金屬鍍層光纖基本工藝

在溫度較高的環境下，普通涂覆層會軟化或變質，進而失去保護效果，我們知道樹脂類的膠水在250℃以上，效能就可能降低。如果是高溫配方樹脂，也很難在超過400℃的條件下使用。但光纖包層和芯通常是不同折射率的石英材料，恰好這兩種石英材料的適用溫度又較高，工程師們會將光纖布置在溫度較高的地方，此時涂覆層的機械強度就可能降低。在這些惡劣的環境中，震動，氣流，水壓，油霧，鹽霧等會使光纖容易破損從而斷裂失效。問題在于，就是這些環境惡劣的地方，施工和維修都變得極其困難。因此在高溫環境下，樹脂類涂覆層可能并不是很好的選擇。

第二個問題就是低溫，上文講到，高溫會使膠失效，同樣的，低溫也會。在較低的溫度下，例如零下30℃，這個溫度通常是我國北方冬季夜晚的溫度。工程師通常利用地下敷設的方式來降低這種影響。由于低溫的存在，樹脂材料或聚合物往往變得很脆，結合石英本身脆性的增加，光纖更加容易破碎。現代通信光纜內部多層緩沖裝置，在低溫下也具有較好的性能，但問題是分布式傳感類的光纖，需要暴露在環境中，感知環境的變化，所以更加容易破裂。

第三個問題是和使用目的有關，通信類光纖如SMF-9/125放在鎧纜里面，但如果是光纖傳感，將光纖固定到基材板上，光纖表面處理后會更加合適。光纖包層外部進行金屬化處理，鍍相應的金屬材料，可以對光纖進行保護，然后用焊接直接把光纖固定在被測量基板上，對實際應用而言，是有幫助的。

鍍層材料的選擇，準確的說來，是鍍層材料的彈性模量，熱膨脹系數等參數對光纖本身造成影響。對于常見的鎳鍍層，隨著彈性模量的增大，被鍍后的光纖靈敏度有下降的趨勢，對泊松比系數而言，泊松比增大，靈敏度增大。熱膨脹系數越大的金屬，靈敏度和形變就越大。這幾個因素通常相互制約影響。通常選擇鎳、鋁、銅、金等金屬進行表面鍍層。

我司提供有鍍鋁，鍍銅，鍍金光纖產品。其擁有優良的機械強度和柔韌性；并且能耐受高低溫環境（-273-700℃），是高溫、真空和惡劣環境下優秀的解決方案。

這幾種金屬具有典型的延展性和合適的熱膨脹系數。

化學鍍是最基礎的工藝，其基本流程如下：

通常光纖表面是涂敷了丙烯酸酯或聚酰亞胺等聚合物涂層的。在進行化學鍍前應該將其去除，通常的方式是使用機械剝離，如光纖鉗等將涂覆層去除，但這種方式，容易損傷光纖表面，在應用時就會出問題。另一種就是使用溶劑。化學鍍是金屬離子逐漸在光纖表面層積的過程，當光纖表面本身不平時，化學鍍層將會放大這種缺陷，所以我們常使用溶劑來去除涂覆層。

表面清潔常使用無水乙醇，用乙醇浸泡，然后去離子水沖洗，沖洗后干燥備用。

粗化的作用是增加基體表面與金屬鍍層的結合力，石英表面完整的硅氧四面體結構中斷，但由于這種不穩定的結構會使表面形成水膜，后面的熱處理工藝就比較重要了。

敏化是處理非金屬表面，將裸光纖浸沒在酸性敏化液中，放置，敏化液的反應物吸附在光纖表面。

活化步驟和敏化配合使用，形成化學鍍層金屬的結晶核心。

光纖表面檢測設備，化學鍍后的光纖可以使用SEM電鏡進行檢測。

掃描電鏡外觀

鍍層處理后光纖

從電鏡圖中可以觀察到鍍層處理后的光纖的表面形貌，包括粗糙程度，損傷劃痕，相對厚度等，鍍層均勻度，由于金屬本身的種類不同，反射光澤等也不太相同。

  另一個重要的指標就是光纖抗拉強度檢測，金屬鍍層表面質量、厚度、金屬種類及其與光纖的結合情況，是影響光纖機械強度的重要因素，當鍍層表面凹凸不平，裂紋、斷層等缺陷存在時，表面鍍層容易應力集中，應力集中導致先期裂紋，加劇應力集中點轉移，最后導致斷裂。我們可以使用光纖拉伸試驗裝置，來測量光纖的實際抗拉強度。

光纖拉伸試驗機

上圖就是光纖拉伸強度試驗機，通常150微米的鍍銅光纖，能承受13N的拉力。

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（聲明：本文部分圖表參考自CNKI或SPIE數據庫論文，期刊卷及DOI編號都已在引用部分標出；本公司可提供金屬鍍層光纖，配合各種工程實踐研究，性能優異，如有需要，歡迎采購！）