现代武器,应该适应各种环境条件的变化。在很短的时间内,无论从寒冷、潮湿的环境到炎热、干燥的环境,还是从仓库中恒温干净的环境到各种污染的环境,武器系统不受到损坏,其性能仍然达到人们所期望的要求,这主要是由于金属表面涂层起到了至关重要的作用。随着科学技术的发展,金属表面处理技术在军事工业中的应用越来越受到人们的关注。

—、应用表面涂层的尖端武器系统

实验证明,金属表面处理技术在下列尖端武器上得到成功的应用。

LANTIRN是 F-15和F-16等喷气式战斗机的导航和目标系统,它由一个导航舱和一个靶舱组成,在导航舱中有一台红外线探测设备、区域跟踪雷达和一台带有显示器的电子计算机。靶舱能使飞行员在远距离的范围内确定目标位置并释放常规炸弹、激光制导炸弹和红外线制导导弹。

地狱之火激光制导导弹是一种在美国战斗直升飞机上使用的空对地反坦克武器,这种自导导弹无论在白天还是在黑夜,甚至在暴风雨中都能准确的击中固定或移动的目标,其性能始终超过了实际可靠性的要求,这种地狱之火导弹和红外探测设备等目标瞄准系统(tads)一起使用,能自动跟踪和击中目标。

铜头导弹是另一种激光制导的反坦克武器,用155 mm大炮发射这种导弹,能摧毁固定或运动着的装甲目标。

爱国者导弹能在低空、中空和高空提供有效的防护,可同时对付多个目标,具有火力强和有效区域广等特点。

二、表面涂层的种类和作用

无论在什么情况下,确定和使用各种各样的表面涂层,是为了远远超过原有金属表面的性能。一般来说,涂层的目的就是提供腐蚀防护,耐磨性和滑润性的需要,如果没有正确的涂层,武器系统就不能起到设计的作用,以致损坏太快不能使用。

对于大多数武器零件来说,所使用的表面涂层分为三类:转化涂层、有机涂层(油漆)、和金属镀层。

1. 转化涂层

在武器系统中所使用的主要金属涂饰工艺就是铬酸盐转化涂层和铝阳极涂层。

铬酸盐转化涂层的使用非常普遍,特别是在飞机零件上。其中最常用的材料是铝,因为它的重量轻。另外,这种涂层对有机涂层来说是极好的预处理,并为涂不着油漆的内部元件提供了极好的耐蚀性,其工艺发展满足了军事技术的需要。在铝上产生阳极涂层的工艺包括了铬酸阳极氧化处理和硫酸阳极氧化处理的两个过程。将阳极涂层染色可改善其光学性能。由于染黑的阳极涂层可使光的反射减至最小,所以,这种涂层在有光学装置的武器系统中应用很普遍。前面所述的导航装置LANTIRN和目标瞄准系统TADS就是利用了这种涂展。

此外,阳极涂层还具有耐腐蚀性、耐磨性和提高油漆的粘着力等优良特性。当需要作耐磨使用时,用硬阳极涂层工艺,这种涂层的厚度达到50.8~76.2 μm,可用油石磨光来满足严格的尺寸公差。

2. 有机涂层

武器系统中的零件涂上有机涂层是极其重要的,这些涂层包括瓷漆、环氧涂层和聚氨基甲酸酯涂层。所使用的工艺包括预处理、初步涂漆和最后上漆等三个步骤。

预处理是由上面讨论的铬酸转化涂层和阳极涂层组成,在含铁衬底的情况下,可以使用一种浸蚀涂料,这种涂料用来保证涂层具有良好的粘着力,另外环氧涂层具有优良的防护特性。

涂层种类的使用是随环境的变化而变化,在一般环境条件下,金属表面用瓷漆来涂饰。当需要耐磨和耐潮湿时,金属表面通常用环氧涂层来涂饰。在恶劣环境条件下,金属表面用聚氨基甲酸酯涂层涂饰。在各种各样危险的环境中,涂层MIL-C-832 S6能提供较好的防护。由于伪装涂层CARC的反射率低,难于被空中侦察发现,因此在大多数武器系统中得到应用。

有机涂层除了提供腐蚀防护外,还可在军用武器系统上作标记,因为这种涂层的字迹清楚而且保存时间长,所以有机涂层的标记有利于武器的安全操作,其标记技术包括压印和型板技术等。

3. 金属镀层

金属镀层在武器系统中也起着重要作用,主要是由于它适用于各种金属表面,能在复杂表面上获得厚度均匀的镀层。化学镀镍就是一种经常使用的金属镀层,它优良的耐磨性,能防止对铝和钢表面的擦伤。镀金层能在触点上提供电的连续性,其原因是由于它的抗氧化性和保持镀层纯净的能力。镀金层也可在光学元件上作为反射表面使用。

一些功能性镀层已在航空工业中得到特殊应用,铝离子的气相沉积就是所使用的一种工艺,这种沉积层不仅在钢衬底上普遍应用,而且在其它金属上得到应用。离子气相沉积层提供的腐蚀防护,不受金属构件潜在氢脆的影响,在LANTIRN和铜头导弹等武器系统中使用了这种沉积工艺。

从上面可以看出,涂层具有各种优良的防护特性,随着军事工业的发展,金属表面处理技术将起到越来越重要的作用。