طريقة معالجة سطح قضبان الليزر المصنوعة من بلورات الياقوت المطعمة بالتيتانيوم

تُظهر الصورة 1 بلورات أحجار التيتانيوم الكريمة Ti:Al2O3 (بتركيز تطعيم 0.35% وزني Ti2O3)، والتي تم تشكيلها وفقًا لمخطط تدفق عملية معالجة سطح قضيب الليزر المصنوع من بلورات أحجار التيتانيوم الكريمة وفقًا للاختراع الحالي. وفيما يلي خطوات التحضير المحددة لطريقة معالجة سطح قضيب الليزر المصنوع من بلورات أحجار التيتانيوم الكريمة وفقًا للاختراع الحالي:

<1> القطع الموجه: يتم أولاً توجيه بلورة الأحجار الكريمة المصنوعة من التيتانيوم، ثم يتم قطعها إلى شكل عمود رباعي الأضلاع مع ترك هامش معالجة يبلغ حوالي 0.4 إلى 0.6 مم وفقًا لحجم قضيب الليزر المكتمل.

<2>الطحن الخشن والدقيق للعمود: يتم طحن قطعة العمود الخام إلى مقطع عرضي رباعي الأضلاع أو أسطواني باستخدام مواد كاشطة من كربيد السيليكون أو كربيد البورون رقم 120~180 على آلة طحن خشنة، مع خطأ في التناقص وعدم الاستدارة بمقدار ±0.01 مم.

<3> معالجة السطح النهائي: يتم معالجة السطح النهائي لقضيب الليزر المصنوع من أحجار التيتانيوم الكريمة على التوالي باستخدام أقراص طحن من كربيد البورون W40 و W20 و W10 على قرص فولاذي. يجب الانتباه أثناء عملية الطحن إلى قياس استقامة السطح النهائي.

<4> التلميع الكيميائي الميكانيكي: هو عملية تلميع البلورات على وسادة التلميع باستخدام قطرات من محلول التخريش الكيميائي المُعدّ مسبقًا. يتم تلميع قطعة العمل ووسادة التلميع من خلال الحركة النسبية والاحتكاك، بينما يُستخدم في عملية التلميع سائل يحتوي على عامل التخريش الكيميائي (يُسمى سائل التلميع).

<5> التخريش الحمضي: تُوضع قضبان التيتانيوم المصنوعة من الأحجار الكريمة، بعد صقلها كما هو موضح أعلاه، في خليط من حمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك بنسبة 3:1 (حجم/حجم)، عند درجة حرارة تتراوح بين 100 و400 درجة مئوية، وتُخَرَّ بالحمض لمدة تتراوح بين 5 و30 دقيقة. والهدف من ذلك هو إزالة آثار عملية الصقل على سطح قضيب الليزر الناتجة عن التلف الميكانيكي تحت السطحي، وإزالة مختلف أنواع البقع، وذلك للحصول على سطح أملس ومستوٍ على المستوى الذري، مع الحفاظ على سلامة البنية البلورية.

<6> المعالجة الحرارية للسطح: من أجل إزالة الإجهادات السطحية والخدوش الناتجة عن العملية السابقة والحصول على سطح مستوٍ على المستوى الذري، تم شطف قضيب حجر التيتانيوم الكريم بعد التخريش الحمضي بالماء منزوع الأيونات لمدة 5 دقائق، ووضع قضيب حجر التيتانيوم الكريم في بيئة درجة حرارتها 1360±20 درجة مئوية عند درجة حرارة ثابتة لمدة 1 إلى 3 ساعات في جو من الهيدروجين، وخضع للمعالجة الحرارية للسطح.