CN109796139A - 一种金属Al涂层石英光纤的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石英光纤材料技术领域，且公开了一种金属Al涂层石英光纤的制作方法，包括以下步骤：S1.取60‑80质量份的Al粉，备用；S2.配制含有Al2O3、B2O3、SiO2、MgO的玻璃粉；S3.以丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、丙烯酸单体、松油醇、乙基纤维素为原料，制备得到粘结组分；S4.将步骤S1中的Al粉、步骤S2中的玻璃粉、步骤S3中的粘结组分一起于220‑300r/min下，球磨12‑20h，制备得到Al浆；S5.采用丝网印刷方法将步骤S4中的Al浆涂布在石英光纤皮层的外表面上，于100‑120℃下真空干燥，制备得到金属Al涂层石英光纤。本发明解决了现有技术中金属Al涂层石英光纤的制作方法，无法在简单的工艺条件下，制备得到均匀致密且附着力强的金属Al涂层的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及石英光纤材料技术领域，具体为一种金属Al涂层石英光纤的制作方法。
背景技术
石英光纤是一种基于石英玻璃为芯材的光导纤维，石英光纤不仅传光光谱范围非常广，从紫外区一直可以到近红外区，一般为250～2600nm，而且是目前已知的除光子晶体光纤外，光损耗最小的光纤。
现有技术中石英光纤包括芯层，芯层的外表面上涂覆有皮层；其中，芯层是纯石英玻璃或者掺杂的、高折射率的石英玻璃材料，而对应的皮层材料是掺杂的、低折射率的石英玻璃，或者是光学涂层材料，或者是纯的石英玻璃；此外，在皮层的外表面上增设金属Al涂层，制备得到金属Al涂层光纤，金属Al涂层光纤是应用于苛刻的外界环境的超长寿命光纤之一，其适合的温度范围为-270～400℃、湿度可高达100％、其筛选强度≥100kpsi，抗拉强度为3.6～6.0GPa。
目前，通过化学镀法、电镀法、熔融涂覆法以及材料溅射薄膜法等工艺，可以将金属Al材料涂覆在裸光纤上。其中，化学镀法与电镀法具有工艺简单、低成本等优点，但是其生产出的金属涂层均匀性差，而且无法精确控制涂层厚度；熔融涂覆法是一种常用的生产金属Al涂层光纤的方法，该方法虽然工艺较简单，但其对被涂金属Al的熔点有较高的要求，同时熔融态的金属Al在冷却过程中会产生部分内应力，增加光纤的衰耗水平；而材料溅射薄膜法是建立在辉光放电的基础之上，与前三种方法相比，溅射镀膜具有以下特点：(1)任何金属都可作为溅射材质；(2)溅射生成的薄膜与光纤皮层表面的附着性好；(3)溅射的膜层的纯度较高，且薄膜致密、空穴少；(4)膜的厚度可以控制。
但是，这种工艺复杂程度高，生产过程需要精确控制溅射功率和反应物流量、放纤速度等参数，否则无法保证在裸光纤表面溅射得到均匀的金属Al涂层。
本发明提供一种金属Al涂层石英光纤的制作方法，旨在解决现有技术中金属Al涂层石英光纤的制作方法，无法在简单的工艺条件下，制备得到均匀致密且附着力强的金属Al涂层的技术问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种金属Al涂层石英光纤的制作方法，解决了现有技术中金属Al涂层石英光纤的制作方法，无法在简单的工艺条件下，制备得到均匀致密且附着力强的金属Al涂层的技术问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种金属Al涂层石英光纤的制作方法，包括以下步骤：
S1.取60-80质量份的Al粉，备用；
S2.配制含有Al2O3、B2O3、SiO2、MgO的玻璃粉；
S3.以丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、丙烯酸单体、松油醇、乙基纤维素为原料，制备得到粘结组分；
S4.将步骤S1中的Al粉、步骤S2中的玻璃粉、步骤S3中的粘结组分一起于220-300r/min下，球磨12-20h，制备得到Al浆；
S5.采用丝网印刷方法将步骤S4中的Al浆涂布在石英光纤皮层的外表面上，于100-120℃下真空干燥，制备得到金属Al涂层石英光纤。
优选的，所述步骤S1中，Al粉的平均粒径≤100nm。
优选的，所述步骤S2中，玻璃粉的平均粒径≤100nm。
优选的，所述步骤S4中，球磨之后，加入大豆卵磷脂分散剂。
优选的，所述步骤S4中，加入大豆卵磷脂分散剂后，继续于220-300r/min下，球磨2h。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
本发明采用料浆法来制作金属Al涂层石英光纤，该制作方法制备出的金属Al涂层的附着力为1级，且金属Al涂层的表面呈均匀致密状态，从而取得了在简单的工艺条件下，制备得到均匀致密且附着力强的金属Al涂层的技术效果。
具体实施方式
实施例一：
金属Al涂层石英光纤的制作方法，包括以下步骤：
S1.取60g平均粒径≤100nm的Al粉，备用；
S2.取4g平均粒径≤100nm的Al2O3、2g平均粒径≤100nm的B2O3、3g平均粒径≤100nm的SiO2、4g平均粒径≤100nm的Bi2O3、2g平均粒径≤100nm的Li2O、1g平均粒径≤100nm的MgO、1g平均粒径≤100nm的TiO2，配制成玻璃粉；
S3.将6mL丁基卡必醇醋酸酯、4mL邻苯二甲酸二丁酯、2mL丙烯酸单体加入8mL松油醇中，在80℃的恒温水浴中加热搅拌直至混合均匀，于80℃下保温1.5h，再加入5g乙基纤维素，溶解后，制备得到粘结组分；
S4.将步骤S1中的Al粉、步骤S2中的玻璃粉、步骤S3中的粘结组分与40mL无水乙醇一起于220r/min下，球磨20h，之后加入4g大豆卵磷脂，继续于220r/min下，球磨2h，制备得到Al浆；
S5.采用丝网印刷方法将步骤S4中的Al浆涂布在石英光纤皮层的外表面上，于110℃下真空干燥2h，制备得到金属Al涂层石英光纤；
S6.对步骤S5中制作的金属Al涂层的性能进行测试，结果为：金属Al涂层的附着力为1级，且Al涂层的表面呈均匀致密状态。
实施例二：
金属Al涂层石英光纤的制作方法，包括以下步骤：
S1.取70g平均粒径≤100nm的Al粉，备用；
S2.取4g平均粒径≤100nm的Al2O3、2g平均粒径≤100nm的B2O3、3g平均粒径≤100nm的SiO2、1g平均粒径≤100nm的MgO、1g平均粒径≤100nm的TiO2，配制成玻璃粉；
S3.将6mL丁基卡必醇醋酸酯、4mL邻苯二甲酸二丁酯、2mL丙烯酸单体加入8mL松油醇中，在80℃的恒温水浴中加热搅拌直至混合均匀，于80℃下保温1.5h，再加入5g乙基纤维素，溶解后，制备得到粘结组分；
S4.将步骤S1中的Al粉、步骤S2中的玻璃粉、步骤S3中的粘结组分与40mL无水乙醇一起于250r/min下，球磨16h，之后加入4g大豆卵磷脂，继续于250r/min下，球磨2h，制备得到Al浆；
S5.采用丝网印刷方法将步骤S4中的Al浆涂布在石英光纤皮层的外表面上，于100℃下真空干燥2h，制备得到金属Al涂层石英光纤；
S6.对步骤S5中制作的金属Al涂层的性能进行测试，结果为：金属Al涂层的附着力为1级，且Al涂层的表面呈均匀致密状态。
实施例三：
金属Al涂层石英光纤的制作方法，包括以下步骤：
S1.取80g平均粒径≤100nm的Al粉，备用；
S2.取4g平均粒径≤100nm的Al2O3、2g平均粒径≤100nm的B2O3、3g平均粒径≤100nm的SiO2、4g平均粒径≤100nm的Bi2O3、2g平均粒径≤100nm的Li2O、1g平均粒径≤100nm的MgO，配制成玻璃粉；
S3.将6mL丁基卡必醇醋酸酯、4mL邻苯二甲酸二丁酯、2mL丙烯酸单体加入8mL松油醇中，在80℃的恒温水浴中加热搅拌直至混合均匀，于80℃下保温1.5h，再加入5g乙基纤维素，溶解后，制备得到粘结组分；
S4.将步骤S1中的Al粉、步骤S2中的玻璃粉、步骤S3中的粘结组分与40mL无水乙醇一起于300r/min下，球磨12h，之后加入4g大豆卵磷脂，继续于300r/min下，球磨2h，制备得到Al浆；
S5.采用丝网印刷方法将步骤S4中的Al浆涂布在石英光纤皮层的外表面上，于120℃下真空干燥2h，制备得到金属Al涂层石英光纤；
S6.对步骤S5中制作的金属Al涂层的性能进行测试，结果为：金属Al涂层的附着力为1级，且Al涂层的表面呈均匀致密状态。
Claims (5)
1.一种金属Al涂层石英光纤的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.取60-80质量份的纳米Al粉，备用；
S2.配制含有Al2O3、B2O3、SiO2、MgO的玻璃粉；
S3.以丁基卡必醇醋酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、丙烯酸单体、松油醇、乙基纤维素为原料，制备得到粘结组分；
S4.将步骤S1中的Al粉、步骤S2中的玻璃粉、步骤S3中的粘结组分一起于220-300r/min下，球磨12-20h，制备得到Al浆；
S5.采用丝网印刷方法将步骤S4中的Al浆涂布在石英光纤皮层的外表面上，于100-120℃下真空干燥，制备得到金属Al涂层石英光纤。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S1中，Al粉的平均粒径≤100nm。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S2中，玻璃粉的平均粒径≤100nm。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S4中，球磨之后，加入大豆卵磷脂分散剂。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述步骤S4中，加入大豆卵磷脂分散剂后，继续于220-300r/min下，球磨2h。
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