一種新型耐溫耐磷化輕武器夜瞄復(fù)合發(fā)光材料研制

劉 進，馮蒙麗，宋春榮，黃紅軍，胡建偉，蔡玉平

(軍械工程學(xué)院 基礎(chǔ)部，石家莊 050003)

現(xiàn)今，夜戰(zhàn)已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的重要作戰(zhàn)模式之一，夜間訓(xùn)練的必要性也日益突顯。夜戰(zhàn)和夜訓(xùn)過程中步兵輕武器通常要使用夜間瞄準(zhǔn)裝置(簡稱夜瞄裝置)。武器在使用過程中會產(chǎn)生局部高溫，一些日常維護(如黑色磷化過程)也需要在高溫及酸性環(huán)境下進行，這就需要夜瞄裝置具備良好的耐酸、耐溫和耐磷化性能。近年來，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，環(huán)保、節(jié)能的綠色材料越來越受到人們的關(guān)注，而光致發(fā)光材料就是1 種儲能、節(jié)能的“綠色”發(fā)光材料［1］，可做成發(fā)光涂料［2-3］、發(fā)光油墨［4］、發(fā)光薄膜［5］、發(fā)光纖維［6］、發(fā)光陶瓷［7-9］、發(fā)光塑料［10］等系列夜光產(chǎn)品，在建材裝潢、交通運輸、軍事設(shè)施、消防應(yīng)急以及日用消費品等方面得到了廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域的進一步拓展也成為當(dāng)前研究的熱點之一 。本文以光致發(fā)光材料為基材，結(jié)合化學(xué)載體成分，研制了1 種面向步兵輕武器夜瞄裝置的新型復(fù)合發(fā)光材料(簡稱夜瞄復(fù)合發(fā)光材料)，并對其耐溫、耐酸、耐磷化性能進行了測試。

1 實驗

1.1 原材料和設(shè)備

夜瞄復(fù)合發(fā)光材料包括復(fù)合熒光粉體和化學(xué)載體成分兩部分，通過化學(xué)合成制備。實驗所用原料和儀器如表1、表2 所示。

表1 主要實驗原料

表2 主要實驗設(shè)備

1.2 樣品制備

1)復(fù)合熒光粉體配備成功后在研缽中充分研磨0.5 h后備用。

2)按照復(fù)合熒光粉體占夜瞄復(fù)合發(fā)光材料的30%、40%、50%質(zhì)量比與液狀化學(xué)載體成分混合后，在磁力加熱攪拌器中充分攪拌反應(yīng)(溫度不宜超過45℃)，制成黏稠狀液體材料，即新型夜瞄復(fù)合發(fā)光材料。放入適當(dāng)容器中常溫固化24 h，切制成半徑1.5 mm、高3 mm 的圓柱形樣品以待測試(以下簡稱30%、40%、50%樣品)。

1.3 實驗方法

發(fā)光性能測試方法:將樣品經(jīng)普通臺燈照射20 min 后(照射處光亮度為1 200 mcd/m2)，用屏幕亮度計測試材料余輝亮度，測試時間10 min，然后采用觀察法，在人眼可辨亮度內(nèi)進行發(fā)光計時。

耐溫性能測試方法:將30%、40%、50%樣品在DZF -6050 型真空干燥箱中經(jīng)100℃烘烤2 h，自然冷卻后，進行發(fā)光性能測試。

耐中強酸性能測試方法:取磷化液適量，將30%、40%、50%樣品在磷化液中常溫浸泡6 h，洗凈晾干后進行發(fā)光性能測試。

耐磷化性能測試方法:將30%、40%、50%樣品經(jīng)黑色磷化工藝(包括除油、酸洗、表面調(diào)整、黑色磷化、熱水洗、干燥、浸油和質(zhì)量檢驗等過程)后，進行發(fā)光性能測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 夜瞄復(fù)合發(fā)光材料耐溫測試

圖1、圖2、圖3分別為30%、40%、50%樣品經(jīng)耐溫性能測試后的余輝亮度衰減曲線。

圖1 30%樣品加熱前后余輝衰減亮度曲線

圖2 40%樣品加熱前后余輝衰減亮度曲線

圖3 50%樣品加熱前后余輝衰減亮度曲線

試驗結(jié)果顯示:復(fù)合熒光粉體所占比例越高，樣品在開始時刻發(fā)光亮度越大，但隨時間的推移，差距逐漸減小;所有樣品發(fā)光亮度均可滿足在人眼可辨范圍內(nèi)發(fā)光10 h;經(jīng)100℃加熱2 h 后樣品發(fā)光亮度在500 s 之前稍有下降，之后亮度曲線逐漸趨于一致。表3 相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，測試時間5 min，30%樣品加熱后較加熱前亮度衰減率為6.25%，40%樣品亮度衰減率為5.13%，50%樣品亮度衰減率為3.51%，且各比例樣品在測試時間為10 min 時亮度值已經(jīng)完全一樣，可見100℃加熱2 h 對夜瞄復(fù)合熒光材料發(fā)光性能影響不大，且復(fù)合熒光粉體所占比例越高，溫度影響越小。

2.2 夜瞄復(fù)合發(fā)光材料磷化液浸泡測試

圖4 ～圖6分別為30%、40%、50%樣品經(jīng)過磷化液常溫浸泡6 h 后的余輝亮度衰減曲線。

圖4 30%樣品磷化液浸泡前后余輝衰減亮度曲線

圖5 40%樣品磷化液浸泡前后余輝衰減亮度曲線

圖6 50%樣品磷化液浸泡前后余輝衰減亮度曲線

試驗結(jié)果經(jīng)磷化液浸泡6 h 后樣品發(fā)光亮度有所下降，表3 顯示測試時間5 min 時，樣品亮度衰減率在5.13% ～8.91%，且各比例樣品在測試時間為10 min 時亮度衰減率在5.71%以下，并且衰減率呈逐漸下降趨勢。對比圖4 ～圖6可知，復(fù)合熒光粉體所占比例越高，樣品受磷化液腐蝕影響越大，這說明復(fù)合熒光粉體較化學(xué)載體成分受酸影響較大，但樣品可滿足在人眼可辨范圍內(nèi)發(fā)光10 h。

2.3 夜瞄復(fù)合發(fā)光材料耐磷化測試

圖7 ～圖9分別為30%、40%、50%樣品經(jīng)過黑色磷化工藝后的余輝亮度衰減曲線。表3 為樣品余輝亮度對比表。

圖7 30%樣品磷化前后余輝衰減亮度曲線

圖8 40%樣品磷化前后余輝衰減亮度曲線

圖9 50%樣品磷化前后余輝衰減亮度曲線

試驗結(jié)果經(jīng)黑色磷化工藝后，樣品的發(fā)光性能稍有增強，測試時間5 min 時亮度增強率在3.13%以上，而10 min時亮度增強率更是在5.26%以上。分析磷化工藝相關(guān)過程，酸洗、磷化液浸泡、熱水洗都會使樣品發(fā)光亮度降低，從而確定浸油過程能夠使得樣品發(fā)光性能顯著增強。

表3 樣品余輝亮度對比

3 結(jié)束語

針對當(dāng)前夜間瞄準(zhǔn)裝置使用及日常維護需求，對以光致發(fā)光材料為基材研制的新型夜瞄復(fù)合熒光材料進行了研究。耐溫、耐中強酸、耐磷化測試顯示:測試樣品發(fā)光亮度均可滿足在人眼可辨范圍內(nèi)發(fā)光10 h;100℃加熱2 h 對夜瞄復(fù)合熒光材料發(fā)光性能影響不大，且復(fù)合熒光粉體所占比例越高，溫度影響越小;磷化液浸泡6 h 會使夜瞄復(fù)合熒光材料發(fā)光亮度稍有下降，且復(fù)合熒光粉體較化學(xué)載體成分受酸影響較大;經(jīng)磷化工藝后，夜瞄復(fù)合熒光材料的發(fā)光亮度增強。新型夜瞄復(fù)合熒光材料在測試中表現(xiàn)出了良好的耐溫、耐中強酸和耐磷化性能，可滿足傳統(tǒng)夜瞄裝置的作戰(zhàn)、訓(xùn)練發(fā)光及日常武器維護需要。

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