JPS59200770A - 流体コンデイシヨニング用の腐食防止添加剤 - 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】 発明の分野 本発明は、一般的に言えば、腐食防止用流体添加剤に関
する。更に具体的に言えば、限定するものではないが、
本発明は、冷却装イ？゛イ系及び類似装置の金６部材の
腐食を防止するための改［４された組成７吻に関する。

従来技術の記述 従来技術では、これまで、多数の種類の腐食防止用組成
物が提案されて℃・る。ラジェーターの冷却液用添加剤
に対するいくらかの従来技術では、腐食防止剤兼凝固点
降下剤として作用する化合物が使用されていた。この教
示の例としては、水性冷却液のクロム酸アルカリ金屑添
加剤を’ｌ’：ｌ’　！７’（’　５／！求している米
国特許第１．４０５．３２０号が挙げられる。その後の
開発では、米国特許第２，１５３，９６１号によって例
示されるように、−価及び多価アルコールの如き種々の
不凍液に所定のクロム的アルカリ金属を添加することに
よってい食を防止することが教示されている。更に、従
来技術の防止剤は、硝酸塩、燐酸塩、亜硝ｒ娑ナトリウ
ム及び関連化合物の如き特定金属のＺ＼加剤を使用して
いた。

環境問題が生じたその後の開発では、ある種の添加剤即
ち塩素酸塩、亜硝酸塩等の使用がそれらの潜在的゛１゛
ツ発性汲び発癌性のために否定された。

更に、従来技術には、移々の他の形態の腐食防止剤も見
られる。例えば、米国特許第３，２３１．５０１号は、
はう酸塩を添加した水性冷却液処理用組成物を開示して
いる。また、米国特許第５．６３９．２６３号は、特定
のスルホン酸塩及び無機金属塩と一緒に水分散性タンニ
ンを使用している。かくして、従来技術には、加熱及び
冷却系の金属部材の腐食防止用の広範囲の有機及び無機
物質についての教示がある。また、鉄、銅、ニッケル、
はんだ等の如き所定の金属を保護するために特定の添加
剤が開発されている。

発明の概要 本発明は、冷却系で使用するための流体用の改良された
腐食防止添加剤組成物であって、発癌性、γｈ存在爆発
性又は他の好てしくない副作用を有する物質の使用を回
避しながら系のすべての金属又は他の部材の向上された
有効な保護を提供する組成物にｌ”Ａする。この組成物
は好ましい形態では冷却液に対して所定の濃度で添加す
るだめの過塩素酸塩より本質上なり、またこの組成物は
特定物質の保護作用を対象として９目加的な化合物をバ
ランスよく添加することよりなる。

それ故に、本発明の目的は、冷却系及び℃１倶装置用の
改良された腐食防止添加剤をトノ、”供することである
。

また、本発明の目的は、５４　ｎｉ上容認されそして発
癌性を示さな（・腐食防止添加剤を提イＳ（することで
ある。

更に、本発明の目的は、鉄器す」及び体製冷却装置系の
部材並びにアルミニウム、４収はんだ四の如き他の金属
及び合金の関連部材に対して有効な腐食防止をもたらす
水溶液を提供することである。

本発明の他の目的は、流体流れのキャビデージョンが存
在する可能性のあるＱ＋ｉ域に〃・４１食防止１（Ｊｊ
える循環装置系部材の表面破りを４′、！　、１↓ＩＩ
ろことである。

最後に、木犀［男の目的は、’Ｊｌｉ　ｇｒ４系液体液
体用用老少げする添加剤組成物であって、しかも金にく
構造部材に対して最大の腐食保蔵をもたらず添加剤組成
物を杉、供することである。

本発明のイ（”７、の目的及び利益（主、次の詳細な説
明からψ１らかになるであろう。

好ましい具体例の記述 木犀り」ば、冷却系及び類似装置で使用されそして系の
金属部材特にその鉄製及び（又は）鋼製部材を保護する
ための恥食兼キャビテーション抑制添加剤に関するもの
である。この添加剤組成物は、水から神々の一価及び多
価アルコール基材液体に及ぶ範囲の幾つかの冷か液材料
のどれにおいても用いることができる。いずれにしても
、この添加剤組成物は水溶液の状態で系の内部金属構造
体に対して保強″４覆を提供し、そして本発明に従った
完全フ（す添加剤組成物は系の部材をすべての腐食作用
が実′良上ないようにすることができる。

基本的にはそして現時点で好ましい形態では、冷却液材
料に対する主要な添加剤は、過塩素酸のアルカリ又はア
ルカリ土類金属塩である。最とも好ましいものは、冷却
液に対して１００　ｐｐｍ程度からそれよりずっと多い
割合に及ぶ広範囲の濃度で添加される過塩素酸す）　Ｉ
Ｊウム塩Ｎａ　ＣＩ　Ｑ　ａ・ｌ−１２Ｑである。この
とき、溶液はイ吊かな塩基側のｐＨに綴衝されるが、こ
れについては以下で説明する。

一般的に言えば、このときに、溶液状態で十分ｔｃ過塩
素酸イオン（ｃｓｏｌ　）　　を生じる過地薬酸ナトリ
ウムー水塩の水溶液の添加は、自動車、トラック、バス
等の各エンジンの冷却系における鉄及び（又は）＠、銅
及び合金、アルミニウム等に対して極めて有効で且つ安
全な腐食防止なｆｙｆｆ　（、＋Ｌ　Ｌ、そして過塩素
酸塩腐食防止添加剤は船の冷却系、住宅用及び産業用冷
却設備並びに金属部材を和み合せて使用する任意の循環
流体系の如き多数の用途においても用いることができる
。他の過塩素１伊アルカリ及びアルカリ土類塩も同様に
用いろことができるが、コストが主な名、蝋事項である
。

鉄製又は鋼製システム部材の表１ｎｊ上における腐食破
損は、Ｉｉ”ｅ２ｏ３（一般にばＭと称される）の生成
から始まる。この種の６タ化物皮ｆｆｆａは、それが絶
えず腐食プロセスの一因となるので非保憔特性を示す。

冷却液又は溶液への過塩素酸イオンの添加は、それと接
触する鉄製又はヤ製部材に保護酸化物皮１１・夕を形成
させろ。この過塩素酸イオンは、混成酸化状態を引ざ起
こして表面四三酸化鉄（ＦｅＱ・Ｆｅ２Ｏ，）（以後、
Ｆｅ　５０４と称する）を生成する。

この鉄の交互の酸化物は、非腐食性であり、そして実際
に十分な乙）度で例えば約１００　ｐｐｍよりも多い濃
度で用いられると堆積して遮蔽保護被覆を形成する。加
えて、過塩素酸イオンの存在は、か〜る保−Ｔ作用を示
しそして鋼、黄銅、はんだ等の如き冷却系内の他の金属
に対して悪影響を全く及ぼさず、そしてこれらの部材は
実際に他の溶液添加剤によってより一府の良好な保護が
与えられるが、これについては以下で更に説明すること
にする。

こ〜に本発明において、過塩素酸イオンの添加は、キャ
ビテーションパターンが起こり得るような冷却系内部通
路又は流路において極めて有効な腐食防止を提供するこ
とが分った。かくして、キャビテーションバブル領域内
の部分は実際の腐食防止用流体物質と接触しないように
なるが、しかし本発明によれば、過塩素酸イオンの存在
によって形成されるＦｅ　ｘ、０４皮膜によって保、Ｉ
！Ｊがなお提供される。従来技術の流体腐食防止剤を使
用すると、いくらかの鉄製及び鋼製エンジン部月−Ｈに
特にシリンダーライナーにおける如き擾動軸に泪って苛
酷なピッチングが形成されるが、過塩素酸塩で誘発させ
たＦｅ　ｓｏ　４被覆は、完全保護遮蔽を維持する。

また、冷却系の付帯アルミニウム部材に対して最大限の
保護を提供するために、更に水和物形態のけい酸ナトリ
ウム（Ｎａ　２　Ｓ　＋　０３・５Ｈ２０）を広範囲の
濃度で添加することができる。４６０　ｐｐｍを含めた
濃度範囲でけい酸イオン（Ｓ＋０５２）を添加すると、
アルミニウム表面を被覆する化学反応が引き起こされる
ことによって循環冷却液からの腐食保護が提供される。

けい酸ナトリウムの他に、多数の関連するけい酸塩例え
はツク−及びオルトげい酸塩並びにシリコンエステルを
用いてアルミニウム構造材上に同様の保護表面被覆を提
供することができる。

アルミニウムのピッチング傾向に活発に反作用する硝酸
ナトリウムの添加、並びに長期間にわたって局部的な←
シつ春を引き起こす可能性がある腐食性物質を！ｊｌｉ
捉し且つ凝固する傾向を持つ毛羽立ち被慢の形成によっ
て、追加的なアルミニウム構造材腐食保論を提供するこ
とができる。７００ｐｐｍ程度の低濃度までの硝酸ナト
リウム又は硝酸イオン（ＮＯｉ　）の添加は、アルミニ
ウム上のピッチングを防止し且つ形成された被覆を毛羽
立ちさせる働きをする。しかしながら、硝酸イオンは広
１碩囲の儂庶で用いろことができることを理解されたい
。

水溶液のｐ　Ｈ値は、は５砂（Ｎａ２Ｂ４０７．・５Ｈ
２０）の如き緩ｆＭＩＴ剤の所定量の添加によって所望
の範囲内に保つことができる。かくして、所望のｐＨＨ
値節を生せしめるには比較的高濃度の緩衝剤が必要とさ
れよう。この目的に対しては、種々の他の炭酸塩及び瞬
【１！塩を周知の態様で用いることもできる。また、ポ
リアクリル酸ナトリウムの如きキレート化剤を約２５　
ｐｐｍの低碗度で添加して冷却溶液の硬度を調節し且つ
異物の不当な凝固を防止することができる。更に、エチ
レンジアミン四酢酸（Ｅｌ）ＴＡ）又はニトリロ三酢酸
（Ｎ　Ｔ　Ａ　）の如き他のキレート化剤を予め選定し
た有効ｚ瓜度で用いることができる。

また、冷却系において用いられる銅及び黄銅部材に対し
て更に保護を提供するのが望ましい場合がある。かくし
て、水溶液に対して工業等級のトリルトリアゾールを約
２００　ｐｐｍの低濃度で添加すると、かＮる銅及び黄
銅の腐食防止が提供される。はんだの接合部は、２−メ
ルカプトベンゾトリアゾール又はそのアルカリ金属塩の
うちのどれかの添加によって保護することができる。ま
た、はんだ保護剤を所望の１／ｄａまで添加すると、は
んだ表面上に保護皮膜が形成されこれによって循環冷却
液及び腐食性物質との接触から遮蔽される。

例Ａ 鉄、鋼、アルミニウム、黄銅及び銅試験片に対して、過
塩素酸イオンを含む溶液の存在下に主要試験を実施した
。かくして、少なくとも１１００ｐｐ濃度の過塩素酸ナ
トリウム−水和塩の水浴液であって、そのｐＨを約９の
僅かに塩基側の値に緩衝するのに十分なけう砂を添加し
たものは、鉄及び鋼試験片上にｒｅ　３０４皮膜を効率
的且つ迅速に形成することを示し、これによって腐食防
止を提供する。黄４ｊｉ及び銅試験片では有害な影響は
全く認められず、これに対してアルミニウム試験片は僅
かなピッチングを示した。アルミニウムの腐食は、先に
記載した如き追加的な添加剤（けい酸塩、ｎ１４酸堤）
を用いて効率的に防止することができる。

例　　Ｂ 過塩素酸塩及び硝酸塩を含む水性冷却液を混合すること
によって、重要な構成、部材の基本的な腐食防止が提供
された。かくして、過塩素酸ナトリウム−水和塩は約４
５０　ｐｐｍの割合のＣ１□：　　イオンを生じ、そし
て硝酸ナトリウムはＮＯ３−の存在を約７００　ｐｐｍ
まで増加し、これによって、試験で示されたように鉄、
鋼、アルミニウム及びはんだの腐食を極めて有効に防止
する。黄銅及び銅では、椿微の腐食損失が認められた。

Ａ８ＴＭＡｍｅｒｉｃａｎ　Ｎａｔｉｏｎａｌ　５ｔａ
ｎｄａｒｄｓ　−１９８２、ＡＮＳＩ／ＡＳＴＭ　１）
１３８４　　（１９７５年回許可）の第２１５〜２２３
頁に示される如き”　ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＴｅｓｔ　Ｆ
ｏｒ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｏｌａｕｔｓ　ｉｎ　Ｇｌａ
ｓｓｗａｒｅ　”の所要操作に従って、上記低腐食冷却
液の試験を実施した。腐食による油量損失は欅微であり
、これは構造部材金属試験片に対する優秀な保りを示す
。

例　　Ｃ Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｎａｔｉｏｎａｌ
　５Ｌａｎｄａｒｄｓ　−１９８２、ＡＳＴＭ　　Ｄ２
ｓ７ｏ−７ｇの第５５７〜３６５頁に示される如き”　
Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　５ｅｒｖｉｃｅＣｏｒｒｏｓｉｏ
ｎ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｃｏｏｌａ
ｕｔｓ　”　　の標準操作に従って、過塩素酸ナトリウ
ム−水利塩及び硝酸ナトリウム例えば４５０　ｐｐｍの
０１０４−及び７２０　ｐｐｍのＮＯ３−を含む水溶液
を試験した。エンジン条件を模擬しそして１９０°Ｆの
温度で実施されたこの試験も亦、特に高温冷却液を用い
る冷却系において腐食防止剤としての過塩素酸塩添加剤
の有効性を明確に示す。３３２時間の連続試験後の金属
試験片の重量計算によれば、鋼ではゼロの重量損失、そ
して鋼、黄銅及び鋳鉄では１０００５〜０００１％の程
度の損失の極めて良好な腐食防止が示されろ。また、ア
ルミニウム及びはんだの１１ｊ失は缶視しａろ程のもの
であって容認範囲内である。しかしながら、これらの金
属は、先に記載した如き４１ｒ殊の添加剤で更に保護す
ることができる。

上記の添加剤濃度に関する記述は比試験の場合におげろ
ように比較的正確になされているけれども、活性添加剤
濃度は有効な腐食防止作用を得ながら広範囲にわたって
変動できることを理解されたい。かくして、所定の添加
剤組成物を調製するに当って、過塩素酸塩、けい酸塩、
硝酸塩、はう酸塩及び他の添加剤のどれでも乾燥基準で
広範囲にわたって変動させることができる。

例　　Ｄ 極めて有利に機能することが判明した完全型腐食防止溶
液は、次の如き特定の割合で処方することができる。

過塩素酸ナトリウム−水和塩　　　　ｏ６３５，９／４
けい酸ナトリウム　　　　　　　　　　１ろｏｏ９／１
硝酸ナトリウム　　　　　　　　　　　１．０００　、
ｑ／１はう酸ナトリウム（はう砂）　　　　　　４．５
　　ｇ／ｌポリアクリル酸ナトリウム　　　　　ｏ、ｏ
２ｓｇ／ｌトリルトリアゾール　　　　　　　　　　０
．２００　ｇ／ＩＪ２−メルカプトベンゾトリアゾール
　　Ｏ，ｓｏｏ、９７Ｖ合計　Ｂ１６ｏｇ／ｚ 上記組成物は、鉄、鋼、アルミニウム、ｅイト１１，５
７銅及びはんだの保護に対する完全腐食防止添加剤を提
供し、しかも溶液に対してＪ　ｆｉｑ及びキレート化調
節も提供する。かくして、主列の過塩素酸塩添加剤は金
属部材特に鉄及び鋼を保♀にする働きをするが、残りの
添加剤は完全腐食保、仏プロセスを満たすために選択的
に働く。冷却液の成分の最終的選択は、冷却系内にあっ
て該液と接触するある種の金属材料の存在又は不在によ
って指図されることができ、そしＣかＮる調節は各々の
特定の冷却用途の事情に従って変動させることができる
。

添加剤は水若しくはイ１０の基準冷却液材料への添加の
ために！゛２ｊ・ン状５ψ・で−ｙｆｆｌｊ　’Ｉ’＋
（することができ、又は液状冷Ｈ１，ｉ！ｐＪを完全１
．ｒ形で二（１製することもできる。

過塩〕・：１ライオンを冷却液中にへ１γ入する他の方
法は、陰イオン交１み・；Ｉ２１脂の如きキャリアの使
用による。例えば、”Ａ１０ｌ−１）″又は”Ａ１０２
−Ｄ″の如キイオン交換樹脂（ダイヤモンド・ジャムロ
ック・カンパニーから市場で入手可能である）を処理し
て禍塙索へ′ｙイオンを担持させ、かくしてその後にこ
れを冷却液中に直接配量することができる。この場合に
は、この源はイオン交換樹脂のカラムを通過する如き過
塩素酸であってよく、そしてその充填された樹、脂は次
いで冷却液中に所望の濃度で導入されるＮａＯＨ、ＫＯ
Ｈ等の如き強塩基溶液によって洗浄することができる。

再び、冷却液は、ｐＨを僅かな塩基性に調節するために
緩衝されるべきである。

また、ある種の冷却液又は循環液用途ではか又る液の硬
度をｆＧＩＪ　＠することが望ましい場合もある。

この場合には、カルシウム、マグネシウム等の除去を助
けるために、市販の陽イオン交換樹脂例えは米国ニュー
ジギージー州ノ（−ミンガム所在り）ンプロン・コーポ
レーションかう入手テキＺ、）”　Ｈ，−１ｑ　ｏ　ｌ
０ＮＡＣ１１を溶液に加えろことができる。

本明細書中に記載した各物質の組成及び濃度に対しては
様々な変更をなすことができる。まカニ、こＮに開示し
た特定の実垢例におし・て）１、本発明の精神及び範囲
から逸脱せずに幾多の変更修正をなすことができること
を理仰７さ旧、た℃・。

−い。

代理人の氏名　　倉　内　基　弘　／１／−丁〕＼

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）流体循環冷却系の腐食防止剤であって、該流体と
   溶液状態にあり且つ過塩素酸イオンを生成する添加剤を
   相乗的有効量で含む腐食防止剤。 （２）添加剤が可溶性過塩素酸アルカリ塩である特許請
   求の範囲第１項記載の腐食防止剤。 （３）添加剤が少なくとも１００　ｐｐｍの濃度にある
   過塩素酸す）　ＩＪウムー水塩である特許請求の範囲第
   ２項記載の腐食防止剤。 （４）硝酸イオンを溶液状態で少なくとも１００ｐｐｒ
   ｎの濃度で生じる第二の添加剤を更に含む特許請求の範
   囲第１項記載の腐食防止剤。 （５）第二の添加剤が硝酸ナトリウムである特許請求の
   範囲第４項記載の腐食防止剤。 （６）　　けい酸イオンを溶液状態で少なくとも２００
   ｐｐｍの濃度で生じる第三の添加剤を更に作む特許請求
   の範囲第４項記載の腐食防止剤。 （７）　　けい酸イオンを溶液状態で／しなくとも２０
   ０ｐｐｍの濃度で生じる第二の添加剤を更に含む特許請
   求の範囲第１項記載の腐食防止剤。 （８）　　少なくとも１種の添加剤を更に含む特許請求
   の範囲第６項記載の腐食防止剤。 （９）添加剤溶液のｐｌ−Ｉ値を調ｉｉ′ｉする緩衝剤
   を更に含む特許請求の範囲第６項記）１：にの腐食防止
   剤。 αα　トリルトリアゾール添加剤を１００〜４００ｐｐ
   ｍの範囲内の濃度で更に含む特許請求の範囲第６項記載
   の腐食防止剤。 ａＤ　　ベンゾトリアゾール添加剤を１００〜４００ｐ
   ｐｍの範囲内の濃度で更に含むＱ’ｒ　Ｗ「請求の範囲
   第６項記載の腐食防止剤。 ａ２１２−メルカプトベンゾトリアゾール添加剤を１０
   ０〜１．　ｏ　ｏ　ｏ　ｐｐｍの範囲内の極度で更に含
   む特許請求の範囲第６項記載の腐食防止剤。 （１３）　　溶液硬度を制御する娘度で陽イオン交換位
   （脂を更に含む特許請求の範囲第６項記、１あの腐食防
   止剤。 （Ｉ・１）　添加剤が、イオン交排樹脂から直接誘導さ
   れる如き過塩素酸イオンである特許請求の範囲第１項記
   載の１ｇ食防止剤。 Ｑ５１　　（１］’ｉ　ＨＭ流体冷却液を使用して冷却
   系のシステム構造金属の腐食を防止するに当り、 過塩素酸イオンを該流体冷却液と溶液状態に１００〜１
   ．０００　ｐｐｍの範囲の濃度で添加することからなる
   ６食防止法。 （Ｉ６）　　硝酸イオンを流体冷却液と溶液状態に２０
   ０〜２．０００　Ｔ）ｌ’３ｍの範囲の５Ｄ度で添加す
   ることを更に含む特許請求の範囲第１５ｆＭ記載の方法
   。 面　けい酸イオンを流体冷却液と浴液状態に３００〜６
   ００　ｐｐｍの範囲の濃度で添加することを更に含む特
   許請求の範囲第１５項記載の方法。 （１８）けい酸イオンを流体冷却剤と溶液状態に３００
   〜６００　ｐｐｍの範囲の濃度で添加することを更に含
   む特許請求の範囲第１６項記載の方法。 （１９１鉄、桐、アルミニウム、銅、黄銅、はんだ及び
   他の金属構造部材のうちのどれかを含む可能性がある流
   体系において非腐食に１循環液として使用するための水
   溶液であって、 水と、 水１１当り過塩素酸イオンを溶液状態で０１０〜５！！
   の範囲内の量で生じる過塩素酸塩と、を含む水溶液。 （２０）アルカリ及びアルカリ土類金属を含む群の硝酸
   塩を水１１当り溶液状態で０５〜ｉｏｙの範囲内の量で
   更に含む！袖゛♂Ｉ請求の９・ｌ）囲第１９項ｎ己；Ｉ
   戊の水溶液。 （２１１けい酸アルカリを水１１肖り溶液状態で０、５
   〜５ｇの範囲内の量で更に含む特イ′１請求σつ範囲第
   １９項記載の水浴液。 （２２１鉄、鋼、アルミニウム、銅、黄銅、しまんだ及
   び他の金属構造部材のどれかを含む可能性がある流体系
   の非腐食性循環液として使用するための水溶液であって
   、 水と、 過塩葉酸イオンを水１１当り酢液状態で０．１０〜１０
   ｇの範囲内の量で生じる陰イオン交換樹脂と、 をバーむ水溶液。 ｒ２３ｉ　　流体６＋’＋　”ｌ’ａ糸において流体と
   接触する鉄及び鋼システム部材のＪ！：；食を防止する
   方法において、該システム部材上にＦｅＱ・Ｆｅ　２０
   ３　の保護混成酸化物波へを形成させるのに十分な量の
   過塩素酸イオンを該流体に添加することからなる腐食防
   止法。 （２４）添加工程が、アルカリ全尿塩及びアルカリ土類
   金属塩から選定される如き過塩素酸塩の有効量を流体と
   溶液状態にすることからなる特許請求の範囲第２３項記
   載の方法。 Ｃ７５）添加工程が、過塩素酸イオンを結合状態で有す
   る陰イオン交換樹脂の所定量を流体中に入れることから
   なる稍許栢求の範囲第２３項記載の方法。