DE10001888A1 - Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres - Google Patents
Verfahren zur Innenbeschichtung eines WaffenrohresInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres (2), auf dessen innerer Oberfläche (25) zur Vermeidung von Erosionen mindestens in einem Teilbereich eine Chromschicht (26) durch Elektroplattieren aufgebracht wird. DOLLAR A Um das Waffenrohr (2) mit einer Innenbeschichtung zu versehen, mit der erreicht wird, daß die Rohrerosionen geringer sind als bei vergleichbaren Waffenrohren, schlägt die Erfindung vor, daß zur elektrolytischen Abscheidung der Chromschicht (26) mittels eines gepulsten elektrischen Stromes (8) eine der Anzahl der elektrischen Stromimpulse (9-15) entsprechende Anzahl von Teilchromschichten (17-23) aufeinander abgeschieden wird und daß die Impulsdauer (16) des elektrischen Stromes (8) derart gewählt wird, daß das Kristallitwachstum während der einzelnen abgeschiedenen Teilchromschichten (17-23) vor ihrem natürlichen Ende unterbrochen wird und die Chromschicht (26) ein globulares polytropes Gefüge aufweist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres, auf des
sen inneren Oberfläche zur Vermeidung von Erosionen mindestens in einem Teilbereich
eine Chromschicht durch Elektroplattieren aufgebracht wird.
In der Waffentechnik bewirken leistungsgesteigerte Munitionsarten aufgrund ihrer beim
Abschuß entstehenden hohen Gastemperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten, insbe
sondere bei den aus Stahl bestehenden Waffenrohren, starke Erosionen, die das jeweilige
Waffenrohr bereits vor Erreichen seiner Ermüdungslebensdauer verschleißen.
Es ist bereits bekannt, die entsprechenden Waffenrohre zwecks Vermeidung derartiger
Erosionen mit einer Hartchromschicht zu versehen. Dabei wird der Hartchrom elektroly
tisch an der inneren Oberfläche des Waffenrohres abgeschieden.
Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren unter anderem, daß die elektrolytisch abge
schiedenen Hartchromschichten der leistungsgesteigerten Munition nicht standhalten. Die
sich dadurch ergebenden Chromausbrüche machen häufig eine kostenintensive Nacharbeit
erforderlich.
Wie Untersuchungen der Anmelderin gezeigt haben, sind die Chromausbrüche bei den
bekannten Hartchromschichten zum Großteil auf die abscheidungsbedingte (111)[uvw]-
Textur und das stengelige Mikrogefüge der jeweiligen Chromschicht zurückzuführen, die
dann zu einem richtungsabhängigen mechanischen Verhalten der Chromschichten führen.
Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei der herkömmlichen Hartverchromung zwischen drei
Phasen des Kristallitwachstums unterschieden werden muß: einer ersten Phase, bei der eine
Keimbildung erfolgt, einer zweiten Phase, bei der das Kristallitwachstum erfolgt, und einer
dritten Phase, bei der das Kristallitwachstums gehemmt wird und dann abbricht. Dabei
bewirkt die zweite Phase eine scharfe (111)[uvw]-Textur der Chromschicht, da diese Tex
turlage eine höhere Wachstumsgeschwindigkeit gegenüber anderen Texturlagen aufweist.
Die Verlangsamung des Kristallitwachstums bzw. der Wachstumsabbruch erfolgt durch
Wachstumsbehinderung von Nachbarkörnern und/oder durch eine erhöhte Fehlstellenrate
im Wachstumsprozeß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Innenbeschichtung von Waf
fenrohren mit einer galvanisch aufgebrachten Hartchromschicht anzugeben, welches zu
keinem wesentlichen richtungsabhängigen mechanischen Verhalten der jeweiligen Chrom
schicht führt, so daß bei der bestimmungsgemäßen Verwendung der Waffenrohre Chrom
ausbrüche weitgehend ausgeschlossen werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs gelöst.
Die Erfindung beruht im wesentlichen auf dem Gedanken, zur elektrolytischen Abschei
dung der Chromschicht mittels eines gepulsten elektrischen Stromes eine der Anzahl der
Stromimpulse entsprechende Anzahl von Teilchromschichten aufeinander abzuscheiden.
Dabei wird die Impulsdauer des elektrischen Stromes derart gewählt, daß das jeweilige
Kristallitwachstum während der einzelnen abgeschiedenen Teilchromschichten vor ihrem
natürlichen Ende unterbrochen wird, so daß die fertige Chromschicht ein globulares po
lytropes Chromgefüge aufweist.
Während Chromkristallite, die mit einem ungepulsten Gleichstrom abgeschieden werden,
etwa eine Länge von 5 bis 10 µm aufweisen, entstehen bei Verwendung des erfindungsge
mäßen Verfahrens Kristallite mit einer Länge zwischen etwa 0,2 und 2 µm. Dadurch ergibt
sich bei Verwendung eines gepulsten Stromes nicht nur eine isotrope Textur, sondern auch
eine Kornfeinung, die zusätzlich eine bessere Standfestigkeit der Chromschicht gegenüber
Belastungen bewirkt.
Abgesehen davon, daß bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die erzeugten
Chromschichten unempfindlicher gegenüber mechanischen Belastungen sind als nach her
kömmlichen Verfahren hergestellte Schichten, weist das Verfahren auch den Vorteil auf,
daß sich durch Aufbringen mehrerer Chromschichten mit polytropen Gefüge dickere halt
bare Chromschichten erzeugen lassen, als dieses mit herkömmlichen Verchromungsverfah
ren möglich ist.
Durch die Variation der Stromhöhe und Pulsdauer können die Eigenschaften der auf der
inneren Oberfläche des Waffenrohres abgeschiedenen Chromschicht in weiten Grenzen
verändert werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand
von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematisch dargestellte Anordnung zur erfindungsgemäßen Abschei
dung von Chrom auf die innere Oberfläche eines Waffenrohres;
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf des zur elektrolytischen Abscheidung von sieben
Teilchromschichten benötigten elektrischen Stromes;
Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht der inneren Rohroberfläche mit den übereinander
abgeschiedenen Teilchromschichten und
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht der inneren Rohroberfläche mit einer nach dem
Stand der Technik durch Gleichstrom abgeschiedenen Chromschicht.
In Fig. 1 ist mit 1 eine gestrichelt angedeutete Wanne bezeichnet, in der sich eine Chrom
säure enthaltende elektrolytische Flüssigkeit befindet. Außerdem ist in der Wanne 1 ein zu
beschichtendes Waffenrohr 2 angeordnet. Eine axial in dem Waffenrohr 2 befindliche
stangenförmige Elektrode 3 und das Waffenrohr 2 sind über elektrische Leitungen 4, 5 mit
einer Stromquelle 6 mit nachgeschaltetem Steuergerät 7 verbunden.
Wie aus Fig. 2 entnehmbar ist, erzeugt das Steuergerät 7 einen die Elektrolyse bewirkenden
impulsförmigen Strom 8, welcher sieben Impulse 9-15 vorgegebener Höhe und Dauer
aufweist. Dabei ist die jeweilige Impulsdauer 16 derart gewählt, daß das Kristallitwachs
tum der durch die Stromimpulse 9-15 abgeschiedenen Teilchromschichten 17-23 (Fig. 3)
jeweils vor ihrem natürlichen Ende unterbrochen wird. Die einzelnen Teilchromschichten
17-23 mögen dabei eine der Länge der jeweils erzeugten Chromkristallite entsprechende
Schichtdicke von z. B. 0,2 bis 2 µm besitzen. Die Pfeile innerhalb der einzelnen Chromkri
stallite markieren die Texturausrichtung.
Nach einem vorgegebenen zeitlichen Abstand 24 ab Beendigung des Abscheidens der er
sten Teilchromschicht 17 auf der inneren Oberfläche 25 des Waffenrohres 2 fließt dann der
zweite Stromimpuls 10 durch die elektrolytische Flüssigkeit zwischen der Elektrode 3 und
dem Waffenrohr und die zweite Teilchromschicht 18 wird auf der ersten Teilchromschicht
17 abgeschieden. Dabei findet erneut eine Ankeimung mit einer anschließenden Wachs
tumsphase statt. Die dabei entstandenen stengeligen Chromkristallite bauen aufeinander
auf.
Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis die aus den einzelnen Teilchromschichten
17-23 sich zusammensetzende resultierende Chromschicht 26 ihre vorgegebene Dicke er
reicht hat (z. B. 70 µm). Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, besteht die Chromschicht 26 aus einem
globularen polytropen Chromgefüge.
In Fig. 4 ist eine auf der inneren Oberfläche 25 des Waffenrohres 2 mittels Gleichstrom
abgeschiedene Chromschicht 27 dargestellt, die ebenfalls eine Dicke von 70 µm besitzt.
Dabei markieren die Pfeile wiederum die Texturausrichtung. Die Chromschicht 27 weist in
diesem Fall eine scharfe (111)[uvw]-Textur auf, da diese Texturlage eine höhere Wachs
tumsgeschwindigkeit gegenüber anderen Texturlagen besitzt.
1
Wanne
2
Waffenrohr
3
Elektrode
4
,
5
elektrische Leitungen
6
Stromquelle
7
Steuergerät
8
Strom
9-15
Stromimpulse, Impulse
16
Impulsdauer
17-23
Teilchromschichten
24
zeitliche Abstand
25
innere Oberfläche
26
,
27
Chromschichten
Claims (3)
1. Verfahren zur Innenbeschichtung eines Waffenrohres (2), auf dessen inneren Oberflä
che (25) zur Vermeidung von Erosionen mindestens in einem Teilbereich eine Chrom
schicht (26) durch Elektroplattieren aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß
zur elektrolytischen Abscheidung der Chromschicht (26) mittels eines gepulsten elek
trischen Stromes (8) eine der Anzahl der elektrischen Stromimpulse (9-15) entspre
chende Anzahl von Teilchromschichten (17-23) aufeinander abgeschieden wird und
daß die Impulsdauer (16) des elektrischen Stromes (8) derart gewählt wird, daß das
Kristallitwachstum während der einzelnen abgeschiedenen Teilchromschichten (17-23)
vor ihrem natürlichen Ende unterbrochen wird und die Chromschicht (26) ein globula
res polytropes Gefüge aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kristallitwachstum
während des Abscheidens der jeweiligen Teilchromschicht (17-23) abgebrochen wird,
wenn die erzeugten Chromkristallite eine Länge von 0,2 bis 2 µm aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der inneren
Oberfläche (25) des Waffenrohres (2) mindestens 3 Teilchromschichten (17-23) auf
einander abgeschieden werden.
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