中国粉体网讯 随着国际通信与工业检测领域的不断发展，光纤光缆常处于高温高湿高压的恶劣工作环境中，被用于深海信号传输、城市通信网建设、石油化工冶炼、国防军工等领域。而光纤预制棒作为光纤光缆产业链的上游产品，是行业内竞相发展和提升综合竞争力的核心点。
高纯石英衬套管的制备技术
来源：久智科技
石英衬管和套管是光纤预制棒制备工艺过程中最常用的高端石英管材，始终发挥着至关重要的作用，已成为光纤领域不可或缺的重要基础材料。
石英衬套管主要技术指标
高纯石英衬套管的制备技术主要有：气炼电熔二步法工艺、外部气相沉积（OVD）、高频等离子固相外沉积（PSOD）（或配套中频无接触二步法拉管工艺）、连续熔制工艺、溶胶-凝胶（Sol-Gel）工艺等。其中，气炼电熔二步法因产品能耗大、成本高，且气炼熔制的石英衬套管羟基含量较高，后期已逐渐淘汰；连熔直接拉管工艺使所制备的衬套管中的缺陷、杂质、羟基很难控制，进而影响光纤的衰减和强度，而且所制备的套管很少被用于单模光纤领域；Sol-Gel制备套管工艺在干燥和烧结环节成品率低，到目前为止尚未实现大规模应用。因而在光纤预制棒用石英衬套管制造方面，其主流技术是国外的OVD工艺和国内的PSOD工艺。
OVD工艺
OVD是一种在外部进行化学气相沉积的的工艺，用途非常广泛，既可用于直接生产芯棒，是重要的外包沉积技术。在外包沉积应用方面，不仅可用于在芯棒外表面直接沉积外包层制备光纤预制棒，而且也可脱离芯棒单独先沉积制备石英衬套管，后续或者作为衬管用于MCVD和PCVD制备芯棒，或者与芯棒匹配用RIT或RIC工艺生产预制棒。
OVD工艺是以氢氧焰或硅烷为热源，用单一或多组喷灯在靶棒上对SiCl4等反应气体进行气相水解并沉积得到SiO2疏松体（SOOT体），然后在Cl2和He气下经过脱水和烧结成为玻璃体，再将靶棒抽走后形成圆筒状玻璃管。这种石英圆筒经过机械加工，具有非常高的几何精度，大尺寸圆筒（大尺寸套管）可拉成和各芯棒匹配的相应尺寸的小尺寸石英套管或玻璃管。
OVD工艺制备衬套管工艺流程图
由于OVD技术属于化学合成工艺，制备的石英衬套管的产品纯度极高，可达到杂质含量ppb的级别。随着制备技术的不断发展，其制造成本也在逐步降低。为了适应单根光纤预制棒更大尺寸的需求，传统卧式OVD沉积工艺正逐渐向最新的立式高速OVD沉积工艺发展过渡。然而OVD沉积工艺存在原料腐蚀性强、工艺过程中有Cl2、HCl等有毒腐蚀性物质产生和废气处理成本高等不利因素。虽然发展出使用八甲基环四硅氧烷为原料的新型OVD沉积工艺，但仍无法避免工艺过程复杂、制造能耗高等问题。
PSOD工艺
PSOD工艺使用高频感应等离子发生器电离空气产生的等离子火焰来加热熔化天然石英砂并沉积到中心管上，沉积结束后的毛砣经过冷加工形成尺寸规则的中空套管。套管作为外包层，根据其几何尺寸设计匹配合适的芯棒，经RIC（套管技术）工艺处理后，形成大尺寸的光纤预制棒，再进行拉丝。为了保证光纤产品的质量，PSOD过程中石英砂的熔化质量、杂质的含量以及石英产品冷加工的精度都非常重要。
PSOD工艺特点是能量集中、温度高（空气等离子火焰温度＞5000℃），石英砂在等离子体状态下一次熔化成型，粉料的收集率＞70%，远高于合成法。而且电离经过纯化后的空气不会产生-OH。与合成法相比，PSOD工艺沉积效率高，可直接形成玻璃，省去了烧结和脱羟工艺，工艺控制简单，设备维护和环保处理费用低。
参考来源：
谷巨明等.光纤预制棒用石英衬管和套管的制备技术及发展趋势
杨轶等.天然石英砂制造通信光纤的研究
（中国粉体网编辑整理/初末）
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