表面粗糙度Ra值公式、對照表｜為什麼Ra值這麼低還不亮？！
在金屬加工與拋光領域中，「表面粗糙度(SurfaceRoughness)」是最常被提起、卻也最容易被誤解的技術指標。許多工程師以為Ra值越低就一定會亮，結果花了一整天拋光，表面還是霧霧的，甚至出現黑點。到底問題出在哪裡？本文將從Ra值公式、表面粗糙度對照表、金屬加工與拋光常見問題與實際解法說起！
一、Ra值是什麼？粗糙表面度的真正意義
Ra值（ArithmeticAverageRoughness）是最常見的表面粗糙度指標，用來量化表面高低起伏的平均值。但因為Ra只是一個「平均數據」，並無法反映表面紋理方向與反光一致性。所以即使Ra很低，也可能出現「表面不亮」的狀況。
粗糙表面度計算公式：
※Ra越大：表面越粗糙，光線反射分散。
※Ra越小：表面越平滑，＂理論上＂對光的反射性越好。
二、粗糙度對照表：不同Ra值的表面差異
根據學術研究報告指出：光學與半導體產業通常要求Ra<0.05μm，甚至0.02μm以下，才能達到穩定的鏡面反射效果。
三、Ra值低卻不亮：三大「假平滑」問題與解法
1.有黑點：磨料卡孔或氧化層殘留
即使Ra很低，若工件表面存在微孔或夾雜物，拋光磨料會卡在孔中，再加上摩擦生熱形成氧化層，光線被吸收後，表面就會出現黑點。
解法建議：
- 拋光後立即進行超音波清洗或酒精擦拭。
- 控制氣壓與拋光時間，避免過熱。
- 鋁、銅件可再進行化學除膜處理。
2.霧霧的不亮：反射方向不一致
亮度來自光線的「鏡面反射」。若表面紋理方向不一致、介質顆粒過粗或壓力不均，
光線就會產生漫反射，看起來霧霧的。
原因：
- 拋光介質顆粒過大。
- 前一階研磨痕未完全去除。
- 拋光壓力與轉速控制不佳。
解法建議：
- 使用#3000以上細級介質或噴射拋光精修。
- 每階段研磨方向需交叉變換，徹底去除舊痕。
- 避免過度拋光，以免形成模糊層造成暗面。
最近SPECTROSCOPY期刊當中的研究指出，當表面粗糙度低於可見光波長（約0.4–0.7μm）時，反射才會以鏡面為主。若表面紋理仍亂或殘留污染，即使Ra=0.1μm，仍可能呈現霧面。
3.Ra值低但Rz、Ry很高：代表表面不均勻
Ra反映平均值，而Rz（十點平均粗糙度）與Ry（最大高度差）能顯示表面是否存在極端凹凸或刮痕。當Rz或Ry遠高於Ra，代表仍有局部坑洞，導致光線亂反射。
檢查與建議：
- 使用光學或3D粗糙度儀同步檢查。
- 若Rz>5×Ra，建議再進行精修拋光。
- 鏡面狀態需同時滿足Ra、Rz、Ry三者穩定。
四、Ra已經很低了，如何達到半導體級鏡面？
半導體與光學產業要求表面幾乎「不散射光」。根據目前學術實驗，鈦合金經最佳化拋光後可達Ra=1.6nm(0.0016μm)，其反射率高達99%。
想要達到這種等級的表面，推薦以下幾種方式：
- 選擇噴射拋光或化學體拋光：相較於其他拋光方法，更能精準控制壓力與角度，避免過拋與局部燒傷。
- 多階段清潔流程：拋光後進行超音波與IPA清洗，防止磨料殘留與污染。
- 雙重檢測：以粗糙度儀與光澤度儀同步監測表面狀態。
※半導體級鏡面參考指標：Ra≤0.02μm｜Rz≤0.1μm｜反射率≥95%
五、平滑不代表就會反射 更取決於是否達到完全鏡面
Ra值僅代表表面平均平滑度，真正決定亮度的，是光線能否被整齊地反射回來。當表面紋理、污染、熱變質都被妥善控制後，工件才能從「數據平滑」轉化為「光學鏡面」。