Aluminium (Al), med ett silvervitt utseende och en ansiktscentrerad kubisk struktur, har en gitterkonstant på 404959,6 nanometer, en relativ atommassa på 26,8, en smältpunkt på 658 grader och en kokpunkt på 2000 grader. Aluminium finns inte naturligt i kommersiell zink; snarare tillsätts det avsiktligt under varmförzinkningsprocesser. Syftet med att tillsätta aluminium är att förbättra glansen av zinkbeläggningen på stålrör, förbättra deras flexibilitet, ändra strukturen på järn-zinklegeringsskiktet och motverka effekterna av järn i den smälta zinken. Dessa är detaljerade nedan:
(1) Aluminium förbättrar glansen och flexibiliteten hos galvaniserade stålrör
Teoretiskt sett, för att uppnå dessa mål, är en aluminiumhalt på endast {{0}}.02 % i den smälta zinken tillräcklig. På grund av aluminiums känslighet för oxidation vid ytan av den smälta zinken, är emellertid en empirisk aluminiumtillsats på cirka 0,2 % nödvändig för att bibehålla en 0,02 % aluminiumhalt i den smälta zinken. Aluminium har en hög affinitet för syre och bildar ett aluminiumoxidskikt som effektivt förhindrar syrediffusion och skyddar den underliggande smälta zinken och den smälta zinken från oxidation. På liknande sätt är andra metallelement i den smälta zinken också skyddade från oxidation. Oxiderad zink, bly och kadmium är gula, och utan aluminium skulle det galvaniserade skiktet innehålla gula komponenter, vilket negativt påverkar dess glans. Därför tillsätts en viss mängd aluminium vid varmförzinkning för att få ett ljusgalvaniserat lager. Dessutom, när den smälta zinken innehåller 0,2% aluminium, erhålls det bästa mönstret, och flexibiliteten hos det galvaniserade skiktet är särskilt bra.
American Society for Testing and Materials rekommenderar dock att man inte använder aluminium som en blekande metalltillsats, och om den används bör den begränsas till under 0,01 %.
(2) Ändring av det galvaniserade skiktets struktur
Teoretiskt sett räcker det med en aluminiumhalt på {{0}}.2 till 0.3 % i den smälta zinken för att förändra det galvaniserade skiktets struktur. Men i praktisk produktion reagerar aluminium lätt med syre i den smälta zinken och förbrukas, så en aluminiumtillsats på cirka 1,5 % till 3,5 % är nödvändig för att bibehålla en aluminiumhalt på 0,2 till 0,3 %. För att illustrera effekten av aluminiuminnehåll på den galvaniserade skiktstrukturen, låt oss undersöka förändringarna i den galvaniserade skiktstrukturen när aluminiuminnehållet ökar:
En ökning av aluminiumhalten till 0,05 % i den smälta zinken förbättrar ytglansen på det galvaniserade lagret men påverkar inte dess struktur. Därför är den galvaniserade strukturen densamma som den som erhålls från ren smält zink, bestående av ett vidhäftningsskikt (fas a), ett mellanskikt (fas ), ett lätt sprucket skikt (fas δ₁), ett flytande skikt (fas S), och ett rent zinkskikt (fas η). Skillnaden från det galvaniserade skiktet pläterat från ren smält zink är i fasernas kristallina form.
När aluminiumhalten i den smälta zinken är 0,1 %, existerar kristallerna i det flytande skiktet (fas S) i stora block och är inte längre arrangerade i ett kontinuerligt skikt utan som separerade inneslutningar.
När aluminiumhalten i den smälta zinken är 0,15 %, är fördelningen av det flytande skiktet (fas S) inte heller kontinuerlig utan består av större, inbördes separerade kristallina kluster, med endast skiktet (fas δ₁) uppvisar en något tätare struktur.
När aluminiumhalten i den smälta zinken är 0,24 %, är effekten av att förhindra etsning (legering) stark. Om galvaniseringen utförs vid en temperatur på 440 grader under 1 timme i denna smälta zink och sedan inspekteras, hittas ingen reaktion. Därför finns endast ett rent zinkskikt på det galvaniserade provet. Detta beror på att reaktionen mellan aluminium och stål ger en tunn film av FeAl3 (eller Fe2Al5 enligt vissa källor), vilket hindrar diffusionen av järnjoner mot zinken.
Av ovanstående är mängden aluminium en viktig faktor för att förändra det galvaniserade lagrets struktur. När aluminiuminnehållet är fixerat påverkar processparametrar som galvaniseringstid, flytbarhet (som visas i figur 3-5) och galvaniseringstemperatur också förändringen i zinkskiktets struktur. Därför, vid varmförzinkningsproduktion, specificeras förhållandet mellan dessa tre faktorer av processspecifikationerna, och endast under strikt kontrollerade driftsförhållanden kan det önskade galvaniserade skiktet erhållas.
(3) Att motverka effekterna av järn i smält zink
Aluminium reagerar med järn i smält zink och bildar tre föreningar: FeAl, FeAl₂ och FeAl₃, vilket minskar dess påverkan på det galvaniserade skiktet.
