有一種鍍鋅，鋅從頭到尾沒有熔過

這一篇用了兩份來源。第一份是 ISO 17668:2016《鐵基製品上的鋅擴散鍍層：雪拉化》， 由 ISO/TC 107 的熱浸鍍層分委員會制定。第二份是 2021 年刊在 Materials 上的一篇開放取用論文， 作者是波蘭 Bielsko-Biala 大學的兩位研究者。他們在同樣的鋼片上， 分別跑了這個製程與熱浸鍍鋅，然後拿鋼棒去磨它們。

滾筒裡到底發生什麼事

標準用一段話講完。鐵基件在含鋅粉（可加或不加惰性材料）的混合物中受熱， 容器是密閉的，慢速旋轉或固定。鋅與表面反應。 厚度可以做到 10 到 75 微米，有需要還可以更厚，而且 由鋅粉的量、製程時間與溫度精確控制。 結束後整爐冷卻，用篩分把零件與沒用完的混合物分開，接著通常再做一道鈍化。

「沒有液體」這件事帶出兩個後果。鍍層 會緊貼基材的輪廓，形狀不規則的件也能得到均勻厚度， 因為沒有東西會從任何地方流下來。而厚度是由你放進滾筒的鋅有多少決定的， 這跟「東西在槽裡泡多久」是完全不同性質的控制變數。

還有第四條路，既沒有槽也沒有爐： 機械鍍，靠旋轉滾筒裡的玻璃珠把鋅粉打到鋼上， 不用電流，也不加熱。

400 度四小時，對 460 度九十秒

那篇論文之所以好用，正是因為作者依各自的標準把兩種製程都跑了一遍，並且把配方寫下來。 熱擴散的樣品放進以每分鐘 5 到 10 轉旋轉的爐室，鋅粉是 99 % 鋅、平均粒徑 3 到 4 微米， 400 °C，四小時。 熱浸的對照組先用鹽酸酸洗、助熔，然後 在 460 °C 的鋅浴裡泡一分半，再水冷。 兩者出來的厚度都落在 45 到 55 微米之間。

最後那一列才是要帶走的發現。論文寫著，熱擴散之後的顯微組織與熱浸相似， 只是沒有 η 相。而 η 相就是熱浸件從槽裡拉出來時， 在外側凝固的那層純鋅。在他們的樣品裡，擴散鍍層由外側的 δ 相與內側的 Γ 相組成； 熱浸未處理的那顆有 η、ζ、δ 與 Γ1。把熱浸鍍層做熱處理會把 η 趕掉，剩下三個相。

少掉那層鋅，代價與收穫各是什麼

作者量了硬度、摩擦與磨耗。他們的熱擴散鍍層落在 325 到 385 HV 0.02，比熱處理過的熱浸鍍層高 40 到 90 HV。 在磨耗試驗裡，未處理的熱浸鍍層失重是擴散鍍層的四倍。 對上熱處理過的熱浸鍍層，失重差最多 0,004 公克，也就是兩者表現差不多。

摩擦那個結果要小心讀。他們量到的係數從 0,20 到 0,39，而讓它移動的變數是 鋼在鍍之前是怎麼處理的。基材越粗糙，量到的摩擦越低； 作者推測是鋼的反應性提高，讓較硬的 δ 相分布範圍變大。 同一份鍍層規格、同一種鋼，結果可以在兩倍的範圍裡任意落點， 差別只在它進滾筒之前發生了什麼。

那些數字不是螺栓的摩擦係數，也絕對不能拿去當摩擦係數用。 那個試驗是一根四毫米的鋼棒，在大約十牛頓的負荷下，於鍍層圓片上乾滑； 不是一顆螺栓鎖在螺帽承面上。能帶過來的是方向與量級： 這個鍍層在鍍之前的表面處理，會大幅改變它交出來的摩擦。 如果一個接合是照著扭力值設計的， 摩擦要在實際的組合上量， 不能從鍍層名稱推得出來。

什麼可以退貨，什麼不可以

第 6.1 條很短，但對外觀講得異常具體。表面是灰色的，霧面或有光澤， 可能帶著加工或儲存時正常接觸造成的刮痕，而那些刮痕 是表面的，對耐蝕性沒有損害。 鍍層會呈現一定的表面粗糙度，那是鐵鋅合金型鍍層的特徵。 接著是兩條方向相反的規則：

• 白鏽不得作為退貨的理由。雪拉化之後在潮濕條件儲存所產生的灰白色腐蝕產物，條文裡點了名，並且明確排除在退貨理由之外
• 交貨時出現橙棕色則是不允許的，除非訂購時另行約定。因此被判退的件應重新雪拉化再送驗
• 沒有鍍層的區域也是不允許的，同樣除非訂購時另行約定，補救方式一樣是重做再送驗

然後是讓整條規定變得誠實的那個註： 實務上不可能建立一個涵蓋所有要求的外觀與表面定義。 本站碰過這句話了，在另一份標準、講另一個顏色的時候： 標準從來沒說要多黑。 兩個委員會、兩種鍍層，同一個承認。

一顆螺絲是怎麼被量的

量測那幾條值得買方看，因為它們解釋了證書上那個厚度數字到底指的是什麼。 厚度用磁性法或電磁法量，也可以用重量法；走重量法時，標準給的換算密度是 7,2 g/cm³，那是合金的密度不是鋅的，因為整層都是合金。

讀值取在「參考區」裡。顯著表面在 10 cm² 以上的件， 管制樣本裡的每一件至少要有一個參考區。 不到 10 cm² 的件，要把足夠數量的件湊在一起，湊出 10 cm²。 一顆小螺絲沒有參考區，一把才有；而證書上那個數字，是那一把的平均。

接下來那一條，值得拿給任何一個曾經為了「有一個讀值偏低」吵過架的人看。 每個參考區至少取五個讀值，而因為每次量到的面積很小， 個別數值可能比局部厚度低，通常低到 15 %。這是無關緊要的， 因為只有整個參考區的平均需要達到最小值。 標準等於事先告訴你：你一定會量到幾個偏低的值，而它們單獨並不算數。

這份標準在哪裡不再管緊固件

適用範圍裡有一段話，買緊固件的人應該讀兩次。這份標準 不適用於已經有專屬標準的雪拉化製品，而它舉的例子正是緊固件與管件； 那些專屬標準可能有額外的、或不同的要求。 產品標準可以引用這一份來規範鍍層，也可以引用後自行修改。

這份標準裡另外有一條，標題是 螺紋件的額外間隙，而它落在免費預覽之外， 所以本頁不主張它的任何內容。它存在本身倒是意料之中的事： 任何厚到有意義的鋅層，都必須在螺紋裡被騰出空間來，而那正是 熱浸鍍鋅緊固件那份標準 整篇在講的事，而它的答案是鍍後把螺帽攻大，並在件上打一個字母。

還有一句適用範圍值得比價的人注意。這份標準 不規定基材在雪拉化之前的表面狀態， 而第 4.1 條再補一句：基材的表面狀態、零件的重量與製程條件， 會影響鍍層的外觀、厚度、表面粗糙度以及物理與機械性質，而 本標準對這些性質不定任何要求。 把這句話跟論文那個「表面處理讓摩擦係數在兩倍範圍內移動」的結果並著看， 這個缺口就很清楚了。

訂單上怎麼處理

• 指名製程，不要只指家族。光是前言就列了七個國家名稱。不論你的供應商用哪一個，能跟著走的只有標準編號
• 預期拿到的是一個等級與一個平均值。小件證書上的厚度，是把件湊到 10 cm² 之後那一組的平均，而個別讀值被允許低到平均的 15 % 以下
• 不要為了白鏽開退貨。標準點了名並排除它。交貨時的橙棕色才是不允許的那一個
• 如果摩擦重要，要問鍍前的表面處理。標準對此不設要求，而論文量到的影響很大
• 先確認是不是該用產品標準。適用範圍把緊固件與管件交給它們自己的標準，只要那些標準存在

最值得記住的還是第一件事。表面處理報價單上的其他項目，鋅都是以液體或以槽裡的離子到場的。 這一個，鋅是以粉末到場、以合金離場，而溫度從來沒有到達過任何一部分會流動的那個點。

這一篇屬於第 5 步，表面處理。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件；至於為什麼順序做反了是重工而不是微調，見指定一顆螺絲。

常見問題

什麼是雪拉化（sherardizing）？

一種熱擴散鍍層製程。ISO 17668 描述的是：鐵基件在主要由鋅粉組成的混合物中受熱，容器密閉、通常慢速旋轉，溫度約 300 到 500 度。鋅與表面反應形成金屬間化合物層。標準註明一般製程溫度低於鋅的熔點，也就是 419 度。

雪拉化跟熱浸鍍鋅差在哪裡？

鋅從來沒有熔化，而且結果裡沒有純鋅層。2021 年一篇把兩種製程都跑過的 Materials 論文寫著，熱擴散的顯微組織與熱浸相似，只是沒有 η 相；而 η 相就是熱浸件從槽裡拉出來時在外側凝固的那層純鋅。在那份研究裡，擴散製程跑 400 度四小時，熱浸對照組是 460 度一分半。

雪拉化鍍層有多厚？

ISO 17668 說可以做到 10 到 75 微米，有需要還可以更厚，由鋅粉的量、製程時間與溫度控制。標準另訂了六個等級的最小厚度，而那些等級數值落在免費預覽之外，所以本頁不給任何數字。

雪拉化件上的白鏽可以當退貨理由嗎？

在這份標準下不行。第 6.1 條寫著：雪拉化之後在潮濕條件下儲存所生成的灰白色腐蝕產物，也就是白鏽，主要是鹼式氧化鋅，不得作為退貨理由。反而是交貨時的橙棕色，除非訂購時另行約定，是不允許的。

為什麼個別的厚度讀值會偏低？

因為量到的面積很小，而標準事先就說了。第 6.2.4 條要求每個參考區至少取五個磁性或電磁讀值，並寫明個別數值可能比局部厚度低、通常低到 15 %，而這是無關緊要的，因為只有整個參考區的平均需要達到最小值。

小零件的鍍層厚度是怎麼量的？

把它們湊起來量。一個參考區需要至少 10 平方公分的顯著表面；不到的件要湊在一起直到湊滿 10 平方公分。所以小型緊固件的厚度數字是一組件的平均，而不是對某一顆的量測。

雪拉化會改變螺栓的摩擦係數嗎？

這一頁刻意不用讀到的來源回答這個問題。2021 年那篇論文量到擴散鍍層的摩擦係數在 0,20 到 0,39 之間，隨鍍前鋼材處理方式而變；但試驗是鋼棒在鍍層圓片上乾滑，不是螺栓鎖在螺帽承面上。這個結果真正顯示的是：鍍前的表面處理會改變鍍層交出來的摩擦，而標準對那道處理不設任何要求。

參考資料

• ISO 17668:2016《鐵基製品上的鋅擴散鍍層：雪拉化：規範》。前言、適用範圍、第 3 條定義、第 4 條、第 5 條與 Table 1，以及第 6 條至 6.2.5
• Jędrzejczyk 與 Skotnicki「Comparison of the tribological properties of the thermal diffusion zinc coating to the classic and heat treated hot-dip zinc coatings」，Materials，2021；CC BY 開放取用

ISO 17668:2016 讀自公開預覽。這份標準的預覽收錄了前付與內文至 6.2.6 的標題為止。六個等級的厚度表、講驗收判定的第 6.3 條、標題為「螺紋件的額外間隙」的第 6.4 條、第 7 條，以及四個附錄全部落在預覽之外，本頁不引用其中任何內容。本頁不出現任何等級的厚度值。第 6.4 條的存在與標題之所以寫出來，是因為它們出現在目次裡；內容則沒有。這份標準目前處於 90.20（系統性複審中）階段，2021 年複審確認仍為現行版本。它從頭到尾沒有解釋 sherardizing 這個名字從哪裡來，本頁對此也不作任何主張，因為本輪沒有為它讀任何專利。論文讀自 CC BY 授權的開放取用版本。只使用作者自己量到的數值；那張從其他文獻彙整的金屬間化合物相硬度表沒有引用。0,20 到 0,39 的摩擦係數來自乾式 pin-on-disc 試驗，是四毫米鋼棒在約十牛頓下於鍍層圓片上滑動的結果，不是緊固件的摩擦係數；它與依 ISO 16047 量得的值不可比較，也不可以放進扭力計算。後處理的內容完全沒有描述，那些在預覽之外的附錄裡。