Метод за повърхностна обработка на лазерни пръчки от сапфирен кристал, легирани с титан

Кристали от титанов скъпоценен камък Ti:Al2O3 (концентрация на легиране 0,35 тегл.% Ti2O3), чиито кристални заготовки са съгласно технологичната схема на метода за обработка на повърхността на лазерния прът от титанов кристален скъпоценен камък съгласно настоящото изобретение, са показани на Фиг. 1. Специфичните стъпки на подготовка на метода за обработка на повърхността на лазерния прът от титанов кристален скъпоценен камък съгласно настоящото изобретение са следните:

<1> Ориентационно рязане: кристалът от титанов скъпоценен камък първо се ориентира и след това се изрязва в тетрагонална колонообразна заготовка, като се оставя допустимо отклонение за обработка от около 0,4 до 0,6 мм в съответствие с размера на завършения лазерен прът.

<2>Грубо и фино шлифоване на колона: Заготовката на колоната се шлифова до тетрагонално или цилиндрично напречно сечение с абразиви от силициев карбид или боров карбид 120~180# на машина за грубо шлифоване, с грешка на конусност и отклонение от кръглост ±0,01 мм.

<3> Обработка на челните повърхности: лазерна обработка на две челни повърхности с титаниева лазерна лента за скъпоценни камъни, последователно обработена с боркарбидно шлифоване W40, W20, W10 върху стоманен диск. По време на процеса на шлифоване трябва да се обърне внимание на измерването на вертикалността на челните повърхности.

<4> Химико-механично полиране: химико-механичното полиране е процес на полиране на кристали върху полираща подложка с капки предварително формулиран разтвор за химическо ецване. Полирането на детайла и полиращата подложка се осъществява за осигуряване на относително движение и триене, като се използва разтвор за химическо ецване (наречен полираща течност), който завършва полирането.

<5> Киселинно ецване: След полиране, както е описано по-горе, титаниевите пръчки от скъпоценни камъни се поставят в смес от H2SO4:H3PO4 = 3:1 (v/v) при температура 100-400°C и се ецват с киселина в продължение на 5-30 минути. Целта е да се премахнат полиращите следи от механичното увреждане на повърхността на лазерната лента и да се премахнат различни петна, за да се постигне атомно ниво на гладка и равна, решетъчна цялост на чистата повърхност.

<6> ПОВЪРХНОСТНА ТЕРМИЧНА ОБРАБОТКА: За да се елиминират допълнително повърхностните напрежения и драскотини, генерирани в резултат на предходния процес, и да се получи изравнена повърхност на атомно ниво, титаниевата пръчка от скъпоценен камък след киселинно ецване се изплаква с дейонизирана вода в продължение на 5 минути, след което се поставя в среда с температура 1360±20°C при постоянна температура за период от 1 до 3 часа във водородна атмосфера и се подлага на повърхностна термична обработка.