Метод обробки поверхні лазерних стрижнів з легованого титаном сапфірового кристала

Кристали титану Ti:Al2O3 (концентрація легування 0,35 мас.% Ti2O3), кристалічні заготовки яких відповідають схемі технологічного процесу методу обробки поверхні лазерного стрижня з кристалів титану цього винаходу, показані на рис. 1. Конкретні етапи підготовки методу обробки поверхні лазерного стрижня з кристалів титану цього винаходу є наступними:

<1> Орієнтаційне різання: кристал титанового дорогоцінного каменю спочатку орієнтують, а потім розрізають на чотирикутну заготовку у формі колони, залишаючи припуск на обробку приблизно від 0,4 до 0,6 мм відповідно до розміру готового лазерного стрижня.

<2>Чорнове та тонке шліфування колони: Заготовка колони шліфується на чотирикутному або циліндричному поперечному перерізі абразивами з карбіду кремнію або карбіду бору розміром 120~180# на грубошліфувальному верстаті з похибкою конусності та відхилення від круглості ±0,01 мм.

<3> Обробка торця: лазерна обробка двох торців титанового бруска з дорогоцінним камінням послідовно здійснюється шліфуванням торця карбідом бору W40, W20, W10 на сталевому диску. Під час шліфування слід звернути увагу на вимірювання вертикальності торця.

<4> Хіміко-механічне полірування: хіміко-механічне полірування – це процес полірування кристалів на полірувальній подушечці краплями попередньо розробленого розчину хімічного травлення. Полірування заготовки та полірувальної подушечки для забезпечення відносного руху та тертя, при цьому в досліджуваній суспензії, що містить агент хімічного травлення (так звану полірувальну рідину), завершується поліруванням.

<5> Кислотне травлення: Титанові стрижні з дорогоцінного каміння після полірування, як описано вище, поміщають у суміш H2SO4:H3PO4 = 3:1 (об./об.) за температури 100-400°C та травлять кислотою протягом 5-30 хвилин. Метою є видалення слідів полірування на поверхні лазерного стрижня, що утворилися внаслідок механічного пошкодження підповерхні, та видалення різноманітних плям, щоб отримати атомарний рівень гладкості та рівності чистої поверхні з цілісністю решітки.

<6> ПОВЕРХНЕВА ТЕРМІЧНА ОБРОБКА: Для подальшого усунення поверхневих напружень та подряпин, що утворилися внаслідок попереднього процесу, та отримання вирівняної поверхні на атомному рівні, титановий стрижень з дорогоцінного каменю після кислотного травлення промивали деіонізованою водою протягом 5 хвилин, поміщали в середовище з температурою 1360±20°C при постійній температурі на 1-3 години в атмосфері водню та піддавали поверхневій термічній обробці.