Aluminium (Al), dat zilverwit lijkt, behoort tot de kubusvormige structuur in het midden van het gezicht met een roosterconstante van 404959,6 nanometer, een relatieve atoommassa van 26,8, een smeltpunt van 658 graden en een kookpunt van 2000 graden. Aluminium komt van nature niet voor in commercieel zink. Bij het thermisch verzinken wordt echter bewust aluminium aan het gesmolten zink toegevoegd. Het doel is om de glans van de zinklaag op stalen buizen te verbeteren, de flexibiliteit ervan te verbeteren, de structuur van de ijzer-zinklegeringslaag te veranderen en de invloed van ijzer in het gesmolten zink tegen te gaan. Een gedetailleerde uitsplitsing is als volgt:
(1) Aluminium verbetert de glans en flexibiliteit van gegalvaniseerde stalen buizen.
Om dit te bereiken is theoretisch slechts {{0}}.02% aluminium in het gesmolten zink voldoende. Omdat aluminium echter gemakkelijk wordt geoxideerd aan het oppervlak van het gesmolten zink, moet op basis van ervaring ongeveer 0,2% aluminium worden toegevoegd om een aluminiumgehalte van 0,02% in het gesmolten zink te behouden. Vanwege de hoge affiniteit tussen aluminium en zuurstof, die een aluminiumoxidelaag vormt, voorkomt deze laag effectief de diffusie van zuurstof, waardoor het onderliggende gesmolten zink en gesmolten zink worden beschermd tegen oxidatie. Op soortgelijke wijze worden ook andere metallische elementen in het gesmolten zink beschermd tegen oxidatie. Zoals we weten is zinkoxide dat wordt gevormd na de oxidatie van gesmolten zink geel, en zijn oxiden van lood en cadmium ook geel. Zonder de werking van aluminium zou het oppervlak van de gegalvaniseerde laag aanzienlijk worden aangetast door gele componenten, waardoor de glans sterk wordt aangetast. Daarom wordt tijdens het thermisch verzinken een bepaalde hoeveelheid aluminium toegevoegd om een blank verzinkte laag te verkrijgen. Wanneer het gesmolten zink 0,2% aluminium bevat, kan het beste patroon worden 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) Wijzigen van de structuur van de verzinkte laag
Om het doel van het wijzigen van de structuur van de gegalvaniseerde laag te bereiken, is theoretisch een aluminiumgehalte van {{0}},2 tot 0,3% in het gesmolten zink voldoende. Bij de daadwerkelijke productie reageert aluminium in het gesmolten zink echter gemakkelijk met zuurstof en wordt het verbruikt. Om een aluminiumgehalte van 0,2 tot 0,3% in het gesmolten zink te behouden, moet daarom ongeveer 1,5% tot 3,5% aluminium worden toegevoegd. Om het effect van het aluminiumgehalte op het wijzigen van de structuur van de gegalvaniseerde laag te illustreren, bekijken we de veranderingen in de structuur van de gegalvaniseerde laag naarmate het aluminiumgehalte geleidelijk toeneemt van laag naar hoog:
Een verhoging van het aluminiumgehalte tot 0,05% in het gesmolten zink is bedoeld om de oppervlakteglans van de gegalvaniseerde laag te verbeteren, maar heeft geen invloed op de structuur ervan. De gegalvaniseerde structuur is daarom dezelfde als die van zuiver 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 van puur gesmolten zink zit in de kristallijne vormen van de fasen.
Wanneer het aluminiumgehalte in het gesmolten zink 0,1% bedraagt, bestaan de kristallen van de drijvende laag (fase δ₁) in grote blokken en zijn ze niet langer in een continue laag gerangschikt, maar als losse insluitsels.
Wanneer het aluminiumgehalte in het gesmolten zink 0,15% bedraagt, is de verdeling van de drijvende laag (fase δ₁) ook niet continu, maar bestaat deze uit grotere, onderling losstaande 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 remmende effect op het etsen (legeringen) sterk. Als het dompelverzinken in dit gesmolten zink gedurende 1 uur op een temperatuur van 440 graden wordt gehouden en vervolgens wordt geïnspecteerd, blijkt er geen reactie te hebben plaatsgevonden. Daarom bestaat er alleen een zuivere zinklaag op de gegalvaniseerde laag van het monster. Dit komt doordat de reactie tussen aluminium en de stalen buis een dunne film van FeAl₃ (of Fe₂Al₅ volgens sommige bronnen) verbindingen vormt, waardoor de diffusie van ijzerionen naar het zink wordt belemmerd.
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 onderdompelingstijd, vloeibaarheid (zoals weergegeven in figuur 3-5) en onderdompelingstemperatuur ook de verandering in de structuur van de zinklaag. Daarom wordt bij de productie van thermisch verzinken de relatie tussen deze drie factoren bepaald door de processpecificaties, en kan alleen onder strikt gereguleerde bedrijfsomstandigheden de gewenste verzinkte laag worden verkregen.
(3) Het tegengaan van de invloed van ijzer in het gesmolten zink
Aluminium reageert met ijzer in het gesmolten zink en vormt drie verbindingen: FeAl, FeAl₂ en FeAl₃, waardoor de impact op de gegalvaniseerde laag wordt verminderd.
