Zadanie nr 1. Badania ceramicznych materiałów zdobniczych

 

Badania ceramicznych materiałów zdobniczych i warunków procesu ich laserowego stapiania z podłożem szklanym

 

Aparatura wykorzystywana w trakcie badań: 

  • System lasera włóknowego SP-100C-0020 firmy SPI Lasers o mocy do 100 W i długości fali 1070 nm, ze skanerem galwanometrycznym RLC – 1004
  • System lasera włóknowego GLPM 10 SPI, o mocy do 10W i długości fali 532 nm, ze skanerem galwanometrycznym MS10 D1
  • Elektronowy mikroskop skaningowy Philips XL-30/LaB6 z sondą EDS.
  • Profilometr (stożek diamentowy) TOPO 01P v3D z kształtografem TOPO 01K v3D.
  • Laserowy analizator wielkości cząstek –Mastersizer Microplus

 

Materiały do badań:

  • farby ceramiczne na bazie topników ołowiowych i bezołowiowych, zawierające związki kobaltu, chromu, żelaza, selenosiarczek kadmu i siarczek kadmu o określonym WRC i parametrach rozkładu ziarnowego.
  • Podłoże dla farb - szkło płaskie float, stosowane aktualnie w Zakładzie Ceramika Tubądzin II. Dla określenia przedziałów użytecznych zmian dawki energii laserowej (P- moc/v-prędkość skanowania [J/mm]) korzystano  z szablonu utrwalanych jednakowych kwadratów.

 

wzor szablonuWzór szablonu do testowania   (farba 62-HZ3)

 

Porównawcze badania utrwalania laserowego laserem IPG 532nm i laserem SPI 1070nm.

Przyjęto, że chropowatość, przy braku pęknięć, jest decydującym parametrem określającym jakość otrzymywanych powierzchni farbowych po naświetlaniu laserami. Oceniano tylko dwa podstawowe parametry chropowatości: Ra i Rz. Przedmiotem badań na wstępie były farby o jednakowej koncentracji, naniesione na podłoże aerograficznie. Analizę ograniczono do 6-ciu próbek, dla których uzyskano trwałą przyczepność farby przy użyciu lasera SPI.

 

 

Tabela 1. Parametry powierzchni uzyskane przy zastosowaniu Systemu IPG 532nm i Systemu SPI  1070 nm

Symbol farby  System IPG 532nm [ICiMB] Wartość Rz [µm]
P/v opt.[J/mm] Ra [µm] Rz [µm] P/v opt.[J/mm] Ra [µm] Rz [µm]
6FS 2413 J 0,0114 3,54 20,81 0,60 7,98 44,40
6FS 2844 Z 0,0114 3,64 17,10 0,05 7,22 33,50
62H-Cz1 0,0114 2,98 23,33 0,02 6,31 38,02
6FS1712R 0,0114 2,63 15,39 0,06 2,94 18,22
62H-N13 0,0114 3,17 16,40 0,025 12,0 47,86
62H-Z3 0,0114 2,58 11,96 0,025 8,81 41,92

 

Przy maksymalnie unormowanych warunkach geometrycznych procesu, dla wszystkich porównywanych rodzajów środków barwnych, lepsze wyniki utrwalania laserowego uzyskano przy użyciu lasera zielonego IPG. Dotyczy to przede wszystkim:

  • gładkości powierzchni, średnio dwukrotnie mniej chropowatej;
  • mniejszej, optymalnej wartości dawki energii.

 

 

 

 

WYKONAWCY:

 

Kierownik Projektu:
prof. dr hab. inż.
Andrzej Olszyna

 

Lider:

icimb mini

Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

02-676 Warszawa,
Postępu 9

 

Partner:

tubadzinLOGO

Ceramika Tubądzin II

95-035 Ozorków,
Armii Krajowej 20

 

Eksperci:

 

logowat

logoioe

 

Wojskowa Akademia Techniczna WAT
Instytut Optoelektroniki

00-908 Warszawa,
ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2

 

praw1

 

praw2

 

praw3

Wszystkie prawa zastrzeżone ICiMB 2013