Méthode de traitement de surface des tiges laser en cristal de saphir dopé au titane

Les cristaux de titane Ti:Al₂O₃ (concentration de dopage de 0,35 % en poids de Ti₂O₃), dont les ébauches cristallines sont conformes au schéma de procédé du procédé de traitement de surface de la tige laser à cristal de titane de la présente invention, sont illustrés à la figure 1. Les étapes de préparation spécifiques du procédé de traitement de surface de la tige laser à cristal de titane de la présente invention sont les suivantes :

<1> Découpe d'orientation : le cristal de pierre précieuse en titane est d'abord orienté, puis découpé en une ébauche en forme de colonne tétragonale en laissant une marge de traitement d'environ 0,4 à 0,6 mm en fonction de la taille de la tige laser terminée.

<2>Meulage grossier et fin de la colonne : l'ébauche de la colonne est meulée en une section transversale tétragonale ou cylindrique avec des abrasifs en carbure de silicium ou en carbure de bore de 120 à 180# sur une rectifieuse grossière, avec une erreur de conicité et d'ovalisation de ± 0,01 mm.

<3> Usinage des faces d'extrémité : les deux faces d'extrémité de la barre laser en titane sont usinées successivement avec des disques en acier au carbure de bore W40, W20 et W10. Lors de l'usinage, il convient de veiller à la verticalité des faces d'extrémité.

<4> Polissage chimico-mécanique : le polissage chimico-mécanique consiste à polir les cristaux sur un tampon de polissage à l'aide de gouttes de solution de gravure chimique préformulée. La pièce et le tampon de polissage sont polis pour assurer le mouvement relatif et la friction, tandis que la boue de recherche contenant un agent de gravure chimique (appelé liquide de polissage) permet de terminer le polissage.

<5> Gravure à l'acide : Après le polissage décrit ci-dessus, les tiges de titane sont plongées dans un mélange H₂SO₄:H₃PO₄ = 3:1 (v/v), à une température de 100 à 400 °C, puis gravées à l'acide pendant 5 à 30 minutes. L'objectif est d'éliminer les traces de polissage sur la surface de la barre laser, dues aux dommages mécaniques sous-jacents, et d'éliminer diverses taches, afin d'obtenir une surface lisse et plane, avec une intégrité du réseau à l'échelle atomique.

<6> TRAITEMENT THERMIQUE DE SURFACE : Afin d'éliminer davantage les contraintes de surface et les rayures générées en raison du processus précédent et d'obtenir une surface aplatie au niveau atomique, la tige de pierre précieuse en titane après gravure à l'acide a ensuite été rincée à l'eau déionisée pendant 5 minutes, et la tige de pierre précieuse en titane a été placée dans un environnement de 1360±20° C. à une température constante de 1 à 3 heures dans une atmosphère d'hydrogène, et soumise à un traitement thermique de surface.