硝酸肼鎳用于剛性電點火頭的試驗研究

歐仙榮

(福建海峽科化股份有限公司，福建 明溪　365201)

硝酸肼鎳用于剛性電點火頭的試驗研究

歐仙榮

(福建海峽科化股份有限公司，福建 明溪365201)

摘要：介紹了以硝酸肼鎳為基藥制造的剛性電點火頭，對基藥的選擇、點火藥的配比和剛性電點火頭的制作進行了介紹并對點火頭的電性能指標進行了測試，通過串聯起爆和機械感度試驗，證明用硝酸肼鎳為基藥制造的剛性電點火頭能夠滿足產品質量和生產安全要求。

關鍵詞：硝酸肼鎳；電點火頭；延期時間；發火電流；串聯起爆；機械感度

電點火頭是常見的一種電火工品，在海、陸、空多種武器裝備中，作為發射系統、點傳火系統、引爆系統等裝置中的首發火工元件。電點火頭可在規定的安全距離內遠程點火，在使用者的指令下使裝置即刻發火。電點火頭是工業電雷管發火機構的核心部分，是確保雷管質量的關鍵元件。至今用于電點火頭藥劑的種類繁多，但是現有點火頭藥劑大都存在著腐蝕性強、對環境存在污染、混制危險性大、安全電流低等缺點。大多數的工業電點火頭用藥劑含有硫氰酸鉛、三硝基間苯二酚鉛和四氧化三鉛[1]等,這類化合物燃燒后會產生含鉛的煙霧，該污染物進入大氣，污染環境，對現場人員身體健康造成傷害。所以對“綠色”含能材料的研究尤為重要，目前世界上許多研究小組正在進行“綠色”含能材料的研究。

為此，通過試驗設計出一種點火藥配方應用于剛性電點火頭，該點火藥劑化學安定性好，點火藥頭制作及使用安全，同時還具備點火頭防潮能力強，強度高，燃燒產生的氣體少等特點。

1藥頭結構的選擇

目前，國內民爆器材廠家生產的工業電點火頭多數為彈性電點火頭，因其結構及工藝固有的一些缺陷，導致該結構的雷管質量難以提高。如彈性電點火頭普遍存在電發火參數偏差大，電性能均一性差等缺點，且彈性結構易造成點火頭裝配時卡裂或藥頭脫落等質量問題，制約了工業電雷管產品質量的提高[2]。

剛性電點火頭具有以下質量優勢[3]：沖梳齒鋼帶為沖床預沖，橋距固定，電阻穩定；自動焊接機直接對鋼帶進行橋絲焊接，從根本上解決了焊液腐蝕橋絲、長貯發生電阻變化及斷橋的質量隱患；蘸藥頭工序采用蘸藥機多次蘸藥及采取遠紅外烘干，藥頭的密實性較好，特別是橋絲與點火藥的包覆較好；剛性藥頭在電雷管裝配、產品運輸及爆破網絡連接時具有很好的抗震、抗拉性能。因此，點火藥性能研究的對象采用剛性結構藥頭。剛性藥頭的結構見圖1。

圖1　剛性藥頭結構示意圖

2基藥的選擇

基藥是點火頭藥劑的主要成分，是電點火頭發火性能的主要影響因素，其中的發火點是影響點火頭安全電流和發火電流最主要的因數。基藥的相容性影響點火頭長期儲存的質量穩定性，而機械感度則會影響生產、運輸、使用過程中的安全性。采用硝酸肼鎳作為剛性藥頭的基藥進行性能研究。

2.1　硝酸肼鎳

2.1.1硝酸肼鎳(NHN)簡介

硝酸肼鎳是一種配位化合物起爆藥，配位式為[Ni(N2H4)3](NO3)2，是一種淡紫色粉末晶體。它具有制造工藝簡單、產品性能良好和質量穩定的特點。據資料介紹[4]，硝酸肼鎳對紫銅、鋁、鐵和鋼片等不起化學作用；在(50±1)℃長期加熱下很安定，吸濕量很少。特別是在制備過程中的母液可循環利用，基本上無工業廢水，保護了環境。

2.1.2硝酸肼鎳的制備

硝酸肼鎳可由硝酸鎳與水合肼在適當的條件下反應制得。其反應式如下：

Ni(NO3)2+ 3N2H4·H2O → [Ni(N2H4)3](NO3)2+ 3H2O

將各料液配成要求的濃度，過濾，取樣分析合格后備用。先在化合器中加入硝酸鎳溶液，攪拌加熱到65℃左右，然后滴加水合肼溶液。加料時間控制在35～40 min，料液加完后繼續攪拌10 min，降溫至35℃以下出料。抽濾、洗滌、干燥。抽濾和洗滌的廢液返回用于配料。制得的硝酸肼鎳過200目篩備用。

2.2　添加劑和黏合劑的選擇

本試驗添加物選用Pb3O4是源于該材料熱穩定性好，材料中所含的鉛具有驚人的穩定性，既能提高點火頭的安全電流，又不會增大發火電流。本試驗粘合劑選用聚乙烯醇水溶液，質量濃度為8%~10%，pH為7左右。聚乙烯醇水溶液的揮發速度慢，所以不會出現點火藥劑與橋絲接觸不緊密現象。

3制作點火頭

3.1　點火藥配比

點火藥的配比：以硝酸肼鎳為基藥，外加10% Pb3O4，以質量濃度為8%~10%的聚乙烯醇水溶液為粘合劑。

3.2　點火藥混制

點火藥的混制步驟為：按組分配比先稱量好硝酸肼鎳(應去除水分含量)和Pb3O4，倒入混藥容器內，接著按30～32 mL/100 g的比例加入(8%~10%)聚乙烯醇水溶液，手工初步攪拌，然后放入混藥機中混合均勻。

3.3　剛性藥頭制作

剛性藥頭的制作步驟為：鋼帶經梳齒沖床預沖定位孔，在注塑機上注塑料塊，接著在整形及橋絲焊接機上制成點火頭的兩個電極，同時折疊壓住橋絲，焊接，以保證電極與橋絲接觸良好，然后進行外觀檢查，人工盤繞在專用的磁盤上。在蘸藥機上分3次沾上點火藥并逐次在遠紅外干燥機內干燥，干燥后的點火頭藥量應為15~25 mg。制成的點火頭在腳線對焊機與腳線焊接，最后沾防潮漆并烘干。

4產品性能檢測

4.1　延期時間測定

電點火頭的發火時間[5]是指點火頭從開始受到電流刺激到點火頭發出火光所用的時間。用制作好的點火頭裝配成瞬發電雷管，測其延期時間，亦即點火頭的發火時間。結果見表1。

表1　點火頭延期時間測定

試驗結果表明：電點火頭的發火時間符合≤12.5 ms的國家標準要求，且發火時間較為均一。

4.2　發火電流測試

電點火頭的發火過程分為橋絲預熱和藥劑發火兩個階段[6]。用電參數測試儀通過升降法[7]試驗并經過計算得到電引火藥頭的50%發火電流、標準偏差、安全電流和最小發火電流。測試原理見圖2[8]，測試結果見表2。

圖2　電流感度試驗

試驗電流i試驗結果nin'i結果整理inii2ni0.340003000.3501310330.360210720400.37037521630.38045120800.390510525N=∑ni=26 N'=∑n'i=26A=∑ini=69 B=∑i2ni=211

樣本標準差(S)計算：M=(NB-A2)/N2=1.07；S=1.620(M+0.029)d=0.017 8(A)。

發火電流的計算：X0.999 9=X0。50+3.719S=0.428(A)；X0.0001=X0。50-3.719S=0.295(A)。

試驗結果表明：安全電流、最小發火電流符合工業電雷管電性能指標安全電流≥0.20 A，最小發火電流≤0.45 A的國家標準要求。

4.3　串聯起爆試驗

串聯起爆電流標志著電雷管對電流短時間作用感度的一致性和串聯起爆的可靠性。串聯準爆電流的實際物理意義：能確保串聯起爆網路中所有雷管全部發火的最小起爆藥電流，這個電流實際上應稱為最小串聯起爆電流。工業電雷管的最小串聯起爆電流值對于爆破工程中起爆器的選擇和爆破網路的設計更有實際意義[9]。

在此分別以硝酸肼鎳為基藥制作的剛性電點火頭裝配成索式秒延期電雷管2、3段各100發，4段300發， 5段500發進行串聯起爆試驗。每組串聯起爆試驗數量為20發，串聯后通以1.2 A的恒定直流電流。結果為1 000發試驗產品全部正常起爆，沒有出現拒爆和丟炮現象。試驗結果表明：硝酸肼鎳電點火頭對電流短時間作用感度的一致性和串聯起爆的可靠性好，點火能力較強。

4.4　機械感度試驗

4.4.1摩擦感度試驗

抽取10組(每組各10發)電點火頭，分別將每組點火頭的前端腳線部分擰緊，用點火頭在粗糙的水泥地面上刮磨，直至點火頭上的藥劑刮盡，10組電點火頭均無出現發火燃燒現象。

4.4.2撞擊感度試驗

抽取10組(每組各10發)電點火頭，分別將每組點火頭的前端腳線部分擰緊，點火頭朝下，從離地1.5 m的高度自由落下后與粗糙的水泥地面正面碰撞，十組電點火頭均無出現發火燃燒現象。

從以上兩種簡單、直觀的機械感度試驗可以看出，硝酸肼鎳電點火頭具有合適的摩擦、撞擊感度，能夠滿足電點火頭生產、電雷管裝配及使用過程的安全要求。

5結束語

通過對以硝酸肼鎳為基藥制作的剛性電點火頭的試驗研究，可以得出以下結論：電點火頭的電性能指標滿足《工業電雷管》(GB8031—2005)標準要求；電點火頭對電流作用感度的一致性和串聯起爆的可靠性好，點火能力強；具有合適的機械感度，能夠滿足電點火頭生產與電雷管裝配過程的安全要求。對生產硝酸肼鎳起爆藥的起爆器材生產廠家，該點火藥具有生產通用性好的優點。

參考文獻：

[1]Son S F,Hiske A.無鉛電點火頭[J].火工情報，2003(1)：52-57.

[2]劉自鐋，蔣榮光.工業火工品[M].北京：兵器工業出版社，2003.

[3]王川.論剛性電引火藥頭技術的優勢[J].爆破器材，2007(2)：29-30.

[4]尹志宏，鄒洪暉，李利村.硝酸肼鎳起爆藥應用于工業紙火雷管的研究[J].火工品，2006(6)：35-38.

[5]強濤，周彬，秦志春.橋絲式電點火頭發火時間的預測[J].爆破器材，2005(6)：19-21.

[6]葉迎華.火工品技術[M].北京：北京理工大學，2007.

[7]GJB 377—87，感度試驗用升降法[S].

[8]紀鋼，劉芳芳，司洞洞.材料腐蝕領域本體下的腐蝕特征元數據[J].重慶工商大學學報：自然科學版，2014，31(3)：86-90.

[9]沈瑞琪.含能材料實驗[M].南京：南京理工大學，2007.

[10]民用爆破器材測試技術[M].南京：南京理工大學，2008.

(責任編輯楊繼森)

收稿日期：2014-11-15

作者簡介：歐仙榮(1972—),男,工程師,主要從事起爆器材工藝技術研究。

doi:10.11809/scbgxb2015.07.039

中圖分類號：TJ314

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0707(2015)07-0154-03

本文引用格式：歐仙榮.硝酸肼鎳用于剛性電點火頭的試驗研究[J].四川兵工學報，2015(7):154-156.

Citation format:OU Xian-rong.Study on Rigid Electrical Ignition Head of Nickel Hydrazine Nitrate[J].Journal of Sichuan Ordnance,2015(7):154-156.

Study on Rigid Electrical Ignition Head of Nickel Hydrazine Nitrate

OU Xian-rong

(Fujian Haixia Technology Co., Ltd., Mingxi 365201, China)

Abstract:This paper was aimed to introduce the research on the feasibility of application of Nickel Hydrazine Nitrate(NHN) to produce the rigid electrical ignition head. The selection of priming ignition composition, the raw material ratio of ignition composition and the manufacture of the rigid electrical ignition head were stated, also the electrical parameters were measured. The experimentation of series firing and mechanical sensitiveness proved that the rigid electrical ignition head using NHN as priming ignition composition could satisfy the requirement of quality and manufacturing safety of industrial electric detonator.

Key words:nickel hydrazine nitrate; electrical ignition head; delay time; ignition current; series firing; mechanical sensitiveness

【化學工程與材料科學】