アルミニウム (Al) は、銀白色の外観と面心立方構造を持ち、格子定数が 404959.6 ナノメートル、相対原子質量が 26.8、融点が 658 度、沸点が 2000 度です。アルミニウムは市販の亜鉛には天然には存在しません。むしろ、溶融亜鉛めっきプロセス中に意図的に添加されます。アルミニウムを添加する目的は、鋼管の亜鉛コーティングの光沢を高め、柔軟性を改善し、鉄-亜鉛合金層の構造を変化させ、溶融亜鉛中の鉄の影響を弱めることです。これらについては以下で詳しく説明します。
(1) アルミニウムは亜鉛メッキ鋼管の光沢と柔軟性を向上させます
理論的には、これらの目標を達成するには、溶融亜鉛中のアルミニウム含有量がわずか {{0}}.02% あれば十分です。ただし、アルミニウムは溶融亜鉛の表面で酸化しやすいため、溶融亜鉛中のアルミニウム含有量を 0.02% に維持するには、実験的に約 0.2% のアルミニウムを添加する必要があります。アルミニウムは酸素との親和性が高く、酸素の拡散を効果的に防ぐアルミナ層を形成し、その下の溶融亜鉛や溶融亜鉛を酸化から守ります。同様に、溶融亜鉛中の他の金属元素も酸化から保護されます。酸化した亜鉛、鉛、カドミウムは黄色であり、アルミニウムがないと亜鉛めっき層に黄色成分が多く含まれ、光沢に悪影響を及ぼします。そのため、溶融亜鉛めっき中に一定量のアルミニウムを添加して、光沢のある亜鉛めっき層を得る。さらに、溶融亜鉛が 0.2% のアルミニウムを含む場合、最良のパターンが得られ、亜鉛めっき層の柔軟性は特に良好です。
ただし、米国材料試験協会は、光沢金属添加剤としてアルミニウムを使用しないことを推奨しており、使用する場合は、0.01% 未満に制限する必要があります。
(2) 亜鉛めっき層の組織変化
理論的には、亜鉛めっき層の構造を変えるには、溶融亜鉛中のアルミニウム含有量 {{0}}.2 ～ 0.3% で十分です。ただし、実際の製造では、アルミニウムは溶融亜鉛中の酸素と容易に反応して消費されるため、アルミニウム含有量を0.2〜0.3%に維持するには、1.5%〜3.5%程度のアルミニウムの添加が必要です。亜鉛めっき層構造に対するアルミニウム含有量の影響を説明するために、アルミニウム含有量の増加に伴う亜鉛めっき層構造の変化を調べてみましょう。
溶融亜鉛中のアルミニウム含有量を 0.05% に増やすと、亜鉛めっき層の表面の光沢が向上しますが、その構造には影響しません。したがって、亜鉛めっきの組織は純粋な溶融亜鉛から得られるものと同じで、密着層（a相）、中間層（▲相）、軽度の亀裂層（δ₁相）、浮遊層（S相）、純粋な亜鉛層（η相）。純粋な溶融亜鉛からメッキされた亜鉛メッキ層との違いは、相の結晶形状にあります。
溶融亜鉛中のアルミニウム含有量が 0.1% の場合、浮遊層 (S 相) の結晶は大きなブロックとして存在し、連続した層ではなく分離した介在物として配置されます。
溶融亜鉛中のアルミニウム含有量が 0.15% の場合、浮遊層 (S 相) の分布も連続的ではなく、層 (δ₁ 相) のみを含む、より大きな相互に分離された結晶クラスターで構成されます。わずかに緻密な構造を示しています。
亜鉛溶湯中のアルミニウム含有量が｛｝｝．２４％の場合、エッチング（合金化）を抑制する効果が強い。この溶融亜鉛中で４４０度の温度で１時間亜鉛めっきを行って検査すると反応は見られない。したがって、亜鉛メッキサンプル上には純粋な亜鉛層のみが存在します。これは、アルミニウムと鋼の間の反応により FeAl3 (または一部の情報源によると Fe2Al5) の薄膜が生成され、これが亜鉛への鉄イオンの拡散を妨げるためです。
以上のことから、アルミニウムの量は亜鉛めっき層の組織を変化させる重要な要素であることがわかります。アルミニウム含有量が固定されている場合、亜鉛めっき時間、流動性（図3-5に示す）、亜鉛めっき温度などのプロセスパラメータも亜鉛層構造の変化に影響します。したがって、溶融亜鉛めっきの製造においては、これら 3 つの要素の関係がプロセス仕様によって規定されており、厳密に管理された運転条件のもとでのみ所望の亜鉛めっき層を得ることができます。
(3) 溶融亜鉛中の鉄の影響を抑制する
アルミニウムは溶融亜鉛中で鉄と反応して、FeAl、FeAl₂、FeAl₃という 3 つの化合物を形成し、それによって亜鉛めっき層への影響を軽減します。
