[發明專利]一種光纖插芯、光纖套筒用納米氧化鋯粉體及其生產工藝

在審

• 申請號: 201910519477.3
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110156076A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 張天舒;孔令兵;董強
• 申請（專利權）人: 南京賽諾特斯材料科技有限公司
• 主分類號: C01G25/02
• 分類號: C01G25/02;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種光纖插芯、光纖套筒用納米氧化鋯粉體的生產工藝，該生產工藝至少包括以下步驟中的一個或幾個的組合：將準確稱量得到的無機鋯鹽以及無機釔鹽分次加入反應容器中進行攪拌混合得到無機鹽溶液，并將無機鹽溶液、沉淀劑和分散劑分別通入水熱高壓釜進行反應并得到初步產物，取出該初步產物經提取處理后得到目標產物納米氧化鋯粉體。本發明所提供的以無機鋯鹽以及無機釔鹽為原產料，通過摻雜釔金屬改性、采用加水分解法的生產工藝，相比于傳統制備工藝所得到的氧化鋯，本發明所得到的納米氧化鋯粉體提高了其熱穩定性和化學穩定性的同時保持了摻雜釔金屬改性帶來的增韌效果，適用于光纖插芯和光纖套筒的制備。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料技術技術領域，尤其涉及一種光纖插芯、光纖套筒用納米氧化鋯粉體及其生產工藝。

背景技術

氧化鋯具有優異的物理和化學性質，是一種重要的結構和功能陶瓷材料，是一種重要的結構與功能陶瓷材料。普通氧化鋯在常溫至1170℃以單斜相存在，加熱到1170～2370℃時轉變為四方相，2370℃以上時由四方相轉變成立方相。由于純氧化鋯的高溫相隨著溫度的降低會轉變成低溫相，并伴隨著5～7％的體積膨脹。純氧化鋯的這種晶型轉變和體積變化，如果作為結構陶瓷和功能陶瓷涂層材料，在受到熱循環時，會造成過大的熱應力，使陶瓷成品或涂層開裂和剝落失效。

光纖連接器是光纖通信系統中不可或缺的無源器件，主要用于實現系統中設備間、設備與儀表間、設備與光纖間以及光纖與光纖間的非永久性固定連接，使發射光纖輸出的光能量最大限度地耦合到接收光纖中。大多數的光纖連接器由3部分組成，2個配合插頭(即插芯)和1個耦合套筒。2個插芯裝進2根光纖尾端；1個耦合套筒起對準的作用，套筒多配有金屬或非金屬法蘭，以便于連接器的安裝固定。目前套筒使用的材料主要為氧化鋯陶瓷和磷青銅，氧化鋯陶瓷套筒由于具有精度高、插入損耗小、使用壽命長等特點，使用日益廣泛。由于維護中轉接跳線和正常測試等需要，光纖連接器經常要進行插拔，因此對于套筒的插拔壽命即最大可插拔次數有一定的要求，即光纖連接器在正常使用條件下，經規定次數(一般要求500次～1000次之間)的插拔，各元件無機械損傷，附加損耗不超過限值(通常規定為0.2dB)，光纖連接器的插拔壽命一般是由插芯及套筒的磨損及破損情況決定的。使用開槽氧化鋯套筒時，磨損可以忽略不計，陶瓷套筒的破損是影響壽命的主要因素。陶瓷套筒在使用過程中的破損原因非常復雜，歸納起來有以下幾種情況：1、陶瓷套筒的強度過低，經受不住插芯插入時所產生的應力；2、陶瓷套筒由于靜態疲勞而產生破碎；3、長期在高溫潮濕情況下，氧化鋯陶瓷套筒產生大量四方相到單斜相的自發馬氏體相變，從而導致套筒強度大幅度降低；4、人為非正常插拔，使陶瓷套筒產生局部應力集中；5、金屬或非金屬法蘭質量不合格。而其中第一種陶瓷套筒的強度過低以及第四種陶瓷套筒產生局部應力集中，兩種破損原因導致陶瓷套筒破損的可能性最高。

因此，要獲得在室溫下穩定的高溫相獲得氧化鋯，就需要對普通的氧化鋯進行改性，而目前尚存在選擇何種物質加入氧化鋯中以及以何種方式加入，以提高氧化鋯的熱穩定性和化學穩定性，并且保持釔穩定氧化鋯原來的增韌效果的問題。

在各種金屬氧化物陶瓷材料中，氧化鋯的高溫熱穩定性、隔熱性能最好，最適宜做陶瓷涂層和高溫耐火制品；以氧化鋯為主要原料的鋯英石基陶瓷顏料，是高級釉料的重要成分；氧化鋯的熱導率在常見的陶瓷材料中最低，而熱膨脹系數又與金屬材料較為接近，成為重要的結構陶瓷材料；特殊的晶體結構，使之成為重要的電子材料；氧化鋯的相變增韌等特性，成為塑性陶瓷材料的寵兒；良好的機械性能和熱物理性能，使它能夠成為金屬基復合材料中性能優異的增強相。所以光纖連接器陶瓷插芯材料通常會采用釔穩定的納米氧化鋯粉體原料(Y-PSZ)。

同時由于傳統的納米氧化鋯制備方法和后期的高溫煅燒老化處理，往往會造成其顆粒團聚嚴重、分散性差、晶體結構不穩定以及晶粒、晶型不可控等問題，從而限制了納米氧化鋯材料的推廣和應用。