은백색으로 나타나는 알루미늄(Al)은 격자상수 404959.6나노미터, 상대원자질량 26.8, 녹는점 658도, 끓는점 2000도의 면심입방구조에 속한다. 알루미늄은 상업용 아연에서 자연적으로 발생하지 않습니다. 그러나 용융 아연 도금 중에 의도적으로 용융 아연에 알루미늄을 첨가합니다. 그 목적은 강관의 아연 코팅 광택을 향상시키고 유연성을 향상시키며 철-아연 합금층의 구조를 변경하고 용융 아연에서 철의 영향을 상쇄하는 것입니다. 자세한 분류는 다음과 같습니다.
(1) 알루미늄은 아연도금강관의 광택과 유연성을 향상시킵니다.
이론적으로 이를 달성하려면 용융 아연에 {{0}}.02%의 알루미늄만 있으면 충분합니다. 그러나 알루미늄은 용탕 표면에서 쉽게 산화되기 때문에 경험상 용탕 내 알루미늄 함량을 0.02%로 유지하기 위해서는 약 0.2%의 알루미늄을 첨가해야 한다. 알루미나 층을 형성하는 알루미늄과 산소 사이의 높은 친화력으로 인해 이 층은 산소의 확산을 효과적으로 방지하여 밑에 있는 용융 아연과 용융 아연을 산화로부터 보호합니다. 마찬가지로, 용융 아연의 다른 금속 원소도 산화로부터 보호됩니다. 우리가 알고 있듯이 용융아연이 산화되어 형성된 산화아연은 노란색을 띠고, 납과 카드뮴의 산화물도 노란색을 띤다. 알루미늄의 영향이 없으면 아연도금층의 표면은 노란색 성분으로 인해 심하게 변색되어 광택에 큰 영향을 미치게 됩니다. 따라서 용융 아연 도금 중에 일정량의 알루미늄을 첨가하여 밝은 아연 도금 층을 얻습니다. 한편, 용융아연에 알루미늄이 0.2% 함유되어 있을 때 가장 좋은 패턴을 얻을 수 있으며, 아연도금층의 유연성이 특히 좋다.
그러나 미국재료시험협회에서는 광택 금속 첨가제로 알루미늄을 사용하지 말 것을 권고하고 있으며, 사용하는 경우에는 0.01% 이하로 제한해야 합니다.
(2) 아연 도금층의 구조 수정
이론적으로 아연도금층의 구조개질 목적을 달성하기 위해서는 용융아연 내 알루미늄 함량이 {{0}.2~0.3%이면 충분하다. 그러나 실제 생산에서는 용융아연에 함유된 알루미늄이 산소와 쉽게 반응하여 소모된다. 따라서 용융 아연의 알루미늄 함량을 0.2~0.3%로 유지하려면 약 1.5~3.5%의 알루미늄을 첨가해야 합니다. 아연 도금 층의 구조 수정에 대한 알루미늄 함량의 영향을 설명하기 위해 알루미늄 함량이 낮은 수준에서 높은 수준으로 점차 증가함에 따라 아연 도금 층 구조의 변화를 관찰해 보겠습니다.
용융 아연의 알루미늄 함량을 0.05%로 증가시키는 것은 아연 도금층의 표면 광택을 향상시키기 위한 것이지만 구조에는 영향을 미치지 않습니다. 따라서 아연도금 조직은 순수한 용융아연을 도금한 것과 동일하며 접착층(a상), 중간층(phase ), 약간 균열층(δ₁상), 표류층(S상), 및 순수 아연층(상 θ). 순수 용융아연으로 도금된 아연도금층과의 차이점은 상의 결정질 형태에 있습니다.
용융 아연의 알루미늄 함량이 0.1%일 때 표류층(상 δ₁)의 결정은 큰 블록으로 존재하며 더 이상 연속적인 층으로 배열되지 않고 분리된 개재물로 배열됩니다.
용융 아연의 알루미늄 함량이 0.15%인 경우 표류층(상 δ₁)의 분포도 연속적이지 않고 층(상 δ₁)만 있는 더 크고 상호 분리된 결정 클러스터로 구성됩니다. 조금 더 조밀한 구조를 보여줍니다.
용융 아연의 알루미늄 함량이 0.24%이면 에칭(합금) 억제 효과가 강력합니다. 이 용융아연에 침지아연도금을 440도에서 1시간 동안 유지한 후 검사한 결과 아무런 반응도 일어나지 않은 것으로 확인되었다. 따라서 샘플의 아연도금층에는 순수한 아연층만 존재하게 됩니다. 이는 알루미늄과 강관 사이의 반응으로 인해 FeAl₃(또는 일부 출처에 따르면 Fe2Al₅) 화합물의 얇은 막을 형성하여 철 이온이 아연으로 확산되는 것을 방해하기 때문입니다.
이상으로부터 알루미늄의 양이 아연도금층의 구조를 변화시키는 중요한 요소임을 알 수 있다. 알루미늄 함량이 고정되면 침지 시간, 유동성(그림 3-5 참조) 및 침지 온도와 같은 공정 매개변수도 아연층 구조의 변화에 영향을 미칩니다. 따라서 용융 아연 도금 생산에서 이 세 가지 요소 사이의 관계는 공정 사양에 의해 규정되며 엄격하게 규제된 작동 조건에서만 원하는 아연 도금 층을 얻을 수 있습니다.
(3) 용융아연 내 철의 영향을 중화
알루미늄은 용융된 아연에서 철과 반응하여 FeAl, FeAl2, FeAl₃의 세 가지 화합물을 형성하여 아연도금층에 미치는 영향을 줄입니다.
