Tecnologia laser na decoração a ouro de peças de vidro cristal

Abstract

Este trabalho está inserido num projeto em parceria com a empresa Atlantis®, e pretende encontrar uma solução técnica para dourar as peças de vidro cristal em alternativa à solução convencional por tratamento em forno. A técnica desenvolvida neste trabalho baseia-se num sistema de tratamento térmico a laser (CO2) com cabeça galvanométrica, a qual faz o varrimento do feixe na camada de tinta pintada sobre o vidro cristal. O substrato de vidro cristal foi caracterizado por espectroscopia de Raman e de UV/Vis e por ângulo de contacto. O estudo da tinta de ouro fez-se recorrendo à análise termogravimétrica (TGA) e à microscopia eletrónica de varrimento com espectroscopia de dispersão de energia (SEM-EDS). A camada de ouro final foi estudada por espectroscopia de foto-eletrões de raios- X (XPS) e por teste de adesão. Nesta investigação foi desenvolvido um sistema de tratamento superficial recorrendo à tecnologia laser e explorados os parâmetros de processamento: potência do laser e tempo de exposição. A otimização do processo exigiu a introdução de um pré-aquecimento das amostras, o que obrigou a um estudo do efeito da temperatura e do tempo de pré-aquecimento. A interação do laser com a tinta foi explorada em duas abordagens: varrimento do feixe sobre amostra fixa e amostra em movimento. A caracterização das amostras foi feita através de ensaios de refletância, que permitiram calcular as coordenadas de cor e a sua comparação com as amostras tratadas na fábrica pelo processo convencional. A discrepância entre as amostras preparadas e as de referência obrigaram a adotar um método híbrido de tratamento a laser seguido de forno. Esta metodologia conduziu aos melhores resultados, tendo-se conseguido obter amostras com espectros de refletância e coordenadas de cor muito próximos das amostras originais.

The present work is part of a project in a partnership with the Atlantis® aiming a technical solution in alternative to the conventional furnace method to gild crystal glass pieces. The approach adopted in this work is based on laser treatment (CO2) with galvanometer head. The gold ink layer on crystal glass is scanned by the laser beam. The crystal glass substrate was characterized by Raman and UV/Vis spectroscopies and by contact angle. The gold ink was analysed by the thermogravimetric technique (TGA) and by scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS).The final gold layer was studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and by adhesion test. On this work a surface treatment using laser technology was developed and the laser power and exposure time process parameters were investigated. The optimization process required a sample pre-heating stage. The effect of temperature and time of preheating were evaluated. The laser interaction with the ink was explored in two approaches: a scanning laser beam on a fixed sample and on a moving sample. By reflectance measurements, the colour coordinates were estimated and compared with the reference sample obtained by the conventional process. The discrepancy between the laser treated samples and the reference imposed the adoption of a hybrid treatment method: laser plus furnace. This methodology led to better results, with reflectance spectra and colour coordinates closest to the original samples.