中國粉體網(wǎng)訊 隨著國際通信與工業(yè)檢測領域的不斷發(fā)展，光纖光纜常處于高溫高濕高壓的惡劣工作環(huán)境中，被用于深海信號傳輸、城市通信網(wǎng)建設、石油化工冶煉、國防軍工等領域。而光纖預制棒作為光纖光纜產(chǎn)業(yè)鏈的上游產(chǎn)品，是行業(yè)內(nèi)競相發(fā)展和提升綜合競爭力的核心點。
高純石英襯套管的制備技術
來源：久智科技
石英襯管和套管是光纖預制棒制備工藝過程中最常用的高端石英管材，始終發(fā)揮著至關重要的作用，已成為光纖領域不可或缺的重要基礎材料。
石英襯套管主要技術指標
高純石英襯套管的制備技術主要有：氣煉電熔二步法工藝、外部氣相沉積（OVD）、高頻等離子固相外沉積（PSOD）（或配套中頻無接觸二步法拉管工藝）、連續(xù)熔制工藝、溶膠-凝膠（Sol-Gel）工藝等。其中，氣煉電熔二步法因產(chǎn)品能耗大、成本高，且氣煉熔制的石英襯套管羥基含量較高，后期已逐漸淘汰；連熔直接拉管工藝使所制備的襯套管中的缺陷、雜質(zhì)、羥基很難控制，進而影響光纖的衰減和強度，而且所制備的套管很少被用于單模光纖領域；Sol-Gel制備套管工藝在干燥和燒結(jié)環(huán)節(jié)成品率低，到目前為止尚未實現(xiàn)大規(guī)模應用。因而在光纖預制棒用石英襯套管制造方面，其主流技術是國外的OVD工藝和國內(nèi)的PSOD工藝。
OVD工藝
OVD是一種在外部進行化學氣相沉積的的工藝，用途非常廣泛，既可用于直接生產(chǎn)芯棒，是重要的外包沉積技術。在外包沉積應用方面，不僅可用于在芯棒外表面直接沉積外包層制備光纖預制棒，而且也可脫離芯棒單獨先沉積制備石英襯套管，后續(xù)或者作為襯管用于MCVD和PCVD制備芯棒，或者與芯棒匹配用RIT或RIC工藝生產(chǎn)預制棒。
OVD工藝是以氫氧焰或硅烷為熱源，用單一或多組噴燈在靶棒上對SiCl4等反應氣體進行氣相水解并沉積得到SiO2疏松體（SOOT體），然后在Cl2和He氣下經(jīng)過脫水和燒結(jié)成為玻璃體，再將靶棒抽走后形成圓筒狀玻璃管。這種石英圓筒經(jīng)過機械加工，具有非常高的幾何精度，大尺寸圓筒（大尺寸套管）可拉成和各芯棒匹配的相應尺寸的小尺寸石英套管或玻璃管。
OVD工藝制備襯套管工藝流程圖
由于OVD技術屬于化學合成工藝，制備的石英襯套管的產(chǎn)品純度極高，可達到雜質(zhì)含量ppb的級別。隨著制備技術的不斷發(fā)展，其制造成本也在逐步降低。為了適應單根光纖預制棒更大尺寸的需求，傳統(tǒng)臥式OVD沉積工藝正逐漸向最新的立式高速OVD沉積工藝發(fā)展過渡。然而OVD沉積工藝存在原料腐蝕性強、工藝過程中有Cl2、HCl等有毒腐蝕性物質(zhì)產(chǎn)生和廢氣處理成本高等不利因素。雖然發(fā)展出使用八甲基環(huán)四硅氧烷為原料的新型OVD沉積工藝，但仍無法避免工藝過程復雜、制造能耗高等問題。
PSOD工藝
PSOD工藝使用高頻感應等離子發(fā)生器電離空氣產(chǎn)生的等離子火焰來加熱熔化天然石英砂并沉積到中心管上，沉積結(jié)束后的毛砣經(jīng)過冷加工形成尺寸規(guī)則的中空套管。套管作為外包層，根據(jù)其幾何尺寸設計匹配合適的芯棒，經(jīng)RIC（套管技術）工藝處理后，形成大尺寸的光纖預制棒，再進行拉絲。為了保證光纖產(chǎn)品的質(zhì)量，PSOD過程中石英砂的熔化質(zhì)量、雜質(zhì)的含量以及石英產(chǎn)品冷加工的精度都非常重要。
PSOD工藝特點是能量集中、溫度高（空氣等離子火焰溫度＞5000℃），石英砂在等離子體狀態(tài)下一次熔化成型，粉料的收集率＞70%，遠高于合成法。而且電離經(jīng)過純化后的空氣不會產(chǎn)生-OH。與合成法相比，PSOD工藝沉積效率高，可直接形成玻璃，省去了燒結(jié)和脫羥工藝，工藝控制簡單，設備維護和環(huán)保處理費用低。
參考來源：
谷巨明等.光纖預制棒用石英襯管和套管的制備技術及發(fā)展趨勢
楊軼等.天然石英砂制造通信光纖的研究
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權告知刪除！
