Aluminium (Al), med et sølvhvidt udseende og en ansigtscentreret kubisk struktur, har en gitterkonstant på 404959,6 nanometer, en relativ atommasse på 26,8, et smeltepunkt på 658 grader og et kogepunkt på 2000 grader. Aluminium er ikke naturligt til stede i kommerciel zink; snarere tilsættes det bevidst under varmgalvaniseringsprocesser. Formålet med at tilføje aluminium er at forbedre glansen af zinkbelægningen på stålrør, forbedre deres fleksibilitet, ændre strukturen af jern-zink legeringslaget og modvirke virkningerne af jern i den smeltede zink. Disse er detaljeret nedenfor:
(1) Aluminium forbedrer glansen og fleksibiliteten af galvaniserede stålrør
Teoretisk set er et aluminiumindhold på kun {{0}}.02 % i den smeltede zink tilstrækkeligt for at nå disse mål. Men på grund af aluminiums modtagelighed for oxidation ved overfladen af den smeltede zink, er en empirisk aluminiumtilsætning på omkring 0,2 % nødvendig for at opretholde et 0,02 % aluminiumindhold i den smeltede zink. Aluminium har en høj affinitet for ilt og danner et aluminiumoxidlag, der effektivt forhindrer iltdiffusion, og beskytter den underliggende smeltede zink og smeltet zink mod oxidation. Tilsvarende er andre metalelementer i den smeltede zink også beskyttet mod oxidation. Oxideret zink, bly og cadmium er gule, og uden aluminium ville det galvaniserede lag i væsentlig grad indeholde gule komponenter, hvilket påvirker dets glans negativt. Derfor tilsættes en vis mængde aluminium under varmgalvaniseringen for at opnå et lyst galvaniseret lag. Derudover, når den smeltede zink indeholder 0,2% aluminium, opnås det bedste mønster, og fleksibiliteten af det galvaniserede lag er særlig god.
American Society for Testing and Materials anbefaler dog ikke at bruge aluminium som et lysnende metaladditiv, og hvis det bruges, bør det begrænses til under 0.01 %.
(2) Ændring af strukturen af det galvaniserede lag
For at ændre strukturen af det galvaniserede lag er det teoretisk set tilstrækkeligt med et aluminiumindhold på {{0}}.2 til 0.3 % i den smeltede zink. Men i praktisk produktion reagerer aluminium let med oxygen i den smeltede zink og forbruges, så en aluminiumtilsætning på omkring 1,5 % til 3,5 % er nødvendig for at opretholde et aluminiumindhold på 0,2 til 0,3 %. For at illustrere effekten af aluminiumindhold på den galvaniserede lagstruktur, lad os undersøge ændringerne i den galvaniserede lagstruktur, når aluminiumindholdet stiger:
En stigning i aluminiumindholdet til 0,05 % i den smeltede zink forbedrer overfladeglansen af det galvaniserede lag, men påvirker ikke dets struktur. Derfor er den galvaniserede struktur den samme som den, der opnås fra ren smeltet zink, bestående af et adhæsionslag (fase a), et mellemlag (fase ), et let revnet lag (fase δ₁), et flydelag (fase S), og et rent zinklag (fase η). Forskellen fra det galvaniserede lag udpladet fra ren smeltet zink er i fasernes krystallinske form.
Når aluminiumindholdet i den smeltede zink er 0,1 %, eksisterer krystallerne i det flydende lag (fase S) i store blokke og er ikke længere arrangeret i et sammenhængende lag, men som adskilte indeslutninger.
Når aluminiumindholdet i den smeltede zink er 0,15 %, er fordelingen af det flydende lag (fase S) heller ikke kontinuert, men består af større, indbyrdes adskilte krystallinske klynger med kun laget (fase δ₁) viser en lidt tættere struktur.
Når aluminiumindholdet i den smeltede zink er 0,24 %, er virkningen af at hæmme ætsning (legering) stærk. Hvis galvaniseringen udføres ved en temperatur på 440 grader i 1 time i denne smeltede zink og derefter inspiceres, findes ingen reaktion. Derfor er der kun et rent zinklag på den galvaniserede prøve. Dette skyldes, at reaktionen mellem aluminium og stål frembringer en tynd film af FeAl3 (eller Fe2Al5 ifølge nogle kilder), som hindrer diffusionen af jernioner mod zinken.
Ud fra ovenstående er mængden af aluminium en vigtig faktor for at ændre strukturen af det galvaniserede lag. Når aluminiumindholdet er fast, påvirker procesparametre såsom galvaniseringstid, fluiditet (som vist i figur 3-5) og galvaniseringstemperatur også ændringen i zinklagets struktur. Derfor er forholdet mellem disse tre faktorer i varmgalvaniseringsproduktionen specificeret af processpecifikationerne, og kun under strengt kontrollerede driftsforhold kan det ønskede galvaniserede lag opnås.
(3) Modvirkning af virkningerne af jern i smeltet zink
Aluminium reagerer med jern i smeltet zink og danner tre forbindelser: FeAl, FeAl₂ og FeAl₃, hvorved dets indvirkning på det galvaniserede lag reduceres.
