Alumiinilla (Al), jolla on hopeanvalkoinen ulkonäkö ja pintakeskeinen kuutiorakenne, hilavakio on 404959,6 nanometriä, suhteellinen atomimassa 26,8, sulamispiste 658 astetta ja kiehumispiste 2000 astetta. Alumiinia ei luonnollisesti ole kaupallisessa sinkissä; pikemminkin sitä lisätään tarkoituksella kuumasinkitysprosessien aikana. Alumiinin lisäämisen tarkoituksena on parantaa teräsputkien sinkkipinnoitteen kiiltoa, parantaa niiden joustavuutta, muuttaa rauta-sinkkiseoskerroksen rakennetta ja torjua raudan vaikutuksia sulassa sinkissä. Nämä on kuvattu yksityiskohtaisesti alla:
(1) Alumiini parantaa galvanoitujen teräsputkien kiiltoa ja joustavuutta
Teoriassa näiden tavoitteiden saavuttamiseksi alumiinipitoisuus vain {{0}}.02 % sulassa sinkissä riittää. Kuitenkin, koska alumiini on herkkä hapettumiselle sulan sinkin pinnalla, empiirinen alumiinilisäys noin 0,2 % on välttämätön 0,02 %:n alumiinipitoisuuden ylläpitämiseksi sulassa sinkin sisällä. Alumiinilla on korkea affiniteetti happea kohtaan, ja se muodostaa alumiinioksidikerroksen, joka estää tehokkaasti hapen diffuusion ja suojaa alla olevaa sulaa sinkkiä ja sulaa sinkkiä hapettumiselta. Samoin muut sulan sinkin metallielementit ovat myös suojattuja hapettumiselta. Hapetettu sinkki, lyijy ja kadmium ovat keltaisia, ja ilman alumiinia galvanoitu kerros sisältäisi merkittävästi keltaisia komponentteja, mikä heikentää sen kiiltoa. Siksi kuumasinkityksen aikana lisätään tietty määrä alumiinia kirkkaan galvanoidun kerroksen saamiseksi. Lisäksi, kun sula sinkki sisältää 0,2 % alumiinia, saadaan paras kuviointi ja galvanoidun kerroksen joustavuus on erityisen hyvä.
American Society for Testing and Materials suosittelee kuitenkin, että alumiinia ei käytetä kirkastavana metallin lisäaineena, ja jos sitä käytetään, se tulisi rajoittaa alle 0,01 prosenttiin.
(2) Galvanoidun kerroksen rakenteen muuttaminen
Teoreettisesti galvanoidun kerroksen rakenteen muuttamiseen riittää alumiinipitoisuus {{0}},2 - 0,3 % sulassa sinkissä. Käytännön tuotannossa alumiini kuitenkin reagoi helposti sulan sinkin hapen kanssa ja kuluu, joten alumiinin lisäys noin 1,5 % - 3,5 % on tarpeen, jotta alumiinipitoisuus pysyy 0,2 - 0,3 %:ssa. Havainnollistaaksemme alumiinipitoisuuden vaikutusta galvanoidun kerroksen rakenteeseen, tarkastellaan galvanoidun kerroksen rakenteen muutoksia alumiinipitoisuuden kasvaessa:
Alumiinipitoisuuden lisäys 0,05 %:iin sulassa sinkissä parantaa galvanoidun kerroksen pintakiiltoa, mutta ei vaikuta sen rakenteeseen. Siksi galvanoitu rakenne on sama kuin puhtaasta sulasta sinkistä saatu rakenne, joka koostuu tartuntakerroksesta (vaihe a), välikerroksesta (vaihe ), hieman halkeilevasta kerroksesta (vaihe δ1), kelluvasta kerroksesta (vaihe S), ja puhdas sinkkikerros (faasi η). Ero puhtaasta sulasta sinkistä pinnoitetusta galvanoidusta kerroksesta on faasien kiteisessä muodossa.
Kun alumiinipitoisuus sulassa sinkissä on 0,1 %, kelluvan kerroksen (faasi S) kiteet esiintyvät suurissa lohkoissa eivätkä ole enää jatkuvassa kerroksessa, vaan erillisinä sulkeumina.
Kun sulan sinkin alumiinipitoisuus on 0,15 %, kelluvan kerroksen (vaihe S) jakauma ei myöskään ole jatkuva, vaan se koostuu suuremmista, toisistaan erottuneista kiteisistä klustereista, joissa on vain kerros (faasi δ1) jossa on hieman tiheämpi rakenne.
Kun sulan sinkin alumiinipitoisuus on 0,24 %, syövytystä (seostamista) estävä vaikutus on voimakas. Jos galvanointi suoritetaan 440 asteen lämpötilassa 1 tunnin ajan tässä sulassa sinkissä ja sen jälkeen tarkastetaan, reaktiota ei löydy. Siksi galvanoidussa näytteessä on vain puhdas sinkkikerros. Tämä johtuu siitä, että alumiinin ja teräksen välinen reaktio tuottaa ohuen FeAl3-kalvon (tai joidenkin lähteiden mukaan Fe2Al5), joka estää rauta-ionien diffuusiota kohti sinkkiä.
Edellä esitetyn perusteella alumiinin määrä on tärkeä tekijä sinkityn kerroksen rakenteen muuttamisessa. Kun alumiinipitoisuus on kiinteä, prosessiparametrit, kuten galvanointiaika, juoksevuus (kuten kuvassa 3-5) ja galvanointilämpötila vaikuttavat myös sinkkikerroksen rakenteen muutokseen. Siksi kuumasinkitystuotannossa näiden kolmen tekijän välinen suhde on määritelty prosessispesifikaatioissa, ja vain tiukasti valvotuissa käyttöolosuhteissa voidaan saada haluttu galvanoitu kerros.
(3) Raudan vaikutusten torjuminen sulassa sinkissä
Alumiini reagoi raudan kanssa sulassa sinkissä muodostaen kolme yhdistettä: FeAl, FeAl₂ ja FeAl3, mikä vähentää sen vaikutusta galvanoituun kerrokseen.
