Método de processamento de superfície de barras de laser de cristal de safira dopadas com titânio

Os cristais de titânio Ti:Al2O3 (concentração de dopagem de 0,35% em peso de Ti2O3), cujos blocos de cristal são obtidos de acordo com o fluxograma do processo de usinagem superficial da haste de cristal de titânio para laser da presente invenção, são mostrados na Figura 1. As etapas específicas de preparação do processo de usinagem superficial da haste de cristal de titânio para laser da presente invenção são as seguintes:

<1> Corte de orientação: o cristal de titânio é primeiro orientado e, em seguida, cortado em um bloco tetragonal em forma de coluna, deixando uma margem de processamento de cerca de 0,4 a 0,6 mm, de acordo com o tamanho da barra de laser finalizada.

<2>Retificação grosseira e fina da coluna: O bloco da coluna é retificado em uma seção transversal tetragonal ou cilíndrica com abrasivos de carbeto de silício ou carbeto de boro de 120 a 180# em uma retificadora grosseira, com um erro de conicidade e ovalização de ±0,01 mm.

<3> Processamento da face final: barra de titânio para corte a laser com duas faces finais processadas sucessivamente com discos de aço contendo carboneto de boro W40, W20 e W10. Durante o processo de retificação, deve-se atentar para a medição da verticalidade da face final.

<4> Polimento químico-mecânico: o polimento químico-mecânico é o processo de polimento de cristais em uma almofada de polimento com gotas de solução de ataque químico pré-formulada. A peça de trabalho e a almofada de polimento se movem e friccionam em relação uma à outra, enquanto a pasta contendo o agente de ataque químico (chamado de líquido de polimento) completa o polimento com o auxílio de...

<5> Ataque ácido: As hastes de titânio com gemas, após o polimento descrito acima, são imersas em uma mistura de H2SO4:H3PO4 = 3:1 (v/v), a uma temperatura de 100-400°C, e submetidas a ataque ácido por 5-30 minutos. O objetivo é remover os danos mecânicos subsuperficiais produzidos pelo processo de polimento na superfície da barra a laser, bem como eliminar diversas manchas, de modo a obter uma superfície limpa, lisa e plana, com integridade da estrutura cristalina, em nível atômico.

<6> TRATAMENTO TÉRMICO DE SUPERFÍCIE: Para eliminar ainda mais as tensões e arranhões superficiais gerados pelo processo anterior e obter uma superfície plana em nível atômico, a haste de titânio com gema, após o ataque ácido, foi enxaguada com água deionizada por 5 minutos e colocada em um ambiente de 1360±20°C a uma temperatura constante de 1 a 3 horas em atmosfera de hidrogênio, sendo então submetida a tratamento térmico de superfície.