Химические реактивы,
комплектующие и оборудование
для пиротехники

Порошки металлов и сплавов

Показывать по:

Порошки металлов и сплавов в пиротехнике.

Активные металлы. Металлические горючие, такие как магний, алюминий, титан и др., широко применяются в современной пиротехнике. Они обеспечивают полноту сгорания пиротехнических смесей за счет сочетания своей химической активности в реакциях горения с высокой теплотворной способностью. В осветительных составах основное излучение возникает именно за счет свечения раскаленных частиц окислов металлов типа магния или алю- миния. В термитных и термитно-зажигательных пиротехнических составах металлы способствуют высокому удельному тепловыделению на единицу воспламеняемой поверхности и образованию расплавленных шлаков, чего нельзя добиться при использовании углеводородных зажигательных компо- зиций типа «напалмов», т.к. высокая теплота сгорания углеводородов рассеи- вается газообразными продуктами горения.

Малоактивные металлы. Использование малоактивных металлов в пиротехнике носит ограниченный характер, т.к. теплотворная способность на единицу массы обычных металлов заметно ниже, чем для магния и алюминия. Тем не менее они находят применение в малогазовых замедлительных, теплогенерирующих и реже – в воспламенительных составах, где излишне высо- кая температура сгорания может приводить к образованию газов и паров, что крайне нежелательно в некоторых типах изделий.

Алюминий, Al

Мол. масса 26,98. Серебристый блестящий металл. Порошок чешуйчатого алюминия имеет серебристый цвет, сферический – внешне напоминает порошок цемента.  

При обычной температуре алюминий устойчив к действию воды и слабых кислот благодаря тонкой защитной пленке оксидов и гидроксидов алюминия. Реагирует со щелочами, соляной и серной кислотой. Не реагирует с концентрированной азотной и уксусной кислотами.

t пл. 660°С. t кип. 2450°С. Плотность 2,699 г/см3. Теплоемкость при 300K 899 Дж/(кг·К), теплопроводность 217 Вт/(м·К). Удельная теплота плавления 396,6 кДж/кг. Удельная теплота испарения 10878 кДж/кг. Теплота сгорания 32740 кДж/ кг. Тонкая пыль взрывоопасна . Температура воспламенения воздушной взвеси порошка 550-640°С, слоя алюминиевой пыли 470-750°С.

Наиболее дешевый металлический порошок из широко применяющихся в пиротехнике. Составы на его основе трудней воспламеняются, чем с магнием. Выпускается в виде порошка с частицами неправильной (оскольчатой), сферической формы (atomized) и в виде чешуек (flake). Чешуйчатый алюминий применяется в пиротехнике, в искрящихся составах, сферический – как горючее в ВВ, смесевых ракетных топливах, военной пиротехнике, например в зажигательных составах. С оскольчатой формой – в искрящихся составах. Выпускается также специальный очень мелкий алюминий с развитой поверхностью (dark pyro). Он имеет темно-серый цвет, легко воспламеняется, но опасен в обращении. Сферический алюминий получают распылением расплавленного алюминия в среде азота с небольшой добавкой кислорода. Чешуйчатый – размолом алюминиевого пульверизата в шаровых мельницах. Некоторые сорта порошкообразного алюминия содержат значительное количество окиси. Пыль алюминия при высоких концентрациях в воздухе способна взрываться от малейшей искры.

И хотя алюминий достаточно стабильный при хранении материал, к составам с нитратами предъявляют повышенные требования по содержанию в них воды, иначе при хранении протекает следующая реакция (с разогревом):

3KNO3+ 8Al + 12H2O → 3KAlO2+ 5Al(OH)3+ 3NH3

Для предотвращения этой реакции вводят небольшие кол-ва борной кислоты либо используют алюминий, покрытый гидрофобными добавками. При обычной температуре алюминий весьма устойчив к действию нитрата аммония, однако, предназначенный для использования в АСВВ подвергают пассивации обработкой порошка растворами солей хромовой кислоты или нитритов. Стабилизации защитной пленки на поверхности металла способствуют добавки фосфатов. В присутствии влаги медленно реагирует с хлоратами и перхлоратами, не реагирует с перхлоратом аммония. Продажный чешуйчатый алюминий во избежание окисления на воздухе часто покрывают стеарином.

Алюминий как искрообразователь: в составах образует яркие рассыпающиеся искры цветом от желтого до серебристо-белого. Эффект может варьироваться в зависимости от сорта алюминия. Лучший искрообразователь по соотношению цены и красочности эффекта.

Табл. Некоторые сорта порошков алюминия  

Марка

Размер частиц, мкм

% алюминия

Уд. поверхность, см2

Форма частиц

ПА-1

306

-

630-900

оск.

ПА-2

179

-

1200-1500

оск.

ПА-3

105

-

1900-2400

оск.

ПА-4

56

91

2700-2900

оск.

ПА-5

-

99

-

оск.

АСДТ

30

96

-

сфер.

АСД-1

15

99,2-99,5

-

сфер.

АСД-2

5

99

-

сфер.

АСД-4

8

98

-

сфер.

ПП-1

6-7

90

-

чеш.

ПП-2

5-6

90

-

чеш.

ПП-3

4-5

90

-

чеш.

ПП-4

3-4

90

-

чеш.

ПАК (ПАП)-3

0,8-0,9

-

-

чеш.

ПАК (ПАП)-4

0,7-0,8

-

-

чеш.

Титан, Ti

Мол. масса 47,90. Существует в двух модификациях альфа (гексагональная решетка) и бета (кубическая решетка) с температурой фазового перехода около 882°С. Теплота фазового перехода 3,8 кДж/моль. Порошок цвета от серебристого до темно-серого.

t пл. 1671°С. t кип. 3327°С. Температура воспламенения порошка на воздухе около 250°С. Пыль воспламеняется при 380°С. Компактный металл загорается при 700-800°С.

Плотность 4,502 г/см3, у бета-формы 4,32 г/см3 при 900°С. Теплоемкость при 300K 548 Дж/(кг·К), теплопроводность 15,5 Вт/(м·К). Удельная теплота плавления 395,8 кДж/кг. Удельная теплота испарения 8575 кДж/кг. Теплота сгорания около 20000 кДж/кг, однако, объемная теплота сгорания выше, чем у алюминия. Порошок титана применяется в воспламенительных и зажигательных составах в случаях, когда необходима повышенная плотность энергии. Кроме того, используется в искристых фейерверочных составах. Является, по-видимому, лучшим искрообразователем из существующих, широкое применение его сдерживается лишь большей ценой металлического титана по сравнению с железом или алю- минием. Устойчив к коррозии. При повышенной температуре может гореть в двуокиси углерода. Не токсичен и физиологически инертен. Отечественная промышленность для нужд пиротехники массово выпускает 3 сорта порошка титана: ПТС (порошок титана средний), ПТМ (порошок титана мелкий), ПТОМ (порошок титана очень мелкий). Изготавливаются эти сорта порошков кальциевогидридным способом  

Табл. Некоторые сорта порошков титана 

Марка

Средн. разм. частиц, мкм

% ме- талла

Удельная пов-ть, см2

N, %

C, %

H, %

Ni,Fe, %

Si, %

Ca, %

Cl, %

ПТС

180

98,92

900-980

0,07

0,07

0,35

0,4

0,01

0,08

0,06

ПТМ

80

98,92

1200-1300

0,07

0,07

0,35

0,4

0,01

0,08

0,07

ПТОМ

50

98,97

1300-1450

0,07

0,07

0,4

0,4

0,01

0,08

0,08