一种新型耐温耐磷化轻武器夜瞄复合发光材料研制

刘 进，冯蒙丽，宋春荣，黄红军，胡建伟，蔡玉平

(军械工程学院 基础部，石家庄 050003)

现今，夜战已成为现代战争中的重要作战模式之一，夜间训练的必要性也日益突显。夜战和夜训过程中步兵轻武器通常要使用夜间瞄准装置(简称夜瞄装置)。武器在使用过程中会产生局部高温，一些日常维护(如黑色磷化过程)也需要在高温及酸性环境下进行，这就需要夜瞄装置具备良好的耐酸、耐温和耐磷化性能。近年来，随着经济的高速发展，环保、节能的绿色材料越来越受到人们的关注，而光致发光材料就是1 种储能、节能的“绿色”发光材料［1］，可做成发光涂料［2-3］、发光油墨［4］、发光薄膜［5］、发光纤维［6］、发光陶瓷［7-9］、发光塑料［10］等系列夜光产品，在建材装潢、交通运输、军事设施、消防应急以及日用消费品等方面得到了广泛应用，其应用领域的进一步拓展也成为当前研究的热点之一 。本文以光致发光材料为基材，结合化学载体成分，研制了1 种面向步兵轻武器夜瞄装置的新型复合发光材料(简称夜瞄复合发光材料)，并对其耐温、耐酸、耐磷化性能进行了测试。

1 实验

1.1 原材料和设备

夜瞄复合发光材料包括复合荧光粉体和化学载体成分两部分，通过化学合成制备。实验所用原料和仪器如表1、表2 所示。

表1 主要实验原料

表2 主要实验设备

1.2 样品制备

1)复合荧光粉体配备成功后在研钵中充分研磨0.5 h后备用。

2)按照复合荧光粉体占夜瞄复合发光材料的30%、40%、50%质量比与液状化学载体成分混合后，在磁力加热搅拌器中充分搅拌反应(温度不宜超过45℃)，制成黏稠状液体材料，即新型夜瞄复合发光材料。放入适当容器中常温固化24 h，切制成半径1.5 mm、高3 mm 的圆柱形样品以待测试(以下简称30%、40%、50%样品)。

1.3 实验方法

发光性能测试方法:将样品经普通台灯照射20 min 后(照射处光亮度为1 200 mcd/m2)，用屏幕亮度计测试材料余辉亮度，测试时间10 min，然后采用观察法，在人眼可辨亮度内进行发光计时。

耐温性能测试方法:将30%、40%、50%样品在DZF -6050 型真空干燥箱中经100℃烘烤2 h，自然冷却后，进行发光性能测试。

耐中强酸性能测试方法:取磷化液适量，将30%、40%、50%样品在磷化液中常温浸泡6 h，洗净晾干后进行发光性能测试。

耐磷化性能测试方法:将30%、40%、50%样品经黑色磷化工艺(包括除油、酸洗、表面调整、黑色磷化、热水洗、干燥、浸油和质量检验等过程)后，进行发光性能测试。

2 结果与讨论

2.1 夜瞄复合发光材料耐温测试

图1、图2、图3分别为30%、40%、50%样品经耐温性能测试后的余辉亮度衰减曲线。

图1 30%样品加热前后余辉衰减亮度曲线

图2 40%样品加热前后余辉衰减亮度曲线

图3 50%样品加热前后余辉衰减亮度曲线

试验结果显示:复合荧光粉体所占比例越高，样品在开始时刻发光亮度越大，但随时间的推移，差距逐渐减小;所有样品发光亮度均可满足在人眼可辨范围内发光10 h;经100℃加热2 h 后样品发光亮度在500 s 之前稍有下降，之后亮度曲线逐渐趋于一致。表3 相关数据显示，测试时间5 min，30%样品加热后较加热前亮度衰减率为6.25%，40%样品亮度衰减率为5.13%，50%样品亮度衰减率为3.51%，且各比例样品在测试时间为10 min 时亮度值已经完全一样，可见100℃加热2 h 对夜瞄复合荧光材料发光性能影响不大，且复合荧光粉体所占比例越高，温度影响越小。

2.2 夜瞄复合发光材料磷化液浸泡测试

图4 ～图6分别为30%、40%、50%样品经过磷化液常温浸泡6 h 后的余辉亮度衰减曲线。

图4 30%样品磷化液浸泡前后余辉衰减亮度曲线

图5 40%样品磷化液浸泡前后余辉衰减亮度曲线

图6 50%样品磷化液浸泡前后余辉衰减亮度曲线

试验结果经磷化液浸泡6 h 后样品发光亮度有所下降，表3 显示测试时间5 min 时，样品亮度衰减率在5.13% ～8.91%，且各比例样品在测试时间为10 min 时亮度衰减率在5.71%以下，并且衰减率呈逐渐下降趋势。对比图4 ～图6可知，复合荧光粉体所占比例越高，样品受磷化液腐蚀影响越大，这说明复合荧光粉体较化学载体成分受酸影响较大，但样品可满足在人眼可辨范围内发光10 h。

2.3 夜瞄复合发光材料耐磷化测试

图7 ～图9分别为30%、40%、50%样品经过黑色磷化工艺后的余辉亮度衰减曲线。表3 为样品余辉亮度对比表。

图7 30%样品磷化前后余辉衰减亮度曲线

图8 40%样品磷化前后余辉衰减亮度曲线

图9 50%样品磷化前后余辉衰减亮度曲线

试验结果经黑色磷化工艺后，样品的发光性能稍有增强，测试时间5 min 时亮度增强率在3.13%以上，而10 min时亮度增强率更是在5.26%以上。分析磷化工艺相关过程，酸洗、磷化液浸泡、热水洗都会使样品发光亮度降低，从而确定浸油过程能够使得样品发光性能显著增强。

表3 样品余辉亮度对比

3 结束语

针对当前夜间瞄准装置使用及日常维护需求，对以光致发光材料为基材研制的新型夜瞄复合荧光材料进行了研究。耐温、耐中强酸、耐磷化测试显示:测试样品发光亮度均可满足在人眼可辨范围内发光10 h;100℃加热2 h 对夜瞄复合荧光材料发光性能影响不大，且复合荧光粉体所占比例越高，温度影响越小;磷化液浸泡6 h 会使夜瞄复合荧光材料发光亮度稍有下降，且复合荧光粉体较化学载体成分受酸影响较大;经磷化工艺后，夜瞄复合荧光材料的发光亮度增强。新型夜瞄复合荧光材料在测试中表现出了良好的耐温、耐中强酸和耐磷化性能，可满足传统夜瞄装置的作战、训练发光及日常武器维护需要。

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