JPS5839785A - 化学装置の耐食性向上方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、７ｉ、ｚｒ、ｒａ等で代表される新金属を素
材とする化学装置Ｏ耐食性向上方法に関するものである
。

新しい化学反応の応用が展開され、又従来の化学反応に
ついても省エネルギーや製品々質の向上尋を目的として
新しい反応条件が検討され１反応の高ｓ化、高圧化、低
ｐＨ化等が進行し、化学プロセスにおける腐食環境は益
々厳しくな〕つつある。その為従来の耐食性鋼に代って
Ｔｉ、Ｚ＋　。

Ｔａ等の所謂新金属が脚光を浴び、その適用例が増加し
つつある。ところが腐食環境は温度、圧力。

ｐＨ１試薬、副成物等の複合的影Ｗによって予想以上の
悪化を見せておシ、新金属といえども孔食等の腐食を発
生することが報告されている。新金属を素材とすｂ化学
＃ｓ装置の腐食、殊に孔食和ついては、へロゲンイオン
の存在する反応条件下゛においてもつとも発生し易いこ
とが確認されており。

へロゲン堆を触媒とする石油化学工業分野、必然的にへ
ロゲンイオンが混入してくる高温高圧廃棄物処理Ｖステ
ム分野＊においては新金属の耐食性を向上させる必要に
迫られている。

本発明はこの様な事情に着目してなされた亀のであって
、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｔａ専の新金属を、素材の段階又は化学
装置として組立てた後の段階で。

その表面に硝酸処理を施すことを要Ｗとするものであり
、事前処理や事後％理の有無、処理温度。

処理時間、他の試薬との併用蛇何、硝酸濃度等について
は特段の制限を受けるものではないが、以下実験例を述
べることによって本発明の構成及び作用効果を説明し、
Ｉ！に本発明の好適条件や防食機構等について述べる。

尚特許請求の範囲に記載した実施１ｍ様は本発明を制限
する主ＷＯものではな（、前・後記の主旨に反しない変
更実施は全て本発明の範囲に含まれる。

７　ｉ　、　Ｚ　ｒ　、　Ｔ　ａ等の耐食性に関する研
究は従来余り行なわれておらず試行錯誤の中から出発し
なければならなかったが一７ｉ容器については。

ＮａＣ／水溶液中にＳＯ４１Ｎ０３−、Ｃｒ’＋。

ｐｏ４−停のイオンを添加することによってＴｉ。

孔食が抑制され、ＺＩＣ′）いて−８０４＊によって孔
食が抑制されるとの報告がある。しかるにこれらの報告
は、へロゲンイオンを含む反応液中に孔食Ｏインヒビタ
ーとして前記イオン類を加えるものであるから反応液が
これらインヒビターで汚染され化学ｆｆ応の進行や製品
々質ｊｃ悪影響を汲ぼすということが心配される。そこ
で本発明者等は、化学装置におけるＴｉ　、Ｚｒ　、Ｔ
Ｉ尋の素材を化学的処理によって予め耐食性を高める必
要があると考え、以下述べる様な検討に入った。

まず試料として、工業用の７ｉ及びｚｒからなる矩形片
（２０ｍ　Ｘ　２０　ｗｍ　Ｘ　１　ｆｌ）を準備し―
そ〇一端にリード編を溶接した。次に１−を有効表面積
として残し、残部をフッ紫系樹脂で被覆して試料電極と
した。

環流冷却式コンデンサを設けた７ラスコ中に試験溶液と
して８憾Ｂｒ−溶液（ｐＨ６）を入れ。

次いでこの中ｉＫ試試料電極対対極白金板）、照合電極
（Ａｇ／Ａｇ、Ｃ／１［極）を挿入し、８９ｂＢ＋−溶
液を沸騰させなからボテンＶヨスタットヲ用い試料電極
の電位を５０　ｍｖ、ｚ＝の速度でプラス側へ走査させ
、その時の電流値を読みとって第１図に模式的に示す電
位−電流曲線を求めた。そして同図におｈて電流値が急
激に立上る点の電位を孔食電位としたが、孔食電位が高
いほど孔食の発生が抑制されゐので、孔食電位の高低に
よって耐食性の良し悪しを判定した。第１表はＴｉ及び
ｚｒの試験面をエメリー紙＃１２０で崖に研摩しただけ
の亀の（Ｉ６１）と、請研摩に続いて種々の化学的処理
を加えたもＣ）　（ＪＫ２〜１８）について夫々の孔食
電位測定結果を示すものである。第２表は試験液を沸騰
Ｓ　＊　Ｃｔ−溶液（ｐＨ６）とした場合における試験
結果で、Ａ１９は屋１と全（同じ様に研摩のみしたもの
であシ、４２０〜８１ｔｉ、＃研摩に続いて種々の化学
的処理を加えたものである。＄８表は試験液を常温の１
６嗟Ｉ−溶液（ｐＨ９）Ｋ変更した場合の結果を示すも
ので、ここではＴＩについても同様に試験を行なってい
る。ム８６は試験片の表面をエメリー紙＃４００で単に
研摩しただけのものであシ、Ａ８？〜４８は請′研摩に
［いて種々の化学的処理を加えたものを夫々表わしてい
Ａｇ５ｆ６？第１〜１表においてＯ印を付したものは耐
食性の向上効果が認められるものであり、Ｘ印は耐食性
の向上効果を認めることができないものを示す。

第１〜８表を総合的に判定すると、硝酸で処理した試験
片では、硝酸の濃度１ｍ度、処理（浸漬）時間、他の酸
との併用の有無にかかわらず耐食性向上効果を認めるこ
とができ、特に大気中での加熱を行なった後で硝酸処理
を加えたもの（４１７゜１８．２７，２８，４０，４１
．４２）では棒めて大きい効果が得られた。従って本発
明者等は硝＃による処理さえ行なえば良いとの結論に到
達し。

濃度、温度１時間醇については＃段の条件を設定しなか
ったが、上記の効果をよシ確実なものとする為には、硝
酸濃度として２Ｎ以上、処坤蟲度としては常温以上、処
理時間としては２時間以上とすることが推奨される。向
他の酸との併用を行なうに当って使用できる酸としては
、硫酸、弗酸。

燐酸１等が例示される。又硝酸処理に先んじて行なう酸
化処理は、酸化性算囲気、例えば大気中の加熱によって
遂行されるが、好ましい加熱温度の上限は７００℃であ
った。簡予備的な加熱処理を施した場合の硝酸処理条件
は幾分か緩和しても耐食性向上効果を低下させることが
なく、硝酸濃度２Ｎ、地理温度２０″Ｃ１処理時間２時
間を推奨下限値として夫々設定することができる。

硝酸処理以外の処理、即ちＲａ５ｓ、燐酸処理。

弗酸処理、純水処理の夫々単独１ｗｔいは大気中。

蒸慨中での加熱酸化、更には該酸化後ＯＲ酸処理。

燐酸処ｍ、弗酸処理、純水処理等は、Ｔ　’　＠　！　
’　ＩＴｉ尋の耐食性を実質的に向上させる程度迄には
至らなかった。

以上述べた如く硝酸処理又は硝酸と他の酸との混酸処理
、更には酸化性雰Ｓ＊下での加熱に引き続く上述の酸処
理を行なうことによって、Ｔ１゜ｚｒ、’ｒａ醇の耐食
性を有意義に改譬し得るに至った。この様な効果を挙げ
るに至った増肉についての理論的解明を完全に終えた訳
ではないが、ｉｉｉ在迄に判明したところは下記ｏａ、
ｂであゐ。但し理論的背景の相違があって亀、上述の主
旨に反しない範囲での変更実施及び改善実施は全て本発
明の範囲に含まれる。

即ちＴｉ、Ｚｒ及びＴａ中に含まれる轍量の脚素は、夫
々母材金属と結合してＴｉＣ，ＺｒＣ。

ＴａＣ等の炭化物を形成し、非金属介在物として母材中
に析出して匹るが、これら炭化物の自然電位は極めて高
い。従ってこれらの母材に例えばハロゲンイオン含有溶
液を接触させると、Ｃ／−イオン等が母材表面に露出し
ている炭化物の周辺に泳動し、当該部分にかけるｃｔ−
イオン等の濃度が濃縮された状態となシ、この部分でＣ
ｔ１！等の発生が起こＪ）、Ｔｉ、ｚｒ、Ｔａ等の表面
に形成されている不働態皮膜が破壊され、破壊部分から
孔食が始まる様である。これらの状況はオージェ（ＡＵ
ＧＥＲ）分析や走査型電子顕微鏡像等の観察によって明
らかにされてシ〕、孔食部には各炭化物が粒状となって
存在している。第２，８図はこれらを示す図面代用電子
顕微鏡写真であり、いずれも、孔食部に直径１μｍ程度
の粒子が認められる。

これに対し本発明の上記手段を採用すると、母材表面に
露出している’ｒｉＣ，ｚｒｃｓＴａｃ等の炭化物が硝
酸中に溶出され、溶出した後の凹部を含む全表面に不働
態皮膜が形成される。従って母材表面の電位が均一にな
夛、前述した様なへロゲンイオンの濃縮部がなくなって
孔食の発生因子が激減するものと患われる。

本発明は上述の如く構成されているので、’ｉ’＋。

ｚｒ、’ｒａ等で代表される新金属の過酷条件下におけ
ゐ耐食性を実質的に改曽し得るに至〕、上記素材を用い
る化学装置の耐久性が向上し、且つ安全性も高め得るに
至った。

【図面の簡単な説明】

＠１図は電位−電流曲線、＠２．ＩＩ図は図面代用のｍ
ｉｉ鋺写真で、金属組織を表わす亀のである。 出願人　　株式会社神戸製鋼所 第１図 電位 Ｖｖｓ　Ａｇ／ＡｇＣ／ 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｌｌＴｉ、Ｚｒ、Ｔａ錦の新金属を用いた化学装置の
   耐食性を向上する方法であって、少なくても上記新金属
   素材部分の表面を硝酸で地理することを特徴とする化学
   装置の耐食性向上方法。 （り特許請求の範囲第１項において、新金属素材部分を
   沸騰硝酸中に浸漬する耐食性向上方法。 （３）特許請求の範囲第１又は２項において、新金属素
   材部分が、予め酸化膜の形成されたものである耐食性向
   上方法。 （４）特許請求の範囲第８項において、新金属素材の酸
   化膜は、酸化性ガス算囲気中での加熱地理によって形成
   されたものである耐食性向上方法。