Когда говорят про кислотную промывку, многие сразу представляют себе простое удаление окалины или ржавчины с металла перед цинкованием. Но это слишком узко, и вот где кроется первый подводный камень. На деле, это не просто ?отмыть?, это именно подготовка поверхности к адгезии. От того, как прошла эта стадия, зависит, насколько прочно ляжет цинк, не будет ли отслоений через год-два. В нашей практике на объектах, связанных с подготовкой металлоконструкций для последующего горячего цинкования, приходилось сталкиваться с разными подходами, и не все они были удачными.
Если копнуть глубже, то кислотная промывка — это контролируемая коррозия. Мы не просто растворяем оксиды железа (Fe2O3, Fe3O4), мы создаем на поверхности активный, слегка протравленный микрорельеф. Идеальная поверхность после промывки — не блестящий ?белый? металл, а матовая, равномерно шероховатая. Это ключ. Часто, особенно на старых линиях, пытаются добиться именно блеска, увеличивая концентрацию или время выдержки, а потом удивляются плохой адгезии покрытия.
Здесь важно понимать состав загрязнений. Помимо ржавчины, это могут быть прокатная окалина, остатки смазок, продукты атмосферной коррозии. Соляная кислота (HCl) справляется с окалиной лучше серной (H2SO4), но требует более жесткого контроля выбросов. В цеху, который мы посещали у партнеров из ООО Сюйчжоу Кэцзюйлисинь Машинери, видел как раз двухступенчатую систему: сначала обезжиривание, потом именно соляная кислота с ингибиторами. Ингибиторы — отдельная тема, без них идет активное водородное охрупчивание основного металла, особенно критично для высокопрочных сталей.
Температура раствора — еще один момент, который часто упускают из виду. Холодная кислота работает медленно и неравномерно, может оставить пятна. Перегретая — слишком агрессивна, повышает риск перетравливания и тех самых выбросов паров. Оптимум где-то 25-35°C, но его нужно поддерживать, особенно при непрерывной загрузке новых холодных конструкций. Это не теория, а вывод после одного случая с браком партии балок, когда ночная смена не проконтролировала падение температуры в ванне.
Сама ванна для кислотной промывки — это не просто бак. Материал — критичен. Стеклопластик с внутренним покрытием из винилэфирной смолы или же полипропилен. Сталь не подходит категорически. Система подогрева — обычно титановые теплообменники, они стойки к HCl. Но самое важное — система вентиляции и нейтрализации паров. На новом производстве в промышленном парке деревни Цзенань, куда переехала компания ООО Сюйчжу Кэцзюйлисинь Машинери, на эту систему обратили особое внимание, что сразу видно по организации цеха.
Логистика деталей до и после промывки — отдельная головная боль. Мокрые конструкции нужно быстро и аккуратно переместить на промывку водой, а потом в флюсовальную ванну. Любая задержка ведет к так называемой ?вторичной ржавчине? — легкому пожелтению поверхности, которое уже не смоешь и которое ухудшит качество цинкования. Видел, как на одной линии использовали систему роликовых конвейеров с регулируемой скоростью, чтобы минимизировать простои. Это дорого, но снижает брак.
Что касается утилизации отработанного раствора. Просто слить в канализацию — преступление. Нейтрализация известью или каустической содой с последующим осаждением солей железа — обязательный этап. Современные установки позволяют даже регенерировать часть кислоты, но это уже для очень крупных производств, вроде того, что заявлено с резервной мощностью цинкования в 100 000 тонн. Там уже закладывают такие системы на этапе проектирования.
Самая частая ошибка — неравномерность. После промывки и перед флюсованием металл должен быть однородного серо-матового цвета. Если видны разводы, полосы более светлые или темные — это сигнал. Либо неоднородная концентрация кислоты в ванне (плохая циркуляция), либо остатки масла на поверхности, которые кислота не взяла. Такие детали пускать в цинкование нельзя, нужно возвращать на повторное обезжиривание и промывку.
Перетравливание. Поверхность становится слишком шероховатой, почти ?песчаной?. Это видно невооруженным глазом. Адгезия цинка может быть даже хорошей, но сама прочность поверхностного слоя металла снижена, плюс увеличивается расход цинка. Причина — слишком высокая температура, концентрация или время выдержки. Иногда такое случается с углеродистыми сталями сложного профиля, где в пазах раствор ?застаивается? и работает дольше.
Недотравливание. Опаснее, потому что не всегда очевидно. Кажется, что деталь чистая. Но после цинкования в этих местах могут появиться ?раковины? или отслоения. Проверяется обычно контрольной зачисткой абразивом на краю детали — если под тонким слоем видна окалина или ржавчина, значит, процесс не дошел. Частая причина — заниженная концентрация кислоты из-за ее истощения, которую вовремя не скорректировали.
Кислотная промывка не существует сама по себе. Ее результат напрямую диктует условия следующего этапа — флюсования. Флюс (обычно водный раствор хлорида аммония и цинка) наносится на идеально чистую и активированную поверхность. Если после кислоты остались следы солей железа (желтые подтеки), флюс с ними прореагирует, но его активность в этом месте упадет, что приведет к пропуску покрытия.
Есть нюанс с промывкой водой после кислоты. Вода должна быть чистой, желательно деминерализованной или как минимум умягченной. Соли жесткости (кальций, магний), оставшиеся на поверхности после высыхания, создадут барьер между металлом и флюсом. Видел, как на одном из старых производств эту проблему решали простой заменой водопроводной воды на очищенную, и процент брака упал заметно.
И, наконец, цинкование. Если подготовка, включая нашу кислотную промывку, прошла идеально, то расплавленный цинк ложится ровно, с минимальным напряжением, образуя плотный, блестящий слой с четкой кристаллизацией. Любые дефекты покрытия — ?слезы?, наплывы, темные пятна — часто корнями уходят не в сам чан с цинком, а на два шага назад, именно в подготовительные ванны. Поэтому в серьезных компаниях, которые занимаются не просто цинкованием, а исследованиями в этой области, как та же ООО Сюйчжоу Кэцзюйлисинь Машинери, контролю подготовительных операций уделяют не меньше внимания, чем основному процессу.
Сейчас много говорят про ?зеленые? технологии, про замену соляной кислоты на какие-то органические комплексы или механические методы очистки. Пробовали на экспериментальных линиях дробеструйную обработку. Чистота отличная, адгезия даже лучше за счет чисто механического рельефа. Но проблема в пыли, в энергии, и главное — такая очистка не всегда удаляет все соли, которые уже проникли в поры ржавчины. Для ответственных конструкций, особенно для тех, что потом пойдут на объекты инфраструктуры, которые строят дочерние структуры компании вроде Сюйчжоу Цзюйнен Даолу Аньцюань Шэши, комбинированный метод (механика + короткая кислотная активация) видится перспективным.
Другое направление — автоматизация контроля. Датчики pH, редокс-потенциала, концентрации ионов железа в реальном времени. Это позволяет не работать ?по таймеру?, а точно дозировать время выдержки для каждой партии, в зависимости от степени загрязнения. Это уже не фантастика, такие системы потихоньку внедряются. Но требует перестройки всего мышления оператора — он становится не ?кнопочником?, а технологом, следящим за графиками.
В итоге, кислотная промывка остается краеугольным камнем. Это грязный, сложный, но абсолютно необходимый этап. Его нельзя пропустить или сделать спустя рукава. Все двадцать лет, что некоторые игроки на рынке, как упомянутая компания, двигаются вперед, этот этап только усложнялся и обрастал нюансами, а не упрощался. И, наверное, так и должно быть. Потому что хорошее цинкование начинается не у цинкового котла, а у кислотной ванны. И любая экономия или невнимательность здесь вылезет потом, на готовом изделии, когда исправлять будет поздно и дорого.
