60. Hvernig hefur ál í bráðnu sinki áhrif á heit-galvaniseringu?

Ál (A1) er silfurgljáandi-hvítur málmur með andlits-miðjaðri kubískri (FCC) kristalbyggingu. Grindfasti hennar mælist 404959,6 nm, atómmassi er 26,8, bræðslumark 658 gráður og suðumark 2000 gráður. Sinkvörur í viðskiptalegum tilgangi innihalda ekki ál, sem er viljandi bætt við við heit-galvaniseringu. Þetta ferli þjónar þremur lykiltilgangum: að auka ljóma galvaniseruðu stálpípunnar, bæta sveigjanleika, breyta örbyggingu járn-sinkblendilagsins og hlutleysa áhrif járns í bráðnu sinki. Upplýsingarnar eru sem hér segir: (1) Ál bætir yfirborðsgljáa og sveigjanleika galvaniseruðu stálröra.
Fræðilega séð myndi aðeins 0,02% álinnihald í sinkbaði nægja til að ná þessu markmiði. Hins vegar, þar sem ál oxast auðveldlega á sink yfirborðinu, benda reynslusögur til að bæta við um það bil 0,2% áli sé nauðsynlegt til að viðhalda nauðsynlegu 0,02% magni. Sterk skyldleiki áls og súrefnis myndar áloxíðlag sem hindrar súrefnisdreifingu á áhrifaríkan hátt og verndar bæði undirliggjandi bráðið ál og sink fyrir oxun. Þessi verndarbúnaður kemur einnig í veg fyrir oxun annarra málmþátta í sinkbaðinu. Eins og kunnugt er framleiðir sinkoxun gult sinkoxíð og blý- og kadmíumoxíð sýna svipaða gulleita blæ. Án verndarhlutverks áls myndi galvaniseruðu yfirborðið verða mjög litað af gulum efnasamböndum, sem skerða ljóma þess verulega. Þess vegna er nauðsynlegt að bæta við hæfilegu magni af áli í heit-dýfingu til að ná björtu áferð. Þar að auki, 0,2% álinnihald í sinkbaðinu gefur ekki aðeins ákjósanlegt skrautmunstur heldur tryggir það einnig einstakan sveigjanleika í galvaniseruðu laginu.
Samt sem áður, American Society for Testing Materials (ASTM) mælir með því að ál sé ekki notað sem bjartandi málmaaukefni og ef það er notað ætti innihald þess að takmarkast við minna en 0,01%.
(2) Breyting á örbyggingu galvaniseruðu laga Fræðilega séð nægir álinnihald 0,2-0,3% í bráðnu sinki til að breyta örbyggingu galvaniseruðu laga. Hins vegar, í verklegri framleiðslu, hvarfast ál auðveldlega við súrefni í bráðnu sinki, sem leiðir til neyslu þess. Til að viðhalda álinnihaldi sem miðast við þarf að bæta við um það bil 1,5%-3,5% af áli. Til að sýna fram á hvernig álinnihald hefur áhrif á örbygginguna greinum við breytingar frá lágum í háan álstyrk: Aukning um 0,05% á álinnihaldi eykur yfirborðsgljáa galvaniseruðu lagsins en hefur engin áhrif á örbyggingu þess. Þannig heldur galvaniseruðu lagið sömu samsetningu og framleitt er úr hreinum sinkvökva, sem samanstendur af viðloðandi lagi (Fasi a), millilagi (Fasi Y), örlítið sprungnu ristlagi (Phase 81) og fljótandi lagi (Phase S) úr hreinu sinki (Fasi n). Lykilmunurinn liggur í sérstakri kristalla formgerð fasanna samanborið við hreinan sinkvökva.
Þegar álinnihald í sinkvökva er 0,1% er kristöllun fljótandi lagsins (3 fasa) í formi stórs blokkar og það er ekki samfellt lag, heldur eins konar aðskilin innifalið.
Þegar álinnihald í sinkvökva er 0,15% er dreifing fljótandi lagsins (áfangi 5) ekki samfellt lag, heldur nokkrar stærri, aðskildar kristallaþyrpingar og aðeins ristlagið (áfangi 81) sýnir aðeins þéttari uppbyggingu.
Þegar álinnihald í sinkbaðinu nær 0,24% verða málmblöndunaráhrifin mjög áhrifarík til að koma í veg fyrir tæringu. Ef sinkbaðinu er haldið við 440 gráður í 1 klukkustund af málun, sjást engin viðbrögð við fjarlægingu og skoðun. Þar af leiðandi samanstendur galvaniseruðu lagið á sýninu eingöngu af hreinu sinklagi. Þetta gerist vegna þess að ál bregst við stálpípunni til að mynda FeAl₃ (eða Fe₂AlO) samsetta filmu, sem hindrar dreifingu járnjóna í átt að sinklaginu.
Eins og sýnt er hér að ofan er álinnihald lykilatriði í því að breyta örbyggingu galvaniseruðu lagsins. Þegar álinnihaldið er fast, hafa aðrar ferlibreytur-þar á meðal sinkdýfingartími, vökva (eins og sýnt er á mynd 3-5) og hitastig- einnig áhrif á örbyggingu sinklagsins. Þess vegna, í heitgalvaniseruðu framleiðslu, er samspil þessara þriggja þátta stjórnað af ferlislýsingunum. Aðeins með því að fylgja nákvæmlega tilgreindum rekstrarskilyrðum er hægt að ná æskilegu galvaniseruðu lagi.
(3) Áhrif járns í sinkbaði eru á móti vegna þess að ál getur sameinast járni í sinkbaði til að mynda þrjú efnasambönd, nefnilega FeAl, FeAl2 og FeAl3, sem dregur úr áhrifum á galvaniseruðu húðun.