Какая шероховатость нужна для PVD на цинковой отливке?
Краткий ответ — это пара чисел, а не одно: Ra 0,5 мкм и Rz 2–4 мкм. Одного значения Ra может хватить для приёмки, хотя на поверхности остаются выступы, которые плёнка не в состоянии закрыть. PVD-покрытие (физическое осаждение из паровой фазы) повторяет профиль, на который садится, поэтому отделку до покрытия приходится описывать и средним значением, и расстоянием от выступа до впадины.
Краткий ответ
Для PVD нужна поверхность, которая чистая, плотная и ровная в масштабе плёнки. На практике это означает следующие требования: Ra 0,5 мкм при Rz 2–4 мкм, отсутствие открытой пористости на лицевой поверхности и кромка, которую не скруглил полировальный круг.
Толщина плёнки — 0,5–3 мкм. Любая неровность, которая крупнее этого, воспроизводится, а не скрывается. Это соотношение объясняет почти все требования к отделке, о которых пойдёт речь дальше.
Что повторяет PVD
PVD — это процесс прямой видимости. Пар металла доходит до детали, конденсируется на поверхности и строит плёнку, которая следует уже существующей геометрии. Здесь нет течения, нет выравнивания и нет заполнения.
Поэтому отполированная и покрытая поверхности выглядят похоже, но не одинаково. Покрытие добавляет цвет и износостойкость, а вместе с ними и контраст. Царапина, едва заметная до нанесения, после выглядит темнее: плёнка лежит в канавке и отражает свет иначе, чем окружающее поле.
Ra и Rz как пара
Ra — это среднее арифметическое профиля. Поверхность может держаться на Ra 0,5 и при этом иметь отдельные выступы высотой 6 мкм, потому что среднее значение определяют именно впадины. Rz показывает высоту от выступа до впадины, и именно это число плёнка должна перекрыть.
При плёнке 0,5–3 мкм Rz 2–4 мкм удерживает выступы внутри покрытия. При Rz 6 самые высокие выступы выходят над плёнкой и остаются открытыми. Они выглядят как царапины или тусклое пятно при прямом свете, и никакая толщина верхнего слоя этого не исправит без изменения цвета.
Отделка до покрытия | Плёнка 0,5–3 мкм | Результат после покрытия |
|---|---|---|
Ra 0,5, Rz 2–4 | Выступы остаются внутри плёнки | Ровный цвет, открытых царапин нет |
Ra 0,5, Rz 6 | Выступы остаются над плёнкой | Царапины и тусклые пятна |
Ra 0,8, Rz 8 | Профиль заметно крупнее плёнки | Видимая текстура, сдвиг цвета |
Открытая пора 20 мкм | Намного крупнее толщины плёнки | Тёмная точка, плёнка выстилает пору |
Последовательность полировки
Отделку поверхности делают в два перехода: черновой круг снимает основную часть припуска, чистовой выводит Ra. На чистовом же переходе скругляется сопрягаемая кромка, а эта кромка важна не меньше самой лицевой поверхности.
Жёсткий войлочный круг с малым углом контакта удерживает кромку острее, чем мягкий. Приспособление, которое поддерживает сопрягаемую поверхность, не даёт кругу перекатиться через неё. Если кромка уже обработана, полировка должна держаться от неё в стороне; если нет — радиус нужно контролировать и проверять.
Дефекты, которые плёнка не скроет
Открытая пористость, холодные швы, задиры и скруглённые кромки — это геометрия, а не пятна. Каждый из них успешно переживает нанесение покрытия. Пора размером 20 мкм в 6–40 раз больше толщины плёнки, поэтому плёнка выстилает её стенку, а пора остаётся видимой.
В требованиях к отделке эти дефекты нужно назвать браком до покрытия, а не после. Как только деталь покрыта, единственное лечение — снятие покрытия и доработка, и это обходится дороже, чем держать литьё и полировку по чертежу.
Указания в чертеже
Рабочий чертёж, по которому можно работать, несёт четыре строки: основа и её состояние, два числа шероховатости вместе, пакет слоёв с толщинами и замаскированные поверхности. Добавьте к этим строкам приёмочные испытания: адгезию по ASTM D3359 на уровне 4B–5B и нейтральный соляной туман по ASTM B117 в течение 48 часов.
О шаге механической обработки читайте в разделе механическая обработка на ЧПУ; о стороне покрытия — в статье PVD на цинковых отливках. Вопрос основы подробно разобран в материале Можно ли нанести PVD на Zamak 5, а сторона литья — в разделе литьё под давлением из цинка.
