Az ezüstös-fehér megjelenésű, felületközpontú köbös szerkezetű alumínium (Al) rácsállandója 404959,6 nanométer, relatív atomtömege 26,8, olvadáspontja 658 fok, forráspontja 2000 fok. A kereskedelemben kapható cinkben természetesen nincs alumínium; hanem szándékosan adják hozzá a tűzihorganyzási eljárások során. Az alumínium hozzáadásának célja az acélcsövek cinkbevonatának fényességének fokozása, rugalmasságuk javítása, a vas-cink ötvözet réteg szerkezetének megváltoztatása és a vas hatásainak ellensúlyozása az olvadt cinkben. Ezeket az alábbiakban részletezzük:
(1) Az alumínium fokozza a horganyzott acélcsövek fényességét és rugalmasságát
E célok eléréséhez elméletileg csak {{0}}.02% alumíniumtartalom elegendő az olvadt cinkben. Azonban, mivel az alumínium érzékeny az oxidációra az olvadt cink felületén, körülbelül 0,2%-os tapasztalati alumínium-adalékra van szükség ahhoz, hogy az olvadt cinkben 0,02%-os alumíniumtartalom maradjon fenn. Az alumíniumnak nagy affinitása van az oxigénhez, és egy alumínium-oxid réteget képez, amely hatékonyan megakadályozza az oxigén diffúzióját, megvédi az alatta lévő olvadt cinket és az olvadt cinket az oxidációtól. Hasonlóképpen, az olvadt cinkben lévő más fémelemek is védve vannak az oxidációtól. Az oxidált cink, ólom és kadmium sárgák, alumínium nélkül a horganyzott réteg jelentős mértékben tartalmazna sárga komponenseket, ami hátrányosan befolyásolná a fényességét. Ezért a tűzihorganyzás során bizonyos mennyiségű alumíniumot adnak hozzá, hogy fényes horganyzott réteget kapjanak. Ezenkívül, ha az olvadt cink 0,2% alumíniumot tartalmaz, akkor a legjobb mintázat érhető el, és a horganyzott réteg rugalmassága különösen jó.
Az American Society for Testing and Materials azonban azt javasolja, hogy ne használjon alumíniumot fényesítő fémadalékként, és ha használják, akkor azt 0,01% alá kell korlátozni.
(2) A horganyzott réteg szerkezetének megváltoztatása
Elméletileg a horganyzott réteg szerkezetének megváltoztatásához {{0}},2-0,3% alumíniumtartalom elegendő az olvadt cinkben. A gyakorlati gyártás során azonban az alumínium könnyen reagál az olvadt cink oxigénjével, és elfogy, ezért körülbelül 1,5–3,5%-os alumínium-adalék szükséges ahhoz, hogy az alumíniumtartalom 0,2–0,3% legyen. Az alumíniumtartalom horganyzott rétegszerkezetre gyakorolt hatásának szemléltetésére vizsgáljuk meg a horganyzott rétegszerkezet változásait az alumíniumtartalom növekedésével:
Az alumíniumtartalom 0,05%-ra történő növelése az olvadt cinkben javítja a horganyzott réteg felületi fényét, de nem befolyásolja annak szerkezetét. Ezért a horganyzott szerkezet megegyezik a tiszta olvadt cinkből nyert szerkezettel, amely egy tapadórétegből (a fázis), egy közbenső rétegből (fázis), egy enyhén repedezett rétegből (δ₁ fázis), egy lebegő rétegből (S fázis) áll, és tiszta cinkréteg (η fázis). A tiszta, olvadt cinkből bevont horganyzott réteghez képest a fázisok kristályos alakjában van a különbség.
Ha az olvadt cink alumíniumtartalma 0,1%, a lebegő réteg (S fázis) kristályai nagy tömbökben léteznek, és már nem összefüggő rétegben, hanem különálló zárványokként helyezkednek el.
Ha az olvadt cink alumíniumtartalma 0,15%, a lebegő réteg (S fázis) eloszlása szintén nem folyamatos, hanem nagyobb, egymástól elkülönülő kristályos klaszterekből áll, csak a réteggel (δ1 fázis) kissé sűrűbb szerkezetet mutatva.
Ha az olvadt cink alumíniumtartalma 0,24%, a maratást (ötvözést) gátló hatás erős. Ha a horganyzást 440 fokos hőmérsékleten 1 órán át végezzük ebben az olvadt cinkben, majd megvizsgáljuk, nem tapasztalunk reakciót. Ezért a horganyzott mintán csak tiszta cinkréteg található. Ennek az az oka, hogy az alumínium és az acél reakciója vékony FeAl3-filmet (vagy egyes források szerint Fe2Al5-t) hoz létre, amely gátolja a vasionok diffúzióját a cink felé.
A fentiek közül az alumínium mennyisége fontos tényező a horganyzott réteg szerkezetének megváltoztatásában. Ha az alumíniumtartalom rögzített, az olyan folyamatparaméterek, mint a horganyzási idő, a folyékonyság (ahogy az 3-5 ábrán látható) és a horganyzási hőmérséklet is befolyásolják a cinkréteg szerkezetének változását. Ezért a tűzihorganyzás gyártásánál e három tényező kapcsolatát az eljárási előírások határozzák meg, és csak szigorúan ellenőrzött üzemi körülmények között lehet a kívánt horganyzott réteget előállítani.
(3) A vas hatásainak ellensúlyozása olvadt cinkben
Az alumínium reagál a vassal az olvadt cinkben, és három vegyületet képez: FeAl, FeAl₂ és FeAl3, ezáltal csökkenti a horganyzott rétegre gyakorolt hatását.
