腐蚀与涂层

材料为什么需要镀锌？

锌层是腐蚀屏障，不是外观工序。本页说明材料为什么需要镀锌、哪些机加工零件适合上镀锌线，以及基材或工艺出错时会出现哪些缺陷。面向在图纸发布前必须确认表面处理的设计工程师和采购人员。

锌 5–25 μm钢件和铁件挂镀或滚镀机加工后工序

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现象排查

先看左列。多数镀锌投诉的根源在基材或挂具，不在锌槽。

原理

钢会生锈，是因为铁把电子让给氧和水。锌更容易失去电子。两者接触电解液时，锌成为阳极，钢成为阴极。锌先腐蚀，钢保持完好。这就是牺牲阳极保护的全部原理，也是材料需要镀锌而不是简单刷漆的原因。

漆膜只有在未破损时才能阻挡湿气。一旦划伤，锈就从露出的金属开始。锌层在划伤处仍起作用，因为周围的锌还能保护几毫米外露出的钢。这种自修复特性是镀锌件在户外支架、框架和焊接组件上耐用的主要原因。

还有屏障作用。锌层本身致密，能阻止大气接触铁。热浸镀锌形成锌铁金属间化合物层，与钢冶金结合，所以涂层不会像松散漆膜那样剥落。

代价是尺寸。任何涂层都会增加厚度。对公差 ±0.005 mm 的零件，每面 25 μm 的锌层要吃掉 50 μm 公差。所以这个决定应在图纸上做，而不是留给表面处理车间。

工艺选择

热浸镀锌把成品零件浸入约 445–460 °C 的熔融锌中。涂层厚度通常在 45 到 85 μm 之间，对结构钢是重防腐。它适合焊件、底板和栏杆型材，这些场合零点几毫米不影响装配。它不适合紧公差的机加工表面，因为热量会使尺寸变化。

电镀锌在接近室温的槽液中进行，沉积 5–25 μm。尺寸控制好得多，适合 CNC 机加工零件、紧固件和小壳体。滚镀可一次处理数千个小零件。挂镀对较大或形状不规则的零件覆盖更均匀，并能控制涂层位置。

锌铝涂层采用浸甩后固化。厚度 8–15 μm，无氢脆风险，无挂具痕迹，因此常用于高强度紧固件和汽车支架。如果零件要求盐雾试验超过 720 小时，这类涂层值得考虑。

选择很少只考虑腐蚀。还要看装配能容纳多少厚度、零件是否对热敏感、批量多大。10,000 件小销钉和单件 4,000 mm 框架不会走同一条线。

基材

碳钢和低合金钢是镀锌的天然对象。1018、1045、4130、4140、4340 等牌号在表面清洁后都能良好接受锌层。合金含量越高，酸洗步骤越要小心，因为强酸会侵蚀晶界。

不锈钢是另一回事。303、304、316 本身已形成钝化铬氧化层。锌不能可靠结合，镀层通常发花。如果为耐蚀选不锈钢，一般不需要镀锌。如果需要导电或装饰层，化学镀镍或钝化更合适。

铝及其合金，包括 6061、7075 和 ADC12，无法进行通常意义上的镀锌。氧化层会瞬间形成并阻碍附着。铝应改用阳极氧化，这是有意生成氧化层的工艺。铜、黄铜 C36000 和钛遵循同样的逻辑：选择与金属匹配的表面处理，而不是沿用上次用过的。

AZ31B 和 AZ91D 等镁合金是最差的情况。它们比锌更活泼，因此锌无法提供牺牲保护，反而可能加速腐蚀。这些零件需要专用的转化膜。

设计规则

锌层在边缘堆积、在凹槽处变薄。电流密度在棱角处最高，因此尖锐的 90° 边缘镀层厚度可达平面的两到三倍。将边缘倒成 0.5 mm 倒角或圆角，镀层就会均匀。深度超过直径两倍的盲孔底部无法镀上；应指定通孔或接受该处无镀层。

螺纹是最常见的问题。电镀件每侧牙面约增加 4 至 8 μm 锌层，这会改变中径，可能导致螺母拧不进去。要么在攻丝时留出额外余量，要么遮蔽并堵住螺纹。对于热浸镀，螺纹几乎总是需要在浸镀前加工到超大尺寸。

对于硬度高于 32 HRC 或抗拉强度约 1,000 MPa 的零件，残留氢是真实风险。酸洗会使氢渗入钢中，镀层零件可能在数天后于载荷下开裂。应在电镀后四小时内于 190–220 °C 烘烤，通常四小时或更久，然后再投入使用。

最后，将基准和所有磨削表面标记为不镀。一旦轴承座上有 15 μm 镀层，配合就没了。与重新加工成品件相比，遮蔽胶带、堵头和图纸上的明确标注几乎不花成本。

流程

流程顺序比任何单一参数都重要。跳过清洗或烘烤正是大多数失败的起点。

1
1. 确认基材牌号将材料证书与图纸核对。1018、1045、4130、4140 和 4340 都可以。如果图纸写的是 304 或 6061，应在任何加工开始前停下来并更换表面处理。
2
2. 确定镀层厚度精密零件采用 5–25 μm 电镀锌，结构件采用 45–85 μm 热浸镀。在图纸上写明范围，而不是只写“镀锌”二字。
3
3. 设定加工余量如果最终尺寸重要，在待镀表面上留 0.05–0.10 mm。螺纹应加工到镀前中径，使螺母在镀后仍能通过通止规。
4
4. 加工并去毛刺将所有边缘倒成 0.5 mm。清除交叉孔和槽中的毛刺。在镀槽中脱落的毛刺会在镀层下留下裸露点。
5
5. 发货前清洗用碱性清洗液去除切削液。盲孔中残留的油会在镀槽中放气，造成起泡，再多的锌也无法修复。
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6. 硬质零件需烘烤高于 32 HRC 时，在电镀后四小时内于 190–220 °C 烘烤，至少四小时。记录电镀到烘烤之间的时间。
7
7. 检验并记录在平面和边缘检查镀层厚度。用通止规验证螺纹。如果零件用于户外，索取盐雾试验数据。
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8. 运输中防护用 VCI 纸包裹并保持零件干燥。锌件潮湿着放在纸箱中，到达装配线前就会出现白锈。