Procédé de traitement de surface des barres 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 diagramme de flux du procédé de traitement de surface de la tige laser en cristal de titane de la présente invention, sont illustrés à la figure 1. Les étapes spécifiques de préparation du procédé de traitement de surface de la tige laser en 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 tétragonale en forme de colonne 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>Retouche grossière et fine de la colonne : L'ébauche de la colonne est rectifiée 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 de non-circularité de ±0,01 mm.

<3> Traitement des faces d'extrémité : barre de titane sertie de pierres précieuses, usinée au laser en deux étapes successives avec des disques en acier usinés 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 est un procédé de polissage de cristaux sur un tampon de polissage à l’aide de gouttes d’une solution de gravure chimique préformulée. La pièce à polir et le tampon de polissage sont mis en mouvement relatif et par friction, tandis que la suspension contenant l’agent de gravure chimique (appelée liquide de polissage) permet de réaliser le polissage.

<5> Décapage à l'acide : Après polissage (comme décrit précédemment), les tiges de titane sont plongées dans un mélange H₂SO₄:H₃PO₄ = 3:1 (v/v) à une température de 100 à 400 °C et soumises à un décapage à l'acide pendant 5 à 30 minutes. Ce procédé permet d'éliminer les résidus de polissage induits par le laser et les imperfections de surface, afin d'obtenir une surface propre, lisse et plane au niveau atomique, et de préserver l'intégrité du réseau cristallin.

<6> TRAITEMENT THERMIQUE DE SURFACE : Afin d'éliminer davantage les contraintes et rayures de surface générées par le processus précédent et d'obtenir une surface plane au niveau atomique, la tige de pierre précieuse en titane après gravure à l'acide a ensuite été rincée à l'eau déminéralisée 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.