Основы пиротехники (стр. 31 )

Применение кальция или его сплавов ввиду их большой коррозионной способности не представляется возможным.

Применение сплавов, содержащих значительное количество бора или кремния, ло всей вероятности, не даст возможности получить составы с хорошими световыми показателями.

Световая отдача титана при сгорании его в кислороде получается несколько меньшей, чем. магния и алюминия, испытанных в тех же условиях. Количество тепла, выделяющееся при сгорании титана, также меньше, чем для магния или алюминия. Поэтому нет оснований ожидать хороших световых показателей от составов, изготовленных с применением титана или его сплавов.

Выбор окислителя. Целесообразно выбирать окислитель, на разложение которого требуется минимальное количество тепла.

Однако хотя хлораты совсем не требуют тепла на свое разложение, хлоратные составы обычно весьма чувствительны к механическим воздействиям и потому на практике в осветительных изделиях не используются.

В меньшей мере те же соображения относятся к окислителям — перхлоратам. Перхлорат 'бария — вещество чрезвычайно гигроскопичное — до сего времени в пиротехнике не используется.

В зарубежной литературе имеются указания на возможность применения в осветительных составах перхлората натрия NaC104. Действительно, составы с этим окислителем могут иметь высокие световые показатели. Однако NaC104 весьма гигроскопичен (гигроскопическая точка при 20° 69—73%), и изготовлять составы с его использованием возможно только в атмосфере с пониженной влажностью. В литературе приводится рецепт осветительного состава для факелов: NaC104—65%, Al—30%, смола—5%.

Наиболее часто в качестве окислителей для осветительных составов применяют нитраты.

Стехиометрические смеси нитратов с магнием или алюминием выделяют при своем сгорании от 1,5 до 2,0 ккал (от 6,3 до 8,4 кДж) на 1 г состава.

Из нитратов в осветительных составах чаще других применяют нитрат бария (соль негигроскопичная) и нитрат натрия (соль гигроскопичная); нитрат натрия имеет то преимущество, что при введении его в состав в пламени возникает интенсивное излучение в желтой части спектра.

Смеси горючих с сульфатами дают при сгорании несколько меньшее количество тепла, чем смеси с нитратами тех же металлов (см. таол. 11.6). Применение перекисей металлов в обычных осветительных составах не представляется целесообразным.

В качестве окислителей наиболее целесообразно применять соли металлов, имеющих малый атомный вес. Эти соли содержат большее количество кислорода, а изготовленные с их участием составы - содержат больший процент горючего и поэтому выделяют при сгорании большее количество тепла.

Таблица 11.6

Термохимические характеристики двойных смесей

Окислитель	в смеси	горения смеси	Теплота горения смеси, ккал/г
Ва (N03)2 BaSO4	32 23	Ва (N03)2+5Mg= =BaO+5MgO+N2 BaSO4+4Mg=BaS+ +4MgO	1,7 1,2
	Примечание. 1кка л=4,186 кДж.

Применение калиевых солей нежелательно ввиду невысоких световых показателей таких составов (см. табл. 11.7).

Таблица 11.7

Световые показатели двойных смесей с различными окислителями (диаметр звездок 24 мм, оболочка картонная)

Компоненты: окислителя—60% металла —40%	Плотность смеси, г/см3	Коэффициент уплотнения	Скорость горения, мм/с	Удельная светосумма, тыс. св. с/г
Ва (NO3)2+Mg NaN03+Mg KN03+Mg NH4N03+Mg	1,94 1,71 1,69 1,72	0,80 0,85 0,87 0,99	8,0 11,0 8,7 1,8	13,0 15,2 10,6 5,6
Ва (NОз)2+А1 NaN03+Al KN03+Al NH4N03+A1	2,70 2,17 2,18 2,02	0,90 0,89 0,94 1,00	4,9 2,6 0,8 1,6	15,6 15,3 1,3 0,8

Введение в составы натриевых солей, наоборот, повышает световые показатели составов. Нитрат натрия является одним из лучших окислителей, обеспечивающих высокие светотехнические показатели составов.

Значения удельной светосуммы составов, окислителями в которых являются нитраты бария и стронция, могут быть признаны удовлетворительными. Нитрат бария придает пламени слегка зеленоватый оттенок; нитрат стронция сообщает пламени бледно-розовую окраску.

Однако нитрат стронция редко применяется в осветительных составах, так как соль эта более гигроскопична, чем нитрат бария.

В двойных смесях для осветительных составов часто дается некоторый избыток горючего против стехиометрии с таким расчетом, однако, чтобы горючее могло сгорать за счет кислорода воздуха. Так, например, содержание .магния в двойных смесях может составлять иногда до 50—70% .

Но не всегда возможно употреблять двойные смеси с большим содержанием в них металлических порошков, так как скорость горения составов значительно возрастает с увеличением содержания в них металлического горючего. Световые характеристики двойных смесей нитрата натрия с магниевым дюрошком приведены в табл. 11.8 (смеси сжигались в картонных оболочках диаметрам 24 мм).

Таблица 11.8

	Состав, %
№ состава	нитрат натрия	магний	Плотность, г/см3	Скорость горения. мм/с	Удельная светосумма, тыс. св. с/г	Светоотдача, лм/вт
1	70	30	1,9	4,7	9,8	22,6
2	60	40	1,7	11,0	15,2	25,0
3	50	50	1,7	14,3	20,0	23,0

Реакции горения смесей, характеристики которых помещены в табл. 11.8, могут быть приближенно представлены уравнениями 2:

1) 2NaN03+3Mg=Na20+N2+3MgO+O2;

2) 2NaN03+4,7Mg=Na20+N2+4,7MgO+ll,502;

3) 2NaN03+7Mg+02 (кислород воздуха) =Na2O+N2+7MgO.

Средняя яркость пламени при горении состава 3 (табл. 11.8) равна6*106 нит f^GOO сб).

Светоотдача составов, выраженная в лм/вт, такого же порядка, как для электрических ламп накаливания.

В табл. 11.9 показана зависимость светотехнических показателей двойных смесей от содержания в них алюминия. Сжигались 24-мм эвездки в картонных оболочках.

Реакция горения состава 1 (см. табл. 11.9) может быть выражена уравнением

3Ba(N03)2+10Al=3BaO+3N2+5Al203,

что соответствует по расчету выделению 1,6 ккал/г (6,7 кДж/г) состава.

Световая отдача состава 1 равна 27 лм/Вт.

Составы 2—5 содержат избыток горючего, который частично сгорает за счет кислорода воздуха, а частично образует нитрид

Изучению свечения пламен смесей NaNO3—Mg посвящена работа [115]. 2 В составе 1, имеющем положительный кислородный баланс, могут образоваться пероксид натрия и окислы азота.

Таблица 11.9

Светотехнические характеристики двойных смесей нитрата бария с алюминиевой пудрой

№ состава	Содержание алюминия, %	Плотность, г/см3	Скорость горения, мм/с	Сила света, тыс. ев (кд)	Удельная светосумма, тыс. св. с/r
1	26	2,7	3,0	51	13	8
2	36	2,7	5,0	86	14.	5
3	39	2,6	5,5	87	13	3
4	45	2,6	6,6	82	10	7
5	51	2,6	5,9	60	8	6

A1N. Как видно из табл. 11.9, скорость горения увеличивается с увеЛИчением содержания алюминия, но только до определенного предела (45%); лучшими световыми показателями обладают составы 2 и 3 с умеренной перегрузкой состава горючим.

§ 6. МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СОСТАВЫ

Реальный рецепт состава создают исходя из заданной линейной скорости горения, стремясь при этом получить значение удельной светосуммы не менее 20—25 тыс св-с/г. К описанным выше двойным смесям окислитель — порошок металла с целью замедления горения состава, придания ему прочности в спрессованном виде и увеличения его химической стойкости добавляют различные органические вещества: смолы, минеральные масла, олифу, парафин, стеарин и др.

Многокомпонентные составы обычно имеют меньшую скорость горения, чем соответствующие двойные смеси, но вместе с тем и меньшую силу света.

Удельная светосумма составов с магниевым порошком снижается от введения органических веществ гораздо меньше, чем это наблюдается для составов, содержащих алюминиевую пудру или алюминиевый порошок.

Составы с алюминием при употреблении грубо измельченного алюминия или при введении в них большого количества органических связующих часто при горении сильно искрят.

Явление искрения заключается в том, что частицы несгоревшего металла и раскаленные шлаки выбрасываются из пламени. При внимательном наблюдении через синие очки можно заметить, что раскаленные частицы металла имеют большую яркость и по окраске своей сильно отличаются от темно-красных частиц шлака.

Выбрасывание из пламени несгоревших частиц металла называется форсовым искрением в отличие от другого вида —Тила-кового искрения.

Понижение световых характеристик составов с алюминием при .введении в них органических связующих, возможно, объясняется и тем, что при наличии форсового искрения не происходит полного сгорания металла, вследствие чего значительно понижается температура пламени.