Douramento com laser de vidro cristal

Mestrado em Engenharia FísicaOs processos térmicos de decoração a ouro das garrafas Rome de vidro cristal produzidas na fábrica Atlantis® levam ao aparecimento de defeitos resultantes das elevadas temperaturas de cura das tintas de ouro, próximas da temperatura de amolecimento do vidro. De forma a minimizar os defeitos provenientes da cura tradicional num forno, no presente trabalho as amostras de vidro cristal com uma camada de tinta de ouro foram tratadas com um laser de Nd:YAG ( =1064 nm). As amostras foram pintadas com tinta de ouro para pincel e uma tinta de ouro para decalque, ambas utilizadas na decoração das garrafas Rome na fábrica Atlantis®. As tintas de ouro foram caracterizadas através de análise termogravimétrica (ATG) e espetroscopia de dispersão de energia (EDS) de forma a identificar os constituintes das tintas e os processos de decomposição. O douramento com laser foi efetuado utilizando os modos de varrimento com feixe em linha (com o auxílio de uma mesa móvel) e com feixe em serpentina (com o auxílio de uma cabeça galvanométrica). O varrimento em linha demonstrou ser o mais vantajoso para a tinta de ouro a pincel, obtendo-se uma película brilhante e uniforme, contudo sem boa adesão ao substrato. De forma a solucionar a falta de adesão após douramento a laser efetuaram-se tratamentos térmicos num forno a temperaturas inferiores às utilizadas na fábrica para decoração das garrafas Rome: 380, 400, 425 e 450˚C. Esta solução híbrida permitiu não só uma maior decomposição dos constituintes da tinta na interface entre o filme de ouro e o substrato de vidro cristal como também promoveu a interdifusão de alguns elementos, conferindo deste modo uma melhor adesão. A película de ouro final foi caraterizada por espetroscopia UV-Vis, nomeadamente através de medidas de refletância, coordenadas de cor no sistema Lab*, resistência elétrica pelo método de quatro pontas, microscopia eletrónica de varrimento e medidas de adesão utilizando um sistema de tração mecânica. Neste trabalho estudou-se ainda o tratamento com laser de tinta para decalque, a qual permitiu obter melhores resultados, pois conduziu a películas de ouro mais brilhantes, mais uniformes e com maior adesão do que as obtidas nas amostras com tinta de ouro para pincel tratadas exclusivamente a laser e portanto mais próximas das amostras de referência da fábrica. O tratamento com laser da tinta de ouro para decalque foi efetuado utilizando um varrimento com feixe móvel com o auxílio de uma cabeça galvanométrica uma vez o douramento só é possível para correntes de laser superiores, 19 - 22 A, que não são possíveis com o varrimento em linha. A tinta de ouro para decalque demonstrou ser mais adequada para a decoração recorrendo exclusivamente à tecnologia laser.The conventional thermal processes of gold decoration of Rome bottles crystal glass produced by Atlantis® leads to the appearance of defects. These defects are related to the high temperature curing the gold inks, close to the softening temperature of the glass. In order to minimize these effects in the present study samples of crystal glass with a layer of gold ink were cured with a Nd: YAG laser ( = 1064 nm). The samples were painted with a gold ink for brush and a gold ink for decal, both used in the decoration of Rome bottles at the Atlantis® factory. The gold inks were analyzed by thermogravimetric analysis (TGA) and energy dispersive spectroscopy (EDS) to identify the constituents of the inks and study the decomposition process. The laser gilding was conducted using the beam scanning a line (with the aid of a translation stage) and a serpentine patterns (with the aid of a galvanometer head). The line scanning mode was shown to be the most advantageous for the gold ink for brush, giving a bright and uniform film but without a good adhesion to the substrate film. In order to solve the lack of adhesion after laser gilding the samples were heat treated in an oven at temperatures lower than those used in the factory for decoration of bottles Rome: 380, 400, 425 and 450 ˚ C. This hybrid solution promotes both the decomposition of the constituents at the interface between the ink gold film and the crystal glass substrate and the interdiffusion, thus providing a better adhesion. The final gold film was characterized by UV-Vis spectroscopy, particularly through reflectance measurement, color coordinates in the Lab * system, electrical resistance by four-point method, scanning electron microscopy and adhesion measurements using a system of mechanical traction. In this work is also studied the laser treatment of ink for decal which allowed the best results since the resulting gold films were brighter, more uniform and more adherent than those obtained on the samples cured with laser using gold ink for brush and, therefore, closer to the reference sample of the factory. The laser treated of the gold ink for decal was performed using a beam scanning with the aid of the galvanometer head once the gilding is only possible for higher laser currents, 19 - 22 A, which are not possible with line scanning mode. The gold ink for decal demonstrated to be more suitable for decoration using only the laser technology