CN102776533A - 一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法，包括在经过表面光滑度加工后的SUS不锈钢芯线上，进行电镀金属镍然后进行切断，再去除中心部的SUS芯线，形成插芯毛坯，然后再对插芯毛坯进行进一步加工，本发明的优点为：与传统的氧化锆陶瓷插芯相比，其制作方法简便，灵活，特别适合制作各类异型光纤插芯及套管；采用金属镍制作光纤插芯，金属镍资源丰富，价格较低，可以降低成本，镍的耐腐蚀性好，在空气中不受氧化，它是一种常用的电镀金属材料，电镀镍的工艺也相当成熟，应用金属镍插芯的制作方法制作而成的芯体部分的内表面光滑如镜，它是由已经过表面光滑度加工过后的SUS不锈钢芯线来保证的，无需再做内表面光滑度加工。

Description

一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法

技术领域

本发明涉及一种光纤技术领域，尤其是一种用连续电铸技术制作金属镍插芯的方法。

背景技术

光纤之间的连接，或者光纤与光器件之间连接时，如何保证光轴的高精度对接非常重要，这种光轴对接中使用的部件叫做光纤插芯。而作为光纤插芯的主要部件而被使用的芯体大多是以氧化锆陶瓷为原材料制作而成的。氧化锆陶瓷被大量使用主要是因为：作为原材料其具有优良的耐磨性能，而且它在陶瓷材料中具有高韧性和不易被破损的优点。但是，陶瓷插芯的制作工艺由毛坯制作和精密机械加工两部分组成。其中，毛坯制作是将特殊处理过的高纯二氧化锆粉末原料，造粒后在专用的模具中注射成型，然后经高温烧结而成。插芯毛坯经一系列的精密研磨加工后，需要达到亚微米级的加工精度，因而工艺复杂，成品率也较低，从而使得其在降低成本和大批量生产方面受到限制，尤其是在光纤插芯的小型化、多芯化和异性化的发展方面，更受到很大制约。并且作为原材料的锆质陶瓷粉更有着供应不足的担心，所以对新材料的开发早已经是时不我待了。

如图1所示，在光纤连接器中使用的最具代表性的为单芯光纤插芯。在单芯的情况下，芯体的中心部开有稍大于光纤外径(125μm)的孔，插芯外径通常有1.25mm及2.5mm两种。对孔的尺寸精度，光纤插芯的外径精度，孔的同心度等都要求达到微米级的加工精度。因不同的加工精度分成单模光纤插芯和多模光纤插芯两种，两种插芯的加工精度要求如下表所示：

	单模光纤插芯	多模光纤插芯
			外径	≤±0.5μm	≤±1.0μm
孔径	≤+0.07μm	≤+0.3μm

用于光纤插芯对接的适配器套管也与光纤插芯一样，是一种高精度微加工成型的元件，其内孔孔径的加工精度要求与相应插芯的外径精度要求相同。

发明内容

为了克服以上缺陷，本发明要解决的技术问题是：提出一种制作方法简便、灵活，适合制作各类异型光纤插芯及套管的金属镍插芯的连续制作方法。

本发明所采用的技术方案为：一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法，包括

1)、通过连续电铸法制作光纤插芯的毛坯：

a)、在电铸槽中加入电铸液，然后在镍电极和不锈钢芯线之间通电；

b)、电铸槽中发生电极反应，镍沉积到芯线上，沉积体一面旋转，一面向上牵引，进行连续电铸，所述镍镀层的厚度为0.7～3.0mm；

c)、沉积体浮出液面后，按所需长度要求截断沉积体，即得光纤插芯的毛坯；

2)、将光纤插芯的毛坯切断进行加工；

3)、对插芯毛坯外径进行粗研磨；

4)、对插芯毛坯两端面进行研磨；

5)、对插芯毛坯端面进行加工，包括C面加工和V面加工；

6)、将不锈钢芯线从插芯的内孔中拔出；

7)、对光纤插芯毛坯进行同轴度加工；

8)、对光纤插芯外径圆柱进行精加工；

9)、对插芯毛坯进行去屑处理；

10)、对插芯毛坯进行R面加工；

11)、通过清洗设备对加工后的插芯进行清洗；

12)、通过检测设备对加工后的插芯的几何参数及精度进行检测；

13)、将光纤插芯装配到插座上。

根据本发明的另外一个实施例，一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法进一步包括所述沉积体的外径大小通过电铸电流、溶液浓度及牵引速度进行控制。

根据本发明的另外一个实施例，一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法进一步包括所述电铸槽中阳极发生氧化反应Ni-2e＝Ni²⁺，阴极发生还原反应Ni²⁺+2e＝Ni。

根据本发明的另外一个实施例，一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法进一步包括所述镍镀层的厚度通过通电时间和电流大小进行控制，所述通电的电流密度为4～20A/dm²。

根据本发明的另外一个实施例，一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法进一步包括所述电铸液包括下列组分，按浓度含量为：主盐700g/L、阳极活化剂15g/L、pH缓冲剂45g/L、脱模剂700cc/L和硬化剂。

根据本发明的另外一个实施例，一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法进一步包括所述主盐为氨基磺酸镍，所述阳极活化剂为氯化镍，所述pH缓冲剂为硼酸，所述脱模剂为烯烃磺酸盐，所述硬化剂锑或锑化物。

本发明的有益效果是：提出一种用连续电铸技术制作金属镍插芯的方法，与传统的氧化锆陶瓷插芯相比，其制作方法简便，灵活，特别适合制作各类异型光纤插芯及套管；采用金属镍制作光纤插芯，金属镍资源丰富，价格较低，可以降低成本，镍的耐腐蚀性好，在空气中不受氧化，它是一种常用的电镀金属材料，电镀镍的工艺也相当成熟，应用金属镍插芯的制作方法制作而成的芯体部分的内表面光滑如镜，它是由已经过表面光滑度加工过后的SUS不锈钢芯线来保证的，无需再做内表面光滑度加工。

附图说明

图1是本发明的单芯光纤插芯的优选实施例的结构示意图；

图2是本发明的金属镍插芯的制作工艺流程图；

图3是本发明的金属镍插芯的连续电铸制作工艺示意图。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图2-3所示，本发明提出一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法，这种方法是：在经过表面光滑度加工后的SUS不锈钢芯线上，进行电镀金属镍(厚度可以达到0.7～3.0mm)，然后进行切断，再去除中心部的SUS芯线，形成插芯毛坯。按照所需的尺寸及形状对金属镍插芯毛坯进行后期成品加工的方法则与氧化锆陶瓷插芯的精加工方法相同。应用金属镍插芯的制作方法制作而成的芯体部分的内表面光滑如镜，它是由已经过表面光滑度加工过后的SUS不锈钢芯线来保证的，无需再做内表面光滑度加工。另外，SUS不锈钢芯线的粗细可以任意选择，这可以通过对电流、电压，通电时间长短的调节可控制插芯的厚度。芯体的形状随中心部的芯线的形状改变而改变。因此，即便是各种异型构造的芯体也将很容易地被制作出来。并且，电铸制造的加工特征使得多芯结构的光纤插芯的制作成为可能，其具体地制作过程为：

1)、通过连续电铸法制作光纤插芯的毛坯：

a)、在电铸槽中加入电铸液，然后在镍电极和不锈钢芯线之间通电；

b)、电铸槽中发生电极反应，镍沉积到芯线上，沉积体一面旋转，一面向上牵引，进行连续电铸，所述镍镀层的厚度为0.7～3.0mm；

c)、沉积体浮出液面后，按所需长度要求截断沉积体，即得光纤插芯的毛坯；

2)、将光纤插芯的毛坯切断进行加工；

3)、对插芯毛坯外径进行粗研磨；

4)、对插芯毛坯两端面进行研磨；

5)、对插芯毛坯端面进行加工，包括C面加工和V面加工；

6)、将不锈钢芯线从插芯的内孔中拔出；

7)、对光纤插芯毛坯进行同轴度加工；

8)、对光纤插芯外径圆柱进行精加工；

9)、对插芯毛坯进行去屑处理；

10)、对插芯毛坯进行R面加工；

11)、通过清洗设备对加工后的插芯进行清洗；

12)、通过检测设备对加工后的插芯的几何参数及精度进行检测；

13)、将光纤插芯装配到插座上。

如图3所示为用连续电铸法制作金属镍光纤单芯插芯毛坯的方法：在电铸槽中，在镍电极和芯线之间通电，当镍沉积到芯线上后，沉积体一面旋转，一面向上牵引，达到连续电铸的目的，所述沉积体的外径大小通过电铸电流、溶液浓度及牵引速度进行控制。沉积体浮出液面后即可按照所需长度要求进行截断，这种方法的制作效率较高，毛坯尺寸可以做得更为精确从而可以减少后面的机械加工量。

本发明中，所述电铸液包括下列组分，按浓度含量为：主盐700g/L、阳极活化剂15g/L、pH缓冲剂45g/L、脱模剂700cc/L和硬化剂。其中，所述主盐为氨基磺酸镍，所述阳极活化剂为氯化镍，所述pH缓冲剂为硼酸，所述脱模剂为烯烃磺酸盐，所述硬化剂锑或锑化物。

电铸的工艺过程为：当电铸液加热到适当温度(40～50℃)后进行通电，此时在电铸槽中发生电极反应：其中阳极发生氧化反应Ni-2e＝Ni²⁺，阴极发生还原反应Ni²⁺+2e＝Ni，镍就被电镀到不锈钢芯线上，形成插芯毛坯。电铸过程中，阳极镍球参加了反应，被逐渐腐蚀，电铸液的主盐浓度不变，镍镀层的厚度通过通电时间和电流大小进行控制，所述通电的电流密度为4～20A/dm²。此外，电铸液需进行过滤和循环，它可使电铸液得到搅拌作用，从而有利于电铸液的均匀性，并能提高其导电性。

电铸液的组分如下：主盐为氨基磺酸镍，该镍盐主要是提供镀镍所需的镍金属离子并同时起着导电盐的作用；阳极活化剂为氯化钠；pH缓冲剂为硼酸；脱模剂为烯烃磺酸盐。再可根据需要增加适量其它添加剂。

电铸液各组分的作用分析如下：

1.主盐——氨基磺酸镍为镍液中的主盐，镍盐主要是提供镀镍所需的镍金属离子并兼起着导电盐的作用。氨基磺酸镍的沉积速率高，分散性好，应力小，最适于用作电铸镍液的主盐。镍盐含量高，可以使用较高的阴极电流密度，沉积速度快，常用作高速镀厚镍。但是浓度过高将降低阴极极化，分散能力差，而且镀液的带出损失大。镍盐含量低，沉积速度低，但是分散能力很好，能获得结晶细致光亮镀层。

2.阳极活化剂——镍阳极在通电过程中极易钝化，为了保证阳极的正常溶解，需在镀液中加入一定量的阳极活化剂，氯离子是最好的镍阳极活化剂，因而采用氯化镍作为阳极活化剂。

3.缓冲剂——硼酸用来作为缓冲剂，使镀镍液的PH值维持在一定的范围内。当镀镍液的PH值过低，将使阴极电流效率下降；而PH值过高时，由于H2的不断析出，使紧靠阴极表面附近液层的PH值迅速升高，导致Ni(OH)₂胶体的生成，而Ni(OH)₂在镀层中的夹杂，使镀层脆性增加，同时Ni(OH)₂胶体在电极表面的吸附，还会造成氢气泡在电极表面的滞留，使镀层孔隙率增加。硼酸不仅有PH缓冲作用，而且他可提高阴极极化，从而改善镀液性能，硼酸的存在还有利于改善镀层的机械性能。

4.脱模剂——电镀技术和电铸技术有一个很大的不同点：电镀时，镀层应紧紧地附在镀件上，起到对镀件的保护或装饰作用。而在电铸中，电铸体电镀在模具上成型，然后需将模具从电铸体上除去，因而电铸体与模具不能结合得太紧，以免阻碍电铸体的脱模工序。在本专利中，在电铸槽内添加含有一定量的含盐的有机硫化物，它能被吸附在电铸体的芯线(即电铸模具)的表面，形成一层专为便于电铸体从模具上剥离的钝化膜，使不锈钢芯线和电铸物之间的结合强度大为降低。这样，通过电子化学产生的钝化膜和不同金属的压缩内应力之间产生相辅相成的效果，可以在从电铸体中抽出或者推压出芯线时达到简单地去除芯线的效果。

5.硬化剂——由于金属镍的硬度不够大，达不到光纤插芯对硬度的要求，故在电铸液中应加入硬化剂使金属镍插芯的硬度从洛氏硬度HRC15～18提高到HRC50～60，以满足使用要求，硬化剂可采用锑或锑化合物。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法，其特征在于：包括

1)、通过连续电铸法制作光纤插芯的毛坯：

a)、在电铸槽中加入电铸液，然后在镍电极和不锈钢芯线之间通电；

b)、电铸槽中发生电极反应，镍沉积到芯线上，沉积体一面旋转，一面向上牵引，进行连续电铸，所述镍镀层的厚度为0.7～3.0mm；

c)、沉积体浮出液面后，按所需长度要求截断沉积体，即得光纤插芯的毛坯；

2)、将光纤插芯的毛坯切断进行加工；

3)、对插芯毛坯外径进行粗研磨；

4)、对插芯毛坯两端面进行研磨；

5)、对插芯毛坯端面进行加工，包括C面加工和V面加工；

6)、将不锈钢芯线从插芯的内孔中拔出；

7)、对光纤插芯毛坯进行同轴度加工；

8)、对光纤插芯外径圆柱进行精加工；

9)、对插芯毛坯进行去屑处理；

10)、对插芯毛坯进行R面加工；

11)、通过清洗设备对加工后的插芯进行清洗；

12)、通过检测设备对加工后的插芯的几何参数及精度进行检测；

13)、将光纤插芯装配到插座上。

2.根据权利要求1所述的一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法，其特征在于：所述沉积体的外径大小通过电铸电流、溶液浓度及牵引速度进行控制。

3.根据权利要求1所述的一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法，其特征在于：所述电铸槽中阳极发生氧化反应Ni-2e＝Ni²⁺，阴极发生还原反应Ni²⁺+2e＝Ni。

4.根据权利要求1所述的一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法，其特征在于：所述镍镀层的厚度通过通电时间和电流大小进行控制，所述通电的电流密度为4～20A/dm²。

5.根据权利要求1所述的一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法，其特征在于：所述电铸液包括下列组分，按浓度含量为：主盐700g/L、阳极活化剂15g/L、pH缓冲剂45g/L、脱模剂700cc/L和硬化剂。

6.根据权利要求1所述的一种金属镍光纤插芯的连续电铸制作方法，其特征在于：所述主盐为氨基磺酸镍，所述阳极活化剂为氯化镍，所述pH缓冲剂为硼酸，所述脱模剂为烯烃磺酸盐，所述硬化剂锑或锑化物。

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