[发明专利]一种用于制备低水峰大直径光纤预制棒套管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石英制品的制备方法，特别涉及一种用于制备低水峰大直径光纤预制棒套管的制备方法

背景技术

目前，生产光纤预制棒用石英套管的公司不多，主要有德国贺利氏公司，他们的生产方法主要采用人工合成石英粉运用连熔法，SiCl₄+2H₂+O₂→SiCl₄+2H₂O→4HCl+SiO₂。人工合成法一次性投入高，该工艺需要沉积、脱水、烧结等过程，工艺复杂。生产过程中需要氦气保护，而氦气资源紧缺，价格昂贵，且该工艺产生大量HCL气体，环保压力大。以上因素致使该工艺生产成本较高。

此外，光纤领域的飞速发展，对低水峰光纤预制棒石英套管的直径尺寸要求也愈来愈大，特别是直径200～300毫米的低羟基石英套管，在光纤领域有着广阔的应用前景。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷及满足低水峰大直径石英套管的发展需求，本发明提供了一种用于制备低水峰大直径光纤预制棒套管的石英砣的生产方法。该方法利用等离子体作为热源，先采用沉积效率较高、成本较低的卧式固相外沉积方法，将石英粉料均匀熔化，并沉积在旋转且匀速轴向平移的中心管上，生产出直径150～160毫米的中空石英毛砣。由于难以解决中心基础管对大直径石英管砣的承重问题，该卧式等离子固相外沉积技术无法直接制备直径大于200毫米的石英砣，因此再采用沉积效率相对较低、成本相对略高的立式固相外沉积方法进行加粗熔制，最终形成最大直径大于300毫米的石英管砣，经过进一步加工生产出低水峰大直径光纤预制棒石英套管。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于制备低水峰大直径光纤预制

棒石英套管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）先采用等离子卧式固相外沉积装置制砣，即利用高频电磁场使工作气体电离产生等离子体火焰，石英砣表面温度：1800-2500℃；将石英砂逐层沉积在等离子卧式制砣机内中心基础管的外圆上，使石英砂直接熔化形成直径150～160毫米的中空石英毛砣；

（2）将中空石英毛砣转移到等离子立式固相外沉积装置上，继续用等离子体作热源将石英砂逐层沉积在毛砣外圆上，毛砣表面温度：1800-2500℃；将石英砂喷射在中心管支撑的毛砣上熔制成最大直径大于300毫米的石英管砣；中心基础管和毛砣的运动方式为：在竖直轴向上平移的同时并进行旋转，平移速度3-8mm/min,旋转速度为4-10转/分，熔制51-192小时，并且保证等离子体焰炬与砣面距离为20-100mm。

进一步，其特征在于所述的工作气体为压缩空气、氩气。

（3）机械冷加工，即采用金属切割机床配合使用金刚石等磨具对石英管砣进行切割、钻孔、内孔珩磨及外圆磨加工，将石英管砣加工成大直径光纤预制棒套管的尺寸精度；

（4）清洗干燥，即对冷加工后的石英管砣进行脱脂、酸洗、纯水冲洗，再经干燥，待检；所述脱脂剂为三氯乙烯，在高温下形成蒸汽，通过石英管砣与蒸汽接触达到脱脂的目的，所述的酸洗用质量百分比浓度为1～2%的氢氟酸作为清洗剂。

（5）检验包装。对最终产品，依据检验规范的要求进行全检；用包装机对产品进行妥善包装。

所述步骤（1）中的中心基础管在水平轴向上平移的同时并进行旋转。当基础管的一端平移到下料口时完成一层的沉积，这时基础管反向移动进行下一层沉积。

所述步骤（2）中的中心基础管和毛砣在竖直轴向上平移的同时并进行旋转。采用等离子立式固相外沉积装置继续在直径小于200毫米的毛砣基础上熔制加粗，利用高频电磁场使工作气体电离产生等离子体火焰，将石英砂喷射在中心管支撑的毛砣外圆上熔制成最大直径大于300毫米的石英管砣。

本发明的原理：