सिल्वर-सफ़ेद रूप और फलक-केंद्रित घन संरचना वाले एल्युमीनियम (Al) का जाली स्थिरांक 404959.6 नैनोमीटर, सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 26.8, गलनांक 658 डिग्री और क्वथनांक 2000 डिग्री होता है। वाणिज्यिक जस्ता में एल्युमीनियम प्राकृतिक रूप से मौजूद नहीं होता है; बल्कि, इसे जानबूझकर हॉट-डिप गैल्वनाइजिंग प्रक्रियाओं के दौरान जोड़ा जाता है। एल्यूमीनियम जोड़ने का उद्देश्य स्टील पाइपों पर जस्ता कोटिंग की चमक को बढ़ाना, उनके लचीलेपन में सुधार करना, लौह-जस्ता मिश्र धातु परत की संरचना को बदलना और पिघले हुए जस्ता में लोहे के प्रभाव का प्रतिकार करना है। इनका विवरण नीचे दिया गया है:
(1) एल्युमीनियम गैल्वेनाइज्ड स्टील पाइपों की चमक और लचीलेपन को बढ़ाता है
सैद्धांतिक रूप से, इन लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए, पिघले हुए जस्ता में केवल {{0}}.02% की एल्यूमीनियम सामग्री पर्याप्त है। हालाँकि, पिघले हुए जस्ते की सतह पर ऑक्सीकरण के प्रति एल्युमीनियम की संवेदनशीलता के कारण, पिघले हुए जस्ते में 0.02% एल्युमीनियम सामग्री को बनाए रखने के लिए लगभग 0.2% का अनुभवजन्य एल्युमीनियम जोड़ना आवश्यक है। एल्युमीनियम में ऑक्सीजन के प्रति उच्च आकर्षण होता है, जिससे एक एल्यूमिना परत बनती है जो ऑक्सीजन के प्रसार को प्रभावी ढंग से रोकती है, अंतर्निहित पिघले हुए जस्ता और पिघले हुए जस्ता को ऑक्सीकरण से बचाती है। इसी प्रकार, पिघले हुए जस्ते में मौजूद अन्य धातु तत्व भी ऑक्सीकरण से सुरक्षित रहते हैं। ऑक्सीकृत जस्ता, सीसा और कैडमियम पीले होते हैं, और एल्यूमीनियम के बिना, गैल्वेनाइज्ड परत में महत्वपूर्ण रूप से पीले घटक होंगे, जो इसकी चमक पर प्रतिकूल प्रभाव डालेंगे। इसलिए, एक चमकदार गैल्वनाइज्ड परत प्राप्त करने के लिए हॉट-डिप गैल्वनाइजिंग के दौरान एल्यूमीनियम की एक निश्चित मात्रा जोड़ी जाती है। इसके अतिरिक्त, जब पिघले हुए जस्ता में 0.2% एल्यूमीनियम होता है, तो सबसे अच्छा पैटर्न प्राप्त होता है, और गैल्वेनाइज्ड परत का लचीलापन विशेष रूप से अच्छा होता है।
हालाँकि, अमेरिकन सोसाइटी फॉर टेस्टिंग एंड मटेरियल्स एल्यूमीनियम को चमकाने वाले धातु के रूप में उपयोग नहीं करने की सलाह देती है, और यदि उपयोग किया जाता है, तो इसे 0.01% से नीचे तक सीमित किया जाना चाहिए।
(2) गैल्वेनाइज्ड परत की संरचना को बदलना
सैद्धांतिक रूप से, गैल्वेनाइज्ड परत की संरचना को बदलने के लिए, पिघले हुए जस्ता में {{0}}.2 से 0.3% की एल्यूमीनियम सामग्री पर्याप्त है। हालाँकि, व्यावहारिक उत्पादन में, एल्युमीनियम आसानी से पिघले हुए जस्ता में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है और भस्म हो जाता है, इसलिए एल्युमीनियम की मात्रा 0.2 से 0.3% बनाए रखने के लिए लगभग 1.5% से 3.5% एल्युमीनियम जोड़ना आवश्यक है। गैल्वेनाइज्ड परत संरचना पर एल्यूमीनियम सामग्री के प्रभाव को स्पष्ट करने के लिए, आइए एल्यूमीनियम सामग्री बढ़ने पर गैल्वेनाइज्ड परत संरचना में होने वाले परिवर्तनों की जांच करें:
पिघले हुए जस्ता में एल्युमीनियम की मात्रा में 0.05% की वृद्धि गैल्वेनाइज्ड परत की सतह की चमक को बढ़ाती है लेकिन इसकी संरचना को प्रभावित नहीं करती है। इसलिए, गैल्वेनाइज्ड संरचना वही होती है जो शुद्ध पिघले जस्ता से प्राप्त होती है, जिसमें एक आसंजन परत (चरण ए), एक मध्यवर्ती परत (चरण), थोड़ी टूटी हुई परत (चरण δ₁), एक अस्थायी परत (चरण एस) शामिल होती है। और एक शुद्ध जस्ता परत (चरण η)। शुद्ध पिघले हुए जस्ते से निकली जस्ती परत से अंतर चरणों के क्रिस्टलीय आकार में होता है।
जब पिघले हुए जस्ता में एल्युमीनियम की मात्रा 0.1% होती है, तो फ्लोटिंग परत (चरण एस) के क्रिस्टल बड़े ब्लॉकों में मौजूद होते हैं और अब एक सतत परत में व्यवस्थित नहीं होते हैं बल्कि अलग-अलग समावेशन के रूप में व्यवस्थित होते हैं।
जब पिघले हुए जस्ते में एल्युमीनियम की मात्रा 0.15% होती है, तो फ्लोटिंग परत (चरण एस) का वितरण भी निरंतर नहीं होता है, लेकिन इसमें बड़े, पारस्परिक रूप से अलग क्रिस्टलीय क्लस्टर होते हैं, केवल परत (चरण δ₁) के साथ थोड़ी सघन संरचना दिखा रहा है।
जब पिघले हुए जस्ते में एल्यूमीनियम की मात्रा 0.24% होती है, तो नक़्क़ाशी (मिश्रधातु) को रोकने का प्रभाव मजबूत होता है। यदि इस पिघले हुए जस्ते में 440 डिग्री के तापमान पर 1 घंटे तक गैल्वनाइजिंग की जाए और फिर निरीक्षण किया जाए तो कोई प्रतिक्रिया नहीं पाई जाती है। इसलिए, गैल्वेनाइज्ड नमूने पर केवल शुद्ध जस्ता परत मौजूद होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एल्युमीनियम और स्टील के बीच प्रतिक्रिया से FeAl₃ (या कुछ स्रोतों के अनुसार Fe₂Al₅) की एक पतली फिल्म बनती है, जो जिंक की ओर लौह आयनों के प्रसार में बाधा डालती है।
ऊपर से, गैल्वेनाइज्ड परत की संरचना को बदलने में एल्यूमीनियम की मात्रा एक महत्वपूर्ण कारक है। जब एल्यूमीनियम सामग्री तय हो जाती है, तो प्रक्रिया पैरामीटर जैसे गैल्वनाइजिंग समय, तरलता (जैसा कि चित्र 3-5 में दिखाया गया है), और गैल्वनाइजिंग तापमान भी जस्ता परत संरचना में परिवर्तन को प्रभावित करते हैं। इसलिए, हॉट-डिप गैल्वनाइजिंग उत्पादन में, इन तीन कारकों के बीच संबंध प्रक्रिया विनिर्देशों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है, और केवल सख्ती से नियंत्रित परिचालन स्थितियों के तहत ही वांछित गैल्वनाइज्ड परत प्राप्त की जा सकती है।
(3) पिघले हुए जस्ता में लोहे के प्रभाव का प्रतिकार करना
एल्युमीनियम पिघले हुए जस्ता में लोहे के साथ प्रतिक्रिया करके तीन यौगिक बनाता है: FeAl, FeAl₂, और FeAl₃, जिससे गैल्वेनाइज्ड परत पर इसका प्रभाव कम हो जाता है।
