亜鉛ダイカストの PVD に必要な表面仕上げ｜Ra 0.5 と Rz 2～4

短い答えは、一つの数字ではなく二つの数字です。Ra 0.5 µm と Rz 2～4 µm です。Ra だけでは合格に見えても、皮膜が覆えない山が表面に残っていることがあります。PVD（物理蒸着法）コーティングは乗った形をそのまま写すため、皮膜前の仕上げは平均値と山から谷までの距離の両方で示さなければなりません。

結論

PVD に必要なのは、清浄で、緻密で、皮膜の厚さの尺度で平らな表面です。実務では Ra 0.5 µm かつ Rz 2～4 µm、可視面に開いたポロシティがないこと、研磨ホイールでエッジを丸めていないことを意味します。

皮膜は 0.5～3 µm です。これより大きな表面の形状は隠れず、写ります。この一つの比が、以下の仕上げ要件のほとんどを説明します。

PVD が写すもの

PVD は直線的な処理です。金属の蒸気が部品に届き、表面で凝縮し、既存の形状に沿って皮膜を積みます。流れも、レベリングも、埋め込みもありません。

研磨面と皮膜後の面が似ているのに同じではないのは、そのためです。皮膜は色と耐摩耗性を足し、同時にコントラストも足します。皮膜の前に淡かったキズは、皮膜の後に濃く見えます。皮膜が溝の中に入り、周囲の面と違う反射をするからです。

Ra と Rz は一組で

Ra はプロファイルの算術平均です。Ra 0.5 の表面でも、6 µm の孤立した山が残ることがあります。平均は谷に支配されるからです。Rz は山から谷までの高さを表し、皮膜が越えなければならない数字です。

0.5～3 µm の皮膜では、Rz 2～4 µm なら山が皮膜の中に収まります。Rz 6 では、最も高い山が皮膜の上に突き出て露出したままです。直射光の下でキズや曇った部分として見え、色を変えずに上層を厚くしても直りません。

研磨の順序

仕上げは二段階で作ります。粗研磨のホイールで取り代の大部分を落とし、仕上げのホイールで Ra を下げます。合わせエッジが丸まるのも仕上げの段階で、そのエッジは面と同じくらい重要です。

接触角の小さい硬いフェルトホイールは、柔らかいホイールよりエッジを鋭く保ちます。合わせ面を支える治具は、ホイールがその上を転がるのを止めます。エッジがすでに機械加工されている箇所では、研磨を近づけないでください。機械加工されていない箇所では、R を管理して検査します。

皮膜が隠せない欠陥

開いたポロシティ、コールドシャット、引きキズ、丸まったエッジは、汚れではなく形状です。どれもコーティング工程を経ても残ります。20 µm の気孔は皮膜厚さの 6 倍から 40 倍なので、皮膜は気孔の壁を覆い、気孔は見えたまま残ります。

仕上げの指示には、これらを皮膜前の不合格として書いてください。皮膜後ではありません。皮膜を付けた後は、剥離して手直しするしかなく、鋳造と研磨の段階で図面どおりに保つより高くつきます。

図面の指示

使える図面には四行があります。基材と状態、二つの粗さの数字を一組で、厚さを含む層構成、マスキングする面です。そこに合否試験を加えます。ASTM D3359 の密着性が 4B～5B、ASTM B117 の中性塩水噴霧が 48 時間です。

コーティング工程そのものはCNC 後加工と亜鉛ダイカストへの PVDをご覧ください。基材の問いはZamak 5 に PVD は付けられるか、鋳造側は亜鉛ダイカストで説明しています。