آلومینیوم (Al)، که به رنگ سفید نقرهای به نظر میرسد، متعلق به ساختار مکعبی وجهی با ثابت شبکه 404959.6 نانومتر، جرم اتمی نسبی 26.8، نقطه ذوب 658 درجه و نقطه جوش 2000 درجه است. آلومینیوم به طور طبیعی در روی تجاری وجود ندارد. با این حال، آلومینیوم به طور عمدی به روی مذاب در طول گالوانیزه گرم اضافه می شود. اهداف افزایش براقیت پوشش روی روی لوله های فولادی، بهبود انعطاف پذیری آن، تغییر ساختار لایه آلیاژ آهن-روی و خنثی کردن تأثیر آهن در روی مذاب است. تفکیک تفصیلی به شرح زیر است:
(1) آلومینیوم براقیت و انعطاف پذیری لوله های فولادی گالوانیزه را افزایش می دهد.
از نظر تئوری، برای دستیابی به این، فقط {{0}}.0۲٪ آلومینیوم در روی مذاب کافی است. با این حال، از آنجایی که آلومینیوم به راحتی در سطح روی مذاب اکسید می شود، بر اساس تجربه، تقریباً 0.2٪ آلومینیوم باید اضافه شود تا محتوای آلومینیوم 0.02٪ در روی مذاب حفظ شود. با توجه به میل ترکیبی بالا بین آلومینیوم و اکسیژن که یک لایه آلومینا را تشکیل می دهد، این لایه به طور موثری از انتشار اکسیژن جلوگیری می کند و روی مذاب زیرین و روی مذاب را در برابر اکسیداسیون محافظت می کند. به طور مشابه، سایر عناصر فلزی موجود در روی مذاب نیز در برابر اکسیداسیون محافظت می شوند. همانطور که می دانیم اکسید روی که پس از اکسیداسیون روی مذاب ایجاد می شود زرد رنگ است و اکسیدهای سرب و کادمیوم نیز زرد هستند. بدون تأثیر آلومینیوم، سطح لایه گالوانیزه به طور قابل توجهی با اجزای زرد تیره می شود و بر درخشندگی آن تأثیر زیادی می گذارد. بنابراین، مقدار مشخصی آلومینیوم در حین گالوانیزه گرم اضافه می شود تا یک لایه گالوانیزه روشن به دست آید. در همین حال، زمانی که روی مذاب حاوی 0.2٪ آلومینیوم باشد، بهترین الگو را می توان به دست آورد و انعطاف پذیری لایه گالوانیزه به ویژه خوب است.
با این حال، انجمن آزمایش و مواد آمریکا توصیه میکند از آلومینیوم بهعنوان یک افزودنی براق کننده فلزی استفاده نکنید و در صورت استفاده، باید به کمتر از 0.01% محدود شود.
(2) اصلاح ساختار لایه گالوانیزه
از نظر تئوری، برای دستیابی به هدف اصلاح ساختار لایه گالوانیزه، مقدار آلومینیوم از {0}}.2 تا 0.3 درصد در روی مذاب کافی است. با این حال، در تولید واقعی، آلومینیوم موجود در روی مذاب به راحتی با اکسیژن واکنش داده و مصرف می شود. بنابراین، برای حفظ مقدار آلومینیوم از 2.2 تا 0.3 درصد در روی مذاب، باید تقریباً 1.5 تا 3.5 درصد آلومینیوم اضافه شود. برای نشان دادن تأثیر محتوای آلومینیوم در اصلاح ساختار لایه گالوانیزه، اجازه دهید تغییرات در ساختار لایه گالوانیزه را مشاهده کنیم زیرا محتوای آلومینیوم به تدریج از کم به زیاد افزایش می یابد:
افزایش محتوای آلومینیوم به 0.05٪ در روی مذاب برای افزایش براقیت سطح لایه گالوانیزه در نظر گرفته شده است اما بر ساختار آن تأثیر نمی گذارد. بنابراین، ساختار گالوانیزه همان است که از روی مذاب خالص آبکاری شده است، شامل یک لایه چسبندگی (فاز a)، یک لایه میانی (فاز)، یک لایه کمی ترک خورده (فاز δ1)، یک لایه رانش (فاز S)، و یک لایه روی خالص (فاز η). تفاوت با لایه گالوانیزه آبکاری شده از روی مذاب خالص در اشکال کریستالی فازها است.
هنگامی که محتوای آلومینیوم در روی مذاب 0.1٪ است، کریستالهای لایه رانش (فاز δ1) در بلوکهای بزرگ وجود دارند و دیگر در یک لایه پیوسته قرار نمیگیرند، بلکه به صورت آخالهای جدا شده قرار میگیرند.
هنگامی که محتوای آلومینیوم در روی مذاب 0.15% است، توزیع لایه در حال حرکت (فاز δ1) نیز پیوسته نیست، بلکه شامل خوشههای کریستالی بزرگتر و جدا شده از یکدیگر است و فقط لایه (فاز δ1) دارد. ساختار کمی متراکم تر را نشان می دهد.
هنگامی که محتوای آلومینیوم در روی مذاب 0.24% باشد، اثر بازدارنده بر اچ (آلیاژسازی) قوی است. اگر گالوانیزه غوطه وری در دمای 440 درجه به مدت 1 ساعت در این روی مذاب نگهداری شود و سپس بررسی شود، هیچ واکنشی مشاهده نمی شود. بنابراین، تنها یک لایه روی خالص روی لایه گالوانیزه نمونه وجود دارد. این به این دلیل است که واکنش بین آلومینیوم و لوله فولادی یک لایه نازک از ترکیبات FeAl3 (یا طبق برخی منابع Fe2Al5) تشکیل می دهد که مانع از انتشار یون های آهن به سمت روی می شود.
با توجه به مطالب فوق می توان دریافت که میزان آلومینیوم عامل مهمی در تغییر ساختار لایه گالوانیزه می باشد. هنگامی که محتوای آلومینیوم ثابت است، پارامترهای فرآیند مانند زمان غوطه وری، سیالیت (همانطور که در شکل 3-5 نشان داده شده است)، و دمای غوطه وری نیز بر تغییر در ساختار لایه روی تأثیر می گذارد. بنابراین، در تولید گالوانیزه گرم، رابطه بین این سه عامل با مشخصات فرآیند تعیین می شود و تنها در شرایط عملیاتی کاملاً تنظیم شده می توان لایه گالوانیزه مورد نظر را به دست آورد.
(3) مقابله با تأثیر آهن در روی مذاب
آلومینیوم با آهن موجود در روی مذاب واکنش می دهد و سه ترکیب FeAl، FeAl2 و FeAl3 را تشکیل می دهد و در نتیجه تاثیر آن بر لایه گالوانیزه را کاهش می دهد.
