光纤预制棒用石英套管的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤预制棒用石英套管的生产方法，包括以下步骤：１．采用等离子卧式固相外沉积方式制砣；２．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砣的内孔、外圆进行磨削及珩磨加工；３．清洗干燥，即对石英净砣进行脱脂、酸洗，纯水冲洗干净，干燥，包装备用；４．中频无接触式拉管，将石英净砣吊于中频炉中，加热到一定温度，使其软化变形，用拉管机拉制成所需的石英套管，５．检验包装。本发明专利技术采用等离子体火焰加热，充分熔化原料，使石英毛坨中基本没有气泡；并且不会引入外界杂质，熔制的石英粉纯度高；熔制的石英粉具有低羟基的特点，二次成型采用中频加热，无氢氧来源，最终的石英套管的羟基含量低，耐温性能好。

Method for producing quartz sleeve for optical fiber preform

The invention discloses a method for producing quartz sleeve rod a fiber preform, comprising the following steps: 1. by plasma deposition method for horizontal solid outer weight; 2. cold machining, the metal with the use of diamond abrasive tool internal hole and external circular grinding of quartz mound and honing cutting machine; 3. dry cleaning that is, degreasing and pickling of pure quartz stone, water washing, drying, packaging for standby; 4. if no contact tube, quartz net weight hanging in the intermediate frequency furnace, heated to a certain temperature, the softening deformation, using machine pull quartz tube into a desired, 5. inspection and packaging. The invention adopts the plasma flame heating, fully melting raw materials, the raw quartz lump in basic no bubble; and without introducing external impurities, high purity quartz powder melting; melting quartz powder has the characteristics of low hydroxyl groups, two formed by intermediate frequency heating, no oxygen source, the hydroxyl content of quartz tube low temperature performance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石英制品的生产方法，特别涉及一种光纤预制棒用石 英套管的生产方法。
技术介绍
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，SiC14+H2十02 —SiC14+H20 —4HC1+ Si02。人工合成法一次性冲更入高， 生产过程中需要氦气保护，而我国氦气资源较少，另外产品还存在羟 基含量高的缺点。
技术实现思路
为了克服现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种光纤预制棒用石英套管的生产方法，该方法在高频电场作用下，将石英粉料均匀的熔化，并沉积在旋转且匀速平移的中心管上，形成石英砣，在中频炉中，采用无接触式拉管方式将石英砣拉制成石英套管。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的， 一种光纤预制棒用石英套管的生产方法，包括以下步骤1、釆用等离子卧式固相外沉积方式制砣，即采用等离子体为热源，将石英砂逐层沉积在高频等离子制砣机内中心基础管的外圆上，使石英砂直接熔化形成石英毛砣；2、 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 英毛砣的内孔、外圓进行磨削及珩磨加工，将石英毛砣加工成拉制石英制品所需要的尺寸精度及形位精度的石英净砣；3、 清洗干燥，即对机械冷加工后的石英净砣进行脱脂、酸洗，再 用纯水冲洗干净，干燥，包装备用；4、 中频无接触式拉管，即将洁净的石英净砣吊于中频炉的续砣机 上，从石英净砣的上端口通入氮气，中频炉预热IIO(TC ~ 1500°C，保 持40 60min后，再升温至1780°C ~ 2000°C ,保持20-3Qmin,使石英 净砣头部开始熔化、变小、下沉；停止通入氮气，改用鼓风机股入空 气于石英砣中心孔内，用拉管机夹住熔化下来的石英管，控制拉管机 的转速和鼓风量，拔制出要求尺寸的石英套管，拉管机的转速快，拉 出的石英管的直径小，鼓风量大拉出的石英管的管壁薄；5、 检验包装。所述步骤l中等离子体火焰的温度为3000°C ~ 4000°C。可以使石 英粉充分玻璃化，使熔制后的石英毛砣质地均匀，为热加工拉管奠定 良好的基础。所述步骤1中的中心基础管在轴向上平移的同时并进行S走转。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3中的脱脂剂为三氯乙烯，在高温下形成蒸汽，通过石 英砣与蒸汽接触达到脱脂的目的，所述的酸洗用1-2%的氢氟酸作为清 洗剂。在所述步骤4的拉管过程中利用无接触式激光测量仪，对石英套 管直径、壁厚、椭圆度、弯曲度进行测量，同时通过在线测量的闭环 控制来调整拉速，以保证较高的拉管精度。在步骤4中，所述石英净砣的下降速度可以按下列方法计算a) 坨每米重量=丌(坨外径2-坨内径2) /4x2. 2x10 坨下降速度单位mm/min表示，b) 坨下降速度=(下料量/60) x (1000/坨每米重量) 所述拉管机转速按下列公式计算 管子每米重量以表示管子每米重量单位kg/m表示，a)管子每米重量=(管外径2-管内径2) xi7.27kg1))拉管机的下拉管机轮即橡胶轮转速=下料量/(25. 43 x管子每米重量)拉管机的上拉管机轮即碳化硅轮砂轮转速=下料量/(27. 51 x管子 每米重量)。本专利技术的技术原理采用在高频电场作用下、以氩气引弧、而后通入干燥、洁净的 0. 2Mpa压缩空气，使进入等离子头的工作气体分为两路， 一路是中心 气流，另一路是侧气流，这样形成等离子火焰。之后以等离子火焰热 能，将石英粉均匀地熔化、并沉积在旋转且匀速平移的中心基础管上， 逐层沉积，使中心基础管的外径逐渐增大，最终形成4) 150-4) 160mm， 长度1500-1750mm的石英毛砣。采用中频感应加热、无接触拉管方式，即将洁净的石英净砣吊于 中频炉中，先预热升温至110(TC — 1500。C，保持40 - 60min后再二次 升温至178(TC—200(TC,使之软化变形，然后通过拉管机拉制成光纤 预制棒用石英套管。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于1、 3000 4000。C的等离子体火焰加热，可以充分熔化原料，使制得的石英毛坨中基本没有气泡。2、 用纯净的等离子体作为热源，没有外界杂质的引入，熔制的石英玻璃具有纯度高的特点。3、 一次成型时产生等离子体的工作气体一般为干燥的压缩空气或 氩气，熔制的石英玻璃具有低羟基的特点，二次成型时采用中频加热 方式，无氢氧来源，从而使最终制得的石英玻璃套管的轻基含量低， ^f又2Qppm左右，耐温性能好。4、 中频炉加热器与石英净坨间无接触，加热体石墨不会对石英玻 璃造成污染，无杂质的引入，使得石英套管纯度高，表面质量好，基 本无疯点。5、 本专利技术通过二次成型制备石英套管，即对石英玻璃进行了二次 高温熔化，使石英玻璃熔化质量好，故石英套管外观质量好，无气泡、 气线等缺陷。6、 在线测量控制技术使石英套管尺寸精度很高。附图说明图1为本专利技术生产方法工艺流程简图。图2为本专利技术高频等离子熔制石英毛砣示意图。图3为石英毛砣结构示意图。图4为本专利技术才几械冷加工生产工艺原理图。图5为本专利技术中频无接触拉管工艺示意图。附图标识1-等离子火焰 3-中心基础管 4-熔化的石英粉5-石英毛石它 6-石英净碗 9-测径仪10-测厚仪 11-中频炉 12-控制系统具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，但不作 为对本专利技术的限定。如图1所示的光纤预制棒用石英套管生产工艺流程图 第一步首先选取高纯的石英粉，采用等离子火焰1为热源，在 高频等离子制砣机内的中心基础管3外圆按一定轨迹逐层沉积石英砂， 直接使熔化的石英粉4涂覆在中心勤出管3上形成石英毛碗5;由于等 离子火焰1温度较高3000-400(TC,且熔化的时间较长，石英粉(即水 晶粉)可充分玻璃化，使熔制后的石英毛砣5质地均匀，为以后的热加 工拉管奠定良好的基础。本工艺过程中采用了高频等离子熔制技术。等离子体是物质的第四种存在状态，它是由带电粒子(离子、电 子)和不带电粒子(原子、分子)组成的混合体，其中正负带电粒子 具有一定的比例，总电荷几乎为零。简单地说，等离子体是离子化了 的气体，因而具有导电性。产生和保持等离子体的方法很多。其中，根据离子化气体对于高 频电磁场的感应耦合作用而产生的等离子体称为高频感应等离子体。 实际上是高频电磁场感应下气体中的无极放电现象。因此产生的火焰 称高频等离子火焰，所产生感应等离子体的灯炬称感应等离子炬，熔 融石英玻璃的等离子火焰应尽可能地露出灯外。通过一系列的整流、调压及稳压作用，将380V的进线电压调整为 IIKV的高压，频率由原有的50Hz提高为3MHz。制砣时采用的工作气 体为氩气及压缩空气，其中氩气为点火气体。其原因是氩气比氧气 的电离电位高，但导热系数很低，所以当加上同样的功率时，氩气可以产生大量的电离，并可得到很高的温度，因此，多用氩气引弧，待引弧成功后，即切换成压缩空气。其中心温度可达3000。C-400(TC。如图2、图3所示，石英粉经下料管到达等离子炬端头，在等离子 火焰1的射程中被迅速地加热，喷撒在中心基础管3上后，立即熔化。 通过制砣机床的纵向、横向及旋转运动的相互叠加作用，最终形成一 个具有一定外形尺寸的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤预制棒用石英套管的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：（１）、采用等离子卧式固相外沉积方式制砣，即采用等离子体为热源，将石英砂逐层沉积在高频等离子制砣机内中心基础管的外圆上，使石英砂直接熔化形成石英毛砣；（２）、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砣的内孔、外圆进行磨削及珩磨加工，将石英毛砣加工成拉制石英制品所需要的尺寸精度及形位精度的石英净砣；（３）、清洗干燥，即对机械冷加工后的石英净砣进行脱脂、酸洗，再用纯水冲洗干净，干燥，包装备用；（４）、中频无接触式拉管，即将洁净的石英净砣吊于中频炉的续砣机上，从石英净砣的上端口通入氮气，中频炉预热１１００℃～１５００℃，保持４０～６０ｍｉｎ后，再升温至１７８０℃～２０００℃，保持２０－３０ｍｉｎ，使石英砣头部开始熔化、变小、下沉；停止通入氮气，改用鼓风机鼓入空气于石英砣中心孔内，用拉管机夹住熔化下来的石英管，控制拉管机的转速和鼓风量，拔制出要求尺寸的石英套管；（５）、检验包装。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张锦，杨兴华，张晓风，李文彦，
申请(专利权)人：久智光电子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]