自動車テストピース

表面粗さ・面粗度とは

表面粗さ・面粗度に関する基礎的な知識、TDC(ティ・ディ・シー)で鏡面仕上げをおこなった各材質の表面粗さ・面粗度の実績をご紹介します。

《各材質の表面粗さ・面粗度の実績一覧はこちら》
金属(133)
樹脂(23)
セラミックス(32)
ガラス(8)
半導体素材(21)
メッキ・コーティング類(12)
その他材質(4)

表面粗さ・面粗度とは

加工物の表面には、高さや深さ、間隔の異なる山や谷が連続した複雑な起伏が生じます。この起伏が大きなものを「うねり」といい、微小なものを「表面粗さ・面粗度」と呼びます。

表面粗さ・面粗度は加工品の精密さだけでなく、表面の光沢や手触りなどにも影響することから商品イメージ、商品ブランドを左右する一つの要素にもなっています。

特に超精密加工分野においては加工精度はもちろんのこと、高い表面処理能力が求められるため、この表面粗さ・面粗度が重要となります。

表面粗さ・面粗度の測定方法

表面粗さ・面粗度の測定方法には、大きく分けて触針を使用する「接触式」とレーザーなどによる「非接触式」の2種類があります。

接触式測定法

測定対象物に対して、触針の先端を接触させることで部品の表面の状態を測定する方法。触針の上下方向の変化・変位を検出し、表面粗さを記録します。
直接触れるため明確な形状波形が得られるほか、長い距離が測定できるといった特長があります。
表面粗さを評価、解析するための規格は「JIS B 0601(ISO4287)」となります。

非接触式測定法

触針の代わりに光やレーザーを用いて表面粗さを計測する方法が「非接触式」です。測定方法の原理の違いにより、非接触式には複数の測定方式があります。表面粗さに加え、形状の測定をおこなうものも多数あり、測定結果を三次元データ化しすることで「高さ」「平面度」「平面プロファイル」など様々な測定がおこなえます。

非接触式では、接触式の課題となっている触針の摩耗や対象物への圧痕、最小測定値の制限などが解決できることが大きなメリットとして挙げられ、測定時間の短縮や精度が高い測定結果も特長となっています。

表面粗さを評価、解析するための規格は「ISO 25178」となります。

表面粗さ・面粗度のパラメーター

表面粗さや面粗度は、測定内容によって異なる計算式(パラメーター)を用います。
表面粗さ・面粗度における代表的なパラメータは以下となります。

Ra

「算術平均粗さ」と呼ばれる高さ方向のパラメーターであり、輪郭曲線が粗さ曲線である場合の算術平均粗さを「Ra」と呼びます。
粗さ曲線の一部を基準の長さとし、その区間の凹凸状態を平均値で表します。
平均値を用いるため、1つのキズによる影響を受けにくく、表面粗さを評価するうえでは安定した結果を得ることができるパラメーターとなります。
「ISO 25178」ではSaと表記されます。

Rz

「最大高さ」と呼ばれる高さ方向のパラメーターとなります。
粗さ曲線の一部を基準の長さとし、その区間でもっとも高い部分と深い部分の和の値で求められます。
突出したキズの有無を確認することができ、Raと合わせて品質安定の指標のひとつになります。
「ISO 25178」ではSzと表記されます。

Rq(Rms)

「二乗平均平方根粗さ」と呼ばれるパラメーターです。
物体の表面の粗さには必ず山と谷があり、山側(高さ方向)の平均粗さ算出します。
「ISO 25178」ではSqと表記されます。

このほか、粗さパラメーターには以下のようなものがあります。

規格 ISO 25178 JIS B 0601-2001
(ISO 13565-1)
最大山高さ Sp Rp
最大谷高さ Sv Rv
最大高さ Sz Rz
算術平均高さ Sa Ra
二乗平均平方根高さ Sq Rq
スキューネス(偏り度) Ssk Rsk
クルトシス(尖り度) Sku Rku
空間パラメータ Sal、Str、Std
複合パラメータ Sdq、Sdr RΔq

表面粗さ・面粗度の必要性

表面粗さ・面粗度の測定は、加工の仕上がり状態や外観品質を管理するためだけでなく、製品寿命や機械効率を管理する上でも重要となります。

Ra/Rz/Rqといった表面粗さ・面粗度を計測することで、主に以下の機能性を知ることができます。

  • 外観・光沢
    光の反射の散乱やぎらつきなど、外観面。
  • 気密度
    接触面間の粗さは、隙間からの漏れなどに影響が見られます。
  • 肌ざわり
    手ざわりなどに影響があります。
  • 摩擦力
    接触面の引っかかる力。
  • 密着性・接着性
    パッケージや接着剤における最適な形状塗装・メッキのはがれにくさ。
  • 印刷品位
    紙のキメ・インクの乗り。
  • 騒音・振動
    高速で転がる面の振動。
  • はがしやすさ
    型と成型品のはがしやすさ。
  • 光学的性能
    光束の屈折の乱れや散乱。
  • 摩耗
    摺動時荷重集中による削られやすさ。
  • 疲労破壊・強さ
    応力集中による疲労破壊への強さ。
  • 接合面剛性
    接合面の荷重集中によるたわみ増加。

TDCの表面粗さ・面粗度実績

TDCにて鏡面仕上げを行った各材質の面粗さ実績一覧です。
このリストに載っていない材質や新材質に対しても積極的に加工を承っております。
お気軽にお問い合わせくださいませ!

金属

材質 Ra (nm) Rz (nm) Sa(nm) Sz(nm)
FC250 2.179 11.58
Fe 0.529 3.357
Fe-Ni36 0.881 4.82
SPCC 1.01 5.457
DC53 0.794 7.267
S35C 2.503 13.42
S45C 0.608 3.727
S50C 0.518 3.543
SK-3 0.799 4.89
SK-4 0.769 4.74
SKD11 0.67 4.5
SKD61 0.608 3.017
SUS301 0.455 2.467
SUS303 0.342 2.109
SUS304 0.308 1.95 1.84 38
SUS310 0.494 3.513
SUS316 0.37 2.3
SUS321 0.498 2.653
SUS403 1.554 8.703
SUS410 0.673 4.677
SUS420J2 0.363 2.427
CENA1 0.442 3.19
CENA-V 0.551 3.163
MAT21 0.546 2.817
HAP10 1.364 7.987
M333 0.471 3.18
STAVAX 0.33 2.13
ELMAX 0.9 5.83
POLMAX 0.528 4.073
純Cu 0.219 1.213
C1011 0.48 2.76
C1020 0.303 1.61
C2801 6.825 34.043
リン青銅 0.712 3.57
BeCu 0.88 5.05
純Al 0.23 1.6
A1050 0.815 5.043
A1070 0.957 5.217
A1100 0.87 4.85
A2219 0.962 6.343
A5052 0.404 2.24
A5056 1.265 6.55
A6061 0.627 4.287
A7075 2.589 12.553
Ni 0.376 2.43 3.5 35
Ni単結晶 0.864 5.75
NiTi 0.628 3.377
Ni718 0.566 3.72
Ni720 1.502 9.383
NiCo 0.488 3.527
鉄Ni 12 169
純Ti 0.38 2.5
64Ti 0.328 1.81
βTi 0.349 2.18
TB340C 0.868 6.973
PK 1.57 9.36
SUJ2 0.527 3.45
SKS3 0.943 5.58
SCM415 0.604 3.567
SCM420 0.61 3.87
SCM420H 0.898 5.247
SCM435 2.324 14.103
SCM440 1.152 5.977
SCr15 3.337 19.13
SCr20 0.723 4.963
SCr420 1.845 10.883
SNCM20 1.152 6.147
SNCM439 0.596 3.977
SACM645 0.628 3.977
SNMN432 0.608 3.857
YSM 0.663 4.192
SKH51 0.47 3.4
SKH55 3.08 23.35
SKH57 3 18
パラジウム 0.739 5.043
バナジウム 1.1 6.5
ニオブ 0.495 3.33
ロジウム 0.545 3.577
インコネル 0.417 2.623
ハステロイ 0.421 2.597 3 34.6
42アロイ 0.514 3.65
Ag 0.864 5.49
Au 1.767 13.357
Pt 0.586 4.237
コバルト 0.807 5.3
CoCr 47 470
CoNiCrMo 1.803 9.063
コバリオン
(コバルト・クロム
モリブデン合金)
0.423 2.493
コバール 0.43 3.053
ステライト 4.564 24.71
Ge 0.66 4.48
Mg合金 3.63 24.1
Sn 1.305 8.9
Zn 0.91 5.827
金属ガラス 0.28 1.837
MA22 0.473 2.81
クロム 0.31 2.1
テルル 3.976 23.253
80W-20Cu 8.3 47.2
Ta 0.25 1.87
Mo 1.064 7.203
W 0.455 2.833
W-Mo合金 1.641 10.843
インバー 0.711 3.74
スーパーインバー 0.405 2.367
ハフニウム 0.751 4.48
超硬 0.375 2.308
スプロン 0.26 1.101
エルジロイ 0.644
NdFeB 2.889 63.127
PD613 0.47 3.44
BiSbTe 4.162 72.26
VANADIS60 1.315 8.373
Nimowal 0.85 4.83
LEX-ZERO 0.746 4.307
銅タングステン 3.2 18
真鍮 0.96 5.12
PD613 0.471 2.18

樹脂

材質 Ra (nm) Rz (nm)
アクリル 0.99 7.04
ABS 4.972 29.637
COP 2.317 19.9
PTFE 1,918 12.663
PES4100G 1.698 11.247
PC 3.7 28.72
PEEK 2.39 17.4
PEEK450G 1.785 10.807
ベスペル 1.96 14.1
ポリイミド 1.42 11.9
ポリエステル系 3.693 33.963
PPS 1.41 9.96
PDMS 1.191 9.177
PP 1.615 10.13
ORGA 1.937 12.487
スミプロイ 5.256 82.863
ユーピロン 3.852 57.597
ポリマーモノリス 0.054 500
ガラエポ 1.736 17.81
エポキシ 2.137 12.59
POM 48.0 489.0

セラミックス

材質 Ra (nm) Rz (nm) Sa(nm) Sz(nm)
GDC 1.176 7.823
アルシーマL 1.922 28.927
NEXCERA 2.722 81.173
SiC 0.401 2.1 1.6 15.7
CVD-SiC 0.488 3.25 2.107 27.38
Si3N4 0.507 4.32
チタン酸バリウム 0.549 1.816
窒化アルミ 0.798 6.057
ジルコニア 0.474 2.773
透明アルミナ 0.8 6.5
カーボン 4.5 26.4
アルミナ92% 3.797 25.6
アルミナ99.5 1.017 7.987
アルミナ99.6 8.294 34.247
アルミナ99.7 2.6
アルミナジルコニア 7 39
焼結アルミナ 0.848 5.633
フェライト 0.874 6.627
サイアロン 7.908 208.59
グラッシーカーボン 0.669 4.557
セプラ 4.319 29.183
ルビー 0.724 5.107
黒アルジル 107.0 945.0
シェイパル 158.0 1159.0
チタニア 0.884 10.42
SS501 1.984 10.297
コージライト 44.432 394.537
アパタイト 1.289 29.673
LLZT 0.848 15.28
Mg2SiSn 0.8 4.4

ガラス

材質 Ra (nm) Rz (nm)
Si 0.129 0.723
石英ガラス 0.295 2.047
BK7 0.725 5.647
テンパックスガラス 0.67 4.503
ソーダガラス 0.73 5.4
クリアセラムガラス 0.609 3.757
ゼロデュア 0.541 4.217
ホウケイ酸ガラス 0.707 7.181

半導体素材

材質 Ra (nm) Rz (nm) Sa(nm) Sz(nm)
AlSi膜 0.775 6.17
Si 0.263 1.838
水晶 0.6 4.41
GAGG 0.526 3.653
サファイア 0.4 2.9 1.3 9.8
LiNb03 0.366 2.313
YIG 0.442 3.007
LiTa 0.232 1.18
YAG 0.783 6.79
GAN 0.573 4.15
SiC(単結晶) 0.07
PG 16 240
SiGe 0.829 4.477
CVD-SiC 0.675 3.68
Bi2Te3 4.335 29.93
スピネル 0.87 3.6
CTGS(単結晶) 0.301 2.137
ゲルマニウム 0.295 2
ダイヤモンド 0.38 2.03
Mg2SiSh 1.82 10

メッキ・コーティング類

材質 Ra (nm) Rz (nm) Sa(nm) Sz(nm)
クロムメッキ 0.29 1.75
Ni-P 0.263 1.93
PFA 2.152 14.597
Cu 0.299 1.86 0.3 1.49
アルマイト 1.407 12.947
アルミコート 127.0 1218.0
PTFE 26.0 364.0
アルミナ溶射 0.638 75.453
TiCコート 1.01 4.91
FEP膜 8.15 65.557
PBI膜 6.46 70.93
YSZ溶射 1.243 10.667

その他材質

材質 Ra (nm) Rz (nm)
石定盤溶射 267.0 2060.0
すずり石 171.0 1336.0
ラピスラズリ石 13.814 307.02
PCDダイヤ 5.65 159.7

鏡面仕上げ後は社内保有の面粗さ測定機を使用し、データを同封の上 出荷致します。

用途やご希望に応じてAFM(ブルカー)やnew view 9000(ZYGO)、タリサーフ CCI SunStar(テーラーホブソン)、サーフテスト(ミツトヨ)を使用いたします。

面粗さデータサンプル

  • 使用測定器:タリサーフ CCI SunStar
  • テーラーホブソン社製
  • (非接触 白色レーザー干渉式表面粗さ計)