钢铁的镀锌涂层主要用于保护铸铁、低碳钢和低合金钢，防止腐蚀。 锌涂层具有阴极防腐作用，即在空气和水环境中，锌会形成碳酸锌，从而对下面的钢起到防腐作用。

为了增强镀锌钢板的防腐性能或增加装饰元素，可以在锌涂层上增加有机涂层，如箔或油漆。 因此，镀锌产品常用于很多行业，如汽车、家居用品、电器和建筑行业。

锌涂层的金相分析是产品研发、质量控制和失效分析的重要工具。 在处理锌涂层时，金相分析主要用于：

• • 失效分析
  • 测量锌涂层的厚度
  • 分析涂层和基材的微观结构
  • 检查附着性

图 1： 铝锌镀层，经 1% 硝酸乙醇蚀刻，500x

图 2： 热浸锌涂层表面，SEM

图 3： 热浸镀锌的原理 

电解镀锌

锌涂层通过电解沉积在钢板上，均匀地形成一层很薄的纯锌涂层。

热浸

钢板连续通过锌熔池。 所得涂层的厚度通常在 7-15 µm 之间，但也可能厚达 20 µm。 加工完成后，一些热浸镀锌零部件可能会进行进一步处理，包括热处理或在熔锌池中静态浸泡。

有很多非常具体的镀锌方法。 您可以在完整的应用说明中详细了解这些方法。

图 4： 电解沉积锌涂层，抛光至 1 μm。 用纯酒精进行最终清洁/抛光，1000x

图 5： 加工后的锌涂层，经 0.5% 硝酸乙醇蚀刻，在基体金属的边缘为 γ 相，锌基体中有大的 δ 柱体，200x

由于锌涂层的硬度和厚度会有差异，因此在金相制样过程中的性能也不同。 此外，一些锌涂层会与水发生反应，使得制样过程异常困难。

镶样过程中的挑战
镀锌试样的镶样可能是一个挑战，尤其是在时间紧迫的情况下。 为避免收缩间隙，必须确保镶嵌材料和试样之间的正确粘合。

图 6： 试样和树脂之间的收缩间隙可能会导致水渍和酒精污渍，以及圆边角和研磨碎屑残留，200x 

研磨和抛光步骤的挑战
根据涂层中锌的纯度，锌涂层会变得更软和对水更敏感，尤其是普通热浸镀和电解沉积涂层，锌的含量很高。 这会使它们变软并容易发生机械变形。 它们不能用水清洁。

图 7： 软涂层，可以看见研磨和抛光划痕，500x

图 8： 与水反应导致变色和锌受到侵蚀，1000x

钢板切割相对简单，可以采用适当的氧化铝磨料切割轮。 用剪床或铁皮剪进行剪切可能会使钢板严重弯曲，并导致涂层出现裂缝。

锌涂层的镶样建议

镶嵌镀锌试样时的最大挑战是避免镶嵌树脂和涂层试样之间的收缩间隙。 解决方案是在镶样前用丙酮对试样进行脱脂，并使用适当的镶嵌树脂。

推荐采用以下镶嵌树脂：

• 慢固化冷镶嵌环氧树脂，其收缩率可忽略不计，且与试样粘合良好。
• 含碳纤维的酚醛树脂 (PolyFast)，强烈推荐用于热压镶样，因为它不会留下收缩间隙，并且具有适当的硬度，可以保持试样平整。

如何镶嵌大量锌涂层
镶嵌片状试样时，建议使用塑料夹将试样竖直放置。 但是，试样夹只能固定几片试样，这对于大容量的质量控制实验室来说太慢了。 因此，建议采用以下方法：

• 用速干胶将多片试样粘在一起。
• 将粘合的试样热镶嵌在 PolyFast 中。

您可以在完整的应用说明中找到有关锌涂层试样镶嵌方法的更详细说明。

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传统方法中，镀锌钢板采用不同粒度的碳化硅箔或研磨纸进行研磨，然后进行两步或三步的金钢石抛光。 为缩短此过程的时间，可以用专用的精磨盘 (MD-Largo) 代替碳化硅箔或研磨纸进行精磨。

制样方法

以下制样方法可根据工艺要求进行优化。

五步研磨和抛光方法包括：

1. 用碳化硅箔或碳化硅研磨纸 #320 进行平面研磨。
2. 用 MD-Largo 和 DiaPro Allegro 9 µm/DiaPro Largo 9 µm 悬浮液进行精细研磨。
3. 用 MD-Dac 和 DP Suspension A、3 µm 悬浮液和黄色润滑剂进行金刚石抛光。
4. 用 MD-Dur 和 DP Suspension A、1 µm 悬浮液和黄色润滑剂进行金刚石抛光。
5. 为避免表面清洁问题，建议采用浸润了异丙醇变性乙醇的 MD-Chem 抛光布进行额外的处理。

锌涂层的研磨和抛光一般建议：

• 对于自动加液系统，无水金刚石悬浮液和润滑剂可避免着色。
• 如果使用不带自动加液系统的研磨和抛光设备，金刚石喷雾的效果极佳，因为它不含水。
• 绸布虽然不能完全避免划痕，但能够使试样保持平整。
• 应避免使用柔软的起绒布进行抛光，因为可能会造成起伏。

清洁和干燥锌涂层

由于锌会与水反应，因此清洁试样比较困难。 水在研磨过程中的影响无关紧要，但在后续抛光步骤中可能会导致涂层变色，这可能会影响分析。

如何避免变色：

• 不要在金刚石抛光步骤之间用水清洁。 而应采用异丙醇变性乙醇擦拭和冲洗试样。 用洁净的压缩空气吹干。
• 对于最后的清洁，用浸润异丙醇变性乙醇的 MD-Chem 抛光布进行简单的抛光。 冲洗并干燥试样。
• 如果使用自动加液系统，可对加液系统进行设定，在最终抛光后立即使用大剂量的无水润滑剂。 这将使后续清洁更容易。

图 9： 用水清洁后的热浸涂层，500x

图 10： 用乙醇清洁后的热浸涂层，500x

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锌涂层的最常用蚀刻剂是 0.5-2% 的硝酸乙醇。 蚀刻时间很短，只需几秒钟。 过度蚀刻很容易发生，所以蚀刻应小心进行。

图 11： Galfan 涂层，经 0.5% 硝酸乙醇蚀刻。 主要的枝晶结构，500x

图 12： 与图 9 相同的涂层。 放大倍数更高，显示了富锌固溶体 α 以及由 α 和富铝相 β 组成的片状共晶结构，1000x

图 13： Galvaneal 涂层，经 1% 硝酸乙醇蚀刻。 在钢基体和锌涂层之间显示有薄的富铁扩散层 γ。 该涂层为锌铁结构，浓度因与基体金属的距离而不同，1000x

深入了解

了解有关制备镀锌试样进行金相分析时面临的挑战和建议的更详细说明。

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钢铁镀锌通常用于汽车、电器和建筑行业，以避免铸铁、低碳钢和低合金钢腐蚀。

根据镀锌方法的不同，锌涂层的硬度和厚度也不同。 因此，它们在金相制样过程中的性能也不同。 此外，一些锌涂层会与水发生反应，使得制样过程异常困难。 一般来说，锌涂层需要：

• 使用适当镶嵌树脂的可靠镶样方法。
• 在刚性研磨盘 (MD-Largo) 上使用金刚石悬浮液进行精细研磨。
• 使用异丙醇变性乙醇进行抛光和彻底清洁。
• 很短时间的蚀刻。

深入了解其他材料

如果您想要详细了解其他金属和材料的材相特性，请查看我们的材料页面。

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所有图片均由丹麦应用专家 Ólafur Ólafsson 提供。
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