Aluminiul (Al), cu un aspect alb-argintiu și o structură cubică centrată pe față, are o constantă a rețelei de 404959,6 nanometri, o masă atomică relativă de 26,8, un punct de topire de 658 de grade și un punct de fierbere de 2000 de grade. Aluminiul nu este prezent în mod natural în zincul comercial; mai degrabă, este adăugat intenționat în timpul proceselor de galvanizare la cald. Scopul adăugării de aluminiu este de a spori luciul acoperirii cu zinc pe țevile de oțel, de a îmbunătăți flexibilitatea acestora, de a modifica structura stratului de aliaj fier-zinc și de a contracara efectele fierului în zincul topit. Acestea sunt detaliate mai jos:
(1) Aluminiul îmbunătățește luciul și flexibilitatea țevilor din oțel galvanizat
Teoretic, pentru a atinge aceste obiective, un conținut de aluminiu de numai {{0}}.02% în zincul topit este suficient. Cu toate acestea, din cauza susceptibilității aluminiului la oxidare la suprafața zincului topit, este necesară o adăugare empirică de aluminiu de aproximativ 0,2% pentru a menține un conținut de 0,02% de aluminiu în zincul topit. Aluminiul are o mare afinitate pentru oxigen, formând un strat de alumină care previne eficient difuzia oxigenului, protejând zincul topit și zincul topit de la oxidare. În mod similar, alte elemente metalice din zincul topit sunt, de asemenea, protejate de oxidare. Zincul oxidat, plumbul și cadmiul sunt galbene, iar fără aluminiu, stratul galvanizat ar conține în mod semnificativ componente galbene, afectându-i în mod negativ luciul. Prin urmare, o anumită cantitate de aluminiu este adăugată în timpul galvanizării la cald pentru a obține un strat galvanizat strălucitor. În plus, atunci când zincul topit conține 0,2% aluminiu, se obține cel mai bun model, iar flexibilitatea stratului galvanizat este deosebit de bună.
Cu toate acestea, Societatea Americană pentru Testare și Materiale recomandă să nu se folosească aluminiu ca aditiv pentru metal de strălucire și, dacă este utilizat, acesta ar trebui limitat la sub 0,01%.
(2) Modificarea structurii stratului galvanizat
Teoretic, pentru a modifica structura stratului galvanizat, este suficient un conținut de aluminiu de {{0}},2 până la 0,3% în zincul topit. Cu toate acestea, în producția practică, aluminiul reacționează cu ușurință cu oxigenul din zincul topit și este consumat, astfel încât este necesar un adaos de aluminiu de aproximativ 1,5% până la 3,5% pentru a menține un conținut de aluminiu de 0,2 până la 0,3%. Pentru a ilustra efectul conținutului de aluminiu asupra structurii stratului galvanizat, să examinăm modificările în structura stratului galvanizat pe măsură ce crește conținutul de aluminiu:
O creștere a conținutului de aluminiu la 0,05% în zincul topit îmbunătățește luciul de suprafață a stratului galvanizat, dar nu îi afectează structura. Prin urmare, structura galvanizată este aceeași cu cea obținută din zincul topit pur, constând dintr-un strat de adeziune (faza a), un strat intermediar (faza ), un strat ușor crăpat (faza δ₁), un strat plutitor (faza S), și un strat de zinc pur (faza η). Diferența față de stratul galvanizat placat din zinc pur topit este în forma cristalină a fazelor.
Când conținutul de aluminiu din zincul topit este de 0,1%, cristalele stratului plutitor (faza S) există în blocuri mari și nu mai sunt dispuse într-un strat continuu, ci ca incluziuni separate.
Atunci când conținutul de aluminiu din zincul topit este de 0.15%, distribuția stratului plutitor (faza S) nu este, de asemenea, continuă, ci constă din grupuri cristaline mai mari, separate reciproc, cu doar stratul (faza δ₁) prezentând o structură ceva mai densă.
Când conținutul de aluminiu din zincul topit este de 0,24%, efectul de inhibare a gravării (alierii) este puternic. Dacă galvanizarea este efectuată la o temperatură de 440 de grade timp de 1 oră în acest zinc topit și apoi inspectată, nu se constată nicio reacție. Prin urmare, pe proba galvanizată există doar un strat de zinc pur. Acest lucru se datorează faptului că reacția dintre aluminiu și oțel produce o peliculă subțire de FeAl₃ (sau Fe₂Al₅ conform unor surse), care împiedică difuzia ionilor de fier către zinc.
Din cele de mai sus, cantitatea de aluminiu este un factor important în modificarea structurii stratului galvanizat. Când conținutul de aluminiu este fix, parametrii procesului, cum ar fi timpul de galvanizare, fluiditatea (așa cum se arată în figura 3-5) și temperatura de galvanizare, influențează, de asemenea, modificarea structurii stratului de zinc. Prin urmare, în producția de galvanizare la cald, relația dintre acești trei factori este specificată de specificațiile procesului și numai în condiții de funcționare strict controlate se poate obține stratul galvanizat dorit.
(3) Contracararea efectelor fierului în zincul topit
Aluminiul reacționează cu fierul din zinc topit pentru a forma trei compuși: FeAl, FeAl₂ și FeAl₃, reducând astfel impactul său asupra stratului galvanizat.
