一种对石英棒进行抛光的方法及设备与流程

本发明涉及光纤预制棒加工，更具体地，涉及一种对石英棒进行抛光的方法及设备。

背景技术：

1、石英棒是一种由高纯度石英玻璃制成的棒状物体，具有非常好的光学性质和物理性质，并且具有可抵抗高温、高压和化学腐蚀等特点。

2、石英棒在光通信、半导体和电子技术等领域有着广泛的应用。例如在光通讯领域，石英棒是光纤预制棒的制造原料，而光纤预制棒是制造光纤、光缆的重要基础材料，被誉为光通信产业的“皇冠上的明珠”。

3、目前，在对石英棒进行表面处理的过程中，一般采用机械打磨抛光或者氢氧焰抛光。

4、氢氧焰抛光石英棒技术是一种常用的表面处理技术，通过使用氢氧焰将石英棒表面加热到熔化温度，然后利用表面张力的作用使石英玻璃表面形成透明光滑的抛光面。目前，氢氧焰抛光石英棒技术已经得到了广泛的应用和认可，但使用氢氧焰对高纯石英棒进行抛光时，将不可避免的对石英棒引入羟基，这会使石英棒更容易受到环境中的水分和化学物质的侵蚀，影响石英棒的光学性能和机械性能，使其出现质量下降或性能不稳定等问题。

5、而在机械打磨抛光技术中，通常使用磨砂轮、砂带等磨具对石英棒表面进行打磨。通过调整磨具的粒度、转速和进给速度等参数，可以实现对石英棒表面的精细打磨和加工。但这种方式抛光速率较低，并且可能会导致石英棒表面质量不均匀或产生裂纹等问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种对石英棒进行抛光的方法及设备，用于至少克服传统石英棒抛光方式的抛光速率较低和引入羟基的技术缺陷。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种对石英棒进行抛光的方法，包括：

3、将氧气进行电离，以生成氧等离子体火焰；

4、使用所述氧等离子体火焰对所述石英棒进行加热熔融，以使其表面形成抛光面；

5、在所述氧等离子体火焰中混入氟化合物，电离以生成包括氟离子的氟氧等离子体火焰；

6、使用生成的所述氟氧等离子体火焰对所述抛光面进行刻蚀处理，以实现对所述石英棒的表面的抛光。

7、进一步地，增加所述氟氧等离子体火焰的焰炬宽度，以增大所述氟氧等离子体火焰对所述石英棒的包覆面积。

8、进一步地，所述石英棒的横截面直径可达80mm。

9、进一步地，所述氟化合物为六氟乙烷，该六氟乙烷在其与氧气的混合气中的体积占比为1％～20％。

10、第二方面，本发明还提供了一种对石英棒进行抛光的设备，包括：等离子体激发装置以及连接所述等离子体激发装置的氧气输入管道和氟化合物输入管道；

11、所述氧气输入管道和氟化合物输入管道，用于分别向所述等离子体激发装置输送氧气和氟化合物；

12、所述等离子体激发装置，用于将输送来的氧气和氟化合物电离成包括氟离子的氟氧等离子体火焰并喷出，以用于对所述石英棒的表面进行抛光。

13、进一步地，将所述等离子体激发装置的火焰喷出端做扩口设计，以增加所述氟氧等离子体火焰的焰炬宽度。

14、进一步地，还包括混合设备；

15、所述氧气输入管道和氟化合物输入管道分别将氧气和氟化合物输送至所述混合设备；

16、所述混合设备可控制氧气和氟化合物的混合比例，并将达至预设混合比例的混合物输送至所述等离子体激发装置。

17、进一步地，所述石英棒的横截面直径可达80mm。

18、进一步地，所述氟化合物为六氟乙烷，该六氟乙烷在其与氧气的混合气中的体积占比为1％～20％。

19、进一步地，还包括石英棒夹持装置和设备移动导轨；

20、所述石英棒夹持装置，包括两个夹头，可分别夹持住所述石英棒的两端；两个夹头可同轴旋转且之间的距离可调；

21、所述设备移动导轨，可使所述等离子体激发装置在其上移动，以使所述氟氧等离子体火焰平移，从而可对所述石英棒的整个棒体表面进行抛光。

22、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

23、(1)本发明通过在氧等离子体火焰中掺入氟化合物，在不太高的温度下即可生成氟离子，利用氟离子对石英棒的刻蚀作用，从而可大幅度提升对石英棒的抛光速率，保证了一定的抛光质量，而且还可避免传统氢氧焰抛光时对羟基的引入以及存储氢气时的繁琐和风险。

24、(2)本发明增加了氟氧等离子体火焰的焰炬宽度，从而可增大氟氧等离子体火焰对石英棒的包覆面积。如此一来，就可实现对横截面直径可达80mm的大棒径石英棒进行抛光。

25、(3)本发明引入了可控制氧气和氟化合物的混合比例的混合设备，可在输入等离子体激发装置前将氧气和氟化合物充分混合并达至预设混合比例，从而保证了氟氧比例实时连续可调，可改变等离子体火焰的刻蚀速度，进而应对不同深度粗糙层的抛光需求。

26、(4)本发明的氟化合物选用了六氟乙烷，且使该六氟乙烷在其与氧气的混合气中的体积占比为1％～20％，从而能够实现抛光速率高、抛光质量好的石英棒最佳抛光效果。

技术特征：

1.一种对石英棒进行抛光的方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的对石英棒进行抛光的方法，其特征在于，

3.如权利要求1所述的对石英棒进行抛光的方法，其特征在于，所述石英棒的横截面直径可达80mm。

4.如权利要求1所述的对石英棒进行抛光的方法，其特征在于，所述氟化合物为六氟乙烷，该六氟乙烷在其与氧气的混合气中的体积占比为1％～20％。

5.一种对石英棒进行抛光的设备，其特征在于，包括：等离子体激发装置以及连接所述等离子体激发装置的氧气输入管道和氟化合物输入管道；

6.如权利要求5所述的对石英棒进行抛光的设备，其特征在于，将所述等离子体激发装置的火焰喷出端做扩口设计，以增加所述氟氧等离子体火焰的焰炬宽度。

7.如权利要求5所述的对石英棒进行抛光的设备，其特征在于，还包括混合设备；

8.如权利要求6所述的对石英棒进行抛光的设备，其特征在于，所述石英棒的横截面直径可达80mm。

9.如权利要求7所述的对石英棒进行抛光的设备，其特征在于，所述氟化合物为六氟乙烷，该六氟乙烷在其与氧气的混合气中的体积占比为1％～20％。

10.如权利要求5所述的对石英棒进行抛光的设备，其特征在于，还包括石英棒夹持装置和设备移动导轨；

技术总结本发明公开了一种对石英棒进行抛光的方法，包括：将氧气进行电离，以生成氧等离子体火焰；使用所述氧等离子体火焰对所述石英棒进行加热熔融，以使其表面形成抛光面；在所述氧等离子体火焰中混入氟化合物，电离以生成包括氟离子的氟氧等离子体火焰；使用生成的所述氟氧等离子体火焰对所述抛光面进行刻蚀处理，以实现对所述石英棒的表面的抛光。本发明通过在氧等离子体火焰中掺入氟化合物，在不太高的温度下即可生成氟离子，利用氟离子对石英棒的刻蚀作用，从而可大幅度提升对石英棒的抛光速率，保证了一定的抛光质量，而且还可避免传统氢氧焰抛光时对羟基的引入以及存储氢气时的繁琐和风险。技术研发人员：邓泉荣,向梓康,童维军,黄巍,程川盟,姚帅,陈子乙,王奕博,姜庭威受保护的技术使用者：武汉市飞瓴光电科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2