Untersuchungen zur Veredelung nichtmetallisch-anorganischer Oberflächen mittels CO2-Lasertechnologie

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Versuche zur Veredelung nichtmetallisch-anorganischer Oberflächen mittels CO2-Laser technologie durchgeführt. Aufgrund der hohen Absorption im Bereich der emittierten Wellenlänge konnten die zu bearbeitenden Materialien auf Temperaturen oberhalb ihres Verdampfungspunktes erhitzt werden. Dadurch war es möglich geometrisch anspruchsvolle Strukturen in die Oberfläche von Flachglas und Kieselglasgrünkörper einzubringen. Durch ein Sintern der bearbeiteten Grünkörper konnten transparente Vollglaskörper ohne Restporosität hergestellt werden, welche die strukturierten Flachglasproben in ihrer Strukturgröße noch unterboten. Eine Reduzierung der Laserleistung ermöglicht hingegen ein oberflächennnahes Aufschmelzen von plasmagespritzten Keramiksubstraten. Hier wurde untersucht, inwieweit die Laserbehandlung die Härte und Gasdurchlässigkeit der Plasmakeramik verbessern kann. Weiterführende Versuche haben gezeigt, dass die Lasertechnologie die Herstellung transparenter, kratzfester Schutzschichten aus mittels Dip-Coating aufgetragenen Al2O3-Pulverschichten auf Flachglas ermöglicht. Abschließend wurde die Verwendbarkeit des CO2-Lasers zur Fixierung von Dekoren auf Gläsern oder Keramiken untersucht, die zuvor mittels Schiebebildchen aufgebracht wurden.

The aim of this work was the improvement of non-metallic inorganic surfaces via CO2-laser technology. Due to high absorption in the range of the emitted radiation, the surfaces could reach temperatures above their vaporization point. This allowed the structuring of borosilicate float glass and green bodies made of silica glass. The sintering of the structured green bodies led to transparent glass compounds with structure sizes below the ones of the float glass samples. The reduction of the laser output power allowed the remelting of the surface of plasma sprayed ceramic samples. Therefore a possible modification and improvement of the hardness and the gas permeability was analyzed. Further investigations showed the feasibility of fabricating transparent, scratch resistant coatings on float glass by laser treatment of alumina powder coatings, applied via dip-coating. Furthermore, the application of ceramic decors by means of laser sintering of applied decals was investigated.