O alumínio (Al), que parece branco prateado, pertence à estrutura cúbica de face centrada com uma constante de rede de 404.959,6 nanômetros, uma massa atômica relativa de 26,8, um ponto de fusão de 658 graus e um ponto de ebulição de 2.000 graus. O alumínio não ocorre naturalmente no zinco comercial. No entanto, o alumínio é deliberadamente adicionado ao zinco fundido durante a galvanização por imersão a quente. Os objetivos são aumentar o brilho do revestimento de zinco em tubos de aço, melhorar sua flexibilidade, alterar a estrutura da camada de liga ferro-zinco e neutralizar a influência do ferro no zinco fundido. Uma análise detalhada é a seguinte:
(1) O alumínio aumenta o brilho e a flexibilidade dos tubos de aço galvanizado.
Teoricamente, para conseguir isso, apenas {{0}}.02% de alumínio no zinco fundido é suficiente. No entanto, como o alumínio é facilmente oxidado na superfície do zinco fundido, com base na experiência, aproximadamente 0,2% de alumínio deve ser adicionado para manter um teor de alumínio de 0,02% no zinco fundido. Devido à alta afinidade entre o alumínio e o oxigênio, que forma uma camada de alumina, esta camada evita efetivamente a difusão do oxigênio, protegendo o zinco fundido subjacente e o zinco fundido da oxidação. Da mesma forma, outros elementos metálicos no zinco fundido também são protegidos da oxidação. Como sabemos, o óxido de zinco formado após a oxidação do zinco fundido é amarelo, e os óxidos de chumbo e cádmio também são amarelos. Sem o efeito do alumínio, a superfície da camada galvanizada ficaria significativamente manchada com componentes amarelos, afetando grandemente o seu brilho. Portanto, uma certa quantidade de alumínio é adicionada durante a galvanização por imersão a quente para obter uma camada galvanizada brilhante. Enquanto isso, quando o zinco fundido contém 0,2% de alumínio, o melhor padrão pode ser obtido e a flexibilidade da camada galvanizada é particularmente boa.
No entanto, a Sociedade Americana de Testes e Materiais recomenda não usar alumínio como aditivo metálico abrilhantador e, se usado, deve ser limitado abaixo de 0,01%.
(2) Modificando a estrutura da camada galvanizada
Teoricamente, para atingir o objetivo de modificar a estrutura da camada galvanizada, um teor de alumínio de {{0}},2 a 0,3% no zinco fundido é suficiente. No entanto, na produção real, o alumínio no zinco fundido reage facilmente com o oxigênio e é consumido. Portanto, para manter um teor de alumínio de 0,2 a 0,3% no zinco fundido, aproximadamente 1,5% a 3,5% de alumínio deve ser adicionado. Para ilustrar o efeito do teor de alumínio na modificação da estrutura da camada galvanizada, vamos observar as mudanças na estrutura da camada galvanizada à medida que o teor de alumínio aumenta gradualmente de baixo para alto:
Um aumento no teor de alumínio para 00,05% no zinco fundido destina-se a melhorar o brilho superficial da camada galvanizada, mas não afeta sua estrutura. Portanto, a estrutura galvanizada é a mesma daquela revestida com zinco fundido puro, consistindo de uma camada de adesão (fase a), uma camada intermediária (fase ), uma camada levemente fissurada (fase δ₁), uma camada de deriva (fase S), e uma camada de zinco puro (fase η). A diferença da camada galvanizada revestida de zinco fundido puro está nas formas cristalinas das fases.
Quando o teor de alumínio no zinco fundido é 0,1%, os cristais da camada flutuante (fase δ₁) existem em grandes blocos e não estão mais dispostos em uma camada contínua, mas como inclusões destacadas.
Quando o teor de alumínio no zinco fundido é 0,15%, a distribuição da camada de deriva (fase δ₁) também não é contínua, mas consiste em aglomerados cristalinos maiores e mutuamente separados, com apenas a camada (fase δ₁) mostrando uma estrutura um pouco mais densa.
Quando o teor de alumínio no zinco fundido é de 0,24%, o efeito inibidor na corrosão (liga) é forte. Se a galvanização por imersão for mantida a uma temperatura de 440 graus por 1 hora neste zinco fundido e depois inspecionada, nenhuma reação ocorreu. Portanto, existe apenas uma camada de zinco puro na camada galvanizada da amostra. Isso ocorre porque a reação entre o alumínio e o tubo de aço forma uma fina película de compostos FeAl₃ (ou Fe₂Al₅ segundo algumas fontes), dificultando a difusão dos íons de ferro em direção ao zinco.
Pelo exposto, pode-se perceber que a quantidade de alumínio é um fator importante na alteração da estrutura da camada galvanizada. Quando o teor de alumínio é fixo, parâmetros do processo como tempo de imersão, fluidez (conforme mostrado na Figura 3-5) e temperatura de imersão também influenciam a mudança na estrutura da camada de zinco. Portanto, na produção de galvanização por imersão a quente, a relação entre esses três fatores é estipulada pelas especificações do processo, e somente sob condições operacionais estritamente regulamentadas a camada galvanizada desejada pode ser obtida.
(3) Neutralizar a influência do ferro no zinco fundido
O alumínio reage com o ferro no zinco fundido para formar três compostos: FeAl, FeAl₂ e FeAl₃, reduzindo assim seu impacto na camada galvanizada.
