Aluminium (Al), med et sølvhvitt utseende og en ansiktssentrert kubisk struktur, har en gitterkonstant på 404959,6 nanometer, en relativ atommasse på 26,8, et smeltepunkt på 658 grader og et kokepunkt på 2000 grader. Aluminium er ikke naturlig tilstede i kommersiell sink; snarere tilsettes det med hensikt under varmgalvaniseringsprosesser. Hensikten med å tilsette aluminium er å forbedre glansen til sinkbelegget på stålrør, forbedre deres fleksibilitet, endre strukturen til jern-sinklegeringslaget og motvirke effekten av jern i den smeltede sinken. Disse er detaljert nedenfor:
(1) Aluminium forbedrer glansen og fleksibiliteten til galvaniserte stålrør
For å oppnå disse målene er teoretisk sett et aluminiuminnhold på bare {{0}}.02 % i smeltet sink tilstrekkelig. På grunn av aluminiums følsomhet for oksidasjon ved overflaten av den smeltede sinken, er det imidlertid nødvendig med en empirisk aluminiumtilsetning på rundt 0,2 % for å opprettholde et 0,02 % aluminiuminnhold i den smeltede sinken. Aluminium har en høy affinitet for oksygen, og danner et aluminiumoksydlag som effektivt forhindrer oksygendiffusjon, og beskytter den underliggende smeltede sink og smeltet sink mot oksidasjon. På samme måte er andre metallelementer i den smeltede sinken også skjermet mot oksidasjon. Oksidert sink, bly og kadmium er gule, og uten aluminium vil det galvaniserte laget i betydelig grad inneholde gule komponenter, noe som påvirker glansen negativt. Derfor tilsettes en viss mengde aluminium under varmforsinking for å få et lyst galvanisert lag. I tillegg, når smeltet sink inneholder 0,2 % aluminium, oppnås det beste mønsteret, og fleksibiliteten til det galvaniserte laget er spesielt god.
American Society for Testing and Materials anbefaler imidlertid ikke å bruke aluminium som et lysende metalladditiv, og hvis det brukes, bør det begrenses til under 0.01 %.
(2) Endre strukturen til det galvaniserte laget
Teoretisk sett, for å endre strukturen til det galvaniserte laget, er et aluminiuminnhold på {{0}}.2 til 0.3 % i den smeltede sinken tilstrekkelig. Men i praktisk produksjon reagerer aluminium lett med oksygen i den smeltede sinken og forbrukes, så en aluminiumtilsetning på rundt 1,5 % til 3,5 % er nødvendig for å opprettholde et aluminiuminnhold på 0,2 til 0,3 %. For å illustrere effekten av aluminiuminnhold på den galvaniserte lagstrukturen, la oss undersøke endringene i den galvaniserte lagstrukturen når aluminiuminnholdet øker:
En økning i aluminiuminnholdet til 0,05 % i den smeltede sinken forbedrer overflateglansen til det galvaniserte laget, men påvirker ikke strukturen. Derfor er den galvaniserte strukturen den samme som den oppnådd fra ren smeltet sink, bestående av et adhesjonslag (fase a), et mellomlag (fase ), et lett sprukket lag (fase δ₁), et flytende lag (fase S), og et rent sinklag (fase η). Forskjellen fra det galvaniserte laget som er plettert ut fra ren smeltet sink er i den krystallinske formen til fasene.
Når aluminiuminnholdet i den smeltede sinken er 0,1 %, eksisterer krystallene i det flytende laget (fase S) i store blokker og er ikke lenger anordnet i et kontinuerlig lag, men som adskilte inneslutninger.
Når aluminiuminnholdet i den smeltede sinken er 0.15 %, er fordelingen av det flytende laget (fase S) heller ikke kontinuerlig, men består av større, gjensidig adskilte krystallinske klynger, med bare laget (fase δ₁) viser en litt tettere struktur.
Når aluminiuminnholdet i den smeltede sinken er 0,24 %, er effekten av å hemme etsing (legering) sterk. Hvis galvaniseringen utføres ved en temperatur på 440 grader i 1 time i denne smeltede sinken og deretter inspiseres, finner man ingen reaksjon. Derfor er det bare et rent sinklag på den galvaniserte prøven. Dette er fordi reaksjonen mellom aluminium og stål produserer en tynn film av FeAl3 (eller Fe2Al5 ifølge noen kilder), som hindrer diffusjonen av jernioner mot sinken.
Fra det ovenstående er mengden aluminium en viktig faktor for å endre strukturen til det galvaniserte laget. Når aluminiuminnholdet er fast, påvirker prosessparametere som galvaniseringstid, fluiditet (som vist i figur 3-5) og galvaniseringstemperatur også endringen i sinklagstrukturen. Derfor, i varmgalvaniseringsproduksjon er forholdet mellom disse tre faktorene spesifisert av prosessspesifikasjonene, og kun under strengt kontrollerte driftsforhold kan det ønskede galvaniserte laget oppnås.
(3) Motvirke effekten av jern i smeltet sink
Aluminium reagerer med jern i smeltet sink og danner tre forbindelser: FeAl, FeAl₂ og FeAl₃, og reduserer dermed innvirkningen på det galvaniserte laget.
