Welche Oberfläche braucht PVD auf Zink-Druckguss?
Die Kurzantwort ist ein Zahlenpaar, nicht eine einzelne Zahl: Ra 0,5 µm und Rz 2–4 µm. Ra allein kann bestehen, während die Oberfläche noch Spitzen trägt, die die Schicht nicht bedeckt. Die PVD-Beschichtung kopiert das Profil, auf das sie trifft, deshalb muss die Oberfläche vor dem Beschichten über beide Kennzahlen beschrieben werden: über den Mittelwert und über den Abstand von Spitze zu Tal.
Kurzantwort
PVD braucht eine Oberfläche, die sauber, dicht und im Maßstab der Schicht eben ist. In der Praxis heißt das: Ra 0,5 µm mit Rz 2–4 µm, keine offene Porosität auf der Sichtfläche und eine Kante, die die Polierscheibe nicht verrundet hat.
Die Schicht ist 0,5–3 µm dick. Jedes Oberflächenmerkmal, das größer ist, wird kopiert und nicht verborgen. Dieses eine Verhältnis erklärt den größten Teil der Oberflächenanforderungen, die folgen.
Was PVD kopiert
PVD ist ein gerichteter Prozess. Metalldampf erreicht das Teil, kondensiert auf der Oberfläche und baut eine Schicht auf, die der vorhandenen Geometrie folgt. Es gibt kein Fließen, kein Einebnen und kein Auffüllen.
Das erklärt, warum eine polierte und eine beschichtete Oberfläche verwandt aussehen, aber nicht identisch. Die Beschichtung bringt Farbe und Verschleißfestigkeit, und sie bringt Kontrast. Ein Kratzer, der vor dem Beschichten schwach war, liest sich danach dunkler, weil die Schicht in der Rille sitzt und anders reflektiert als die umgebende Fläche.
Ra und Rz als Paar
Ra ist der arithmetische Mittelwert des Profils. Eine Oberfläche kann bei Ra 0,5 liegen und trotzdem einzelne Spitzen von 6 µm haben, weil der Mittelwert von den Tälern dominiert wird. Rz gibt die Höhe von Spitze zu Tal an, und diese Zahl muss die Schicht überdecken.
Bei einer Schicht von 0,5–3 µm hält ein Rz von 2–4 µm die Spitzen innerhalb der Beschichtung. Bei Rz 6 stehen die höchsten Spitzen über der Schicht und bleiben frei. Sie lesen sich als Kratzer oder als matte Stelle im direkten Licht, und keine Dicke der Deckschicht behebt das, ohne die Farbe zu verändern.
Oberfläche vor dem Beschichten | Schicht 0,5–3 µm | Ergebnis nach dem Beschichten |
|---|---|---|
Ra 0,5, Rz 2–4 | Spitzen innerhalb der Schicht | Gleichmäßige Farbe, kein freiliegender Kratzer |
Ra 0,5, Rz 6 | Spitzen über der Schicht | Kratzer und matte Stellen |
Ra 0,8, Rz 8 | Profil größer als die Schicht | Sichtbare Textur, Farbverschiebung |
Offene Pore 20 µm | Deutlich größer als die Schicht | Dunkler Punkt, die Schicht kleidet die Pore aus |
Polierfolge
Die Oberfläche entsteht in zwei Schritten: Eine Grobscheibe trägt den größten Teil der Zugabe ab, eine Feinscheibe bringt Ra nach unten. Im Feinschritt wird auch die Passkante verrundet, und diese Kante zählt so viel wie die Fläche.
Eine harte Filzscheibe mit kleinem Anstellwinkel hält die Kante schärfer als eine weiche Scheibe. Eine Vorrichtung, die die Passfläche abstützt, hindert die Scheibe daran, über sie zu rollen. Wo die Kante bereits gefräst ist, sollte das Polieren sie auslassen; wo sie es nicht ist, muss der Radius kontrolliert und geprüft werden.
Fehler, die die Schicht nicht verbirgt
Offene Porosität, Kaltläufer, Schleifspuren und verrundete Kanten sind Geometrie, keine Flecken. Jedes davon übersteht den Beschichtungsschritt. Eine Pore von 20 µm ist das Sechs- bis Vierzigfache der Schichtdicke, deshalb kleidet die Schicht die Porenwand aus, und die Pore bleibt sichtbar.
Die Oberflächenvorgabe sollte diese Merkmale vor dem Beschichten als Ausschuss benennen, nicht danach. Ist das Teil erst beschichtet, hilft nur Abbeizen und Nacharbeit, und das kostet mehr, als Guss und Polieren an der Zeichnung zu halten.
Zeichnungsangaben
Eine brauchbare Zeichnung trägt vier Zeilen: Substrat und Zustand, die beiden Rauheitszahlen zusammen, den Schichtaufbau mit Dicken und die maskierten Flächen. Dazu die Abnahmeprüfungen: Haftung nach ASTM D3359 mit 4B–5B und neutraler Salzsprühtest nach ASTM B117 über 48 Stunden.
Für den Beschichtungsschritt selbst siehe CNC-Nachbearbeitung und PVD auf Zink-Druckgussteilen. Die Substratfrage beantwortet Kann Zamak 5 mit PVD beschichtet werden; zur Gussseite siehe Zink-Druckguss.
