Método de procesamiento superficial de varillas láser de cristal de zafiro dopado con titanio

En la figura 1 se muestran cristales de titanio con aleación Ti:Al2O3 (concentración de dopaje 0,35 % en peso de Ti2O3), cuyos cristales en bruto se fabrican según el diagrama de flujo del proceso de fabricación de la varilla láser de cristal de titanio de la presente invención. Los pasos específicos de preparación del proceso de fabricación de la varilla láser de cristal de titanio de la presente invención son los siguientes:

<1> Corte de orientación: el cristal de gema de titanio se orienta primero y luego se corta en un bloque tetragonal en forma de columna dejando una tolerancia de procesamiento de aproximadamente 0,4 a 0,6 mm de acuerdo con el tamaño de la varilla láser terminada.

<2> Rectificado grueso y fino de la columna: El disco de la columna se rectifica en una sección transversal tetragonal o cilíndrica con abrasivos de carburo de silicio o carburo de boro de 120~180# en una rectificadora gruesa, con un error de conicidad y falta de redondez de ±0,01 mm.

<3> Procesamiento de la cara frontal: La barra de titanio para el tratamiento láser de gemas se somete sucesivamente a dos procesos de rectificado de la cara frontal con discos de acero y rectificado de carburo de boro W40, W20 y W10. Durante el proceso de rectificado, se debe prestar atención a la verticalidad de la cara frontal.

<4> Pulido químico-mecánico: El pulido químico-mecánico es el proceso de pulir cristales sobre una almohadilla de pulido con gotas de una solución de grabado químico preformulada. La pieza de trabajo y la almohadilla de pulido se mueven y friccionan entre sí, mientras que en la suspensión de investigación que contiene el agente de grabado químico (llamado líquido de pulido) se completa el pulido con la ayuda de...

<5> Grabado ácido: Las varillas de titanio, tras el pulido descrito anteriormente, se sumergen en una mezcla de H₂SO₄:H₃PO₄ = 3:1 (v/v) a una temperatura de 100-400 °C y se someten a grabado ácido durante 5-30 minutos. El objetivo es eliminar los daños mecánicos subsuperficiales producidos por el proceso de pulido láser y diversas manchas, para obtener una superficie limpia, lisa y plana a nivel atómico, con una integridad cristalina óptima.

<6> TRATAMIENTO TÉRMICO SUPERFICIAL: Para eliminar aún más las tensiones superficiales y los arañazos generados debido al proceso anterior y obtener una superficie plana a nivel atómico, la varilla de gema de titanio después del grabado ácido se enjuagó con agua desionizada durante 5 minutos y se colocó en un ambiente de 1360±20° C a una temperatura constante de 1 a 3 horas en una atmósfera de hidrógeno, y se sometió a un tratamiento térmico superficial.