JPH10509477A

JPH10509477A - 水性系用腐食抑制組成物

Info

Publication number: JPH10509477A
Application number: JP8512041A
Authority: JP
Inventors: エスベアードウッド、エドワード
Original assignee: ドリューケミカルコーポレーション
Priority date: 1994-10-03
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1998-09-14
Also published as: ZA958122B; AU685327B2; EP0784599A1; AU3824395A; EP0784599A4; US5578246A; WO1996010543A1; CA2201510A1

Abstract

(57)【要約】この発明は、（ａ）陽極ケイ酸塩；（ｂ）ケイ酸塩安定剤；（ｃ）陰極腐食抑制剤；および水から成る金属腐食抑制剤に関する。その腐食抑制組成物は重合性スケール抑制剤も含有することが望ましい。本発明は、解放水性系を腐食抑制組成物で処理する方法にも関する。

Description

【発明の詳細な説明】水性系用腐食抑制組成物技術分野この発明は、（ａ）陽極ケイ酸塩；（ｂ）ケイ酸塩安定剤；および（ｃ）陰極腐食抑制剤の混和物から成る金属腐食抑制組成物に関する。本発明は、解放水性系をその腐食抑制組成物で処理する方法にも関する。背景技術冷却水系において軟鋼および銅に関して有効な腐食抑制組成物は種々ある。ケイ酸塩を除いて、典型的な腐食抑制剤は環境汚染物質と見なされてきた。例えば、リン酸塩、亜硝酸塩、硝酸塩およびホウ酸塩は廃水から放出された時に藻類の栄養素になる可能性がある。藻類のブルームは次に水の富栄養化を惹起する。ホスホネートも同様の挙動をとると考えられる。解放冷却水腐食抑制用にクロム酸塩／亜鉛を基剤とした腐食抑制組成物は市販されており、極めて有効である。しかしながら、重金属は発癌物質およびトキシンとして確認されている。従って、環境に許容できる重金属の濃度は制限される。環境意識の高まりと共に、重金属を主成分とした腐食抑制組成物は現在では許容されない。重金属を含有する腐食抑制組成物に高無機リン酸塩／有機リン酸塩が代用されてきたが、今はリン酸塩の放出問題がある。これは、無機リン酸塩／有機リン酸塩混合物の使用をもたらしてきた。無機リン酸塩／有機リン酸塩混合物を使用した時、それらは付着および／または点食のために注意もしなければならない。飲料水回路に腐食抑制剤としてケイ酸塩を使用すること、そのケイ酸塩は無毒で環境に無害であることが知られている。ケイ酸塩およびそれらと他の抑制剤、例えば、硝酸塩、亜硝酸塩、正リン酸塩、モリブデン酸塩、アゾール、およびホウ酸塩との混合物を密閉式自動冷却回路に使用して腐食の効果的な緩和ができることも知られている。これは、密閉式冷却回路において蒸発による流体の著しい損失がないから淡水を連続的に添加しないためである。その結果、蒸発によりもたらされる流体の不純物は系に濃縮されない。しかしながら、解放式の蒸発再循環冷却水回路におけるケイ酸塩の使用はクロム酸塩／亜鉛、無機リン酸塩混合物、ホスホン酸亜鉛、および有機ホスホン酸塩に比較して、成功しなかった。これは、解放式再循環冷却水回路において、蒸発損失のために淡水が冷却用水に添加され、流体の不純物が蒸発のために濃縮されるためである。かかる大量の再循環水からの損失は腐食抑制膜形成および膜の維持に利用されるケイ酸塩抑制剤の量の減少ももたらす。さらに、系の水のｐＨおよび温度における時間をかけた変化は系の水に自然に生じる単量体ケイ酸塩から高分子ケイ酸塩の形成を促進する。これら高分子ケイ酸塩は系の水中の腐食抑制組成物の機能を下げ、汚物の付着の可能性を増す。また、点食および付着に対するケイ酸塩を主成分とした腐食抑制剤の性能はｐＨおよび温度に敏感であることが知られているから、それらはケイ酸マグネシウムが循環水と接触する金属表面に形成するのを促進すると考えられる。これらの問題のために、解放冷却系にケイ酸塩を主成分とした腐食抑制組成物の使用に関して疑いがある。発明の開示この発明は、（ａ）腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、５．０〜３０．０部の陽極ケイ酸塩；（ｂ）腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、１．０〜５．０部のケイ酸塩安定剤；（ｃ）腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、０．５〜４．０部の陰極腐食抑制剤；および（ｄ）腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、５５〜９５部の水；の混和物から成り、重金属を含有せず、低リンを特徴とするケイ酸塩を基剤とした金属腐食抑制組成物に関する。この腐食抑制組成物は、腐食抑制剤組成物の１００部を基準にして、０．５〜３．０部の重合性スケール抑制剤も含むことが望ましい。そのこの腐食抑制組成物は、重金属を含まず、且つ低リン、即ち被処理水を基準にして０．８ｐｐｍ以下、望ましくは０．６ｐｐｍ以下であるので、環境に過度のストレスを与えない。従って、それらは自然の水路に放出された時に環境への影響は最少である。本発明の腐食抑制剤は単独でケイ酸塩より優れ、性能が解放再循環冷却系におけるクロム酸塩および亜鉛を基剤とした腐食抑制剤に匹敵する。それらは陽極および陰極被動腐食を抑制する。それらは、環境水と接触する金属表面にシリカまたは“ケイ酸マグネシウム”を余り形成することなくこの性能を達成する。それらは特に解放冷却系に有用である。また、本発明は解放水性系をその腐食抑制組成物で処理する方法に関する。発明を実施するための最良の形態主題の腐食抑制剤組成物は全ての系に使用できるが、特に解放系に有用である。その腐食抑制剤組成物は特に軟鋼の腐食抑制に有用であるが、それらは他の鉄およびアルミニウム、銅、鉛および亜鉛軸受合金を含む非鉄金属にも有用である。該組成物は特にｐＨが６．５〜８．５、望ましくは７．０〜８．０の水性系に有用である。ケイ酸塩類陽極ケイ酸塩類は典型的にＳｉＯ₂をアルカリ金属の炭酸塩と溶融させることによって製造される。そのケイ酸塩として、高ｐＨ水抽出物から分別結晶によって単離されるケイ酸ナトリウム、特にメタケイ酸塩（Ｎａ₂ＳｉＯ₃）およびオルトケイ酸塩（Ｎａ₄ＳｉＯ₄）が望ましい。使用できる他のケイ酸塩はアルカリ金属（ＩＡ族）のケイ酸塩およびアンモニウムケイ酸塩である。使用されるケイ酸塩の量は、腐食抑制剤組成物の１００部を基準にして５〜３０部、望ましくは１０〜２０部である。ケイ酸塩安定剤ケイ酸塩安定剤は重合性または非重合性にすることができる。非重合性ケイ酸塩安定剤の例はホウ酸塩および正ホウ酸塩である。重合性ケイ酸塩安定剤を使用することが望ましい。特定の重合性ケイ酸塩安定剤は米国特許第５，２７７，８２３号に記載されているものを含む。約１０００〜２５，０００の重量平均分子量を有する（メタ）アクリル酸またはマレイン酸またはその塩類の水溶性ターポリマーが特に有用である（そのターポリマーは米国特許第５，２７７，８２３号に記載されている）。かかるターポリマーの特定例はＲｈｏｍ＆Ｈａｓ社販売のＡＣＵＭＥＲ５０００（商品名）である。ケイ酸塩安定剤として、アクリル酸／ヒドロキシル化低アルキル・アクリレートの共重合体、特に米国特許第４，０２９，５７７号に記載されているものも使用できる。使用されるケイ酸塩安定剤の量は腐食抑制剤組成物の１００部当たり１〜５部、望ましくは１．５〜４．０部である。重合性スケール抑制剤重合性スケール抑制剤の重合体は、水性系における金属表面にスケールの形成を抑制および／または防止することができる。重合性スケール抑制剤は（メタ）アクリル酸およびマレイン酸を主成分とした重合体である。（メタ）アクリル酸２−アクリルアミド−２メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）の共重合体およびターポリマーが硫酸塩、炭酸塩、およびリン酸塩によるスケールの抑制に特に有用である。重合性スケール抑制剤の例は米国特許第３，３３２，９０４；３，６９２，６７３；３，７０９，８１５；３，７０９，８１６；３，９２８，１９６；３，８０６，３６７；および３，８９８，０３７に記載されている。水性系のスケールを効果的に防止する市販のターポリマーの特定例はＲｈｏｍ＆Ｈａｓ社販売のＡＣＵＭＥＲ２０００である。使用される重合性スケール抑制剤の量は、腐食抑制剤組成物の１００部当たり０．５〜３．０、望ましくは０．５〜１．５部である。陰極腐食抑制剤典型的に使用される陰極腐食抑制剤は無機リン酸塩およびホスホネートである。陰極腐食抑制剤としてホスホネート、特にヒドロキシホスホノ酢酸が望ましい。陰極腐食抑制剤の量は、腐食抑制剤組成物中のリンの全量が腐食抑制剤組成物の重量を基準にして４％以下（それは被処理水の量を基準にして０．８ｐｐｍ．望ましくは０．６ｐｐｍ以下のリンになる）であるような量である。使用される陰極腐食抑制剤の量は腐食抑制剤組成物１００部当たり０．５〜４．０部、望ましくは１．０〜２．０部である。水腐食抑制組成物に使用される水の量は、腐食抑制組成物の１００重量部を基準に５５〜９５重量部、望ましくは６０〜９０重量部、最適には６５〜８５重量部である。典型的に、腐食抑制組成物はＩ部成分およびＩＩ部成分（ここでＩ部は陽極ケイ酸塩を含有し、ＩＩ部はそのケイ酸塩安定剤、スケール防止重合体、陰極腐食抑制剤、および水を含有する）として販売されている。そのＩ部およびＩＩ部は従来の混合手段で混合される。水性系の処理に使用する腐食抑制組成物の量は、被処理水のリッター当たり０．１ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌ、望ましくは１００ｍｇ／Ｌ〜２００ｍｇ／Ｌである。略語および定義実施例において次の略語が使用された：ＡＣＵＭＥＲ＝水溶性重合体のＲｏｈｍ＆Ｈａａｓ社の商品名ＡＶＥＬＰＲ＝平均直線偏光腐食速度（ｍｐｙ）ＣａＨ＝ＣａＣＯ₃としてのＣａのｐｐｍＣＬ＝塩素としての塩化物のｐｐｍ伝導率＝ｍｍｈｏｓ／ｃｍで表示の伝導率ＨＰＡＡ＝ヒドロキシホスホノ酢酸（ＦＭＣＢＥＬＣＯＲ５７５／５０％ＡＩ）ｍｐｈ＝腐食速度（ｍｍ／年）Ｍ／ＡＬＫ＝ＣａＣＯ₃としての全アルカリ度（ｐｐｍ）ＳＯ₄ ＝ＳＯ₄としての硫酸塩（ｐｐｍ）ＳＩＬＩＣＡ＝ＳｉＯ₂としてのｐｐｍＳＩＬＯＶＥＲ＝ＳｉＯ₂としてのケイ酸塩オーバーレイ（ｐｐｍ）であって、ケイ酸塩オーバーレイは実施例で処理される系の水に添加される単量体ケイ酸塩の量である。ケイ酸ナトリウムＮ＝ｎＮａ₂Ｏ・ｍＳｉＯ₂（ｍ：ｎ≧２．５：３）ケイ酸ナトリウムＭ＝Ｎａ₂Ｏ・ｍＳｉＯ₂（ｍ：ｎ＞２）ＴＨ＝ＣａＣＯ₃としての全硬度（ｐｐｍ）実施例次の実施例において、腐食抑制組成物は表ＩＩに示した量の成分を混合することによって調製した。対照例Ａはケイ酸塩単独使用を示し、対照例Ｂはクロムおよび亜鉛を含有する商的に使用されている配合を示す。実施例１はケイ酸塩、ケイ酸塩安定剤（ＡＣＵＭＥＲ５０００）、重合性スケール抑制剤（ＡＣＵＭＥＲ２０００）、および陰極腐食抑制剤（ＨＰＡＡ）を含有する。全ての実験は、特に断らない限り、飲料水を使用する解放式再循環蒸発冷却系へ腐食抑制組成物を添加することによって行った。腐食はＮＡＣＥ標準腐食クーポンを使用してＰＵＬＳＥ性能監視装置（ＮＡＣＥＲＰＯ１８９−８９および直線偏光補正器）で測定した。付着試験開始のパラメーター（ＮＡＣＥＰＲＯ１８９−８９）は次の通りであった：速度：６９ｍ／秒入口温度：３２−３８℃ 熱流速：１１１５−１２０８Ｂｔｕ／ｈｒ／ｆｔ² 付着係数の単位は（Ｂｔｕ／ｈｒ／ｆｔ²／°Ｆｘ１０^-5）であった。５０ｘ１０^-5Ｂｔｕ／ｈｒ／ｆｔ²／°Ｆの付着係数値は冷却効率の損失をもたらすとは考えられない。試験に使用した金属クーポン材料は次の通りであった：試験金属使用クーポン軟鋼Ｃ１０２０銅ＣＤＡ１１０ステンレス鋼タイプＥ３１６実施例に使用した水は次の表Ｉに記載する。実施例に使用した腐食抑制組成物は表ＩＩに記載する。使用した腐食抑制組成物の量は処理された水性系を基準にして２００ｍｌであった。軟鋼、銅、ステンレス鋼の腐食速度（２５日間）、軟鋼の平均ＬＰＲ、および点食のような組成物の性質も示す。第２の結果は、特定成分を特定量使用することによって低リン含量で重金属を含有しない水性系に有効な腐食抑制剤を配合することができることを示す。かかる腐食抑制組成物は環境に害を与へず、その腐食抑制効果科は解放冷却系におけるケイ酸塩での経験の観点から驚くべきものである。（１）：表２におる付着係数値２４．４ｘ１０^-5Ｂｔｕ／ｈｒ／ｆｔ²／°Ｆは工業基準によって許容されると考えられる。（２）：点食は目視／：顕微鏡で測定した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ２３Ｆ 14/02 Ｃ２３Ｆ 14/02 Ａ (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．（ａ）腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、５．０〜３０．０部の陽極ケイ酸塩；（ｂ）腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、１．０〜５．０部のケイ酸塩安定剤；（ｃ）腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、０．５〜４．０部の陰極腐食抑制剤；および（ｄ）腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、６０〜９０部の水；の混和物から成り、重金属を含有せず、低リンを特徴とするケイ酸塩を基剤とした金属腐食抑制組成物。２．水性系におけるスケールの形成を防止することができる重合性スケール抑制剤を腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、０．５〜３．０部も含有する請求項１記載の腐食抑制剤組成物。３．腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、陽極ケイ酸塩が１０〜２０部存在し、ケイ酸塩安定剤が１．５〜４．０部存在し、水性系におけるスケールの形成を防止することができる重合性スケール抑制剤が０．５〜１．５部存在し、陰極腐食抑制剤が１．０〜２．０部存在する請求項２記載の腐食抑制剤組成物。４．（ａ）腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、５．０〜３０．０部の陽極ケイ酸塩；（ｂ）腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、１．０〜５．０部のケイ酸塩安定剤；（ｃ）腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、０．５〜４．０部の陰極腐食抑制剤；および（ｄ）腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、６０〜９０部の水；から成る腐食抑制剤組成物の有効量を解放水性系に添加することから成ることを特徴とする解放水性系の処理方法。５．水性系におけるスケールの形成を防止することができる重合性スケール抑制剤を腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、０．５〜３．０部も含有する請求項４記載の方法。６．腐食抑制剤組成物１００部を基準にして、陽極ケイ酸塩が１０〜２０部存在し、ケイ酸塩安定剤か１．５〜４．０部存在し、水性系におけるスケールの形成を防止することができる重合性スケール抑制剤が０．５〜１．５部存在し、陰極腐食抑制剤が１．０〜２．０部存在する請求項５記載の方法。７．前記水性系の処理に使用する腐食抑制組成物の量が被処理水のリッターを基準にして０．１ｍｇ／Ｌ〜５００ｍｇ／Ｌである請求項６記載の方法。８．前記水性系の処理に使用する腐食抑制組成物の量が被処理水のリッターを基準にして１００ｍｇ／Ｌ〜２００ｍｇ／Ｌである請求項７記載の方法。９．処理される前記水性系のｐＨが６．５〜８．５である請求項８記載の方法。 10．処理される前記水性系のｐＨが７．０〜８．０である請求項９記載の方法。