Aluminium (Al), met een zilverwit uiterlijk en een kubusvormige structuur in het midden, heeft een roosterconstante van 404959,6 nanometer, een relatieve atoommassa van 26,8, een smeltpunt van 658 graden en een kookpunt van 2000 graden. Aluminium is van nature niet aanwezig in commercieel zink; het wordt eerder opzettelijk toegevoegd tijdens thermisch verzinken. Het doel van het toevoegen van aluminium is om de glans van de zinklaag op stalen buizen te verbeteren, hun flexibiliteit te verbeteren, de structuur van de ijzer-zinklegeringslaag te veranderen en de effecten van ijzer in het gesmolten zink tegen te gaan. Deze worden hieronder beschreven:
(1) Aluminium verbetert de glans en flexibiliteit van gegalvaniseerde stalen buizen
Om deze doelen te bereiken is theoretisch een aluminiumgehalte van slechts {{0}}.02% in het gesmolten zink voldoende. Vanwege de gevoeligheid van aluminium voor oxidatie aan het oppervlak van het gesmolten zink is echter een empirische aluminiumtoevoeging van ongeveer 0,2% noodzakelijk om een aluminiumgehalte van 0,02% in het gesmolten zink te handhaven. Aluminium heeft een hoge affiniteit voor zuurstof en vormt een laag aluminiumoxide die effectief zuurstofdiffusie voorkomt en het onderliggende gesmolten zink en gesmolten zink beschermt tegen oxidatie. Op soortgelijke wijze worden ook andere metaalelementen in het gesmolten zink beschermd tegen oxidatie. Geoxideerd zink, lood en cadmium zijn geel en zonder aluminium zou de gegalvaniseerde laag aanzienlijk gele componenten bevatten, wat de glans negatief zou beïnvloeden. Bij het thermisch verzinken wordt daarom een bepaalde hoeveelheid aluminium toegevoegd om een blank verzinkte laag te verkrijgen. Bovendien wordt, wanneer het gesmolten zink 0,2% aluminium bevat, het beste patroon verkregen en is de flexibiliteit van de gegalvaniseerde laag bijzonder goed.
De American Society for Testing and Materials raadt echter aan aluminium niet te gebruiken als metaalverhelderend additief, en indien wel gebruikt, moet dit beperkt blijven tot minder dan 0,01%.
(2) Het veranderen van de structuur van de gegalvaniseerde laag
Theoretisch is, om de structuur van de gegalvaniseerde laag te veranderen, een aluminiumgehalte van {{0}},2 tot 0,3% in het gesmolten zink voldoende. Bij de praktische productie reageert aluminium echter gemakkelijk met zuurstof in het gesmolten zink en wordt het verbruikt. Daarom is een aluminiumtoevoeging van ongeveer 1,5% tot 3,5% nodig om een aluminiumgehalte van 0,2 tot 0,3% te behouden. Laten we, om het effect van het aluminiumgehalte op de gegalvaniseerde laagstructuur te illustreren, de veranderingen in de gegalvaniseerde laagstructuur onderzoeken naarmate het aluminiumgehalte toeneemt:
Een verhoging van het aluminiumgehalte tot 0,05% in het gesmolten zink verbetert de oppervlakteglans van de gegalvaniseerde laag, maar heeft geen invloed op de structuur ervan. De verzinkte structuur is dus dezelfde als die verkregen uit puur gesmolten zink, bestaande uit een hechtlaag (fase a), een tussenlaag (fase ), een licht gescheurde laag (fase δ₁), een drijflaag (fase S), en een zuivere zinklaag (fase η). Het verschil met de gegalvaniseerde laag uit puur gesmolten zink zit in de kristallijne vorm van de fasen.
Wanneer het aluminiumgehalte in het gesmolten zink 0,1% bedraagt, bestaan de kristallen van de drijvende laag (fase S) in grote blokken en zijn ze niet langer gerangschikt in een continue laag maar als gescheiden insluitsels.
Wanneer het aluminiumgehalte in het gesmolten zink 0,15% bedraagt, is de verdeling van de drijflaag (fase S) ook niet continu maar bestaat uit grotere, onderling gescheiden kristallijne clusters, waarbij alleen de laag (fase δ₁) toont een iets dichtere structuur.
Wanneer het aluminiumgehalte in het gesmolten zink 0,24% bedraagt, is het effect van het remmen van etsen (legeringen) sterk. Als in dit gesmolten zink gedurende 1 uur bij een temperatuur van 440 graden wordt verzinkt en daarna wordt geïnspecteerd, wordt er geen reactie gevonden. Daarom bestaat er op het gegalvaniseerde monster alleen een zuivere zinklaag. Dit komt omdat de reactie tussen aluminium en staal een dunne film van FeAl₃ (of Fe₂Al₅ volgens sommige bronnen) produceert, die de diffusie van ijzerionen naar het zink belemmert.
Uit het bovenstaande blijkt dat de hoeveelheid aluminium een belangrijke factor is bij het veranderen van de structuur van de verzinkte laag. Wanneer het aluminiumgehalte vastligt, beïnvloeden procesparameters zoals de verzinkingstijd, vloeibaarheid (zoals weergegeven in figuur 3-5) en verzinkingstemperatuur ook de verandering in de structuur van de zinklaag. Daarom wordt bij de productie van thermisch verzinken de relatie tussen deze drie factoren gespecificeerd in de processpecificaties, en kan alleen onder strikt gecontroleerde bedrijfsomstandigheden de gewenste verzinkte laag worden verkregen.
(3) Het tegengaan van de effecten van ijzer in gesmolten zink
Aluminium reageert met ijzer in gesmolten zink en vormt drie verbindingen: FeAl, FeAl₂ en FeAl₃, waardoor de impact op de gegalvaniseerde laag wordt verminderd.
