CN109901261A - 一种金属Cu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Cu涂层石英光纤的制作方法,包括以下步骤:称取Cu粉、配制含有CuO、B2O3、SiO2、MgO的玻璃粉、制备粘结组分,将上述原料一起置于280‑350r/min下,球磨10‑18h,制备得到Cu浆,采用丝网印刷方法将上述Cu浆涂布在石英光纤皮层的外表面上,于100‑130℃下真空干燥,制备得到金属Cu涂层石英光纤。本发明解决了现有技术中金属Cu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Cu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Cu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Cu涂层,制备得到金属Cu涂层光纤,金属Cu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-270~700℃、湿度可高达100%、其筛选强度≥100kpsi,抗拉强度为2.0~3.0GPa。
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Cu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Cu涂层光纤的方法,该方法虽然工艺较简单,但其对被涂金属Cu的熔点有较高的要求,同时熔融态的金属Cu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Cu涂层。
本发明提供一种金属Cu涂层石英光纤的制作方法,旨在解决现有技术中金属Cu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Cu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Cu涂层石英光纤的制作方法,解决了现有技术中金属Cu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Cu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Cu涂层石英光纤的制作方法,包括以下步骤:
S1.取60-80质量份的纳米Cu粉,备用;
S2.配制含有CuO、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Cu粉、步骤S2中的玻璃粉、步骤S3中的粘结组分一起置于280-350r/min下,球磨10-18h,制备得到Cu浆;
S5.采用丝网印刷方法将步骤S4中的Cu浆涂布在石英光纤皮层的外表面上,于100-130℃下真空干燥,制备得到金属Cu涂层石英光纤。
优选的,所述步骤S1中,Cu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,加入分散剂。
优选的,所述步骤S4中,加入分散剂后,再于280-350r/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Cu涂层石英光纤,制备出的金属Cu涂层的附着力为1级,且金属Cu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Cu涂层的技术效果。
具体实施方式
实施例一:
金属Cu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Cu粉,备用;
S2.取2g平均粒径≤100nm的CuO、3g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MgO、2g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Cu粉、步骤S2中的玻璃粉、步骤S3中的粘结组分与40mL无水乙醇一起置于300r/min下,球磨12h,之后加入1mL水玻璃、4g大豆卵磷脂,继续于300r/min下,球磨2h,制备得到Cu浆;
S5.采用丝网印刷方法将步骤S4中的Cu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Cu涂层石英光纤;
S6.对步骤S5中制作的金属Cu涂层的性能进行测试,结果为:金属Cu涂层的附着力为1级,且金属Cu涂层的表面呈均匀致密状态。
实施例二:
金属Cu涂层石英光纤的制作方法,包括以下步骤:
S1.取75g平均粒径≤100nm的Cu粉,备用;
S2.取2g平均粒径≤100nm的CuO、3g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Cu粉、步骤S2中的玻璃粉、步骤S3中的粘结组分与40mL无水乙醇一起置于280r/min下,球磨18h,之后加入1mL水玻璃、4g大豆卵磷脂,继续于280r/min下,球磨2h,制备得到Cu浆;
S5.采用丝网印刷方法将步骤S4中的Cu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Cu涂层石英光纤;
S6.对步骤S5中制作的金属Cu涂层的性能进行测试,结果为:金属Cu涂层的附着力为1级,且金属Cu涂层的表面呈均匀致密状态。
实施例三:
金属Cu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Cu粉,备用;
S2.取2g平均粒径≤100nm的CuO、3g平均粒径≤100nm的B2O3、3g平均粒径≤100nm的SiO2、2g平均粒径≤100nm的MgO、2g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Cu粉、步骤S2中的玻璃粉、步骤S3中的粘结组分与40mL无水乙醇一起置于350r/min下,球磨10h,之后加入4g大豆卵磷脂,继续于350r/min下,球磨2h,制备得到Cu浆;
S5.采用丝网印刷方法将步骤S4中的Cu浆涂布在石英光纤皮层的外表面上,于130℃下真空干燥2h,制备得到金属Cu涂层石英光纤;
S6.对步骤S5中制作的金属Cu涂层的性能进行测试,结果为:金属Cu涂层的附着力为1级,且金属Cu涂层的表面呈均匀致密状态。
Claims (5)
1.一种金属Cu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Cu粉,备用;
S2.配制含有CuO、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Cu粉、步骤S2中的玻璃粉、步骤S3中的粘结组分一起置于280-350r/min下,球磨10-18h,制备得到Cu浆;
S5.采用丝网印刷方法将步骤S4中的Cu浆涂布在石英光纤皮层的外表面上,于100-130℃下真空干燥,制备得到金属Cu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,Cu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,加入分散剂后,再于280-350r/min下,球磨2h。
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