大多數(shù)光纖涂覆層瓦宜,會(huì)選擇樹脂材料或聚合物蔚万,這些材料具有一定彈性,但在某些應(yīng)用中临庇,這種涂覆層不能很好的產(chǎn)生作用反璃。我們使用金屬對(duì)光纖的表面進(jìn)行處理,采取合理的工藝手段假夺,可以獲得機(jī)械性能優(yōu)異的金屬鍍層光纖
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金屬鍍層光纖基本工藝
在溫度較高的環(huán)境下淮蜈,普通涂覆層會(huì)軟化或變質(zhì),進(jìn)而失去保護(hù)效果已卷,我們知道樹脂類的膠水在250℃以上梧田,效能就可能降低。如果是高溫配方樹脂,也很難在超過400℃的條件下使用裁眯。但光纖包層和芯通常是不同折射率的石英材料鹉梨,恰好這兩種石英材料的適用溫度又較高,工程師們會(huì)將光纖布置在溫度較高的地方穿稳,此時(shí)涂覆層的機(jī)械強(qiáng)度就可能降低存皂。在這些惡劣的環(huán)境中,震動(dòng)逢艘,氣流旦袋,水壓,油霧它改,鹽霧等會(huì)使光纖容易破損從而斷裂失效猜憎。問題在于,就是這些環(huán)境惡劣的地方搔课,施工和維修都變得困難胰柑。因此在高溫環(huán)境下,樹脂類涂覆層可能并不是很好的選擇爬泥。
第②個(gè)問題就是低溫柬讨,上文講到,高溫會(huì)使膠失效袍啡,同樣的踩官,低溫也會(huì)。在較低的溫度下境输,例如零下30℃蔗牡,這個(gè)溫度通常是我國(guó)北方冬季夜晚的溫度。工程師通常利用地下敷設(shè)的方式來降低這種影響嗅剖。由于低溫的存在辩越,樹脂材料或聚合物往往變得很脆,結(jié)合石英本身脆性的增加信粮,光纖更加容易破碎∏埽現(xiàn)代通信光纜內(nèi)部多層緩沖裝置,在低溫下也具有較好的性能强缘,但問題是分布式傳感類的光纖督惰,需要暴露在環(huán)境中,感知環(huán)境的變化旅掂,所以更加容易破裂赏胚。
第三個(gè)問題是和使用目的有關(guān),通信類光纖如SMF-9/125放在鎧纜里面商虐,但如果是光纖傳感觉阅,將光纖固定到基材板上崖疤,光纖表面處理后會(huì)更加合適。光纖包層外部進(jìn)行金屬化處理留拾,鍍相應(yīng)的金屬材料,可以對(duì)光纖進(jìn)行保護(hù)鲫尊,然后用焊接直接把光纖固定在被測(cè)量基板上痴柔,對(duì)實(shí)際應(yīng)用而言,是有幫助的疫向。
鍍層材料的選擇咳蔚,準(zhǔn)確的說來,是鍍層材料的彈性模量搔驼,熱膨脹系數(shù)等參數(shù)對(duì)光纖本身造成影響谈火。對(duì)于常見的鎳鍍層,隨著彈性模量的增大舌涨,被鍍后的光纖靈敏度有下降的趨勢(shì)糯耍,對(duì)泊松比系數(shù)而言,泊松比增大囊嘉,靈敏度增大温技。熱膨脹系數(shù)越大的金屬,靈敏度和形變就越大扭粱。這幾個(gè)因素通常相互制約影響舵鳞。通常選擇鎳、鋁琢蛤、銅蜓堕、金等金屬進(jìn)行表面鍍層。
我司提供有鍍鋁,鍍銅,鍍金光纖產(chǎn)品晨炕。其擁有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性裆泳;并且能耐受不同狀況的高低溫環(huán)境(-273-700℃),是高溫囱怕、真空和惡劣環(huán)境下較佳的解決方案。
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這幾種金屬具有典型的延展性和合適的熱膨脹系數(shù)。
化學(xué)鍍是基礎(chǔ)的工藝挂据,其基本流程如下:
通常光纖表面是涂敷了丙烯酸酯或聚酰亞胺等聚合物涂層的。在進(jìn)行化學(xué)鍍前應(yīng)該將其去除儿普,通常的方式是使用機(jī)械剝離崎逃,如光纖鉗等將涂覆層去除,但這種方式眉孩,容易損傷光纖表面个绍,在應(yīng)用時(shí)就會(huì)出問題勒葱。另一種就是使用溶劑“褪粒化學(xué)鍍是金屬離子逐漸在光纖表面層積的過程凛虽,當(dāng)光纖表面本身不平時(shí),化學(xué)鍍層將會(huì)放大這種缺陷广恢,所以我們常使用溶劑來去除涂覆層凯旋。
表面清潔常使用無(wú)水乙醇,用乙醇浸泡钉迷,然后去離子水沖洗至非,沖洗后干燥備用。
粗化的作用是增加基體表面與金屬鍍層的結(jié)合力糠聪,石英表面完整的硅氧四面體結(jié)構(gòu)中斷荒椭,但由于這種不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)會(huì)使表面形成水膜,后面的熱處理工藝就比較重要了舰蟆。
敏化是處理非金屬表面趣惠,將裸光纖浸沒在酸性敏化液中,放置身害,敏化液的反應(yīng)物吸附在光纖表面信卡。
活化步驟和敏化配合使用,形成化學(xué)鍍層金屬的結(jié)晶核心题造。
光纖表面檢測(cè)設(shè)備傍菇,化學(xué)鍍后的光纖可以使用SEM電鏡進(jìn)行檢測(cè)。
掃描電鏡外觀
鍍層處理后光纖
從電鏡圖中可以觀察到鍍層處理后的光纖的表面形貌界赔,包括粗糙程度丢习,損傷劃痕,相對(duì)厚度等淮悼,鍍層均勻度咐低,由于金屬本身的種類不同,反射光澤等也不太相同袜腥。
另一個(gè)重要的指標(biāo)就是光纖抗拉強(qiáng)度檢測(cè)见擦,金屬鍍層表面質(zhì)量、厚度羹令、金屬種類及其與光纖的結(jié)合情況鲤屡,是影響光纖機(jī)械強(qiáng)度的重要因素,當(dāng)鍍層表面凹凸不平福侈,裂紋酒来、斷層等缺陷存在時(shí),表面鍍層容易應(yīng)力集中肪凛,應(yīng)力集中導(dǎo)致先期裂紋堰汉,加劇應(yīng)力集中點(diǎn)轉(zhuǎn)移辽社,Z后導(dǎo)致斷裂。我們可以使用光纖拉伸試驗(yàn)裝置翘鸭,來測(cè)量光纖的實(shí)際抗拉強(qiáng)度滴铅。
光纖拉伸試驗(yàn)機(jī)
上圖就是光纖拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī),通常150微米的鍍銅光纖就乓,能承受13N的拉力汉匙。
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