氧化锆陶瓷插芯发展现状

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1、1762015年全国粉末冶金学术会议暨海峡两岸粉末冶金技术研讨会论文集氧化锆陶瓷插芯发展现状王有才周跃胜李楷湖南正阳精密陶瓷有限公司摘要：本文简述了氧化锆陶瓷插芯从原料到烧结技术的创新和改进，比较了国内外生产技术和质量水平。实践证明，全部采用国产化原料和装备可以生产出合格的氧化锆陶瓷插芯产品，质量水平与外国水平相当。关键词：氧化锆；插芯；光纤连接器刖茜光纤连接器，俗称活接头，主要用于实现从光源到光纤、从光纤到光纤以及光纤与探测器之间的光耦合，是使用量最大的光无源器件，它使光纤的分割、耦合、转接、装配、维护得以方便地实现，从而促进了光纤到办公室、光纤到户等光传输的发展。因

2、而光纤连接器是光传输系统中不可或缺的直接影响光纤传输质量和发展的光无源器件。光纤插芯是光纤连接器的重要部件，其质量高低直接决定信息传递水平。光纤插芯的发展经历了几个阶段，最早使用的连接器插芯是不锈钢，由于加工精度低，耐磨性能、老化性能、环境适应性差等原因，很快就被淘汰。20世纪70年代中期，日本最早使用氧化铝作为制造插芯的材料，但其不易研磨，尺寸精度只能达到±5斗m无法普及。光纤插芯发展还用过玻璃插芯，由于加工精度差、材料脆等原因，最终不能在连接器领域应用而转向光纤准直器领域[1]。光纤插芯发展到现在，氧化锆陶瓷插芯成为主流，近二十年被广泛应用，其优点是加工精度高、耐磨

3、损、使用寿命长，能保证良好的插人损耗和回波损耗[2]。目前国际上只有日本等发达国家具有完整的生产氧化锆陶瓷插芯生产技术。国内已建成投产的几家规模较大的氧化锆陶瓷插芯生产厂家，生产技术基本上都是沿用日本已经使用了30年的技术。其生产工艺、原辅材料及设备都是从国外成套引进，但自身没有掌握陶瓷插芯生产的关键技术，产品质量水平与国外相比，差距较大。我国有关的科研院所虽然在陶瓷插芯产品的开发和相关制造技术的研究方面取得了一定的突破，但只是在陶瓷插芯生产的局部环节取得了一些进展，在质量、可靠性、稳定性上与国外相比还存在一定差距[3]。1试验准备研究试验中的原材料和粘接剂均用国产材料

4、制备。试验用密炼机、注射成型机使用国产设备，烧结使用推杆式窑炉。产品尺寸和性能指标委托国家陶瓷产品质量监督检验中心(江西)检测。2试验过程2．1原材料改性处理由于我国纳米氧化锆粉的生产技术还不太成熟，未形成大批量的生产销售，因此我国绝大多数的氧化锆陶瓷生产使用的是微米级超细氧化锆粉，粉体有较严重的团聚、粒径分布宽、烧成温度高，由其制造的氧化锆陶瓷的晶粒比较大，不易实现超精密加工，且较易老化。第二部分综述177本试验选择钇稳定纳米氧化锆粉体，加入氨基石蜡为表面改性剂，有效包裹纳米氧化锆粉末颗粒表面，提高粉体的表面活性，增强陶瓷粉体与有机添加剂的亲和性，提高体系中氧化锆粉末

5、的固相含量、促进各组元的均匀分布，为光通信用氧化锆精密陶瓷的注射成型、脱脂、烧结打下了关键的基础。2．2自制粘接剂我国在普通结构陶瓷注射成型生产中，大多以石蜡为主要添加剂，并辅以聚丙稀、聚乙烯等树脂材料。由于组元单一，低熔点原料的含量较多，材料的软化点较低，对温度变化敏感性大，容易发生注射不满、气泡、开裂、变形等缺陷，直接影响陶瓷产品的尺寸精度，因此这类配方不适用于氧化锆陶瓷插芯的生产[4]。本试验按一定比例加入石蜡、有机玻璃、ABS等热塑性添加剂，利用该多组元体系中的各种添加剂相互配合，并合理调整配方中高、低熔点物质的比例，拓宽材料的熔融温度范围，避免单一组元流动温度

6、范围狭窄的缺陷，提高注射成型的可控性和充填性。同时，本试验还引入一种具有升华性的物质为脱脂助剂，它在180℃后逐步升华逸出，留下了细微的脱脂通道，为后续的高分子的分解和逸出提供了通道，进一步缩短了脱脂时间，提高了脱脂效率，有效避免起泡、开裂、发黄等缺陷，提高产品合格率。本试验的原料配方既能使注射熔体射人模具后在较短时间内快速地冷却硬化，又能有效减小坯体冷却硬化时产生的内部应力，避免了注射坯体发生变形、开裂等缺陷，综合提高了注射成型效率和产品尺寸精度。2．3工艺过程改进注射成型工艺是影响产品质量性能和成品率的关键环节，为实现精密计量和定位注射，我们优化了注射模具结构、精度

7、和注射温度、模具温度、注射压力、时间等工艺参数，使各项成型工艺参数大大提高。图1为本试验采用的工艺流程。2．3．1优化设计注射模具因本产品尺寸小、精度高，对注射成型用的模具设计要求很高，我国的设计和制造水平较低，大多数厂家的注射成型模具的精度不高，采用的是“一模六腔”或“一模八腔”的结构，产品精度和产量受到很大的制约，而且坯体占整个坯架的比例仅为18％，原料的单次利用率低。我们经过重新设计模具的流道、水口、高精度模腔的组合，以及坯体顶出装置，解决了坯体高精度要求的关键和难点。模具的组合精度达到0．001mm，射出坯体的精度达到0．005m