Aluminiul (Al), care pare alb argintiu, aparține structurii cubice centrate pe față, cu 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 se găsește în mod natural în zincul comercial. Cu toate acestea, aluminiul este adăugat în mod deliberat zincului topit în timpul galvanizării la cald. Scopurile sunt de a spori luciul stratului de zinc pe țevile de oțel, de a îmbunătăți flexibilitatea acestuia, de a modifica structura stratului de aliaj fier-zinc și de a contracara influența fierului în zincul topit. O defalcare detaliată este următoarea:
(1) Aluminiul sporește luciul și flexibilitatea țevilor din oțel galvanizat.
Teoretic, pentru a realiza acest lucru, este suficient doar {{0}}.02% aluminiu în zincul topit. Cu toate acestea, deoarece aluminiul este ușor oxidat la suprafața zincului topit, pe baza experienței, trebuie adăugat aproximativ 0,2% aluminiu pentru a menține un conținut de 0,02% de aluminiu în zincul topit. Datorită afinității mari dintre aluminiu și oxigen, care formează un strat de alumină, acest strat previne eficient difuzarea 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. După cum știm, oxidul de zinc format după oxidarea zincului topit este galben, iar oxizii de plumb și cadmiu sunt, de asemenea, galbeni. Fără efectul aluminiului, suprafața stratului galvanizat ar fi pătată semnificativ cu componente galbene, afectând foarte mult luciul acestuia. Prin urmare, o anumită cantitate de aluminiu este adăugată în timpul galvanizării la cald pentru a obține un strat galvanizat strălucitor. Între timp, atunci când zincul topit conține 0,2% aluminiu, se poate 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 metalic de strălucire și, dacă este utilizat, acesta ar trebui limitat la sub 0,01%.
(2) Modificarea structurii stratului zincat
Teoretic, pentru a atinge scopul modificării structurii stratului galvanizat, este suficient un conținut de aluminiu de {{0}},2 până la 0,3% în zincul topit. Cu toate acestea, în producția efectivă, aluminiul din zincul topit reacționează ușor cu oxigenul și este consumat. Prin urmare, pentru a menține un conținut de aluminiu de 0,2 până la 0,3% în zincul topit, trebuie adăugat aproximativ 1,5% până la 3,5% aluminiu. Pentru a ilustra efectul conținutului de aluminiu asupra modificării structurii stratului galvanizat, să observăm modificările în structura stratului galvanizat pe măsură ce conținutul de aluminiu crește treptat de la scăzut la ridicat:
O creștere a conținutului de aluminiu la 0,05% în zincul topit are scopul de a îmbunătăți luciul de suprafață a stratului galvanizat, dar nu îi afectează structura. Prin urmare, structura galvanizată este aceeași cu cea placată din zinc pur topit, constând dintr-un strat de adeziune (faza a), un strat intermediar (faza ), un strat ușor crăpat (faza δ₁), un strat în derivă (faza S), și un strat de zinc pur (faza η). Diferența față de stratul galvanizat placat din zinc pur topit este în formele cristaline ale fazelor.
Când conținutul de aluminiu din zincul topit este de 0,1%, cristalele stratului în derivă (faza δ₁) există în blocuri mari și nu mai sunt dispuse într-un strat continuu, ci ca incluziuni detașate.
Atunci când conținutul de aluminiu din zincul topit este de 0,15%, distribuția stratului în derivă (faza δ₁) nu este, de asemenea, continuă, ci constă din grupuri cristaline mai mari, detașate reciproc, cu doar stratul (faza δ₁) prezentând o structură ceva mai densă.
Când conținutul de aluminiu din zincul topit este de 0,24%, efectul inhibitor asupra gravării (alierii) este puternic. Dacă galvanizarea prin imersie este menținută la o temperatură de 440 de grade timp de 1 oră în acest zinc topit și apoi inspectată, nu se constată că a avut loc nicio reacție. Prin urmare, pe stratul galvanizat al probei există doar un strat de zinc pur. Acest lucru se datorează faptului că reacția dintre aluminiu și țeava de oțel formează o peliculă subțire de compuși FeAl₃ (sau Fe₂Al₅ după unele surse), împiedicând difuzia ionilor de fier către zinc.
Din cele de mai sus, se poate observa că cantitatea de aluminiu este un factor important în schimbarea structurii stratului galvanizat. Când conținutul de aluminiu este fix, parametrii procesului, cum ar fi timpul de imersie, fluiditatea (așa cum se arată în figura 3-5) și temperatura de imersie influențează, de asemenea, modificarea structurii stratului de zinc. Prin urmare, în producția de galvanizare la cald, relația dintre acești trei factori este stipulată de specificațiile procesului și numai în condiții de funcționare strict reglementate se poate obține stratul galvanizat dorit.
(3) Contracararea influenței fierului în zincul topit
Aluminiul reacționează cu fierul din zincul topit pentru a forma trei compuși: FeAl, FeAl₂ și FeAl₃, reducând astfel impactul său asupra stratului galvanizat.
