Метод обработки поверхности лазерных стержней из кристалла сапфира, легированного титаном

Кристаллы титанового драгоценного камня Ti:Al2O3 (концентрация легирования 0,35 мас.% Ti2O3), заготовки кристаллов которых соответствуют технологической схеме способа обработки поверхности лазерного стержня из титанового кристалла драгоценного камня настоящего изобретения, показаны на рис. 1. Конкретные этапы подготовки способа обработки поверхности лазерного стержня из титанового кристалла драгоценного камня настоящего изобретения следующие:

<1> Ориентационная резка: кристалл титанового драгоценного камня сначала ориентируется, а затем разрезается на заготовку в форме четырехугольной колонны, оставляя припуск на обработку примерно от 0,4 до 0,6 мм в соответствии с размером готового лазерного стержня.

<2>Грубая и тонкая шлифовка колонны: заготовка колонны шлифуется до тетрагонального или цилиндрического поперечного сечения абразивами из карбида кремния или карбида бора зернистостью 120~180# на станке для грубой шлифовки с погрешностью конусности и овальности ±0,01 мм.

<3> Обработка торцевой поверхности: лазерная обработка двух торцевых поверхностей титанового драгоценного камня выполняется последовательно с использованием шлифовальных дисков из карбида бора W40, W20, W10 на стальном диске. В процессе шлифования следует обращать внимание на вертикальность торцевой поверхности.

<4> Химико-механическое полирование: химико-механическое полирование – это процесс полировки кристаллов на полировальном круге с использованием капель предварительно приготовленного химического травильного раствора. Полировка заготовки и полировального круга осуществляется при относительном движении и трении, в то время как в исследуемую суспензию, содержащую химическое травильное средство (называемое полировальной жидкостью), наносится завершающий слой полировки.

<5> Кислотное травление: титановые стержни из драгоценных камней после полировки, как описано выше, помещаются в смесь H₂SO₄:H₂PO₄ = 3:1 (об./об.) при температуре 100–400 °C и подвергаются кислотному травлению в течение 5–30 минут. Целью является удаление следов полировки, образовавшихся на поверхности лазерного стержня в результате механического повреждения под поверхностью, а также различных загрязнений, чтобы получить гладкую и ровную поверхность с целостностью кристаллической решетки на атомном уровне.

<6> ТЕРМООБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ: Для дальнейшего устранения поверхностных напряжений и царапин, образовавшихся в результате предыдущего процесса, и получения сглаженной поверхности на атомном уровне, титановый стержень из драгоценного камня после кислотного травления промывали деионизированной водой в течение 5 минут, а затем помещали титановый стержень из драгоценного камня в среду с температурой 1360±20° C при постоянной температуре на 1–3 часа в атмосфере водорода и подвергали поверхностной термообработке.