أي تشطيب سطحي يحتاجه PVD على مصبوبات الزنك؟
الجواب القصير هو زوج من الأرقام، لا رقم واحد بمفرده: Ra 0.5 ميكرون وRz 2–4 ميكرون. فقد يمر Ra وحده، بينما السطح ما زال يحمل قممًا لا تستطيع الطبقة تغطيتها. وطلاء PVD، أي الترسيب الفيزيائي للبخار، ينسخ المقطع الذي يهبط عليه، فوصف تشطيب ما قبل الطلاء يحتاج إلى المتوسط وإلى المسافة بين القمة والقاع معًا.
الجواب القصير
يحتاج PVD إلى سطح نظيف وكثيف ومستوٍ على مقياس سماكة الطبقة نفسها. وعمليًا يعني ذلك Ra 0.5 ميكرون مع Rz 2–4 ميكرون، ودون مسامية مفتوحة على الوجه الظاهر، وحرف لم تُدوّره عجلة التلميع.
وسماكة الطبقة تتراوح من 0.5 إلى 3 ميكرون. وأي تفصيل على السطح أكبر من سماكة الطبقة يُنسخ كما هو، ولا يُخفى. وهذه النسبة وحدها تفسّر معظم اشتراطات التشطيب التي تلي.
ما ينسخه PVD
PVD عملية على خط النظر. يبلغ بخار المعدن القطعة، ويتكاثف على السطح، ويبني طبقة تتبع الهندسة القائمة. فلا تدفق إلى داخل التجاويف، ولا تسوية للخدوش، ولا ملء للمسام.
وهذا يفسّر لماذا يبدو السطح الملمّع والسطح المطلي متقاربين لا متطابقين. فالطلاء يضيف اللون ومقاومة الاهتراء، ويضيف التباين كذلك. والخدش الذي كان خفيًّا قبل الطلاء يبدو أغمق بعده، لأن الطبقة تستقر في الأخدود وتعكس الضوء على نحو مختلف عن الوجه المحيط.
Ra وRz كزوج
Ra هو المتوسط الحسابي للمقطع. وقد يقف السطح عند Ra 0.5 بينما فيه قمم منفردة تبلغ 6 ميكرون، لأن المتوسط تحكمه الوديان. وRz يعطي ارتفاع القمة إلى القاع، وهو الرقم الذي يجب أن تتجاوزه الطبقة.
مع طبقة من 0.5 إلى 3 ميكرون، يُبقي Rz عند 2–4 ميكرون القمم داخل الطلاء. وعند Rz 6، ترتفع أعلى القمم فوق الطبقة وتبقى مكشوفة. وتظهر خدوشًا أو بقعة باهتة تحت الضوء المباشر، ولا تصلحها زيادة سماكة الطبقة العليا دون تغيير اللون.
تشطيب ما قبل الطلاء | طبقة 0.5–3 µm | النتيجة بعد الطلاء |
|---|---|---|
Ra 0.5، Rz 2–4 | القمم داخل الطبقة | لون متجانس، بلا خدش مكشوف |
Ra 0.5، Rz 6 | القمم فوق الطبقة | خدوش وبقع باهتة |
Ra 0.8، Rz 8 | مقطع أكبر من الطبقة | ملمس ظاهر، وانحراف في اللون |
مسام مفتوح 20 µm | أكبر بكثير من الطبقة | نقطة داكنة، والطبقة تبطّن المسام |
تسلسل التلميع
يُنتج التشطيب على خطوتين متتاليتين: عجلة تخشين تزيل معظم احتياطي التشغيل المتروك للتلميع، وعجلة تشطيب تخفض Ra. وخطوة التشطيب هي أيضًا موضع تدوير حرف التجميع، وذلك الحرف يهم بقدر ما يهم الوجه.
عجلة من اللباد الصلب بزاوية تلامس صغيرة تحفظ الحرف أحدّ من عجلة طرية. وأداة تثبيت تسند وجه التجميع تمنع العجلة من التدحرج عليه. وحيث يكون الحرف مشغّلًا أصلًا، ينبغي أن يبتعد التلميع عنه؛ وحيث لا يكون، يجب ضبط نصف القطر وفحصه.
عيوب لا تخفيها الطبقة
المسامية المفتوحة، والتصلب البارد، وعلامات السحب، والحروف المستديرة هندسة لا بقع. وكل واحد منها يبقى على حاله بعد خطوة الطلاء. والمسام الذي يبلغ 20 ميكرون يعادل من 6 إلى 40 ضعفًا لسماكة الطبقة، فتبطّن الطبقة جدار المسام ويبقى المسام ظاهرًا.
وينبغي أن تسمّي مواصفة التشطيب هذه العيوب حالات رفض تُفحص قبل الطلاء، لا بعده. فبعد طلاء القطعة، لا علاج سوى نزع الطلاء وإعادة العمل، وهو أغلى من إلزام خطوتي الصب والتلميع بحدود الرسم من البداية.
بنود الرسم
الرسم القابل للاستخدام يحمل أربعة أسطر واضحة: المعدن الأساس وحالته، ورقمَي الخشونة معًا، وتتابع الطبقات بسماكاته، والأوجه المخفية. ويُضاف إليها اختبارا القبول: الالتصاق وفق ASTM D3359 عند 4B–5B، والرذاذ الملحي المحايد وفق ASTM B117 لمدة 48 ساعة.
أما خطوة التشغيل، فانظر التشغيل اللاحق باستخدام CNC؛ وأما جانب الطلاء، فانظر الطلاء بالـ PVD على مصبوبات الزنك. وسؤال المعدن الأساس تجد جوابه في هل يمكن تطبيق طلاء PVD على قطع Zamak 5، وجانب الصب في صب الزنك.
