JP6670424B1

JP6670424B1 - スマット除去組成物

Info

Publication number: JP6670424B1
Application number: JP2019556297A
Authority: JP
Inventors: 敏史上恐; 勇介藤井
Original assignee: Asahi Chemical Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Co Ltd
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2020-03-18
Anticipated expiration: 2039-04-26
Also published as: WO2020217519A1; JPWO2020217519A1

Abstract

環境負荷が比較的小さいホスホン酸塩によるスマット除去方法を改良して、安定的かつ効果のさらなる向上を計ったスマット除去組成物を提供することを目的とする。ホスホン酸および／またはその塩の１種あるいは２種以上と、過酸化水素と、水と、を含むスマット除去組成物である。

Description

本発明は、鋼材の酸洗後、表面に生ずることのあるスマットを除去できるスマット除去組成物に関する。

熱延鋼帯の脱スケール処理、いわゆる「酸洗」は、塩酸、硫酸などの酸液に鋼帯を浸漬して行う。酸洗時には、スケール自体が酸液へ溶解し、あるいはスケール中の亀裂を通って酸液が鋼材表面に到達し金属の溶解と水素発生が起こり、スケールが鋼材表面から脱離する。

酸洗後は、酸液を温水で洗い流し乾燥させるが、このとき鋼材表面にスマットといわれる黒色の不溶解性残渣が付着することがある。

このスマットというのは、酸洗によりスケール、鋼帯素地が溶解した際に、鋼の表面に強固に付着する黒色や茶褐色の物質を総称したものであり、鉄鋼に含まれていた炭素が微粉末状になったものや、酸洗中の鉄イオンが水洗乾燥時に酸化鉄や水酸化鉄として鋼板表面に再析出したものからなると考えられている。スマットの付着は鋼板の色調を暗くするとともに、色むらを生じさせる。

さらにこれに加えて、このスマットが表面に残留していると、後工程の潤滑処理や各種表面処理に悪影響を与え、鋼材価値を著しく下げるため、除去する必要が生ずる。

このスマットを除去する方法としては、下記に示す特許文献１〜特許文献３などの方法が提案されている。

特許文献１の方法は、鋼材を硫酸酸洗後、４００ｇ／Ｌ以上のＨＮＯ_３を含有する２５〜８０℃の硝酸水溶液中に浸漬してスマット除去を行う方法である。しかし硝酸は窒素に起因するＮＯ_Ｘの発生による環境汚染の問題があり、また、スマットだけではなく鋼材表面も溶解するため、好ましくない。

特許文献２の方法は、鋼材をアルカリ水溶液下の過マンガン酸で処理し、処理後の溶液を電解酸化で再生して、循環再使用することを特徴としている。しかしマンガンは重金属であり、再生再使用など処理液やスマット処理後の水洗水の処理、手間を要し多大な経費を要する。しかも、将来的にはこのような重金属の使用が禁止されるおそれが多分にある。

特許文献３の方法は、ＰＨ値を４〜９に調製した、０．５〜１０％のホスホン酸塩水溶液でスマット処理をする方法である。この方法は、前記特許文献１、２の方法に比べて環境負荷は比較的小さいが、十分なスマット除去能力が得られないという問題がある。

特開昭６１−６９９８９号公報特開平６−３３０３５９号公報特許第３２０７６３６号公報

本発明者らは、スマット除去効果を向上させるため、ホスホン酸および／またはホスホン酸塩に種々の添加物の添加を試みた結果、過酸化水素の添加が最も効果のあることを発見し本発明を完成した。

すなわち、本発明の目的は、環境負荷が比較的小さい特許文献３のホスホン酸塩による方法を主体にして、より効果的なスマット除去能力を得るため、第三成分添加による効果のさらなる向上を計ることを目的とする。

本発明は、鋼材のスマット除去剤とスマット除去向上剤と水とが配合されてなる、鋼材のスマット除去組成物であって、
前記スマット除去剤が、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、アミノトリメチレンホスホン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸もしくはジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸およびそれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩もしくは有機アミン塩から選ばれる１種以上からなり、
前記スマット除去向上剤が、過酸化水素からなり、
前記スマット除去剤の濃度が０．５重量％以上であり、かつ前記スマット除去向上剤の濃度が０．５重量％以上であることを特徴とするスマット除去組成物

さらに、本発明は、ｐＨが１〜８であることを特徴とする。

本発明のホスホン酸系スマット除去組成物を用いることにより、安定したスマット除去効果を得ることができ、その産業的利益は多大なものがある。

本発明は、ホスホン酸および／またはその塩の１種あるいは２種以上と、過酸化水素とを含むスマット除去組成物であり、ホスホン酸またはその塩としては、分子内に少なくとも１つ以上の有機ホスホン酸基を含む化合物であればよく、特に限定されない。

かかるホスホン酸としては、具体的には、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、アミノトリメチレンホスホン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸があげられる。

また、ホスホン酸塩としては、前記ホスホン酸のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩などのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩のほか、アンモニウム塩、有機アミンとの塩があげられる。このうち、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩が好ましい。

上記のホスホン酸またはその塩は、１種のみに限らず、２種以上を併用してもよく、遊離のホスホン酸とその塩とを併用してもよい。

本発明においては、過酸化水素は、過酸化水素水であっても好適に使用することができる。

本発明のスマット除去組成物において、ホスホン酸および／またはその塩の濃度が０．５〜１０重量％であり、過酸化水素の濃度が０．５〜１０重量％であることが好ましく、より好ましくは、ホスホン酸および／またはその塩の濃度が０．５〜１０重量％であり、過酸化水素濃度が０．５〜６重量％である。

本発明のスマット除去組成物は、ホスホン酸またはその塩と、過酸化水素とを水に混合することにより製造することができ、ホスホン酸またはその塩と、過酸化水素のいずれか一方を水に溶解し、残る他方を前記溶液に加えてもよい。

かくして得られた溶液は、そのままスマット除去組成物として使用してもよく、所望により、ｐＨを所定の範囲に調整して使用してもよい。ｐＨの範囲は、1〜８、好ましくは３〜８、より好ましくは３〜７である。ｐＨの調整は、ｐＨ調整剤を前記溶液に加えることにより行うことができ、ｐＨ調整剤としては、無機酸、アルカリ剤などを適宜使用することができる。

本発明のスマット除去組成物は、さらにキレート剤、界面活性剤、水溶性有機溶剤などを含有させることができる。キレート剤としては、アミノカルボン酸、オキシカルボン酸、ニトリロトリ酢酸等を用いることができる。

界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、アニオン活性剤等を用いることができる。

水溶性有機溶剤としては、グリコール系溶剤、アルコール系溶剤等を用いることができる。

本発明のスマット除去組成物は、炭素鋼、合金鋼等の金属の酸洗浄において用いることができ、酸洗された前記金属を本発明の除去組成物もしくはその希釈液に、常温ないし加温下に、浸漬するなどの方法で使用することができる。

以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

＜評価方法＞
評価方法としては、スケールの付着した炭素鋼（３０ｍｍ各２ｍｍ厚）を７０℃の１０％硫酸に３０分間浸漬してスケールを除去してスマットを発生させた。その後、水道水にて炭素鋼に付着した酸を水洗した。水洗後、ドライヤーにより炭素鋼表面を乾燥させて、スマットの付着した炭素鋼を準備した。

上記工程にて準備したスマットの付着した炭素鋼を２００ｍＬのビーカーに表１に示す各組成物１５０ｍＬに浸漬した。浸漬温度は７０℃、浸漬時間は１０分とした。その後、炭素鋼を取り出し、水道水にて水洗して、ドライヤーにて乾燥後の炭素鋼表面を分光測色計（コニカミノルタ株式会社製、ＣＭ−５１２ｍ３Ａ）の照射角４５^°におけるＬ値、ｂ値にて評価した。なお、スマット除去前のＬ値、ｂ値はＬ値４０、ｂ値８であった。

評価方法は、下記の基準において、Ｌ値およびｂ値をそれぞれ評価し、低い方の評価を、評価結果として採用した。

Ｌ値
７０以上＝◎、５５〜７０未満＝〇、５１〜５５未満＝△、５１未満＝×

ｂ値
２．０未満＝◎、２．０〜４．０未満＝〇、４．０〜５．０未満＝△、５．０以上＝×

実施例１
１−ヒドロキシエチリデン−１，１ジホスホン酸２重量％を水酸化カリウム水溶液で中和して、ｐＨ３にした。その後、過酸化水素を２重量％添加して、残部を水とした。

実施例２
１−ヒドロキシエチリデン−１，１ジホスホン酸１重量％を水酸化カリウム水溶液で中和して、ｐＨ３にした。その後、過酸化水素を０．５重量％添加して、残部を水とした。

実施例３
１−ヒドロキシエチリデン−１，１ジホスホン酸０．５重量％を水酸化カリウム水溶液で中和して、ｐＨ３にした。その後、過酸化水素を１０重量％添加して、残部を水とした。

実施例４
１−ヒドロキシエチリデン−１，１ジホスホン酸１０重量％を水酸化カリウム水溶液で中和して、ｐＨ３にした。その後、過酸化水素を２重量％添加して、残部を水とした。

実施例５
１−ヒドロキシエチリデン−１，１ジホスホン酸２重量％を水酸化カリウム水溶液で中和して、ｐＨ５にした。その後、過酸化水素を３重量％添加して、残部を水とした。

実施例６
１−ヒドロキシエチリデン−１，１ジホスホン酸２重量％を水酸化カリウム水溶液で中和して、ｐＨ７にした。その後、過酸化水素を３重量％添加して、残部を水とした。

実施例７
１−ヒドロキシエチリデン−１，１ジホスホン酸２重量％を水酸化カリウム水溶液で中和して、ｐＨ８にした。その後、過酸化水素を３重量％添加して、残部を水とした。

実施例８
１−ヒドロキシエチリデン−１，１ジホスホン酸２重量％を水酸化ナトリウム水溶液で中和して、ｐＨ３にした。その後、過酸化水素を３重量％添加して、残部を水とした。

実施例９
１−ヒドロキシエチリデン−１，１ジホスホン酸２重量％をアンモニウム水溶液で中和して、ｐＨ３にした。その後、過酸化水素を３重量％添加して、残部を水とした。

実施例１０
アミノトリメチレンホスホン酸２重量％を水酸化カリウム水溶液で中和して、ｐＨ３にした。その後、過酸化水素を２重量％添加して、残部を水とした。

実施例１１
エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸２重量％を水酸化カリウム水溶液で中和して、ｐＨ３にした。その後、過酸化水素を２重量％添加して、残部を水とした。

実施例１２
ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸２重量％を水酸化カリウム水溶液で中和して、ｐＨ３にした。その後、過酸化水素を２重量％添加して、残部を水とした。

比較例１
１−ヒドロキシエチリデン−１，１ジホスホン酸２重量％を水酸化カリウム水溶液で中和して、ｐＨ５にして残部を水とした。

比較例２
過酸化水素を３重量％添加して、残部を水とした。

結果は、表１に示すとおりである。

Claims

鋼材のスマット除去剤とスマット除去向上剤と水とが配合されてなる、鋼材のスマット除去組成物であって、
前記スマット除去剤が、１−ヒドロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸、アミノトリメチレンホスホン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸もしくはジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸およびそれらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩もしくは有機アミン塩から選ばれる１種以上からなり、
前記スマット除去向上剤が、過酸化水素からなり、
前記スマット除去剤の濃度が０．５重量％以上であり、かつ前記スマット除去向上剤の濃度が０．５重量％以上であることを特徴とするスマット除去組成物。
ｐＨが１〜８であることを特徴とする請求項１に記載のスマット除去組成物。