Alumiini (Al), joka näyttää hopeanvalkoiselta, kuuluu kasvokeskeiseen kuutiorakenteeseen, jonka hilavakio on 404959,6 nanometriä, suhteellinen atomimassa 26,8, sulamispiste 658 astetta ja kiehumispiste 2000 astetta. Alumiinia ei luonnollisesti esiinny kaupallisessa sinkissä. Kuitenkin alumiinia lisätään tarkoituksella sulaan sinkkiin kuumasinkityksen aikana. Tarkoituksena on parantaa teräsputkien sinkkipinnoitteen kiiltoa, parantaa sen joustavuutta, muuttaa rauta-sinkkiseoskerroksen rakennetta ja torjua raudan vaikutusta sulassa sinkissä. Yksityiskohtainen erittely on seuraava:
(1) Alumiini parantaa galvanoitujen teräsputkien kiiltoa ja joustavuutta.
Teoriassa tämän saavuttamiseen riittää vain {{0}}.02 % alumiinia sulassa sinkissä. Koska alumiini kuitenkin hapettuu helposti sulan sinkin pinnalla, kokemuksen perusteella on lisättävä noin 0,2 % alumiinia, jotta sulan sinkin alumiinipitoisuus säilyy 0,02 %. Alumiinin ja hapen välisen korkean affiniteetin ansiosta, joka muodostaa alumiinioksidikerroksen, tämä kerros estää tehokkaasti hapen diffuusion ja suojaa alla olevaa sulaa sinkkiä ja sulaa sinkkiä hapettumiselta. Samoin muut sulan sinkin metalliset alkuaineet ovat myös suojassa hapettumiselta. Kuten tiedämme, sulan sinkin hapettumisen jälkeen muodostunut sinkkioksidi on keltaista, ja myös lyijyn ja kadmiumin oksidit ovat keltaisia. Ilman alumiinin vaikutusta galvanoidun kerroksen pinta tummuisi merkittävästi keltaisilla komponenteilla, mikä vaikuttaisi suuresti sen kiiltoon. Siksi kuumasinkityksen aikana lisätään tietty määrä alumiinia kirkkaan galvanoidun kerroksen saamiseksi. Kun sula sinkki sisältää 0,2 % alumiinia, saadaan paras kuvio ja galvanoidun kerroksen joustavuus on erityisen hyvä.
American Society for Testing and Materials suosittelee kuitenkin, että alumiinia ei käytetä kirkastavana metallilisäaineena, ja jos sitä käytetään, se tulisi rajoittaa alle 0,01 prosenttiin.
(2) Sinkityn kerroksen rakenteen muuttaminen
Teoreettisesti sinkityn kerroksen rakenteen muuttamisen tarkoituksen saavuttamiseksi riittää alumiinin pitoisuus {{0}},2 - 0,3 % sulassa sinkissä. Kuitenkin varsinaisessa tuotannossa sulassa sinkissä oleva alumiini reagoi helposti hapen kanssa ja kuluu. Sen vuoksi alumiinipitoisuuden 0,2-0,3 % pitämiseksi sulassa sinkissä on lisättävä noin 1,5-3,5 % alumiinia. Havainnollistaaksemme alumiinipitoisuuden vaikutusta galvanoidun kerroksen rakenteen muuttamiseen, tarkkaillaan galvanoidun kerroksen rakenteen muutoksia alumiinipitoisuuden kasvaessa vähitellen alhaisesta korkeaan:
Sulan sinkin alumiinipitoisuuden lisääminen 0,05 %:iin on tarkoitettu parantamaan galvanoidun kerroksen pinnan kiiltoa, mutta se ei vaikuta sen rakenteeseen. Siksi galvanoitu rakenne on sama kuin puhtaasta sulasta sinkistä pinnoitettu rakenne, joka koostuu tartuntakerroksesta (vaihe a), välikerroksesta (vaihe ), hieman halkeilevasta kerroksesta (vaihe δ1), ajautuvasta kerroksesta (vaihe S), ja puhdas sinkkikerros (faasi η). Ero puhtaasta sulasta sinkistä pinnoitetusta galvanoidusta kerroksesta on faasien kiteisissä muodoissa.
Kun alumiinipitoisuus sulassa sinkissä on 0,1 %, ajelehtivan kerroksen (faasi δ1) kiteet esiintyvät suurissa lohkoissa eivätkä ole enää jatkuvassa kerroksessa, vaan irrotettuina sulkeumina.
Kun sulan sinkin alumiinipitoisuus on 0,15 %, ajautuvan kerroksen (vaihe δ1) jakauma ei myöskään ole jatkuva, vaan se koostuu suuremmista, toisistaan irrotetuista kiteisistä klustereista, joista vain kerros (faasi δ1) jossa on hieman tiheämpi rakenne.
Kun sulan sinkin alumiinipitoisuus on 0,24 %, syövytystä (seostamista) estävä vaikutus on voimakas. Jos upotussinkitystä pidetään 440 asteen lämpötilassa 1 tunnin ajan tässä sulassa sinkissä ja sen jälkeen tarkastetaan, reaktiota ei havaita tapahtuneen. Siksi näytteen galvanoidussa kerroksessa on vain puhdas sinkkikerros. Tämä johtuu siitä, että alumiinin ja teräsputken välinen reaktio muodostaa ohuen FeAl3- (tai joidenkin lähteiden mukaan Fe2Al5) -yhdisteiden kalvon, mikä estää rauta-ionien diffuusiota kohti sinkkiä.
Edellä olevasta voidaan nähdä, että alumiinin määrä on tärkeä tekijä sinkityn kerroksen rakenteen muuttamisessa. Kun alumiinipitoisuus on kiinteä, prosessiparametrit, kuten upotusaika, juoksevuus (kuten kuvassa 3-5), ja upotuslämpötila vaikuttavat myös sinkkikerroksen rakenteen muutokseen. Siksi kuumasinkitystuotannossa näiden kolmen tekijän välinen suhde on määrätty prosessispesifikaatioissa, ja vain tiukasti säädellyissä käyttöolosuhteissa voidaan saada haluttu galvanoitu kerros.
(3) Raudan vaikutuksen estäminen sulassa sinkissä
Alumiini reagoi raudan kanssa sulassa sinkissä muodostaen kolme yhdistettä: FeAl, FeAl₂ ja FeAl3, mikä vähentää sen vaikutusta galvanoituun kerrokseen.
