第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

由于國(guó)內(nèi)廠家介入的時(shí)間比較短，因此無論在超精密加工的基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)際生產(chǎn)工藝等方面都面臨許多不足，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)技術(shù)品質(zhì)控制能力的提高受到局限，表現(xiàn)在產(chǎn)品上就是合格產(chǎn)品分布的游移和臨界，因此產(chǎn)品品質(zhì)的保障空間就小，進(jìn)而提供給用戶的使用余地就顯得很小。在臨界處的上下變動(dòng)將使用戶、尤其是國(guó)外用戶對(duì)產(chǎn)品的可靠性產(chǎn)生懷疑。相比日本廠家十幾年的 研究 和發(fā)展，中國(guó)廠家在陶瓷插芯的技術(shù)和品質(zhì)控制能力方面還有許多功課要做，對(duì)大多數(shù)中國(guó)廠家而言，這是現(xiàn)在最重要的課題，而非擴(kuò)大生產(chǎn)?？梢哉f技術(shù)進(jìn)步和品質(zhì)控制能力是中國(guó)廠家進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)的關(guān)鍵課題。

1、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)陶瓷插芯打破國(guó)外壟斷

關(guān)系到百姓家庭的電話、因特網(wǎng)、有線電視甚至音響的“最后一公里”是否暢通和平穩(wěn)，插芯這個(gè)部件至關(guān)重要。而清一色進(jìn)口光纖陶瓷插芯“壟斷”的市場(chǎng)，已被中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽 研究 所和寧波韻升集團(tuán)組成的“產(chǎn)研聯(lián)盟”成功打破。日前獲悉，由兩家共同承擔(dān)的國(guó)家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目“光連接器用關(guān)鍵陶瓷材料高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程”日前順利通過驗(yàn)收，年銷售額達(dá)3000萬元，已占領(lǐng)近三成的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。

2、陶瓷注射成型技術(shù)

陶瓷粉末注射成型技術(shù)（CeramicInjectionMolding,CIM）是近代粉末注射成型技術(shù)的一個(gè)分支，它源于20世紀(jì)20年代的一種熱壓鑄成型技術(shù)。該技術(shù)通過加入一定量的聚合物及添加劑組元,賦予金屬粉末、陶瓷粉末跟聚合物相似的流動(dòng)性，采用注射成型技術(shù)根據(jù)需要制成各種形狀的材料制品，可以對(duì)工藝過程進(jìn)行精確的控制；特別是對(duì)于尺寸精度高、復(fù)雜形狀陶瓷制品的大批量生產(chǎn)來說，陶瓷的注射成形（CIM）更有著顯著的優(yōu)勢(shì)，它可一次性成形復(fù)雜形狀制品，產(chǎn)品尺寸精度高，無需機(jī)械加工或只需微量加工，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化且產(chǎn)品性能優(yōu)異。

第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點(diǎn)或流程

為了保證插芯能夠加工到極高的精度和相當(dāng)?shù)谋砻婀鉂嵍?，套筒能夠加工成具有高的?qiáng)度、足夠彈性的對(duì)中部件，要求陶瓷坯體致密度高，顯微組織均勻一致。目初只有采用納米級(jí)超純、超細(xì)粉體制備的相變?cè)鲰g氧化鋁，可以達(dá)到這樣的要求。但是，僅僅確定了材料種類還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，制備光纖連接器用陶瓷部件還有許多技術(shù)難點(diǎn)。

高性能陶瓷的基本工藝流程包括粉料合成、粉料調(diào)整、成型、燒結(jié)前預(yù)處理和燒結(jié)。為了保證內(nèi)含0.11mm內(nèi)孔插芯毛坯、壁厚僅為0.5mm套筒毛坯的圓度、同心度等尺寸精度，粉體在成型制成素還時(shí)就必須有足夠高的精度，并且素還在燒結(jié)過程中，這一精度能夠得到保持。

1、粉體的處理

直接從市場(chǎng)上購(gòu)買的粉體只能進(jìn)行干壓成型。只有經(jīng)過和有機(jī)物混合，制成塑性物料，才能適合塑性成型，制造復(fù)雜形狀的還體。日本有混合好的塑性物料，但其為了保證陶瓷插芯、套筒的壟斷地位，并不在市場(chǎng)供貨或價(jià)格極其昂貴。國(guó)內(nèi)至今還沒有批量化塑性物料面市。通過篩選、對(duì)比，得到了一套適合國(guó)產(chǎn)粉料的有機(jī)配方，并能在中試條件下得到較低成本的塑性粉體，且其性能完全能夠滿足批量化生產(chǎn)插芯、套筒毛坯的需要。

2、成型

在一定溫度下，將塑性粉體調(diào)制到較低的粘度，再通過壓力將其壓制再到精密的模具中，待素還在模具中冷卻后，將其取出。此時(shí)的素還已經(jīng)具有足夠的強(qiáng)度和精度。這里，成型用的模具是保證產(chǎn)品尺寸精度的基礎(chǔ)。利用現(xiàn)有設(shè)備、技術(shù)，在較低的成本下，獲得了較高精度的量產(chǎn)套商用和試制插芯用的模具。此外，成型時(shí)溫度，壓力等工藝參數(shù)也會(huì)影響產(chǎn)品的性能和尺寸精度。

3、素?zé)?/p>

素還只有經(jīng)過低溫預(yù)燒，才能除去坯體中的有機(jī)物。素坯表面的有機(jī)物很容易燒失排出素還，但是素坯內(nèi)部的有機(jī)物只有通過內(nèi)部到表面的開氣孔才能排出，因此只有較慢的素?zé)俣炔拍鼙ＷC素還強(qiáng)度。但是，過于慢的素?zé)俣?，不僅延長(zhǎng)產(chǎn)品制造周期，也大大增加能耗。只有解決好素?zé)俣瓤炫c慢的矛盾，才有可能得到高性能低損耗的產(chǎn)品。此外，素?zé)箅m然素還沒有大的尺寸變化，但是素?zé)^程中由于有機(jī)物先變軟燒失，因此素還須經(jīng)歷一個(gè)塑性的過程，這個(gè)過程中，必須保證其不變形。

4、燒結(jié)

素坯燒結(jié)會(huì)有一定的收縮，因此這個(gè)過程對(duì)產(chǎn)品無論是性能還是外形尺寸都有很大的影響。而控制燒結(jié)的參數(shù)很多，如升溫制度、氣氛等，必須結(jié)合不同的產(chǎn)品制定特定的燒結(jié)工藝參數(shù)，才能保證產(chǎn)品的品質(zhì)。

第三節(jié) 國(guó)內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì) 分析

制造插芯其原材料要求的是非金屬高性能功能陶瓷。插芯精度要求極高，制造工藝十分復(fù)雜、難度極大。為適應(yīng)光纖連接器及系列光通信產(chǎn)品使用環(huán)境的復(fù)雜性和接插的重復(fù)性，陶瓷插芯首選了以氧化鋯非金屬無機(jī)高性能的結(jié)構(gòu)陶瓷材料為其制造材料，以保證插芯的質(zhì)量技術(shù)要求。它必須要具備高溫?zé)?a href="http://www.ablewa.com/shwdfx/" target="_blank" class="keylink">穩(wěn)定性以保證插芯毛坯在高溫?zé)Y(jié)過程中能耐受不變形、不開裂，熱膨脹系數(shù)要與金屬相接近，并應(yīng)具有高韌性、高硬度(15GPa)、高耐化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨損及良好的□熱性，常溫下要具有絕緣、防酸堿等優(yōu)異的物化性能。

氧化鋯陶瓷插芯的精度要求極高，在只有1㎝長(zhǎng)短、直徑1.25—2.5㎜的陶瓷圓柱體上，要有一個(gè)內(nèi)徑只有0.1mm相當(dāng)于頭發(fā)絲粗細(xì)的二端同心度一致的內(nèi)孔，以便插穿單根光纖，故制造技術(shù)、工藝十分復(fù)雜。插芯體的氧化鋯材料必須要具有與光纖相似的線膨脹系數(shù)(/℃)，以保證當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，插芯的收縮與膨脹和光纖能基本相同，這樣才能保證光纖端面的緊密接觸，防止光信號(hào)的損失。為使光纖材料與插芯體實(shí)現(xiàn)良好的匹配，要做到插芯的表面粗糙度Ra<0.1μm，線膨脹系數(shù)為/℃。

為制造上述要求的高精度、高質(zhì)量的氧化鋯陶瓷插芯體，目前國(guó)內(nèi)和以日本為主的世界各國(guó)均是以日本的注射成型法生產(chǎn)氧化鋯陶瓷插芯，其核心技術(shù)為單向定位和熱熔注射成型生產(chǎn)插芯毛坯。

日本的這種注射成型工藝生產(chǎn)陶瓷插芯，沿用至今已20多年，并在國(guó)際范圍內(nèi)壟斷著技術(shù)、工藝、氧化鋯原材料、模具和成型設(shè)備。日本、韓國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)以及國(guó)內(nèi)幾家主要的陶瓷插芯生產(chǎn)企業(yè)或以進(jìn)口日本的毛坯進(jìn)行來料后道精加工，或進(jìn)口日本的原材料、模具和成型設(shè)備以注射成型法生產(chǎn)陶瓷插芯，有的企業(yè)還處于 研究 開發(fā)注射法生產(chǎn)的階段。

連接器是把實(shí)現(xiàn)光纖端面之間結(jié)合的無源光器件，是光纖通信系統(tǒng)使用最多的光無源器件。目前通常使用的是2.5mm陶瓷插針的FC、ST和SC型連接器，體積較大，價(jià)格較貴，為適應(yīng)光纖接入網(wǎng)的要求，國(guó)外已在開發(fā)新一代的光纖連接器。瑞士Diamond公司的連接器具有獨(dú)特的技術(shù)，采用獨(dú)有的雙質(zhì)料插芯，外層為陶瓷，內(nèi)層為銅鎳合金，利用合金的延伸特點(diǎn)，配合獨(dú)有的纖芯對(duì)中工藝(ActiveCoreAlignment)，透過改變合金的形狀，調(diào)節(jié)纖芯在插芯中的位置，以減少纖芯與軸心間的偏離，確保每一個(gè)連接器的極好的插入損耗。

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