پوشش سطح یک راهنمای خطی دقیق تأثیر مستقیمی بر مقاومت در برابر خوردگی، دقت طولانی مدت و ظاهر بصری آن دارد. برای صنایعی مانند فرآوری شیمیایی، اتوماسیون، نیمه‌رساناها و بازرسی نوری، انتخاب اشتباه پوشش اغلب منجر به کاهش عمر مفید، دقت ناپایدار و افزایش هزینه‌های نگهداری می‌شود.

این راهنما پنج پوشش سطح راهنمای خطی که معمولاً استفاده می‌شوند را مقایسه می‌کند و ویژگی‌های فرآیند، عملکرد خوردگی، تأثیر بر دقت و سناریوهای کاربردی معمولی آن‌ها را توضیح می‌دهد و به مهندسان کمک می‌کند تا راه‌حل مناسب را برای سیستم حرکت خطی خود انتخاب کنند.

ویژگی‌های فرآیند

• ریل راهنما با دقت سنگ‌زنی می‌شود تا پوسته‌ها و عیوب سطح از بین بروند و هندسه مرجع ایجاد شود. فلز در رنگ طبیعی خود (معمولاً نقره‌ای-خاکستری) باقی می‌ماند.
• زبری سطح معمولی: تقریباً Ra 0.1–0.4 μm
• صافی و سایر دقت‌های هندسی بسته به اندازه و درجه می‌تواند به حدود ±1 μm/m برسد

عملکرد

• مقاومت در برابر خوردگی: بدون پوشش اضافی؛ محافظت به فیلم غیرفعال طبیعی فولاد بستگی دارد. در محیط‌های مرطوب یا کمی شور، زنگ قرمز می‌تواند به سرعت ظاهر شود. مقاومت در برابر اسپری نمک خنثی معمولاً < 24 ساعت است.
• تأثیر بر دقت: سنگ‌زنی هندسه مرجع نهایی را ایجاد می‌کند، بنابراین هیچ اعوجاج اضافی توسط پوشش سطح اضافه نمی‌شود. دقت طولانی مدت به روانکاری صحیح و جلوگیری از زنگ‌زدگی بستگی دارد.
• ظاهر: روکش فلزی روشن مناسب برای تجهیزات حساس به هزینه بدون نیازهای بصری یا ضد تابش خاص.

کاربردهای معمولی

تجهیزات آزمایشگاهی دقیق در محیط‌های کنترل‌شده، ابزارآلات و وسایل کوتاه مدت، یا کاربردهایی که روغن‌کاری دوره‌ای ضد زنگ قابل قبول است.

ویژگی‌های فرآیند

• کروم سیاه به صورت الکترولیتی در دماهای معمولاً زیر 150 درجه سانتی‌گراد رسوب می‌کند و یک لایه متراکم غنی از Cr₂O₃ با ظاهری سیاه مات تشکیل می‌دهد.
• ضخامت پوشش: تقریباً 1–2 μm
• سختی: تقریباً HV 800–1200
• زبری سطح: معمولاً Ra 0.05–0.1 μm
• دمای فرآیند پایین، تنش داخلی و اعوجاج را به حداقل می‌رساند

عملکرد

• مقاومت در برابر خوردگی: عملکرد اسپری نمک خنثی می‌تواند از 1000 ساعت فراتر رود. در محیط‌هایی که حاوی کلرید یا SO₂ هستند، کروم سیاه عموماً مقاوم‌تر از کروم سخت روشن معمولی است.
• تأثیر بر دقت: لایه یکنواخت و کم تنش با انحراف مشخصات معمولی در محدوده ±0.5 μm، مناسب برای درجه‌های با دقت بالا مانند P4 و بالاتر.
• ظاهر: مات سیاه با بازتابندگی اغلب کمتر از 5٪، ایده‌آل برای نیازهای ضد تابش در سیستم‌های نوری و دید.

کاربردهای معمولی

جابجایی ویفر نیمه‌رسانا، تجهیزات نزدیک به مقاومت نوری یا مواد شیمیایی، سیستم‌های حرکتی دریایی یا زیر دریا و هر راهنمای خطی که در نزدیکی دوربین‌ها، حسگرها یا مناطق بازرسی نوری استفاده می‌شود که در آن بازتاب باید به حداقل برسد.

ویژگی‌های فرآیند

• فسفات منگنز در یک محلول فسفاته داغ تشکیل می‌شود و یک پوشش کریستالی و ریز متخلخل ایجاد می‌کند.
• دمای فرآیند: معمولاً 55–75 درجه سانتی‌گراد
• ضخامت پوشش: تقریباً 5–15 μm
• سختی معمولی: حدود HV 150–200
• زبری سطح: تقریباً Ra 0.2–0.8 μm، با قابلیت حفظ روغن خوب

عملکرد

• مقاومت در برابر خوردگی: عملکرد اسپری نمک خنثی معمولاً 72–120 ساعت است. در محیط‌های کمی اسیدی یا قلیایی (تقریباً pH 4–8) بهتر از پوشش‌های روی ساده عمل می‌کند، اما این لایه برای اسیدهای معدنی قوی مناسب نیست.
• اصطکاک و دقت: ساختار ریز متخلخل یک ضریب اصطکاک معمولاً حدود 0.10–0.20 را می‌دهد. برای راهنماهای فوق‌العاده دقیق (به عنوان مثال درجه P2)، ضخامت و یکنواختی پوشش باید با دقت کنترل شود تا از خطاهای موقعیت‌یابی تجمعی جلوگیری شود.
• ظاهر: خاکستری تیره تا خاکستری-سیاه. سطح متخلخل روان‌کننده‌ها را جذب و حفظ می‌کند و از استراتژی‌های روانکاری طولانی‌مدت پشتیبانی می‌کند.

کاربردهای معمولی

راهنماهای خطی که در نزدیکی مخازن یا راکتورهای شیمیایی با محیط‌های ملایم کار می‌کنند، تجهیزات بالابر و جابجایی در فضای باز، یا هر کاربردی که تعادلی بین محافظت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و روانکاری طولانی‌مدت را هدف قرار می‌دهد.

ویژگی‌های فرآیند

• آبکاری کروم سخت به طور گسترده در راهنماهای خطی برای افزایش سختی سطح و مقاومت در برابر سایش و در عین حال حفظ یک سطح بسیار صاف استفاده می‌شود.
• ضخامت پوشش: تقریباً 5–25 μm
• سختی: تقریباً HV 800–1200
• زبری سطح: به اندازه Ra 0.02–0.05 μm
• مقاومت در برابر سایش: معمولاً 5–8 برابر بیشتر از فولاد بدون درمان

عملکرد

• مقاومت در برابر خوردگی: مقاومت در برابر اسپری نمک خنثی معمولاً در محدوده 500–800 ساعت است. برای اتمسفرهای شیمیایی تهاجمی‌تر حاوی سولفیدها، یک سیستم چند لایه مس–نیکل–کروم اغلب استفاده می‌شود.
• تأثیر بر دقت: اگر دمای حمام (تقریباً 45–60 درجه سانتی‌گراد) و چگالی جریان به دقت کنترل نشود، اعوجاج نواری یا انحراف صافی بالاتر از ±2 μm/m ممکن است رخ دهد. بنابراین راهنماهای با دقت بالا به فرآیندهای آبکاری با تأیید دقیق نیاز دارند.
• ظاهر: روکش آینه‌ای روشن با بازتابندگی بالا (اغلب > 85٪) و قابلیت تمیز کردن عالی، مناسب برای محیط‌هایی که نیاز به تمیز کردن مکرر یا بازرسی بصری دارند.

کاربردهای معمولی

خطوط فرآوری و بسته‌بندی مواد غذایی، تجهیزات برش ویفر فتوولتائیک، ماژول‌های خطی با سرعت بالا و سیستم‌های اتوماسیون که در آن اصطکاک کم، مقاومت در برابر سایش بالا و تمیز کردن آسان بسیار مهم است.

ویژگی‌های فرآیند

• اکسید سیاه یا سیاه شدن شیمیایی، یک لایه Fe₃O₄ را روی سطح در یک محلول قلیایی داغ تشکیل می‌دهد. معمولاً پس از درمان با روغن مهر و موم می‌شود.
• دمای فرآیند: معمولاً 140–150 درجه سانتی‌گراد
• ضخامت پوشش: تقریباً 0.5–2.5 μm
• زبری سطح: تقریباً Ra 0.1–0.4 μm

عملکرد

• مقاومت در برابر خوردگی: عملکرد اسپری نمک خنثی معمولاً حدود 24–48 ساعت است. در محیط‌های داخلی خشک، دوره عاری از زنگ‌زدگی می‌تواند تقریباً 3–6 ماه با روغن‌کاری مناسب برسد. در شرایط مرطوب، به نگهداری مکرر نیاز است.
• تأثیر بر دقت: لایه نازک (سختی تقریباً HV 200–300) تنها تأثیر کمی بر تحمل ابعادی دارد و به طور کلی برای کاربردهایی با تحمل حدود ±0.05 میلی‌متر قابل قبول است.
• ظاهر: سیاه مات عمیق، قادر به جذب بیش از 90٪ نور مرئی است و آن را برای سیستم‌های نوری و تصویربرداری که در آن نور سرگردان باید کاهش یابد، بسیار مناسب می‌کند.

کاربردهای معمولی

راهنماهای خطی در سیستم‌های پوشش خلاء، تجهیزات تصویربرداری نوری و پزشکی، مراحل آزمایشگاهی و سایر کاربردهایی که ترکیبی از بازتاب کم، طراحی تمیز و محافظت اولیه در برابر خوردگی هستند.

• محیط‌های با خوردگی بالا با اسیدها، کلریدها یا ترکیبات گوگرد: اولویت با کروم سیاه با دمای پایین یا کروم سخت با لایه‌های زیرین نیکل برای مقاومت در برابر اسپری نمک طولانی‌تر و محافظت بهتر از بستر فولادی.
• شرایط اسیدی یا قلیایی ملایم با محیط‌های آلی: فسفات منگنز تعادل مقرون به صرفه‌ای بین مقاومت در برابر خوردگی و روان‌کاری ارائه می‌دهد، به خصوص زمانی که با پوشش‌های بالایی یا روغن‌های ضد خوردگی مناسب ترکیب شود.

• کاربردهای با سرعت بالا و بار زیاد مانند سیستم‌های AGV، ماژول‌های خطی یا مراحل سنگین: راهنماهای خطی با آبکاری کروم سخت سختی بالا، اصطکاک کم و عمر طولانی سایش را فراهم می‌کنند.
• ایستگاه‌های بازرسی دید یا مبتنی بر دوربین: از کروم سیاه با دمای پایین یا اکسید سیاه برای کاهش بازتاب در اطراف دوربین‌ها و حسگرها و بهبود پایداری تصویر استفاده کنید.

• موقعیت‌یابی فوق‌العاده دقیق (به عنوان مثال، تجهیزات اندازه‌شناسی، ابزارهای نوردهی نیمه‌رسانا): یک راه‌حل رایج فولاد با سنگ‌زنی دقیق همراه با کروم سخت است که دقت بالای پروفیل را همراه با مقاومت در برابر سایش و خوردگی خوب تضمین می‌کند.
• نیمکت‌های نوری و تنظیمات اتاق تاریک: پوشش‌های اکسید سیاه به جذب نور سرگردان کمک می‌کند در حالی که ضخامت پوشش را به اندازه‌ای کم نگه می‌دارد که بر دقت نصب تأثیر نگذارد.

• برای کاربردهای فضای باز با نگهداری کم، ترکیبی از فسفات منگنز به اضافه روغن یا گریس آب‌بندی به افزایش فواصل عاری از زنگ‌زدگی کمک می‌کند که توسط قابلیت حفظ روغن پوشش پشتیبانی می‌شود.
• در محیط‌های بسیار مرطوب یا ساحلی با اسپری نمک مکرر، باید کروم سیاه با دمای پایین یا ریل‌های راهنمای فولادی ضد زنگ با درجه بالا را در نظر گرفت تا از خوردگی سریع پس از آسیب دیدن یک لایه کروم معمولی جلوگیری شود.

• راهنماهای کروم سخت و کروم سیاه با گریس‌های با کیفیت بالا که حاوی روان‌کننده‌های جامد مانند MoS₂ هستند، عملکرد خوبی دارند و امکان فواصل روانکاری طولانی‌تر را در شرایط عملیاتی عادی فراهم می‌کنند.
• راهنماهای فسفات منگنز برای جلوگیری از تجمع رطوبت در لایه ریز متخلخل، به تجدید منظم روغن یا گریس ضد زنگ نیاز دارند.
• سطوح اکسید سیاه باید در برنامه‌های نگهداری هفتگی یا ماهانه گنجانده شوند، زمانی که در معرض رطوبت یا مواد تمیزکننده منظم قرار می‌گیرند.

• برای راهنماهایی که در اتمسفرهای شیمیایی کار می‌کنند، تمیز کردن دوره‌ای با آب دیونیزه و بازرسی بصری برای حفره‌ها یا ترک‌ها در پوشش توصیه می‌شود.
• سیستم‌های فضای باز در حالت ایده‌آل باید از پوشش‌های ضد زنگ یا مهر و موم شده برای محافظت از مسیر راهنمای خطی در برابر باران مستقیم، گرد و غبار و اسپری نمک استفاده کنند.

• محورهای خطی کلیدی را می‌توان در فواصل منظم با استفاده از سیستم‌های اندازه‌گیری صافی یا لیزر بررسی کرد. برای سیستم‌های حرکتی با دقت بالا، رانش صافی سالانه باید در چند میکرون در هر متر حفظ شود.
• در صورت نیاز، چسبندگی پوشش را می‌توان با آزمایش‌های برش متقاطع تأیید کرد و کیفیت پوشش باید در سطحی حفظ شود که بر نرمی عملکرد بلوک‌ها تأثیر نگذارد.

انتخاب پوشش سطح مناسب برای یک راهنمای خطی دقیق یک تصمیم استراتژیک است که نه تنها بر مقاومت در برابر خوردگی، بلکه بر حفظ دقت، رفتار اصطکاک و کل هزینه مالکیت نیز تأثیر می‌گذارد.

در کارخانه‌های شیمیایی و محیط‌های بیرونی، کروم سیاه با دمای پایین و فسفات منگنز تعادل جذابی بین محافظت و هزینه ایجاد می‌کنند. در اتوماسیون و کاربردهای سنگین، راهنماهای خطی با آبکاری کروم سخت همچنان انتخاب اصلی هستند. برای سیستم‌های نوری و آزمایشگاهی، اکسید سیاه و ترکیبات سنگ‌زنی + کروم با کنترل دقیق به دستیابی به پایداری و بازتاب کم کمک می‌کنند.

با در نظر گرفتن محیط کار، الزامات دقت و استراتژی نگهداری در مرحله طراحی، مهندسان می‌توانند پوشش‌های سطحی را مشخص کنند که راهنماهای خطی را در طول عمر خدمات خود قابل اعتماد و دقیق نگه می‌دارند.