JP5401226B2 - 金属被覆光ファイバおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
金属被覆光ファイバとしては、ガラスファイバ上に、カーボン被覆層と金属被覆層とが順次設けられたもの(例えば、特許文献1参照)や、光ファイバ上にカーボン被膜を設けたカーボン被覆光ファイバ上に、無電解めっきによる金属被膜と電解めっきによる金属被膜が順に設けられたもの(例えば、特許文献2参照)が開示されている。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
図1は、本発明の金属被覆光ファイバの第一の実施形態を示す概略断面図である。
この実施形態の金属被覆光ファイバ10は、光ファイバ11と、光ファイバ11の外周を被覆する第一めっき層12、第二めっき層13および第三めっき層14が順に重ねられて配されてなる金属被膜15とから概略構成されている。
第一めっき層12は、第二めっき層13の下地となるとともに、水素透過を防止するために設けられた層である。
第一めっき層12の厚みが0.01μm未満では、第一めっき層12上に、電解めっきにより第二めっき層13を形成できないことがある。一方、第一めっき層12の厚みが1μmを超えると、第一めっき層12の形成に時間がかかり過ぎて、コストが増加する。
第二めっき層13は、第三めっき層14の下地となるとともに、水素透過を防止するために設けられた層である。
第二めっき層13の厚みが5μm未満では、第二めっき層13上に、無電解めっきにより第三めっき層14を形成できないことがある。一方、第二めっき層13の厚みが100μmを超えると、第二めっき層13の形成に時間がかかり過ぎて、コストが増加する。
ここで、アモルファスニッケルとは、金属被覆光ファイバ10の使用温度範囲(0℃〜300℃)において、アモルファス状態をなしているニッケルのことである。
ニッケル−リンからなる第三めっき層14におけるリンの含有率が8質量%未満では、第三めっき層14が上記の使用温度範囲においてアモルファス状態をなさなくなり、水素透過防止の効果が十分に得られないおそれがある。
ニッケル−ホウ素からなる第三めっき層14におけるリンの含有率が3質量%未満では、第三めっき層14が上記の使用温度範囲においてアモルファス状態をなさなくなり、水素透過防止の効果が十分に得られないおそれがある。
第三めっき層14の厚みが1μm未満では、水素透過防止の効果が得られないおそれがある。一方、第三めっき層14の厚みが50μmを超えると、第三めっき層14の形成に時間がかかり過ぎて、コストが増加する。
具体的には、還元剤としてホルマリンが添加された無電解銅めっき浴薬液を用い、この薬液温度を29℃〜35℃に保持して、所定の膜厚の第一めっき層12が形成されるまで、この薬液に光ファイバ11を浸漬する。
具体的には、青化銅浴薬液またはピロリン酸銅浴薬液を用い、第一めっき層12が形成された光ファイバ11が陰極となるように、この薬液に、この光ファイバ11を浸漬し、この薬液温度を17℃〜27℃に保持し、所定の膜厚の第二めっき層13が形成されるまで、1V〜4Vの電圧を印加し、陰極電流密度を0.5〜3.0A/dm2とする。
具体的には、ニッケル−リンからなる第三めっき層14を形成する場合、還元剤として次亜リン酸が添加された無電解ニッケル−リンめっき浴薬液を用い、この薬液温度を80℃〜90℃に保持して、所定の膜厚の第三めっき層14が形成されるまで、この薬液に第二めっき層13が形成された光ファイバ11を浸漬する。
また、ニッケル−ホウ素からなる第三めっき層14を形成する場合、還元剤としてジメチルアミンボランが添加された無電解ニッケル−ホウ素めっき浴薬液を用い、この薬液温度を50℃〜70℃に保持して、所定の膜厚の第三めっき層14が形成されるまで、この薬液に第二めっき層13が形成された光ファイバ11を浸漬する。
なお、結晶性のニッケルはきめの粗い層を形成するため、水素透過性が高く、水素透過防止の効果に劣る。
図2は、本発明の金属被覆光ファイバの第二の実施形態を示す概略断面図である。
図2において、図1に示した第一の実施形態の構成要素と同じ構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
この実施形態の金属被覆光ファイバ20が、上述の第一の実施形態の金属被覆光ファイバ10と異なる点は、第三めっき層14の外周を被覆する保護層16が設けられている点である。
この場合、保護層16の厚みは、0.05μm以上、1μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.5μm以上、0.1μm以下である。
保護層16の厚みが0.05μm未満では、保護層16を設けたことによって耐食性が向上しないことがある。一方、保護層16の厚みが1μmを超えても、耐食性の向上の効果がそれまで以上に向上しないことがある。
この場合、保護層16の厚みは、0.05μm以上、1μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1μm以上、0.5μm以下である。
保護層16の厚みが0.05μm未満では、保護層16を設けたことによって耐水素特性が向上しないことがある。一方、保護層16の厚みが1μmを超えても、耐食性の向上の効果がそれまで以上に向上しないことがある。
還元剤としてホルマリンが添加された無電解銅めっき浴薬液を用い、この薬液温度を30℃に保持して、この薬液に光ファイバ素線を浸漬し、無電解めっきにより、上記の光ファイバ素線の外周に、厚みが0.5μmであり、無電解銅からなる第一めっき層を形成した。
次いで、青化銅浴薬液を用い、第一めっき層が形成された光ファイバ素線が陰極となるように、この薬液に、この光ファイバ素線を浸漬し、この薬液温度を25℃に保持し、陰極電流密度を1.0A/dm2とし、電解めっきにより、第一めっき層の外周に、厚みが40μmであり、電解銅からなる第二めっき層を形成した。
次いで、還元剤として次亜リン酸が添加された無電解ニッケル−リンめっき浴薬液を用い、この薬液温度を90℃に保持して、この薬液に第二めっき層が形成された光ファイバ素線を浸漬し、無電解めっきにより、第二めっき層の外周に、厚みが5μmであり、ニッケル−リンからなる第三めっき層を形成し、実施例の金属被覆光ファイバを得た。
得られた金属被覆光ファイバの第三めっき層を、X線回折により評価した。結果を図3に示す。この図3から、この実施例の金属被覆光ファイバの第三めっき層は、アモルファス状態であることが確認された。
また、得られた金属被覆光ファイバを、60℃、100気圧、100%水素雰囲気中に7日間曝露した後、以下の方法により、この金属被覆光ファイバに対する水素の侵入の有無を確認した。
金属被覆光ファイバを、重水素(D2)ランプ(波長200nm)で劣化させ、金属被覆光ファイバのE´センター(≡Si・)に起因する215nmの劣化特性を評価した。
この評価方法は、光ファイバ中に水素が存在した状態で紫外光を照射すると、E´センター(≡Si・)に水素が一時的に結合し、215nmの吸収が抑制されることを用いた評価方法である。
すなわち、光ファイバ中に水素が侵入していると、光ファイバ中に水素が侵入していない場合に比べて、光ファイバの劣化速度が低下することになる。この劣化速度を測定することにより、光ファイバ中の水素の有無を測定した。
その結果、この金属被覆光ファイバには、水素の侵入が確認されなかった。
ニッケル−リンからなる第三めっき層を形成しなかった以外は実施例と同様にして、比較例の金属被覆光ファイバを得た。
得られた金属被覆光ファイバについて、実施例と同様にして、水素の侵入の有無を確認した。
その結果、この金属被覆光ファイバには、水素の侵入が確認された。
同様にして、比較例で得られた金属被覆光ファイバについて、X線回折装置を用いてX線回折図形を得た。得られたX線回折図形を図4に示す。
まず、図4のグラフを見ると、結晶化した銅(Cu)に起因する非常にシャープなピークが見られる。
図3のグラフと図4のグラフを比較すると、図3のグラフにおけるシャープなピークは、図4のグラフと同様に、銅(Cu)に起因するものである。そして、図3において、このシャープなピークを除くと、ブロードな山なりのピークが残る。このブロードなピークがアモルファス状態のニッケル(Ni)に起因するものであり、実施例の金属被覆光ファイバは、最外層に、ニッケル−ホウ素からなる層が形成されていることが確認された。
Claims (5)
- 光ファイバと、該光ファイバの外周を被覆する第一めっき層、第二めっき層および第三めっき層が順に重ねられて配されてなる金属被膜とを備えた金属被覆光ファイバであって、
前記第一めっき層が無電解銅、前記第二めっき層が電解銅、前記第三めっき層がアモルファスニッケルであり、
さらに、前記第三めっき層の外周を被覆する保護層が設けられ、該保護層はカーボンからなるスパッタ膜であることを特徴とする金属被覆光ファイバ。 - 前記第三めっき層はニッケル−リンからなり、リンの含有率が8質量%以上であることを特徴とする請求項1に記載の金属被覆光ファイバ。
- 前記第三めっき層はニッケル−ホウ素めっきからなり、ホウ素の含有率が3質量%以上であることを特徴とする請求項1に記載の金属被覆光ファイバ。
- 光ファイバの外周に、無電解銅めっきにより第一めっき層を形成する工程と、
前記第一めっき層の外周に、電解銅めっきにより第二めっき層を形成する工程と、
前記第二めっき層の外周に、無電解ニッケルめっきにより第三めっき層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする金属被覆光ファイバの製造方法。 - 前記第三めっき層の外周を被覆するように、スパッタによりカーボンからなるスパッタ膜から構成される保護層を形成する工程を備えることを特徴とする請求項4に記載の金属被覆光ファイバの製造方法。
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