā)射藥點燃所產(chǎn)生的氣體）。
[0223] 在一些實施方案中，所述涂層包括有機保形涂層。
[0224] 在一些實施方案中，所述涂層包括含氟聚合物。
[0225] 在一些實施方案中，所述涂層包括含氟聚合物、溶劑和至少一種添加劑。
[0226] 實施方案4: 一種裝置，其包括:包含基材(如，鋁、鈦、黃銅、鋼、塑料）的槍彈殼體， 所述槍彈殼體具有:底部，配置為包圍所述底部并從所述底部向上延伸的周邊側(cè)壁，和開 放的上端，以及在槍彈殼體的底部和周邊側(cè)壁上的涂層;其中，通過所述涂層，所述槍彈殼 體在持續(xù)時間大于兩毫秒的射擊事件過程中不表現(xiàn)出燒穿，其中所述射擊事件產(chǎn)生壓力至 少40ksi且溫度不大于3000°C的氣體。
[0227] 實施方案5: -種方法，該方法包括：由基材材料形成槍彈殼體來提供具有至少一 個側(cè)壁的主體，所述槍彈殼體具有第一端和第二端，其中所述槍彈殼體被配置為保持射彈 和發(fā)射藥；用含氟聚合物層涂覆所述槍彈殼體，該含氟聚合物層包括分散在其中的陶瓷顆 粒;干燥（固化)所述涂層以便從所述涂層中除去溶劑并使所述涂層設置在所述基材的表面 (如，內(nèi)側(cè)壁和/或外側(cè)壁）；將射彈和發(fā)射藥放置到所述殼體內(nèi)；形成彈藥槍彈。
[0228] 在一些實施方案中，涂覆包括:噴涂、浸涂、刷涂/涂繪、輥涂及其組合。
[0229] 在一些實施方案中，所述方法包括在使用含氟聚合物涂覆所述基材之前對所述基 材的表面進行清潔。
[0230] 在一些實施方案中，所述方法包括在使用含氟聚合物涂覆所述基材之前對所述基 材的表面進行脫氧(例如，當所述基材為鋁合金時）。
[0231] 在一些實施方案中，涂覆的殼體包括:化學相容性（即，所述涂層和保持在殼體內(nèi) 的發(fā)射藥之間(裝藥和底火））。
[0232] 在一些實施方案中，涂覆的殼體包括:耐腐蝕性(如，作為保存期限測量和/或?qū)Ω?含濕氣的環(huán)境的耐受性）。
[0233] 在一些實施方案中，涂覆的殼體包括:足以減少、防止和/或消除槍管和/或殼體的 擦傷和/或剝落的摩擦系數(shù)。在一些實施方案中，當涂覆的殼體包含鋁合金基材時，摩擦系 數(shù)小于0.45。
[0234] 在一些實施方案中，涂覆的殼體包括:耐熱性（即，足以承受高溫存儲、耐火性、和/ 或被裝入具有預熱槍管的槍械中（例如通過反復、事先的射擊事件））。
[0235] 在一些實施方案中，涂覆的殼體包括:發(fā)射藥耐受性(即，當與火藥/裝藥接觸時不 會發(fā)生腐蝕和/或劣化）。
[0236] 在一些實施方案中，涂覆的殼體包括:能夠被浸沒/沉浸到液體(水）中而不損失其 射擊能力的防水殼體（即，底漆、裝藥和殼體組分保持不受影響）。在一些實施方案中，涂覆 的殼體包括耐磨性(在涂層中或該涂層減少、防止和/或消除下方基材(殼體)磨損的能力 測量）。
[0237] 在一些實施方案中，所述涂層配置為在短持續(xù)時間、高溫加熱的事件(例如步槍射 擊)期間保護基材材料(例如，金屬、聚合物）。
[0238] 在一些實施方案中，殼體組分(涂層和基材材料)被特別配置為體系。在一些實施 方案中，基材材料被配置為提供機械強度(如強度、剛度、斷裂韌度和其它力學性能），而所 述涂層(例如包括陶瓷或陶瓷復合材料)被配置為向基材提供熱保護和化學保護(例如熱絕 緣、耐腐蝕和耐磨性能）。
[0239] 在一些實施方案中，所述基材包括低于所述射擊事件溫度的熱極限。然而，所述基 材和涂層材料的體系/組合足以在射擊事件的短持續(xù)時間期間減少、防止和/或消除使基材 加熱至其熱極限。
[0240] 在一些實施方案中，所述涂層厚度被設計為在射擊事件期間維持基材溫度足夠低 以防止其劣化。
【主權項】
1. 一種彈藥槍彈，其特征在于，該彈藥槍彈包括:配置成殼體的基材，所述殼體具有至 少一個側(cè)壁使得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有兩個相反的端 部:第一端部和第二端部;配置位于所述殼體內(nèi)并且由所述殼體保持并且位置鄰近所述第 一端部的射彈;發(fā)射藥，所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端部之間，所述發(fā)射 藥配置為在射擊事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及涂層，該涂層包括其中具有 顆粒狀氮化硼的保形涂覆層，其中所述涂層被配置為覆蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的至 少一個，使得所述基材的至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。2. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述涂層被配置為覆蓋所述殼體的內(nèi) 側(cè)壁和外側(cè)壁使得所述殼體被包封在所述涂層內(nèi)。3. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述殼體包括彈藥殼體。4. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述殼體包括如下彈藥殼體：5.56mm NAT0;0.223Remington;9mm;.40Caliber S&W;或0.45ACP。5. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述殼體包括動力工具的引火器的彈 藥筒。6. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述基材選自：錯、錯合金2xxx，6xxx和 7xxx系列鋁合金，2024,6055,7075,7085、鎂、鈦、鋼、塑料和聚合物。7. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述基材包括配置為采礦管或化學品 輸送管的管材。8. 如權利要求1中所述的彈藥槍彈，其特征在于所述基材包括氣囊組件。9. 一種彈藥槍彈，其特征在于，該彈藥槍彈包括:配置成殼體的基材，所述殼體具有至 少一個側(cè)壁使得所述殼體包括內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁，配置所述殼體使得其具有兩個相反的端 部:第一端部和第二端部;配置位于所述殼體內(nèi)并且由所述殼體保持并且位置鄰近所述第 一端部的射彈;發(fā)射藥，所述發(fā)射藥配置在所述射彈和所述殼體的第二端部之間，所述發(fā)射 藥配置為在射擊事件時膨脹并且將射彈從所述殼體射出；以及涂層，該涂層包括其中具有 顆粒狀氮化硼的含氟聚合物層，其中所述涂層被配置為覆蓋所述內(nèi)側(cè)壁和所述外側(cè)壁中的 至少一個，使得所述基材的至少一側(cè)被所述涂層覆蓋。10. -種彈藥槍彈，其特征在于，該彈藥槍彈包括:包含由Al、Ti、黃銅、鋼、塑料中的一 種形成的基材的槍彈殼體，所述槍彈殼體具有:底部，配置為包圍所述底部并從所述底部向 上延伸的周邊側(cè)壁，和開放的上端，以及在槍彈殼體的底部和周邊側(cè)壁上的涂層；其中，通 過所述涂層，所述槍彈殼體在持續(xù)時間大于兩毫秒的射擊事件過程中不表現(xiàn)出燒穿，其中 所述射擊事件產(chǎn)生壓力至少40ksi且溫度不大于3000°C的氣體。
【文檔編號】F42B12/78GK205710549SQ201521145507
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2015年11月12日
【發(fā)明人】J·A·斯基萊斯, C·沃倫, H·德萊寧, J·麥卡利斯特, T·瑪菲, J·韋斯沃爾
【申請人】美鋁公司
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