金属镀层光纤基本工艺

在温度较高的环境下，普通涂覆层会软化或变质，进而失去保护效果，我们知道树脂类的胶水在250℃以上，效能就可能降低。如果是高温配方树脂，也很难在超过400℃的条件下使用。但光纤包层和芯通常是不同折射率的石英材料，恰好这两种石英材料的适用温度又较高，工程师们会将光纤布置在温度较高的地方，此时涂覆层的机械强度就可能降低。在这些恶劣的环境中，震动，气流，水压，油雾，盐雾等会使光纤容易破损从而断裂失效。问题在于，就是这些环境恶劣的地方，施工和维修都变得极其困难。因此在高温环境下，树脂类涂覆层可能并不是很好的选择。

第二个问题就是低温，上文讲到，高温会使胶失效，同样的，低温也会。在较低的温度下，例如零下30℃，这个温度通常是我国北方冬季夜晚的温度。工程师通常利用地下敷设的方式来降低这种影响。由于低温的存在，树脂材料或聚合物往往变得很脆，结合石英本身脆性的增加，光纤更加容易破碎。现代通信光缆内部多层缓冲装置，在低温下也具有较好的性能，但问题是分布式传感类的光纤，需要暴露在环境中，感知环境的变化，所以更加容易破裂。

第三个问题是和使用目的有关，通信类光纤如SMF-9/125放在铠缆里面，但如果是光纤传感，将光纤固定到基材板上，光纤表面处理后会更加合适。光纤包层外部进行金属化处理，镀相应的金属材料，可以对光纤进行保护，然后用焊接直接把光纤固定在被测量基板上，对实际应用而言，是有帮助的。

镀层材料的选择，准确的说来，是镀层材料的弹性模量，热膨胀系数等参数对光纤本身造成影响。对于常见的镍镀层，随着弹性模量的增大，被镀后的光纤灵敏度有下降的趋势，对泊松比系数而言，泊松比增大，灵敏度增大。热膨胀系数越大的金属，灵敏度和形变就越大。这几个因素通常相互制约影响。通常选择镍、铝、铜、金等金属进行表面镀层。

我司提供有镀铝，镀铜，镀金光纤产品。其拥有优良的机械强度和柔韧性；并且能耐受高低温环境（-273-700℃），是高温、真空和恶劣环境下优秀的解决方案。

这几种金属具有典型的延展性和合适的热膨胀系数。

化学镀是最基础的工艺，其基本流程如下：

通常光纤表面是涂敷了丙烯酸酯或聚酰亚胺等聚合物涂层的。在进行化学镀前应该将其去除，通常的方式是使用机械剥离，如光纤钳等将涂覆层去除，但这种方式，容易损伤光纤表面，在应用时就会出问题。另一种就是使用溶剂。化学镀是金属离子逐渐在光纤表面层积的过程，当光纤表面本身不平时，化学镀层将会放大这种缺陷，所以我们常使用溶剂来去除涂覆层。

表面清洁常使用无水乙醇，用乙醇浸泡，然后去离子水冲洗，冲洗后干燥备用。

粗化的作用是增加基体表面与金属镀层的结合力，石英表面完整的硅氧四面体结构中断，但由于这种不稳定的结构会使表面形成水膜，后面的热处理工艺就比较重要了。

敏化是处理非金属表面，将裸光纤浸没在酸性敏化液中，放置，敏化液的反应物吸附在光纤表面。

活化步骤和敏化配合使用，形成化学镀层金属的结晶核心。

光纤表面检测设备，化学镀后的光纤可以使用SEM电镜进行检测。

扫描电镜外观

镀层处理后光纤

从电镜图中可以观察到镀层处理后的光纤的表面形貌，包括粗糙程度，损伤划痕，相对厚度等，镀层均匀度，由于金属本身的种类不同，反射光泽等也不太相同。

  另一个重要的指标就是光纤抗拉强度检测，金属镀层表面质量、厚度、金属种类及其与光纤的结合情况，是影响光纤机械强度的重要因素，当镀层表面凹凸不平，裂纹、断层等缺陷存在时，表面镀层容易应力集中，应力集中导致先期裂纹，加剧应力集中点转移，最后导致断裂。我们可以使用光纤拉伸试验装置，来测量光纤的实际抗拉强度。

光纤拉伸试验机

上图就是光纤拉伸强度试验机，通常150微米的镀铜光纤，能承受13N的拉力。

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（声明：本文部分图表参考自CNKI或SPIE数据库论文，期刊卷及DOI编号都已在引用部分标出；本公司可提供金属镀层光纤，配合各种工程实践研究，性能优异，如有需要，欢迎采购！）