Алюміній (Al) має сріблясто-білий вигляд і гранецентровану кубічну структуру, має постійну решітку 404959,6 нанометрів, відносну атомну масу 26,8, температуру плавлення 658 градусів і температуру кипіння 2000 градусів. Алюміній природним чином не присутній у комерційному цинку; швидше, його навмисно додають під час процесів гарячого цинкування. Метою додавання алюмінію є посилення блиску цинкового покриття на сталевих трубах, покращення їх гнучкості, зміна структури шару сплаву залізо-цинк і протидія впливу заліза в розплавленому цинку. Нижче наведено їх детальну інформацію.
(1) Алюміній покращує блиск і гнучкість оцинкованих сталевих труб
Теоретично для досягнення цих цілей достатньо вмісту алюмінію лише {{0}}.02% у розплавленому цинку. Однак, через сприйнятливість алюмінію до окислення на поверхні розплавленого цинку, для підтримки вмісту алюмінію в розплавленому цинку 0,02% необхідно емпіричне додавання приблизно 0,2% алюмінію. Алюміній має високу спорідненість до кисню, утворюючи шар оксиду алюмінію, який ефективно запобігає дифузії кисню, захищаючи розплавлений цинк і розплавлений цинк від окислення. Подібним чином інші металеві елементи в розплавленому цинку також захищені від окислення. Окислені цинк, свинець і кадмій мають жовтий колір, а без алюмінію оцинкований шар містив би значно жовті компоненти, що негативно впливало б на його блиск. Тому під час гарячого цинкування додається певна кількість алюмінію для отримання яскравого оцинкованого шару. Крім того, коли розплавлений цинк містить 0,2% алюмінію, виходить найкращий малюнок, а гнучкість оцинкованого шару є особливо хорошою.
Однак Американське товариство випробувань і матеріалів рекомендує не використовувати алюміній як відбілюючу добавку до металу, а якщо він використовується, його слід обмежити до 0,01%.
(2) Зміна структури оцинкованого шару
Теоретично, щоб змінити структуру оцинкованого шару, достатньо вмісту алюмінію від {{0}}.2 до 0.3% у розплавленому цинку. Однак у практичному виробництві алюміній легко реагує з киснем у розплавленому цинку та витрачається, тому для підтримки вмісту алюмінію на рівні 0,2–0,3% необхідно додати приблизно 1,5–3,5 % алюмінію. Щоб проілюструвати вплив вмісту алюмінію на структуру оцинкованого шару, розглянемо зміни в структурі оцинкованого шару зі збільшенням вмісту алюмінію:
Збільшення вмісту алюмінію до 0,05% у розплавленому цинку посилює блиск поверхні оцинкованого шару, але не впливає на його структуру. Таким чином, оцинкована структура така ж, як і отримана з чистого розплавленого цинку, що складається з адгезійного шару (фаза a), проміжного шару (фаза), шару з легкими тріщинами (фаза δ₁), плаваючого шару (фаза S), і шар чистого цинку (фаза η). Відмінність від оцинкованого шару, нанесеного з чистого розплавленого цинку, полягає в кристалічній формі фаз.
Коли вміст алюмінію в розплавленому цинку становить 0,1%, кристали плаваючого шару (фаза S) існують у великих блоках і більше не розташовані суцільним шаром, а як окремі включення.
Коли вміст алюмінію в розплавленому цинку становить 0.15%, розподіл плаваючого шару (фаза S) також не є безперервним, а складається з більших, розділених між собою кристалічних кластерів, причому лише шар (фаза δ₁) дещо більш щільну структуру.
Коли вміст алюмінію в розплавленому цинку становить 0,24%, ефект інгібування травлення (легування) є сильним. Якщо цинкування проводити при температурі 440 градусів протягом 1 години в цьому розплавленому цинку, а потім перевіряти, реакції не буде виявлено. Тому на оцинкованому зразку існує лише чистий цинковий шар. Це пояснюється тим, що реакція між алюмінієм і сталлю створює тонку плівку FeAl₃ (або Fe₂Al₅ згідно з деякими джерелами), яка перешкоджає дифузії іонів заліза до цинку.
Зі сказаного вище, кількість алюмінію є важливим фактором у зміні структури оцинкованого шару. Коли вміст алюмінію є фіксованим, такі параметри процесу, як час цинкування, текучість (як показано на малюнку 3-5) і температура цинкування, також впливають на зміну структури цинкового шару. Тому у виробництві гарячого цинкування взаємозв’язок між цими трьома факторами встановлюється специфікаціями процесу, і лише за суворо контрольованих умов експлуатації можна отримати бажаний оцинкований шар.
(3) Протидія впливу заліза в розплавленому цинку
Алюміній реагує із залізом у розплавленому цинку з утворенням трьох сполук: FeAl, FeAl₂ і FeAl₃, тим самим зменшуючи свій вплив на оцинкований шар.
