CN105753488A - 一种光纤连接器用套管生坯的成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种光纤连接器用套管生坯的成型方法，包括以下步骤：(1)泥坯混练：将粘结剂用稀释剂稀释后，与纳米二氧化锆粉料混合，制得混合料；(2)挤出预成型：将混合料装入挤出机中，在0.5～20MPa的压力下，进行挤出，制成管状预制坯；(3)冷等静压成型：在将管状预制坯干燥及切割成预设长度的短坯后，将短坯装入模具中，在100～300MPa的压力下进行冷等静压，得到套管生坯。采用本发明的技术方案制备光纤连接器用套管生坯，粉料利用率高，与现有技术相比，粉料的用量可以减少30％。同时，人工效率较高，与现有技术相比，人工效率可以提高大约50％。因此，能够降低套管毛坯的生产成本，增加企业的市场竞争力。

Description

一种光纤连接器用套管生坯的成型方法

技术领域

本发明涉及氧化锆陶瓷领域，特别涉及一种光纤连接器用套管生坯的成型方法。

背景技术

光纤连接器是光纤通信系统中用于实现光纤和与其它光纤或光纤器件之间耦合或分离的器件。套管是组成光纤连接器的关键部件之一。

二氧化锆材料用于制作套管已经有近30年的时间，近年来，钇稳定的纳米二氧化锆材料由于其具有热膨胀系数小、弹性模量大、强度高等特点，成为制作套管的主要材料。

现有技术中，在使用钇稳定的纳米二氧化锆材料来制作套管毛坯时，受到纳米材料特性的限制，成型方法一般为冷等静压成型或注射成型。采用这两种方法，基本可以达到套管的性能要求。但是，在使用冷等静压成型方法来生产套管毛坯时，粉料利用率低，且人工效率低，这些都会增加套管毛坯的总成本，影响其市场竞争力。因此，如何能找到一种粉料利用率高且人工效率较高的成型方法就显得尤为重要。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例公开了一种光纤连接器用套管生坯的成型方法。技术方案如下：

一种光纤连接器用套管生坯的成型方法，包括以下步骤：

(1)泥坯混练：将粘结剂用稀释剂稀释后，与纳米二氧化锆粉料混合，制得混合料；

(2)挤出预成型：将混合料装入挤出机中，在0.5～20MPa的压力下，进行挤出，制成管状预制坯；

(3)冷等静压成型：在将管状预制坯干燥及切割成预设长度的短坯后，将短坯装入模具中，在100～300MPa的压力下进行冷等静压，得到套管生坯。

在本发明的一种优选实施方式中，在得到套管生坯后，将套管生坯进行烧结，得到套管毛坯。

在本发明的一种优选实施方式中，所述混合料中包括：1重量份的粘结剂，9～66重量份的纳米二氧化锆粉料，3～5重量份的稀释剂。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(1)中，所述粘结剂为：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酸中的一种或其组合。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(1)中，所述稀释剂为：水、乙醇中的一种或其组合。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(2)中，挤出压力为3～15MPa。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(2)中，所述挤出的温度为20℃～300℃。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(3)中，所述干燥的方法为：把管状预制坯悬挂后，在温度小于50℃且风速小于2米/秒的条件下进行干燥。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤(3)中，所述模具包括硬质模芯及弹性外套。

在本发明的一种优选实施方式中，所述烧结的温度为1400℃～1500℃，升温速率为60℃～100℃/小时，保温时间2～4小时。

采用本发明的技术方案制备光纤连接器用套管生坯，粉料利用率高，与现有技术相比，粉料的用量可以减少30％。同时，人工效率较高，与现有技术相比，人工效率可以提高大约50％。因此，能够降低套管毛坯的生产成本，增加企业的市场竞争力。

具体实施方式

在本发明中，生坯是指经过成型工艺进行成型、但是未经烧结的坯体。再将生坯进行烧结后，即得到毛坯。

在现有技术中，一般采用纳米二氧化锆粉料来制备光纤连接器用套管，采用冷等静压成型，由于等静压所采用的模具一般由弹性材料制成，其在压制的过程中会产生一定的形变，会使得成型后的生坯几何规整度不好，例如，套管一般均为圆柱体，经冷等静压成型后，其圆度及直线度等都不理想，需要进一步的修坯，使其达到规格要求。而且由于套管外径大约只有3.2毫米，内径大约为2.5毫米，由于壁太薄，等静压很难直接压成，因此在实际生产时，生坯的壁要略厚一些。等压制成型后，再修整到指定规格。套管本身就是一个较小的部件，重量还不到1克，因此，修坯所浪费的粉料量与套管本身所用的粉料量相比，还是比较可观的。因此，如果能减少所浪费粉料的量，就可以降低生产成本，提高产品的市场竞争力。

不仅如此，采用粉料直接冷等静压成型时，一般一次成型只能出两个生坯，当产量较大时，就需要很多次的成型。而且，冷等静压成型时，都需要由操作人员将纳米二氧化锆粉料加入到模具中，由于粉料本身的特点，且模具较小，每次装模的时间都会相对较长。这些都会影响人工效率。

现在，套管毛坯的单价越来越低，生产套管毛坯的企业的利润空间越来越小，如果能够降低套管毛坯的生产成本，那必定能增加企业的市场竞争力，通过上述分析可以得知，如果能提高粉料利用率、提高人工效率，那么必然能够在很大程度上降低套管毛坯的生产成本。

为此，本发明提供一种光纤连接器用套管生坯的成型方法，可以包括以下步骤：

(1)泥坯混练：将粘结剂用稀释剂稀释后，与纳米二氧化锆粉料混合，制得混合料；

(2)挤出预成型：将混合料装入挤出机中，在0.5～20MPa的压力下，以0.5～2米/秒的速度进行挤出，制成管状预制坯；

(3)冷等静压成型：在将管状预制坯干燥及切割成预设长度的短坯后，将短坯装入模具中，在100～300MPa的压力下进行冷等静压，得到套管生坯。

需要说明的是，纳米二氧化锆粉料是本领域用来制备光纤连接器用套管的通用的一种原料，本发明在此不作具体限定，优选的，可以采用比表面积7-15平方米/克的3mol钇稳定纳米二氧化锆粉料来实现本发明的技术方案。这里所说的3mol钇稳定纳米二氧化锆粉料可以从商业途径获得，例如可以采用东方锆业的OZ-3Y型3mol钇稳定纳米二氧化锆粉料。

为了能够实现挤出，首先要将纳米二氧化锆粉料与经过稀释剂稀释的粘结剂混合均匀，制得混合料，制备混合料所用的粘结剂和稀释剂均为本领域常用的粘结剂和稀释剂，本发明在此不作具体限定，例如，粘结剂可以采用聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酸中的一种或其组合。稀释剂可以采用水、乙醇中的一种或其组合。

在挤出预成型后，所得到的是管状预制坯，其长度大约为1米。在进行下一步的冷等静压成型之前，要对其进行干燥及切割。对于干燥，本发明无特殊要求，只要保证管状预制坯不开裂即可。优选的，可以把管状预制坯悬挂后，在温度小于50℃且风速小于2米/秒的条件下进行干燥，干燥12小时即可。

将干燥后的管状预制坯用切割锯按要求的尺寸进行切割，切割速度调整到不产生大的崩口为宜，一般来说，切割成100毫米左右的长度的短坯。

将短坯进行冷等静压成型，得到套管生坯。冷等静压所用的模具为本领域进行冷等静压成型时常用的模具，无特殊要求，一般包括硬质模芯及弹性外套，硬质模芯的材料可以为硬质合金材料，弹性外套的材料可以为橡胶。这些都是本领域技术人员所熟知的，本发明在此不作具体赘述。

本发明实施例中所采用的设备，例如挤出成型用的双螺杆挤出机、等静压机、对制得的生坯进行烧结所用的烧结炉等均属于本领域的现有技术，并无特殊之处，均可通过商业途径获得，因此，本发明在此不作详细描述。

本发明的技术方案是先将纳米二氧化锆粉料制成管状预制坯，将其干燥后再进行冷等静压成型，这样，冷等静压成型所针对的对象由现有技术中的粉料变成具有固定形状的预制坯，由于预制坯的形状已经固定，只是其密度较低，因此，冷等静压在进一步增加其密度同时，对其形状影响不大。这样经过冷等静压成型后的生坯，其几何规整度与现有技术相比，要好得多，基本不需要修坯，这样就基本不会浪费粉料，也就是说，生产一个套管生坯，采用本发明的技术方案，所用的粉料要少得多。

由于已经将粉料成型为预坯体，这样，在冷等静压时，可以采用较大的模具，在实际产生过程中，可以将预坯体切割成100毫米左右后进行等静压，这样一次压出的生坯的数量就比现有技术多出几倍。不仅如此，切割后的预坯体很容易装模，比现有技术人工效率也提高很多。

下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，实施例1～5中所用的粉料均为东方锆业的OZ-3Y型3mol钇稳定纳米二氧化锆粉料。

在光通套管领域，SC型光纤连接器用套管应用较为广泛，其基本尺寸为：内径2.5mm，外径3.2mm，长度11.3mm。本发明在此以SC型光纤连接器用套管为例来说明本发明的技术方案。需要说明的是，其它型号的光纤连接器用套管也是可以由本发明的技术方案来制备生坯，并可以达到同样的技术效果。套管的具体型号不能够成对本发明的限制。

实施列1

制备SC型光纤连接器用套管生坯

(1)泥坯混练：将1重量份聚乙烯醇用3重量份的水稀释后，与9重量份的3mol钇稳定纳米二氧化锆粉料混合，制得混合料；

(2)挤出预成型：将混合料装入挤出机中，在0.5MPa的压力下，以0.5米/秒的速度进行挤出，制成1米长的管状预制坯；把管状预制坯悬挂后，在室温下自然风干12小时。将干燥后的管状预制坯用切割锯按要求的尺寸进行切割，切割速度调整到不产生大的崩口为宜，一般来说，切割成100毫米左右的长度的短坯。

(3)冷等静压成型：将短坯装入模具中，在100MPa的压力下进行冷等静压，得到套管生坯。

实施列2～5

根据如实施例1所记载的方法，采用表1中实施例2～5的各成分重量份及各步骤的工艺参数，分别制得实施例2～5的套管生坯。

表1实施例2～5的各成分重量份及各步骤的工艺参数

对比例

制备SC型光纤连接器用套管生坯

将3mol钇稳定纳米二氧化锆粉料直接装入模具中，在170Mpa的压力下进行冷等静压成型，得到生坯。

在实施例1～5及对比例所制得的生坯中，每个实施例及对比例各选取10个生坯，分别称量各生坯质量，并计算每个实施例所制得的生坯的质量平均值，得到结果如表2：

表2实施例1～5及对比例所制得的生坯的平均质量

从表2可以看出，实施例1～5制备的套管生坯其质量0.34g～0.37g，其平均值约为0.36g与对比例的0.51g相比，生坯的质量要低30％，也就是说，制备同样规格的生坯，本发明的技术方案与现有技术的冷等静压成型相比，粉料用量减少30％。

统计同一生产人员在分别使用实施例1～5的生产工艺和对比例的生产工艺生产8小时后所产出的生坯，得到结果如下：

使用实施例1～5的生产工艺生产生坯，8小时的产量分别为12005个，11564个，12121个，12034个，11856个。使用对比例的生产工艺生产生坯，8小时的产量为8000个，总体来说，人工效率可以提高大约50％。

分别采用实施例3的制备方法及对比例的方法各制备200个生坯，然后以相同的烧结工艺时行烧结，得到毛坯。烧结的工艺参数为现有技术，本领域技术人员可以容易获得，本发明在此不用具体限定。例如，烧结的温度可以为1450℃，升温速率为当温度小于900℃时，升温速率为100℃/小时，当高于900℃时，升温速率为60℃/小时，保温时间3小时。

在烧结后，检测得到的毛坯进行内孔范围。一般来说，套管成品内经为2.493毫米，毛坯内经一般中心值控制在2.471毫米。采用本领域公知的通止规的方法，在毛坯内孔尺寸范围左右，间隔0.5微米，精度0.2微米的通止规测试。测试结果为：采用实施例3的制备方法制得的生坯在烧结成毛坯后，其内孔尺寸为2.468-2.474毫米。采用对比例的制备方法制得的生坯在烧结成毛坯后，其内孔尺寸为2.465-2.476毫米。从测试结果可以看出，采用本发明的技术方案所制得的生坯，烧结后的内孔尺寸的精准度有好于采用对比例的技术方案所制得的生坯。

不仅如此，采用实施例3的制备方法所制得的生坯，烧结后的微裂纹比例只有0.3％，而采用对比例的技术方案所制得的生坯，烧结后的微裂纹比例为1.4％，可以看出，采用本发明的技术方案可以提高毛坯的合格率。

在两种方法所得到的毛坯中各选取10个无瑕疵的毛坯，然后将各毛坯分别进行强度测试。测试方法为：将毛坯侧面放置于水平的支撑台上，然后在竖直方向对其施加压力，直到毛坯破裂。将所施加的力的最大值作为衡量毛坯强度的指标。也就是说，所施加的力越大，说明毛坯的强度越高。得到的结果为：实施例3的10个毛坯，平均强度为195牛顿，而对比例的10个毛坯，平均强度为172牛顿。

以上对本发明所提供的光纤连接器用套管生坯的成型方法进行了详细介绍。用本发明的技术方案制备生坯，粉料利用率可以提高30％，人工效率可以提高50％，效果非常显著。因此，可以在很大程度上降低套管生坯的生产成本。不仅如此，采用本发明的技术方案制得的生坯，在经过烧结后，无论是毛坯的内孔范围，毛坯的合格率，还是毛坯的强度，都有一定程度上的提高。因此，本发明所提供的光纤连接器用套管生坯的成型方法，非常有应用价值。

本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其中心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护。

Claims (10)

1.一种光纤连接器用套管生坯的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)泥坯混练：将粘结剂用稀释剂稀释后，与纳米二氧化锆粉料混合，制得混合料；

(2)挤出预成型：将混合料装入挤出机中，在0.5～20MPa的压力下，进行挤出，制成管状预制坯；

(3)冷等静压成型：在将管状预制坯干燥及切割成预设长度的短坯后，将短坯装入模具中，在100～300MPa的压力下进行冷等静压，得到套管生坯。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到套管生坯后，将套管生坯进行烧结，得到套管毛坯。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合料中包括：1重量份的粘结剂，9～66重量份的纳米二氧化锆粉料，3～5重量份的稀释剂。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述粘结剂为：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酸中的一种或其组合。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述稀释剂为：水、乙醇中的一种或其组合。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，挤出压力为3～15MPa。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述挤出的温度为20℃～300℃。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述干燥的方法为：把管状预制坯悬挂后，在温度小于50℃且风速小于2米/秒的条件下进行干燥。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述模具包括硬质模芯及弹性外套。

10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述烧结的温度为1400℃～1500℃，升温速率为60℃～100℃/小时，保温时间2～4小时。