Titánnal adalékolt zafírkristály lézerrudak felületfeldolgozási módszere

Az 1. ábra a Ti:Al2O3 titán drágakő kristályokat (adalékkoncentráció 0,35 tömeg% Ti2O3) mutatja, amelyek kristálylapjai a jelen találmány szerinti titán drágakő kristály lézerrúd felületkezelési eljárásának folyamatábrája szerint készülnek. A jelen találmány szerinti titán drágakő kristály lézerrúd felületkezelési eljárásának konkrét előkészítési lépései a következők:

<1> Orientációs vágás: a titán drágakő kristályt először orientálják, majd egy tetragonális oszlop alakú nyersdarabra vágják, körülbelül 0,4–0,6 mm megmunkálási ráhagyást hagyva a kész lézerrúd méretének megfelelően.

<2> Oszlop durva és finom csiszolása: Az oszlop nyersdarabját tetragonális vagy hengeres keresztmetszetűre csiszolják 120~180# szilícium-karbid vagy bór-karbid csiszolóanyaggal egy durva csiszológépen, ±0,01 mm kúpos és körkörösségi hibával.

<3> Végfelület megmunkálása: titán drágakő lézeres rúd két végfelület megmunkálása egymás után W40, W20, W10 bór-karbid csiszolóvégfelülettel az acélkorongon. A csiszolási folyamat során figyelmet kell fordítani a végfelület függőlegességének mérésére.

<4> Kémiai-mechanikai polírozás: A kémiai-mechanikai polírozás az a folyamat, amelynek során a polírozópárnán lévő kristályokat előre elkészített kémiai maratóoldat cseppjeivel polírozzák. A munkadarabot és a polírozópárnát relatív mozgás és súrlódás szempontjából polírozzák, miközben a kutatási szuszpenzióban kémiai maratószert (polírozó folyadéknak nevezett anyagot) tartalmazó zagyot használnak a polírozás befejezéséhez.

<5> Savmaratás: A fent leírtak szerint polírozott titán drágakő rudakat H2SO4:H3PO4 = 3:1 (v/v) keverékbe helyezik 100-400°C hőmérsékleten, és 5-30 percig savas maratással kezelik. A cél a lézerrúd felületén a mechanikai sérülések által okozott polírozási folyamat eltávolítása, valamint a különféle foltok eltávolítása, hogy a tiszta felület atomi szintű sima és lapos, rácsos integritását elérjék.

<6> FELÜLETI HŐKEZELÉS: Az előző folyamat során keletkezett felületi feszültségek és karcolások további kiküszöbölése és az atomi szinten sík felület elérése érdekében a titán drágakő rudat a savas maratás után 5 percig ioncserélt vízzel öblítették, majd a titán drágakő rudat 1360±20°C-os környezetbe, 1-3 órán át állandó hőmérsékleten, hidrogénatmoszférában helyezték el, és felületi hőkezelésnek vetették alá.