弹药枪弹的制作方法

专利名称:弹药枪弹的制作方法
【专利摘要】本申请涉及一种弹药枪弹，其特征在于该弹药枪弹包括：配置成壳体的基材，所述壳体具有至少一个侧壁使得所述壳体包括内侧壁和外侧壁，配置所述壳体使得其具有两个相反的端部：第一端部和第二端部；配置位于所述壳体内并且由所述壳体保持并且位置邻近所述第一端部的射弹；发射药，所述发射药配置在所述射弹和所述壳体的第二端部之间，所述发射药配置为在射击事件时膨胀并且将射弹从所述壳体射出；以及涂层，该涂层包括其中具有(分散)颗粒状氮化硼的保形涂覆层，其中所述涂层被配置为覆盖所述内侧壁和所述外侧壁中的至少一个，使得所述基材的至少一侧被所述涂层覆盖。
【专利说明】
弹药枪弹
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请为非临时性申请，并且要求2014年11月12日递交的标题为"涂覆基材的体 系和方法"的美国申请序列号No.62/078,633的优先权，通过引用将上述上述申请整体并入 本文。
技术领域
[0003] 概括地说，本公开涉及使用弹药枪弹壳体(ammunition cartridge casing)。更具 体地，本公开涉及利用涂层体系保护包括铝的弹药壳体(ammunition casing)中所使用的 各种壳体材料（"基材"）的不同实施方案。
【背景技术】
[0004] 使用铝作为某些弹药枪弹壳体中的材料。与其它材料相比（如黄铜)铝的使用还没 有那么广泛，因为射击事件期间受损的壳体会与从壳体中逸出的热气体起反应。这样的反 应被称为"烧穿"。制造枪弹壳体中的缺陷情形会提供这种受损的壳体，其中所述缺陷可成 为烧穿事件的起始位点。烧穿是一种失效模式，其中由于气体喷射对壳体表面的侵蚀(这进 而刺激进一步能量释放），高温和高压气体流动（"逃逸"）并与基材颗粒混合。烧穿事件会损 坏武器和/或伤害操作者。
[0005] 利用本公开的一个或多个实施方案，对于小口径弹药中使用的涂覆枪弹壳体减 少、防止和/或消除了烧穿，即使对于涉及足够的压力、时间持续、以及高温和操作者暴露的 步枪弹药的更强射击事件也是如此，其以前使得铝被排除用作这些应用中的壳体材料。
[0006] 利用本公开的一个或多个实施方案，对于在包含整个射击事件的短暂持续时间内 暴露于高温和高压气体（"等离子体"）流的基材材料的许多其它应用，减少、防止或消除了 烧穿。 【实用新型内容】
[0007] 概括地，本公开涉及保护表面使其免受短暂（1-5毫秒）、一次性、高温(>2000°C)的 暴露，该暴露将损害所述表面和下方的材料。
[0008] 在短持续时间的事件中，所述基材与其保护涂层的瞬时热响应是用于比较不同候 选材料和为这些材料设计最小涂层厚度所需的重要定量信息。使用热模型来估算所述基材 材料超过其热极限之前的时间以及为特定的涂层和基材材料组合设计涂层厚度。
[0009] 在本公开的一个或多个实施方案中，所述壳体体系（基材和涂层)被配置用于减 少、防止和/或消除步枪弹壳(例如，5.56_弹药壳体）中基材(如，铝）的灼烧。在一些实施方 案中，所述涂层包括保形涂层。
[0010] 本文所使用的"保形涂层"是指:粘附到表面并且配置为在所述表面上铺展以促进 所述表面的完全覆盖和/或包封(例如，铺展到角落和裂隙中）的涂层。
[0011] 在一些实施方案中，所述涂层被配置为促进与枪管的润滑(例如，允许武器内的平 滑运动）。
[0012] 在一些实施方案中，所述涂层被配置为以足够的涂层厚度促进耐高温性从而当其 具有瑕疵(例如，制造缺陷或由于操作的瑕疵)时防止基材材料损伤。
[0013] -方面，提供了一种弹药枪弹，其特征在于，该弹药枪弹包括:配置为壳体的基材， 所述壳体具有至少一个侧壁使得所述壳体包括内侧壁和外侧壁，配置所述壳体使得其具有 两个相反的端部:第一开放(开口）端和第二封闭（头部)端;配置位于所述壳体内并且由所 述壳体保持并且位置邻近所述第一端(开口）的射弹(projectile);发射药(propellant)， 所述发射药配置在所述射弹和所述壳体的第二端(头部端)之间，所述发射药配置为在射击 事件时膨胀并且将射弹从所述壳体射出；以及包含耐热保形涂层的涂层，所述涂层可以是 提供热保护和化学保护阻挡层的有机物、无机物、聚合物或组合，其中所述涂层被配置为覆 盖所述内侧壁和所述外侧壁中的至少一个，使得所述基材的至少一侧被所述涂层覆盖。
[0014] 在一些实施方案中，所述涂层被配置为覆盖所述壳体的内侧壁和外侧壁使得所述 壳体被包封在所述涂层之内。在一些实施方案中，所述涂层被配置为覆盖所述壳体的内侧 壁和外侧壁使得所述壳体被所述涂覆层完全包封。
[0015] 在一些实施方案中，所述壳体包括弹药弹壳。
[0016] 在一些实施方案中，所述壳体包括边缘发火的弹药枪弹壳体。
[0017] 在一些实施方案中，所述壳体包括中心发火的弹药壳体。
[0018]中心发火的弹药壳体的一些非限定性实例为：5 · 56mm北约标准步枪弹（5 · 56mm NATO) ;0.223英寸雷明顿枪弹（.223Remington);9mm;史密斯威尔森公司制造的点40英寸口 径弹（.40Cal iber S&W);或0.45英寸柯尔特自动手枪弹(0.45ACP)。
[0019]大威力步枪弹药壳体的一些非限定性实例包括:5.56 X 45mm北约标准弹（5.56 X 45mm NATO)，0 · 223英寸雷明顿枪弹（· 223Remington)，30-06斯普林菲尔德步枪弹（7 · 62 X 63mm)，7· 62 X 51mm北约标准步枪弹（7.62 X 51mm NATO)，0· 308英寸温彻斯特弹 (308Winchester)，0 · 50英寸勃朗宁弹(7 · 72 X 99mm)。
[0020]本公开的一个或多个涂层体系被配置用于铝制手枪弹（round)，包括但不限于： 0.45英寸ACP弹（.45ACP)，史密斯威尔森公司制造的点40英寸口径子弹（.40Smith& Wesson)，10 mm Au to弹，马格努姆0.357英寸枪弹（.357Magnum)，0.38英寸特种弹 (38Special)，9mm帕拉贝卢姆弹（9mm Parabellum)，和0 · 25Auto弹（· 25Auto)。在一些实施 方案中，所述壳体包括用于发射药操作的动力工具或其它设备的动力囊（"点火器"）。
[0021] 在一些实施方案中，所述基材选自铝、铝合金（如2XXX，6XXX，7 XXX系列铝合金， 2024,6055,7075,7085)、镁、钛、钢、塑料和聚合物。
[0022] 在一些实施方案中，所述基材包括管材(例如采矿管，化学管）。
[0023] 在一些实施方案中，所述基材包括用于发射药操作的设备的动力囊（"点火器"）， 例如:机动车辆中的乘员限动气囊组件。
[0024] 在一些实施方案中，所述基材包括暴露到短暂（1-3毫秒）、一次性热事件中的表 面，所述热事件涉及温度至少为250(TC的气体射流。
[0025] -方面，提供了一种弹药枪弹，其特征在于，该弹药枪弹包括:配置成壳体的基材， 所述壳体具有至少一个侧壁使得所述壳体包括内侧壁和外侧壁，配置所述壳体使得其具有 两个相反的端部:第一端部和第二端部;配置位于所述壳体内并且由所述壳体保持并且位 置邻近所述第一端部的射弹;发射药，所述发射药配置在所述射弹和所述壳体的第二端部 之间，所述发射药配置为在射击事件时膨胀并且将射弹从所述壳体射出；以及涂层，该涂层 包括其中具有颗粒状氮化硼(例如分散在其中）的含氟聚合物层，其中所述涂层被配置为覆 盖所述内侧壁和所述外侧壁中的至少一个，使得所述基材的至少一侧被所述涂层覆盖。
[0026] -方面，提供了一种装置，其包括:弹药枪弹壳体，该弹药枪弹壳体包含配置为保 持射弹和发射药的基材，其中所述弹药枪弹壳体被配置为在其上具有涂层，其中所述涂层 包括:保形涂层部分和配置为散布在所述保形涂层部分内的添加剂。
[0027] 在一些实施方案中，所述保形涂层部分被配置为覆盖所述基材(例如，完全包封所 述基材）。
[0028] 在一些实施方案中，所述保形涂层包括含氟聚合物。
[0029] 在一些实施方案中，所述添加剂包括陶瓷添加剂。
[0030] 在一些实施方案中，所述陶瓷添加剂选自于氧化铝、氮化硼、氧化钛及其组合。
[0031] 在一些实施方案中，所述添加剂的存在范围为：至少5重量％到不大于70重量％。 在一些实施方案中，所述添加剂的存在范围为:至少15重量％到不大于50重量％。在一些实 施方案中，所述添加剂的存在范围为：至少30重量％到不大于50重量％。在一些实施方案 中，所述添加剂的存在范围为:至少35重量％到不大于45重量％。
[0032] 在一些实施方案中，所述添加剂的含量为: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] 在一些实施方案中，所述添加剂的含量为: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] 在一些实施方案中，所述壳体(具有涂层的弹药枪弹壳体)能够经受射击事件过程 中产生的至少40ksi的压力。
[0035]在一些实施方案中，所述壳体(具有涂层的弹药枪弹壳体)能够经受至少2.2ms的 射击事件持续时间。
[0036]在一些实施方案中，所述弹药枪弹壳体能够经受射击事件过程中的不大于3000 °(：的温度。
[0037] 在一些实施方案中，所述涂层为牺牲性涂层(也就是说，由于射击事件而消失/烧 尽)。
[0038] 在一些实施方案中，所述涂层被配置在所述壳体的外部表面上。
[0039] 在一些实施方案中，所述涂层被配置在所述壳体的内部表面上。
[0040] 在一些实施方案中，所述涂层配置为包封所述基材(例如，完全覆盖和包围所述壳 体的内部、外部和上缘/开口、以及底部）。在一些实施方案中，所述涂层配置为被涂覆层整 体包封。
[0041] 在一些实施方案中，所述添加剂包括颗粒状材料。在一些实施方案中，所述颗粒状 材料包括陶瓷颗粒状材料。
[0042] 在一些实施方案中，所述添加剂包括颗粒状难熔材料（例如，通常可用于高温应 用）。在一些实施方案中，所述添加剂包括具有低的热扩散系数以及高温耐受性和化学腐蚀 耐受性的难熔材料。
[0043] 在一些实施方案中，所述添加剂选自于:氧化铝、氧化钛、氧化锆、氮化硼、立方氮 化硼、六方氮化硼、氮化硼多晶型体、氧化硅(Si0 2)、碳化硅(SiC)、氧化铬(Cr203)、碳化钨、 碳化铪、碳化钽、钽-铪碳化物、及它们的组合。
[0044] 在一些实施方案中，所述添加剂包括均匀尺寸的颗粒。
[0045] 在一些实施方案中，所述添加剂包括不均匀尺寸的颗粒。
[0046] 在一些实施方案中，所述涂层厚度范围从0.25密耳至2.0密耳厚。
[0047] 在一些实施方案中，所述涂层厚度范围从1.5密耳至2.0密耳厚。
[0048] 在一些实施方案中，所述涂层厚度为：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] 在一些实施方案中，所述涂层厚度为：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] 在一些实施方案中，所述添加剂包括球形的形状。
[0051 ]在一些实施方案中，所述添加剂包括片状的形状。
[0052]在一些实施方案中，所述添加剂包括多角立方体。
[0053]在一些实施方案中，所述添加剂包括棱柱形状(例如，纵横比为约1.0)。
[0054]在一些实施方案中，所述添加剂包括须状形状(例如，细杆形状）。
[0055] 在一些实施方案中，所述添加剂包括盘状形状(例如，圆形扁平形状）。
[0056] 在一些实施方案中，通过目视观察，所述壳体未表现出烧穿事件。
[0057] 在一些实施方案中，通过目视观察，所述壳体未表现出显著的基材侵蚀，因此不会 将侵蚀掉的材料加入到气流中作为可燃材料。
[0058] 在一些实施方案中，通过目视观察，所述壳体未表现出熔化。
[0059] 在一些实施方案中，所述涂层配置为使所述基材与射击事件的热量和压力隔绝。
[0060] 在一些实施方案中，所述涂层配置为隔离所述基材使其不与射击事件期间释放的 气体接触(即，发射药点燃所产生的气体）。
[0061 ]在一些实施方案中，所述涂层包括有机保形涂层。
[0062] 在一些实施方案中，所述涂层包括含氟聚合物。
[0063] 在一些实施方案中，所述涂层包括含氟聚合物、溶剂/载液和至少一种添加剂。
[0064] -方面，提供了 一种弹药枪弹，其特征在于，该弹药枪弹包括:包含基材的枪弹壳 体，所述基材由铝、钛、黄铜、钢、塑料中的一种形成，所述枪弹壳体具有:底部，配置为包围 所述底部并从所述底部向上延伸的周边侧壁，和开放的上端，以及在枪弹壳体的底部和周 边侧壁上的涂层;其中，通过所述涂层，所述枪弹壳体在持续时间大于两毫秒的射击事件过 程中不表现出烧穿，其中所述射击事件产生压力至少为40ksi且温度不大于3000°C的气体。
[0065] -方面，提供了一种方法，该方法包括：由基材材料形成枪弹壳体来提供具有至少 一个侧壁的主体，所述枪弹壳体具有第一端和第二端，其中所述枪弹壳体被配置为保持射 弹和发射药；用一层有机保形涂层涂覆所述枪弹壳体，该有机保形涂层包括分散在其中的 陶瓷颗粒;干燥（固化)所述涂层以便从所述涂层中除去溶剂并使所述涂层设置在所述基材 的表面(如，内侧壁和/或外侧壁)上;将所述射弹和发射药放置到所述壳体内；形成弹药枪 弹。
[0066] 在一些实施方案中，涂覆包括:喷涂、浸涂、刷涂/涂绘、辊涂及其组合。
[0067] 在一些实施方案中，所述方法包括在使用有机保形涂层（即：含氟聚合物)涂覆所 述基材之前对所述基材的表面进行清洁。
[0068] 在一些实施方案中，所述方法包括在使用有机保形涂层涂覆所述基材之前对所 述基材的表面进行脱氧(例如，当所述基材为铝合金时）。
[0069] 在一些实施方案中，包括陶瓷添加剂的所述涂层包含所述陶瓷添加剂颗粒在所述 涂层内的取向，其中配置所述取向以赋予所述基材热防护和/或绝缘。在一些实施方案中， 所述陶瓷添加剂(例如hBN)是片状的(例如扁平的）。
[0070] 在一些实施方案中，所述涂层包括有机保形涂层，该有机保形涂层包括相对于基 材表面具有平坦取向的六方氮化硼(例如1106hBN)。
[0071] 在一些实施方案中，包括陶瓷添加剂的所述涂层配置成位于与所述壳体的表面平 行的平坦取向。在一些实施方案中，六方氮化硼(PUHP 1106)配置为平板构造，使得其位于 基本上平坦构造中，使得片状物配置成平行于基材表面。
[0072] 上文中所述的本实用新型各个方面可进行组合以产生涂层体系，其提供了下列至 少一种:使下方的基材与周围压力和温度梯度隔绝，以及隔离下方的基材使其不直接接触 与高温/高压事件(例如射击事件)相关的热气体。
[0073] 本实用新型的这些和其它方面、优点、新特征在下面的描述中部分进行陈述，并且 本领域技术人员在查阅下面的描述和附图时将清楚这些和其它方面、优点、新特征，或者可 通过实施本实用新型而了解本实用新型的这些和其它方面、优点和新特征。
【附图说明】

[0074] 图1描绘了位于枪械膛室内的弹药枪弹的示意性剖开侧视图。
[0075] 图2描绘了壳体中有缺陷的弹药枪弹的示意性剖开侧视图，其中所述枪弹定位在 枪械的膛室内。
[0076] 参照图3A，生成计算机模拟结果以便比较几种涂层的热计算（以时间相对于温度 的变化来显示）。参照图3A，包括了非排列hBN和排列hBN薄片的数据。不受特定的机制或理 论约束，这些模拟为关于如下的潜在机制提供了分析支持:与随机排列的颗粒/薄片相比， 片状颗粒在基材表面上取向有助于由所述涂层赋予所述基材的热保护（即隔绝)量。
[0077]图3B是描绘壳体熔化延迟时间(ms)随涂层类型和厚度(um)变化的坐标图，其通过 将本公开的涂层体系与对照类型III的阳极化涂层进行比较的计算机模拟得到，描绘了具 有包含两种取向（随机和平行于表面取向）的hBN的涂层的四种不同基材(AA6055和AA7085， 黄铜和钢），并与类型III的硬质阳极化涂层进行比较。图3B示出了排列（平行）的hBN和随 机取向的hBN;注意到平行取向hBN比随机hBN的曲线更低更平缓(更低和更平缓是期望的趋 势，其在熔化或者壳体基材发生任何其它坏结果之前给予更长的延迟时间）。
[0078]图3C描绘了几种对照基材与hBN涂覆基材相比的时间相对于温度的热模型。图4是 来自实施例1的实验数据的图形，其描绘了来自.40 口径射击试验的壳体的重量损失(未经 调节的重量损失）。
[0079] 图5是来自实施例1的实验数据的图形，其描绘了来自.40口径射击试验的壳体的 重量损失(对重量损失进行调节）。
[0080] 图6是来自实施例2的实验数据的图形，描绘了来自5.56_射击试验的壳体的重量 损失(未对重量损失进行调节）。
[0081] 图7是来自实施例2的实验数据的图形，描绘了来自5.56_射击试验的壳体的重量 损失(对重量损失进行调节）。
[0082] 在调节过的重量损失图表中（即，图5和图7)，在调节过重量的损失图表系列中对 于未钻孔的壳体将净重量损失设为零。参照表格，调节过的重量损失的数量表明了涂覆 45%hBN的5.56壳体看起来性能稍差于类型III阳极化对照物（即，具有0.030钻(小)孔）。不 受特定机制或理论束缚，据认为在一些实施方案中，在没有烧穿事件的hBN涂覆的枪弹壳体 中可发生显著的重量损失。在一些实施方案中，FP涂层中的hBN被配置为充当牺牲性涂层， 因为将其配置为在射击事件过程中在制造缺陷（即，损伤壳体中的孔洞)的临近区域中被侵 蚀掉。对这些壳体进行目视观察和检查时，尽管壳体发生了重量损失(基于射击事件相关的 涂层的损失(侵蚀）），但在许多情形中所述壳体保持完好而没有烧穿事件的可见指示。相比 之下，所述对照物（即，类型III的阳极化涂覆壳体)被配置为壳体上的硬表面处理，其未被 配置为牺牲性涂层。因此，所述对照物(类型III的阳极化壳体)通常不表现出烧穿事件以外 的大程度的展示重量损失。在烧穿事件中，即使所述阳极化涂层的一小部分被破坏，烧穿也 会显著传播通过所述枪弹壳体基材从而导致大的重量损失。
[0083] 图8描绘了对于由相同铝合金构成的两种壳体使熔化延迟时间作为涂层厚度的函 数绘制的图形，所述两种壳体各自具有0.0625英寸的孔(例如，模拟最坏情景，在壳体中存 在大的制造缺陷）。
【具体实施方式】
[0084] 现在将详细参照附图，其至少有助于对本实用新型的各个相关实施方案进行图解 说明。
[0085] 实施例1: . 40 口径射击试验
[0086] 对于.40 口径射击试验，涂覆无损伤的壳体和有意损伤的壳体并进行射击。在射击 试验中包括所述有意损伤的壳体以确定当壳体壁中的瑕疵允许发射药气体泄露时各种涂 层体系将为壳体提供何种保护影响(如果有的话）。
[0087] 为了模拟此类制造缺陷，在壳体的侧壁中钻出几种尺寸的圆孔：小孔、中孔或大 孔。所述枪弹在壳体中：无孔(N)-无损伤;具有小孔(直径为0.015英寸）；具有中孔(直径为 0.0625英寸）；或具有大孔(直径为.080英寸），以及具有与所述孔对齐的机械凹槽，以便有 利于气体穿过壳体侧壁的泄露。
[0088]在涂覆之前对0.40 口径壳体中机加工孔和凹槽。
[0089]对照物1:裸壳体
[0090] 这些壳体未完成表面准备。所述壳体按接收原态进行射击。
[0091] 对照物2:类型III阳极化壳体：
[0092]对于类型III阳极化壳体而言，所述枪弹在50°F、20重量％的硫酸中阳极化，使用 36安培/平方英尺(asf)的电流密度持续40分钟。氧化物的厚度为0.3密耳。在200°F在密封 盐AS(乙酸镍溶液)中持续10分钟对所述阳极化表面进行密封。
[0093] 体系A:含氟聚合物(FP)在具有替代密封剂的类型III上
[0094] 将FP施加到阳极化(未密封)的壳体，该壳体被干燥放置在真空袋中直至准备好施 加 FP。射击试验确定该涂层很少甚至不会保护所述壳体免于烧穿，与所述对照物一类型III 阳极化涂层(唯一)相比而言。
[0095]为了向壳体上施加类型III阳极化层，使所述壳体在20重量％、50°F的硫酸中阳极 化，以36asf持续40分钟。氧化物的厚度为0.3密耳。未用乙酸镍密封剂密封阳极化表面。 [0096] 将含氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Durabrite C高光泽透明含氟聚合物)施加到类 型III阳极化壳体的表面上。为了施加所述涂层，用由含氟聚合物涂料和甲基异丁基酮 (MIBK)组成的80/20 (按体积)混合物手动涂覆所述壳体两次。在施加之间以及在烘箱固化 之前闪蒸所述涂覆壳体3分钟。以454°F的PMT，在设置为470°F的电烘箱中使所述涂层固化8 分钟。经目视检测确定所述涂层未覆盖凹槽之后，用油漆刷将含氟聚合物涂层施加到孔和 内嵌的凹槽，并对所述壳体进行二次固化。
[0097]体系B:在具有标准乙酸镍密封剂的类型III上的含氟聚合物(FP)
[0098]为了向壳体施加类型III阳极化层，使所述壳体在20重量％、50°F的硫酸中阳极 化，以36asf持续40分钟。氧化物的厚度为0.3密耳。在200°F的密封盐AS(镍基）中持续10分 钟对阳极化的表面进行密封。
[0099] 将含氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Durabrite C高光泽透明含氟聚合物)施加到类 型III阳极化壳体的表面上。为了施加所述涂层，用由80%含氟聚合物涂料和20%甲基异丁 基酮(MIBK)组成的80/20混合物手动涂覆(浸涂)所述壳体两次。在施加之间以及在烘箱固 化之前闪蒸所述涂覆壳体3分钟。以459°F的PMT，在设置为470°F的电烘箱中使所述涂层固 化8分钟。经目视检测确定所述涂层未覆盖凹槽之后，用油漆刷将含氟聚合物涂层施加到孔 和内嵌的凹槽，并对所述壳体进行二次固化。
[0100]体系C:混合有35重量％的颗粒（1106hBN)的含氟聚合物涂层
[0101] 为了准备铝壳体的表面，对所述壳体进行清洁和脱氧处理。在140°F下将清洗剂施 加到所述壳体(A31K碱性清洗剂)2.5分钟，随后在自来水中进行冲洗，然后去离子水喷洗。 为了对表面进行脱氧处理，使所述壳体在室温(74°)下经受阳极LFN持续2分钟，随后进行自 来水冲洗和去离子水喷洗。
[0102] 将19.82克含氟聚合物树脂（65重量％)和6.94克氮化硼固体（35重量％)(1^1 PUHP 1106，Saint Gobain)添加到带有玻璃珠的玻璃罐。将带有玻璃珠、含氟聚合物和hBN 的玻璃罐插入油漆搅拌器，使其工作1小时以便将hBN粉末分散到含氟聚合物涂料中。一旦 完成混合，用溶剂(MIBK)进一步稀释(reduce)所述混合物以用于涂层施加。
[0103] 为了施加所述含氟聚合物涂料，制备了由如下组成的混合物(按体积）：45mL的含 氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Lot#19474 Durabrite C高光泽透明含氟聚合物)和20mL的甲 基异丁基酮(MIBK)。然后，对所述壳体进行手动浸涂并进行固化。为了固化所述涂层，在温 度设为460°F的电烘箱中将经涂覆的壳体加热2.5分钟，PMT范围为425°F到430°F。经目视观 察，在所述涂层的施加期间没有发现问题。
[0104] 体系D:在裸壳体上带有颗粒l(hBN=PUHP 500)的含氟聚合物涂层
[0105] 为了准备铝壳体的表面，对所述壳体清洗并进行脱氧处理。在140°F下向壳体施加 清洗剂(A31K碱性清洗剂)2.5分钟，随后在自来水中冲洗，然后去离子水喷洗。为了对表面 进行脱氧处理，使所述壳体在室温(74°)下经受阳极LFN持续2分钟，随后进行自来水冲洗和 去离子水喷洗。
[0106] 将19.82克含氟聚合物树脂和6.94克氮化硼固体(1^1?1]冊500,53丨1^6(^3111) 添加到带有玻璃珠的玻璃罐。将带有玻璃珠、含氟聚合物和hBN的玻璃罐插入油漆搅拌器， 使其工作1小时以便将hBN粉末分散到含氟聚合物涂料中。一旦完成混合，用溶剂(MIBK)进 一步稀释(reduce)所述混合物以用于涂层施加。
[0107] 为了施加所述含氟聚合物/hBN涂层，制备含氟聚合物涂料（PPG 1HC5697 Lot# 19474 Durabrite C高光泽透明含氟聚合物，其中具有hBN)与甲基异丁基酮(MIBK)的45/ 20mLs(体积比）的混合物。然后，对所述壳体进行手动浸涂并进行固化。为了固化所述涂层， 在温度设为460°F的电烘箱中将经涂覆的壳体加热2.5分钟，？11'范围为425°?到430°?。经目 视观察，在所述涂层的施加期间没有发现问题。
[0108] 体系E:在裸壳体上带有颗粒2(hBN=LEAU 500)的含氟聚合物涂层
[0109] 为了准备铝壳体的表面，对所述壳体清洗并进行脱氧处理。在140°F下向壳体施加 清洗剂(A31K碱性清洗剂)2.5分钟，随后在自来水中冲洗，然后去离子水喷洗。为了对表面 进行脱氧处理，使所述壳体在室温(74°)下经受阳极LFN持续2分钟，随后进行自来水冲洗和 去离子水喷洗。
[0110] 量取19.82克的含氟聚合物树脂和6.94克的氮化硼固体(hBN，LEAU 500，Saint Gobain)并置于带有玻璃珠的玻璃罐中。将带有玻璃珠、含氟聚合物和hBN的玻璃罐插入油 漆搅拌器，使其工作1小时以便将hBN粉末分散到含氟聚合物涂层中。一旦完成混合，用溶剂 (MIBK)进一步稀释(reduce)所述混合物以用于涂层施加。
[0111] 为了施加含氟聚合物/hBN涂层，制备含氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Lot#19474 Durabrite C高光泽透明含氟聚合物，其中具有hBN)与甲基异丁基酮(MIBK)的45/20mLs(体 积比）的混合物。然后，对所述壳体进行手动浸涂并进行固化。为了固化所述涂层，在温度设 为460 °F的电烘箱中将涂覆的壳体加热2.5分钟，PMT范围为425 °F到430 °F。经目视观察，在 所述涂层的施加期间没有发现问题。
[0112] 体系F:在具有标准密封剂的类型III上的有机硅涂层
[0113] 为了将类型III阳极化涂层涂覆到所述壳体上，在50°F、20重量％的硫酸中阳极化 所述壳体，以36asf持续40分钟。氧化物的厚度为0.3密耳。所述阳极化后的表面在200°F的 密封盐AS (镍基）中密封10分钟。
[0114] 将有机硅涂料(Dow Corning 1-2577 Clear RTV)施加到类型III阳极化壳体的表 面上。为了施加所述涂层，用由有机娃涂料(Dow Corning 1-2577 Clear RTV)/甲基乙基酮 (MEK)组成的1/1的混合物手动涂覆(浸涂)所述壳体两次，然后在施加之间以及在烘箱固化 之前闪蒸3分钟。为了固化所述涂层，在设置为180T的电烘箱中使涂覆的枪弹固化10分钟。
[0115] 观察到，对于浸涂方法，所述有机硅涂层(甚至用溶剂稀释)并不保形覆盖所述孔 和内嵌的沟槽。（将枪弹手动浸涂到接收原态的涂料中（未用溶剂稀释)产生同样的结果）。 使用油漆刷将所述涂料施加到所述孔和内嵌的沟槽中。
[0116]体系G:裸壳体(Magnamax-HT FT1)上的阳极氧化物涂层
[0117]通过General Magnaplate(Linden，NJ)施加该涂层。
[0118] 体系K:具有45重量％的颗粒0(hBN PUHP1106)的含氟聚合物涂层
[0119] 体系K与体系C(.40 口径的体系)类似，但是其使用的陶瓷颗粒重量百分比大于体 系C(45重量％对35重量％ )。
[0120] 对于射击试验中完成的每次射击，对每个壳体进行视觉检查以观察涂层和所述 涂层的一致性。在射击之后，目视观察各个壳体的烧穿情况。计算重量损失，这里重量损失 可作为确定烧穿事件的因素。然而，当所述涂层为牺牲性涂层时，重量损失据预计是在射击 事件期间脱落的涂层和/或涂层成分。对每次射击，收集射击事件时的指标(metrics)来确 认射击是良好的射击/正确的射击。对于每次射击收集的射击事件数据包括：（a)峰值压力； (b)达到峰值压力的时间；和(c)射击速度。在一些情形中，通过射击速度测量结果将具有不 良传感器读数的射击试验确认为作为良好的射击。两种.40 口径枪弹射击试验中的所有射 击均产生良好的射击。
[0121] . 40 口径射击试验中的重量损失表(试验#1和试验#2)
[0122]







[0130] 基于从射击试验得到的数据做出以下观察结果。观察到在裸铝上的简单含氟聚合 物涂层是相对于裸铝壳体(对照物1)的改进。
[0131] 观察到，在射击试验期间，当射击时所述有机硅涂层从壳体内部脱离，并且被发射 药气体沉积到所述枪械的枪管上。从实用(枪管污染)观点来看认为这种结果是不能接受的 从而未继续进行。即使在大孔的"损伤"壳体中也没有可观察到的烧穿，但是所述.40 口径枪 械的枪管被阻塞。通过调整配方或施加技术，有可能利用有机硅涂层，条件是该涂层能成功 减少、防止和/或消除烧穿。
[0132] 除了完成重量损失计算（了解是否发生烧穿和烧穿程度）之外，还进行了目视观 察。不受特定机制或理论约束，重量损失可归因于涂层烧除，其中涂层的损失可导致在射击 事件期间对下方基材的保护(例如在"牺牲性涂层"的情形中）。
[0133] 因此，在射击事件发生之后可以在壳体的照片中观察涂层对保护铝基材的有效 性。在所述子弹的射击期间当发生熔化时可看到大量的材料损失。当涂层发生有效变色时， 所述孔仍接近其原始尺寸和形状，并且可看出壳体未受损伤。
[0134] 为了近似估计射击壳体中是否发生"烧穿"事件和"烧穿"事件发生的程度的标准 化评估，组成七人小组。该组包括三名具有涂层化学背景的人员，三名具有工程背景的人员 和两名冶金学家。每个人都对射击过的壳体进行目视观察，然后按照从外观"最好"到"最 坏"的顺序对所述壳体进行排名。随后，为各个涂层体系分配一个字母等级，所述字母等级 是团队成员关于"烧穿"事件目视观察到的水平/程度的字母等级的平均。对于两种对照物 和四种涂层体系，下面给出每种涂层体系的字母等级。字母等级A表示几乎无烧穿，而字母 等级C表示大量/明显的烧穿，通过目视观察评价。字母等级B表示一些烧穿，然而与字母等 级Τ'级相比较少而与字母等级"A"相比较多。
[0136] 实施例2:5.56臟射击试验447085
[0137] 对于各个对照物和涂层体系该试验的准备工作与前述相同，区别在于具有颗粒0 的含氟聚合物中包括45重量％的该颗粒。
[0138] 对照物1:裸壳体
[0139] 对这些壳体，未完成表面准备。所述壳体按接收原样进行射击。
[0140]对照物2:类型III阳极化的壳体
[0141] 对于类型III阳极化壳体而言，所述枪弹在20重量％的硫酸中阳极化，50°F，36asf 持续40分钟。氧化物的厚度为0.7密耳。在200°F在乙酸镍密封盐AS中持续10分钟对所述阳 极化表面进行密封。
[0142] 体系 K:
[0143] 为了准备铝壳体的表面，对所述壳体进行清洁和脱氧处理。在140°F下将清洗剂施 加到所述壳体(A31K碱性清洗剂)2.5分钟，随后在自来水中进行冲洗，然后去离子水喷洗。 为了对表面进行脱氧处理，使所述壳体在室温(74°)下经受阳极LFN持续2分钟，随后进行自 来水冲洗和去离子水喷洗。
[0144] 将19.82克含氟聚合物树脂和8.92克氮化硼固体(1^1?1]冊1106,53丨1^6(^3111) 添加到带有玻璃珠的玻璃罐。将带有玻璃珠、含氟聚合物和hBN的玻璃罐插入油漆搅拌器， 使其工作1小时以便将hBN粉末分散到含氟聚合物涂层中。一旦完成混合，用溶剂(MIBK)进 一步稀释(reduce)所述混合物以用于涂层施加。
[0145] 为了施加所述含氟聚合物涂层，制备了由如下组成的混合物(按体积）：45mL的含 氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Lot#19474 Durabrite C高光泽透明含氟聚合物)和20mL的甲 基异丁基酮(MIBK)。然后，对所述壳体进行手动浸涂并进行固化。为了固化所述涂层，在温 度设为460°F的电烘箱中将经涂覆的壳体加热2.5分钟，PMT范围为425°F到430°F。经目视观 察，在所述涂层的施加期间没有发现问题。
[0146] 对于5.56mm射击试验而言，对无损伤的壳体和有意损伤的壳体进行涂覆并进行射 击。在所述射击试验中包括所述有意损伤的壳体是为了确认在壳体中具有小、中或大孔(归 因于制造缺陷）的情况下，各个涂层体系将为壳体提供何种保护效果(如果有的话）。所述枪 弹在壳体中没有孔(N)-无损伤;有小孔(直径为0.025英寸）；或有大孔(直径0.063英寸）， 以及与所述孔一致的机加工凹槽。
[0147]对于射击试验中完成的每次射击，对每个壳体进行视觉检查以观察涂层和所述涂 层的一致性。在射击之后，目视观察各个壳体的烧穿情况。计算重量损失，这里重量损失可 作为确定烧穿事件的因素。然而，当所述涂层为牺牲性涂层时，重量损失据预计是在射击事 件期间脱落的涂层和/或涂层成分。对每次射击，收集射击事件时的指标来确认射击是良好 的射击/正确的射击。对于每次射击收集的射击事件数据包括：（a)峰值压力；（b)达到峰值 压力的时间；和(c)射击速度。在一些情形中，通过射击速度测量结果将具有不良传感器读 数的射击试验确认为良好的射击。在.40 口径射击试验和5.56射击试验中的所有射击均产 生良好的射击。
[0148] 5. 56mm射击试验的重量损失表


[0152] 不受特定机制或理论约束，据认为当陶瓷添加剂(例如hBN)的熔点高于保形涂层 (含氟聚合物涂层)时，配置添加剂以便在较高温度下（如射击事件)保持不受损伤和/或在 高温下升华以除去射击区域(例如膛室内）中的凝结热从而向下方基材提供热保护的益处。
[0153] 不受特定机制或理论约束，在这种混合物中（即具有较低熔点的涂料和具有较高 熔点的陶瓷添加剂），认为所添加的陶瓷的益处是以类似于"混合法则"的方式赋予混合物， 其中总体性质如熔点、热导率、发射率等是基础涂料(基质)和颗粒的这些性能的组合，或多 或少与各个成分的相对数量成比例（例如，通常可以是各向同性的以及非定向取向的或者 随机地和非定向地排列）。例如，hBN的熔化温度为约3000°C，取决于压力。在标准大气压下， 其在2973°C (5383°F )的温度升华。在6GPa(870226psi)的高压下，hBN在3227°C (5840°F )熔 化。
[0154] 不受特定机制或理论约束，认为hBN(以某种形式)沿基材的表面处于基本上平坦 构造的能力（使得片状物配置在与基材表面基本上平行的方向）可被认为，与其它结构/排 列相比，其向基材提供最少量的热传导(例如来自于气流的热量）。
[0155] 不受特定机制或理论约束，与具有随机取向的片状物/鳞片状构造的陶瓷添加剂 的涂层所提供的热防护量相比，认为陶瓷添加剂的排列构造(例如，片状构造的hBN)会增加 基材上的涂层所提供的热防护量(即隔绝）。
[0156] 实施例3:涂层体系内的hBN变化，施加至AA6061板
[0157] 为了评价六方氮化硼作为枪弹壳体成分的有效性，进行了面板试验，其中将hBN添 加到含氟聚合物树脂固体中（hBN为FP树脂固体的35重量％ )。评价了将hBN混入涂层中的能 力，以及施加至铝板(仅进行了表面清洁)上的能力。使用SEM、铅笔硬度测试和耐磨性测试 评价涂覆面板试样的涂层一致性。对于下面给出的试验1-6,在涂层施加之前清洁各个 AA6061板。
[0158] 对于试验#1，涂料为含氟聚合物涂料(PPG 1HC5697 Durabrite C高光泽透明含氟 聚合物）与MIBK的体积比为80/20的混合物。使用涡旋混合器将氮化硼粉末混入所述涂料。 将6061板手动浸涂一次并在烘箱固化之前闪蒸1分钟。在设定为390T的电烘箱中固化两分 钟。
[0159] 对于试验#2,涂料为混入30mL( 13.214克的含氟聚合物树脂固体）涂料/7.5mL 1081(的4.60克的1^~粉末(？1]冊500,3&丨1^6(^&丨11)。使用涡旋混合器将氮化硼粉末混入所 述涂料。将6061板手动浸涂一次并在烘箱固化之前闪蒸1分钟。在设定为390T的电烘箱中 固化2分钟。
[0160] 对于试验#3，涂料为混入3〇11^(13.214克的含氟聚合物树脂固体）涂料/7.511^ MIBK的4.60克的hBN粉末(PUHP1106，Saint Gobain)。使用涡旋混合器将氮化硼粉末混入所 述涂料。将6061板手动浸涂一次并在烘箱固化之前闪蒸1分钟。在设定为390T的电烘箱中 固化2分钟。
[0161] 对于试验#4,涂料为混入30mL涂料（13.214克的含氟聚合物树脂固体）/7.5mL MIBK的4.60克的hBN粉末（PEG Dimethicone Treaded LEAU500,Saint Gobain)。使用涡旋 混合器将氮化硼粉末混入所述涂料。将6061板手动浸涂一次并在烘箱固化之前闪蒸1分钟。 在设定为390T的电烘箱中固化2分钟。
[0162] 对于试验#5,涂料为比例为30/5/25mL的含氟聚合物涂料（PPG 1HC5697 Durabrite C高光泽透明含氟聚合物)/有机硅涂层(Dow Corning 1-2577透明RTV)/MIBK的 组合。使用涡旋混合器将氮化硼粉末混入所述涂料。将6061板手动浸涂一次并在烘箱固化 之前闪蒸1分钟。在设定为390T的电烘箱中固化2分钟。
[0163] 对于试验#6，涂料为混入体积比为30/5/25mL的PPG/Dow/MIBK中的4.60克hBN粉末 (PEG Dimethicone Treaded LEAU500,Saint Gobain)。使用祸旋混合器将氮化硼粉末混入 所述涂料。将6061板手动浸涂一次并在烘箱固化之前闪蒸1分钟。在设定为390T的电烘箱 中固化2分钟，并在固化之后检查和确认涂层。
[0164] 根据一般工业实践(使用泰伯线性磨损)进行抗划伤性试验，并且试验结果在下表 中进行描述。对于各次抗划伤性试验，制造一条2英寸的划线(单位重量），并用硫酸铜来评 价涂层的穿透。对每个样品应用酸化硫酸铜持续5分钟以验证穿透。观察到对于不同的加载 量随着涂层重量增加，穿透减少。观察到添加了有机硅的涂层(有机硅+含氟聚合物)的抗划 伤性小于含氟聚合物涂层的抗划伤性。观察到与无添加剂相比，LEAU 500的hBN添加剂未表 现出降低抗划伤性。观察到与含氟聚合物涂层(无 hBN)相比，具有PUHP500和LEAU500hBN添 加剂的两种涂层提供了大致相同的抗划伤性。观察到具有hBN添加剂PUHP1106的涂层在800 克重量下开始显示涂层穿透。
[0166] 实施例4:摩擦系数测试，含氟聚合物、hBN、裸铝
[0167] 对四种涂层体系和裸铝表面（对照物）进行摩擦系数（CoF)测试。在乳制方向以 1000克的载荷对样品进行测试。速度设置为最大值的20%，并且以满刻度100%负载使用桥 式放大器。走纸速度设定为5厘米/秒。
[0169] 对照物*:是指用于磨损和摩擦试验的对照物，其是在铝上的含氟聚合物(没有向 所述含氟聚合物添加 hBN)。
[0170] 实施例5:射击事件期间的热模型的模拟
[0171] 为了预测/设计涂层在射击事件中的生存能力，建立一维热模型。将包括涂层厚 度、涂层组分和金属基材等的变量纳入数学模型，并根据射击事件中预测的热事件和射击 持续时间绘制各种涂层体系的温度随时间变化的坐标图。所述涂层体系的目的在于保护下 层金属(铝基材)持续足够长的持续时间并且免受整个热事件的影响，使得在射击事件期间 所述涂层体系向下层基材材料提供一些保护或屏障(例如，在某些基材材料的情况下，防止 劣化/烧穿事件）。
[0172] 对于所述模拟，不受任何特定机制或理论约束，假设气流是穿过孔洞的发射药气 体的壅塞流，使用可压缩气体流动理论来评价所述发射药气体的流动。这种理论确定沿所 述孔洞长度的气体性质:温度、压力、密度和速度。然后，使用孔洞内的流动条件评价对流和 辐射热传递。
[0173] 不受特定机制或理论约束，认为与对流热传递相比辐射热传递不明显，并且可以 从膛室条件:温度、压力和气体组成来评价钻孔实验中来自于发射药气体的热传递。
[0174]在5.56mm壳体的射击事件期间，在引燃之后0.7ms壳体压力从大气压升至其最大 压力，然后在引燃之后2.2ms壳体压力降至大气压。知晓压力-时间迹线，壳体的峰值压力可 以在50000psi到70000psi的范围内。
[0175] 不受特定机制或理论约束，所述模型计算涂层和壳体材料内的瞬态温度响应，其 用于确定在射击事件期间壳体加热和开始熔化的时间。由所述模型得到的结果可被校正到 试验数据并用于比较不同壳体材料、涂层材料和涂层厚度，并且预测其它壳体材料、涂层材 料和涂层厚度的成功性。
[0176] 下表对模型预测结果与试验观察结果进行了比较。使用裸黄铜壳体作为基准并且 将其视为对于钻孔试验具有足够性能。重要的是注意发射药气体温度很高以至于通过模型 预测铝壳体和黄铜壳体在所述射击事件完成之前熔化(小于2.2ms)，对于测试的整个持续 时间产生无障碍的流动。如先前所述，如果壳体在峰值压力之前〇.7ms时未熔化，可降低穿 过所述钻孔的流动。所述模型预测具有0.0007英寸涂层厚度的类型III阳极化壳体的开始 熔化时间短于裸黄铜。最后，所述模型预测裸铝壳体的开始熔化时间最短。
[0177] 来自射击试验的公开数据表明，存在介于0.50ms和0.63ms之间的阈值，此时壳体 熔化显著增加。
[0178] 在下表中，将所公开的测试观察结果与来自热模型的预测结果进行比较。如下所 描述，较短的开始熔化时间对应于壳体熔化，而较长的开始熔化时间对应于壳体在钻孔试 验之后未受损伤。
[0179] 使用该模型用于确定具有与裸黄铜相同的能力防止熔化的合金、涂层材料及其厚 度。图8示出了对于两种壳体描绘熔化延迟时间随涂层厚度变化的坐标图，这两种壳体均由 相同的铝合金构成并且每个具有0.0625英寸的孔(例如模拟最坏状况的场景，在壳体中具 有大的制造缺陷）。一种壳体包括其中具有六方氮化硼的涂层体系，而另一壳体具有阳极化 涂层(类型III阳极化涂层）。图8中还示出了裸黄铜基准和总的事件持续时间。从图8可以预 测：1.25密耳的阳极化涂层需要满足与裸黄铜壳体同样的熔化延迟时间，2.4密耳的阳极化 涂层需要在射击事件的整个持续时间维持。图8预测氮化硼涂层具有超过黄铜和阳极化涂 层两者性能的潜力，其中预测仅0.5密耳的涂层在射击事件的整个持续期为铝壳体提供足 够的保护。
[0180] 在一些实施方案中，所述涂层包括不大于5*10_6m2/s的热扩散率。在一些实施方 案中，所述涂层包括不大于2000K的最大温度。
[0181]不受特定机制或理论约束，尽管发射药气体的绝热火焰温度(典型为3000K)可能 显著高于所述涂层的最大温度，然而认为热传递的持续时间（在射击事件期间）不够长，不 足以使涂层温度加热超过其上限。
[0182] 尽管已详细描述了本实用新型的各种实施方案，但是显然本领域的技术人员将想 到这些实施方案的调整和改变。然而应明确理解的是，这样的调整和改变在本实用新型的 精神和范围内。
[0183] 实施方案：
[0184] 实施方案1: 一种装置，其包括:配置成壳体的基材，所述壳体具有至少一个侧壁使 得所述壳体包括内侧壁和外侧壁，配置所述壳体使得其具有两个相反的端部:第一端部和 第二端部；
[0185] 配置位于所述壳体内并且由所述壳体保持并且位置邻近所述第一端部的射弹;发 射药，所述发射药配置在所述射弹和所述壳体的第二端部之间，所述发射药配置为在射击 事件时膨胀并且将射弹从所述壳体射出；以及涂层，该涂层包括其中具有(分散的）颗粒状 氮化硼的保形涂覆层，其中所述涂层被配置为覆盖所述内侧壁和所述外侧壁中的至少一 个，使得所述基材的至少一侧被所述涂层覆盖。
[0186] 在一些实施方案中，所述涂层被配置为覆盖所述壳体的内侧壁和外侧壁使得所述 壳体被包封在所述涂层之内。
[0187] 在一些实施方案中，所述壳体包括弹药壳体。
[0188] 在一些实施方案中，所述壳体包括如下弹药壳体:5.56mm NAT0;0.223Remington; 9mm;.40Caliber S&W;或0.45ACP。
[0189] 在一些实施方案中，所述壳体包括动力工具的引火器的弹药筒。
[0190] 在一些实施方案中，所述基材选自铝、铝合金（如2XXX，6XXX和7 XXX系列铝合金， 2024,6055,7075,7085)、镁、钛、钢、塑料和聚合物。
[0191] 在一些实施方案中，所述基材包括管材(例如采矿管，化学管）。
[0192] 在一些实施方案中，所述基材包括气囊组件。
[0193] 实施方案2: -种装置，其包括:配置成壳体的基材，所述壳体具有至少一个侧壁使 得所述壳体包括内侧壁和外侧壁，配置所述壳体使得其具有两个相反的端部:第一端部和 第二端部;配置位于所述壳体内并且由所述壳体保持并且位置邻近所述第一端部的射弹； 发射药，所述发射药配置在所述射弹和所述壳体的第二端部之间，所述发射药配置为在射 击事件时膨胀并且将射弹从所述壳体射出；以及涂层，该涂层包括其中具有(分散的）颗粒 状氮化硼的含氟聚合物层，其中所述涂层被配置为覆盖所述内侧壁和所述外侧壁中的至少 一个，使得所述基材至少一侧被所述涂层覆盖。
[0194] 实施方案3: -种装置，其包括:弹药枪弹壳体，该弹药枪弹壳体包含配置为保持射 弹和发射药的基材，其中所述弹药枪弹壳体被配置为在其上具有涂层，其中所述涂层包括： 含氟聚合物部分和配置为分散在所述含氟聚合物部分内的添加剂。
[0195] 在一些实施方案中，所述含氟聚合物部分配置为覆盖所述基材(例如完全包封所 述基材）。
[0196] 在一些实施方案中，所述添加剂包括陶瓷添加剂。
[0197] 在一些实施方案中，所述陶瓷添加剂选自于:氧化铝、氮化硼、氧化钛及其组合。
[0198] 在一些实施方案中，所述添加剂的存在范围为:至少5重量％到不大于70重量％。
[0199] 在一些实施方案中，所述壳体(具有涂层的弹药枪弹)能够承受射击事件过程中产 生的至少40ksi的压力。
[0200]在一些实施方案中，所述壳体(具有涂层的弹药枪弹）能够经受至少2.2ms的射击 事件持续时间。
[0201] 在一些实施方案中，所述弹药枪弹壳体能够承受射击事件过程中的不大于3000°C 的温度。
[0202] 在一些实施方案中，所述涂层为牺牲性涂层(也就是说，由于射击事件而消失/烧 尽)。
[0203] 在一些实施方案中，所述涂层被配置在所述壳体的外部。
[0204] 在一些实施方案中，所述涂层被配置在所述壳体的内部。
[0205] 在一些实施方案中，所述涂层配置为包封所述基材(例如，完全覆盖和包围壳体的 内部、外部和上缘/开口、以及底部）
[0206] 在一些实施方案中，所述添加剂包括陶瓷颗粒材料。
[0207] 在一些实施方案中，所述添加剂选自：氧化铝、氧化钛、氧化锆、氮化硼、立方氮化 硼、六方氮化硼、氮化硼多晶型体及其组合。在一些实施方案中，所述添加剂是表面处理过 的。在一些实施方案中，所述添加剂用聚合物进行表面处理。在一些实施方案中，所述添加 剂用有机硅基聚合物和/或聚甲基硅氧烷基聚合物进行表面处理，其中所述聚合物被配置 为与所述涂层和基材配合以促进其中具有表面处理过的添加剂的涂覆基材。有机硅基聚合 物的一些非限定性实施例(如，使用BN-添加剂包括二甲聚硅氧烷(如，亲水性或疏水性的二 甲聚硅氧烷），甲基聚硅氧烷，及其组合）。
[0208] 在一些实施方案中，所述添加剂包括均匀尺寸的颗粒。
[0209] 在一些实施方案中，所述添加剂包括不均匀尺寸的颗粒。
[0210] 在一些实施方案中，所述涂层厚度范围从0.25密耳至2.0密耳厚。
[0211] 在一些实施方案中，所述添加剂包括球形的形状。
[0212] 在一些实施方案中，所述添加剂包括片状的形状。
[0213] 在一些实施方案中，所述添加剂包括多角立方体。
[0214] 在一些实施方案中，所述添加剂包括棱柱形状(例如，纵横比为约1.0)。
[0215] 在一些实施方案中，所述添加剂包括须状形状(例如，细杆形状）。
[0216] 在一些实施方案中，所述添加剂包括盘状形状(例如，圆形扁平形状）。
[0217] 在一些实施方案中，通过目视观察，所述壳体未表现出烧穿事件。
[0218] 在一些实施方案中，通过目视观察，所述壳体未表现出灼烧。
[0219] 在一些实施方案中，通过目视观察，所述壳体未表现出侵蚀。
[0220] 在一些实施方案中，通过目视观察，所述壳体未表现出熔化。
[0221] 在一些实施方案中，所述涂层配置为使所述基材与所述射击事件的热量和压力隔 绝。
[0222] 在一些实施方案中，所述涂层配置为隔离所述基材使其不与射击事件期间释放的 气体接触(即，发射药点燃所产生的气体）。
[0223] 在一些实施方案中，所述涂层包括有机保形涂层。
[0224] 在一些实施方案中，所述涂层包括含氟聚合物。
[0225] 在一些实施方案中，所述涂层包括含氟聚合物、溶剂和至少一种添加剂。
[0226] 实施方案4: 一种装置，其包括:包含基材(如，铝、钛、黄铜、钢、塑料）的枪弹壳体， 所述枪弹壳体具有:底部，配置为包围所述底部并从所述底部向上延伸的周边侧壁，和开 放的上端，以及在枪弹壳体的底部和周边侧壁上的涂层;其中，通过所述涂层，所述枪弹壳 体在持续时间大于两毫秒的射击事件过程中不表现出烧穿，其中所述射击事件产生压力至 少40ksi且温度不大于3000°C的气体。
[0227] 实施方案5: -种方法，该方法包括：由基材材料形成枪弹壳体来提供具有至少一 个侧壁的主体，所述枪弹壳体具有第一端和第二端，其中所述枪弹壳体被配置为保持射弹 和发射药；用含氟聚合物层涂覆所述枪弹壳体，该含氟聚合物层包括分散在其中的陶瓷颗 粒;干燥（固化)所述涂层以便从所述涂层中除去溶剂并使所述涂层设置在所述基材的表面 (如，内侧壁和/或外侧壁）；将射弹和发射药放置到所述壳体内；形成弹药枪弹。
[0228] 在一些实施方案中，涂覆包括:喷涂、浸涂、刷涂/涂绘、辊涂及其组合。
[0229] 在一些实施方案中，所述方法包括在使用含氟聚合物涂覆所述基材之前对所述基 材的表面进行清洁。
[0230] 在一些实施方案中，所述方法包括在使用含氟聚合物涂覆所述基材之前对所述基 材的表面进行脱氧(例如，当所述基材为铝合金时）。
[0231] 在一些实施方案中，涂覆的壳体包括:化学相容性（即，所述涂层和保持在壳体内 的发射药之间(装药和底火））。
[0232] 在一些实施方案中，涂覆的壳体包括:耐腐蚀性(如，作为保存期限测量和/或对富 含湿气的环境的耐受性）。
[0233] 在一些实施方案中，涂覆的壳体包括:足以减少、防止和/或消除枪管和/或壳体的 擦伤和/或剥落的摩擦系数。在一些实施方案中，当涂覆的壳体包含铝合金基材时，摩擦系 数小于0.45。
[0234] 在一些实施方案中，涂覆的壳体包括:耐热性（即，足以承受高温存储、耐火性、和/ 或被装入具有预热枪管的枪械中（例如通过反复、事先的射击事件））。
[0235] 在一些实施方案中，涂覆的壳体包括:发射药耐受性(即，当与火药/装药接触时不 会发生腐蚀和/或劣化）。
[0236] 在一些实施方案中，涂覆的壳体包括:能够被浸没/沉浸到液体(水）中而不损失其 射击能力的防水壳体（即，底漆、装药和壳体组分保持不受影响）。在一些实施方案中，涂覆 的壳体包括耐磨性(在涂层中或该涂层减少、防止和/或消除下方基材(壳体)磨损的能力 测量）。
[0237] 在一些实施方案中，所述涂层配置为在短持续时间、高温加热的事件(例如步枪射 击)期间保护基材材料(例如，金属、聚合物）。
[0238] 在一些实施方案中，壳体组分(涂层和基材材料)被特别配置为体系。在一些实施 方案中，基材材料被配置为提供机械强度(如强度、刚度、断裂韧度和其它力学性能），而所 述涂层(例如包括陶瓷或陶瓷复合材料)被配置为向基材提供热保护和化学保护(例如热绝 缘、耐腐蚀和耐磨性能）。
[0239] 在一些实施方案中，所述基材包括低于所述射击事件温度的热极限。然而，所述基 材和涂层材料的体系/组合足以在射击事件的短持续时间期间减少、防止和/或消除使基材 加热至其热极限。
[0240] 在一些实施方案中，所述涂层厚度被设计为在射击事件期间维持基材温度足够低 以防止其劣化。
【主权项】
1. 一种弹药枪弹，其特征在于，该弹药枪弹包括:配置成壳体的基材，所述壳体具有至 少一个侧壁使得所述壳体包括内侧壁和外侧壁，配置所述壳体使得其具有两个相反的端 部:第一端部和第二端部;配置位于所述壳体内并且由所述壳体保持并且位置邻近所述第 一端部的射弹;发射药，所述发射药配置在所述射弹和所述壳体的第二端部之间，所述发射 药配置为在射击事件时膨胀并且将射弹从所述壳体射出；以及涂层，该涂层包括其中具有 颗粒状氮化硼的保形涂覆层，其中所述涂层被配置为覆盖所述内侧壁和所述外侧壁中的至 少一个，使得所述基材的至少一侧被所述涂层覆盖。2. 如权利要求1中所述的弹药枪弹，其特征在于所述涂层被配置为覆盖所述壳体的内 侧壁和外侧壁使得所述壳体被包封在所述涂层内。3. 如权利要求1中所述的弹药枪弹，其特征在于所述壳体包括弹药壳体。4. 如权利要求1中所述的弹药枪弹，其特征在于所述壳体包括如下弹药壳体：5.56mm NAT0;0.223Remington;9mm;.40Caliber S&W;或0.45ACP。5. 如权利要求1中所述的弹药枪弹，其特征在于所述壳体包括动力工具的引火器的弹 药筒。6. 如权利要求1中所述的弹药枪弹，其特征在于所述基材选自：错、错合金2xxx，6xxx和 7xxx系列铝合金，2024,6055,7075,7085、镁、钛、钢、塑料和聚合物。7. 如权利要求1中所述的弹药枪弹，其特征在于所述基材包括配置为采矿管或化学品 输送管的管材。8. 如权利要求1中所述的弹药枪弹，其特征在于所述基材包括气囊组件。9. 一种弹药枪弹，其特征在于，该弹药枪弹包括:配置成壳体的基材，所述壳体具有至 少一个侧壁使得所述壳体包括内侧壁和外侧壁，配置所述壳体使得其具有两个相反的端 部:第一端部和第二端部;配置位于所述壳体内并且由所述壳体保持并且位置邻近所述第 一端部的射弹;发射药，所述发射药配置在所述射弹和所述壳体的第二端部之间，所述发射 药配置为在射击事件时膨胀并且将射弹从所述壳体射出；以及涂层，该涂层包括其中具有 颗粒状氮化硼的含氟聚合物层，其中所述涂层被配置为覆盖所述内侧壁和所述外侧壁中的 至少一个，使得所述基材的至少一侧被所述涂层覆盖。10. -种弹药枪弹，其特征在于，该弹药枪弹包括:包含由Al、Ti、黄铜、钢、塑料中的一 种形成的基材的枪弹壳体，所述枪弹壳体具有:底部，配置为包围所述底部并从所述底部向 上延伸的周边侧壁，和开放的上端，以及在枪弹壳体的底部和周边侧壁上的涂层；其中，通 过所述涂层，所述枪弹壳体在持续时间大于两毫秒的射击事件过程中不表现出烧穿，其中 所述射击事件产生压力至少40ksi且温度不大于3000°C的气体。
【文档编号】F42B12/78GK205710549SQ201521145507
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2015年11月12日
【发明人】J·A·斯基莱斯, C·沃伦, H·德莱宁, J·麦卡利斯特, T·玛菲, J·韦斯沃尔
【申请人】美铝公司