JPH11500786A - リン酸鉄化成面の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、機械機器のモーター中の金属上に、その位置で、鉄−リン酸塩化成面、または鉄／リン酸塩バイメタル面を生成させるものであり、リン酸塩および／またはリン酸塩バイメタル無機重合性水性錯体を、モータ中のすべての金属部品と接触させるための媒体として、潤滑油を使用している。本無機重合性水性錯体は、米国特許第４，５３３，６０６号および５，３１０，４１９号に従って生成される。このバイメタル成分は、周期表の第Ｉ族から第ＶＩＩＩ族までのあらゆる金属であってよい。リン酸塩および／またはリン酸塩バイメタル無機重合性水性錯体は、エンジンが可動しており、油が熱い間に、潤滑油へと添加する。生成する鉄／リン酸塩皮膜または鉄／リン酸塩バイメタル皮膜は、すべての潤滑されたモータについて、摩擦係数を減少させ、金属の磨耗を減少させ、エンジンの寿命を延ばし、走行マイル数を延ばし、炭化水素の排出量を減少させ、オイルの排出の間隔を延ばす。

Description

【発明の詳細な説明】 リン酸鉄化成面の製造方法 発明の背景 鉄／リン酸塩化成面は、英国で１８６９年に初めて発見され、英国特許法の下 に特許が付与された。次いで、この基本的なプロセスに関して一連の改良が続い た。これらの改良によって、化成速度が向上し、クリーニング手順が良好になり 、亜鉛、マンガンまたはニッケル等のような他の金属イオンを添加して、リン酸 亜鉛またはリン酸マンガンのようなバイメタル元素によって被覆されたリン酸鉄 を実現できるようになった。これらのバイメタルリン酸塩の化成面によって、相 異なる特性が付与され、リン酸鉄化成面の有用性が向上した。 リン酸塩への化成については多数の文献があり、ほとんどはリン酸塩への化成 について発行された特許に含まれている。１９６９年には、「メタル・フィニッ シング」誌が、リン酸塩への化成について発行された５２２の特許の要約を発表 した。 鉄／リン酸塩化成面とこれらの誘導体類とは、世界中で工業用途の表面として もっとも広範に使用されているものの一つとなった。これらの鉄／リン酸塩化成 面は、塗料を保持するのに優秀な鍵となる点であり、トラックおよび車の車体、 ファイルキャビネット、輸送コンテナにおける塗料の下地として、塗料下地材と しての他の多数の用途と共に、広範に使用されている。 更に、この鉄／リン酸塩化成面は、鋼鉄部品の酸化を防止するための優秀な腐 食保護材を提供している。鉄／リン酸塩化成面は、鋼鉄よりも低い摩擦係数を有 しており、移動中および摺動中の鋼鉄部品に対して乾燥膜潤滑性を付与する。ま た、この面は油の特性を良好に保持し、油の潤滑性能を向上させる。 リン酸塩系列の塗布技術には、鋼鉄の表面からすべての油と汚れとを除去して 、前記の化成を生じさせるための浴が含まれている。本技術分野においては、金 属面を生成させることが、特に油を除去することが、化成プロセスを生じさせる ために必要であることが周知である。リン酸塩化成装置を簡単に説明すると、油 を除去するための熱アルカリ浴、洗浄タンク、次いで酸化物を除去するための酸 浴、洗浄タンク、次いで酸化物を除去するための酸浴、洗浄タンク、次いで高温 に維持されているリン酸塩化成タンクからなっている。リン酸塩化成は、所望の 表面を得るために、稼働の間中厳しく諸パラメーターを制御する長時間のプロセ スである。 カム類、タペット類、ピストンリング類のように、内燃機関中の小さい部品類 の多くは、鉄／リン酸塩化成面が与えられている。これらの部品のリン酸塩化成 は、コストが付加されるために、自動車工業や他の工業において普遍的に受け入 れられてはいなかった。 有機リン酸塩化合物も、潤滑油において、油にＥＰ（極圧）特性を与えるため の添加剤として広く使用されてきた。有機リン酸塩のうち幾つかは、時間が経過 すると、ギアや他の金属運動部品中を研磨し、金属を良好に保護することが示さ れてきた。こうした金属のリン酸塩の研磨は、不規則で、一様でなく、かつ制御 不能な状態で生ずるために、機械類、機器類への適用の追求が制限されていた。 潤滑性能を向上させようとして、モータ油に多くの添加剤が潤滑性を向上させ るために添加されてきた。ＰＴＦＥ（デュポン社の「テフロン ＴＭ」）、二硫 化モリブデン化合物、ハロゲン化炭化水素、および鉛、または銅または亜鉛の金 属塩のコロイド様懸濁液を含む、すべての範囲の化合物類が使用されてきている 。これらのすべての添加剤は、有効に働かないか、あるいはこれらの添加剤から 利益を得るものと思われていたエンジンの内部で問題を生じさせた。最も 広く使用されている添加剤であるＰＴＦＥおよびその異性体は、幾つかの科学的 研究において広く信用を失ってきた。二硫化モリブデンは、油フィルターの汚れ について問題を生じた。鉛は非常に有効な添加剤であった。しかし、鉛の毒性と 、厳しい環境問題とによって、鉛を将来添加剤として使用することは排除された 。ハロゲン化炭化水素は、環境問題を生じさせ、エンジン内で腐食問題を引き起 こし得る。 レースカーのドライバー達は、各エンジンごとに何千ドルもの資金を消費して 、馬力を向上させ、良好な特性を得ようとする。一つのエンジンに対して１また は２馬力を与えることで、多くの場合、レースに勝利するか、また走り続けるか という違いが起こる。馬力のあらゆる向上を達成するために、エンジンを分解し 、次いで可動部品にクロムメッキするか、あるいはセラミックで内張りし、ある いは他の型の金属面を適用して摩擦を減少させることができる。こうした処理は 非常に高価であり、各エンジンを処理するごとに何千ドルものコストを生じさせ 得る。 エンジン、ポンプ、ギアボックス等の中のすべての摺動、可動金属部品の上に 鉄／リン酸塩化成面を施すという高価ではない方法によって、その機器のパーフ ォーマンス特性の向上がもたらされるかもしれないことは、長らく認識されてき た。このようなパーフォーマンスの向上は、摩擦の低減、これによるエネルギー 消費の減少、および潤滑油のパーフォーマンスの向上によってもたらされるかも しれない。特に完成した機械エンジン中に鉄／リン酸塩化成面を実現することに よって、高価ではない鉄／リン酸塩化成面を実現しうる方法は、極度に有用であ り得る：例えば、内燃機関には、カム、リフター、シリンダー、タイミングチェ ーンの中に２００個を越える部品を有するであろう。これらの部品に摩擦低減面 を適用するこ とによって、内燃機関のレースカーのドライバーは、馬力、燃料利用率を向上さ せ、エンジンの冷却を良好にすることができる。 米国特許第４，５３３，６０６号において、本発明者は、すべての導電性基体 上に電着によって、亜鉛／リン酸塩面を得るための新規な方法を記載した。米国 特許第５，３１０，４１９号において、本発明者は、新規な水基無機重合性錯体 を製造する方法を開示し、これは金属の電着を含む多くの分野において広範な溶 融性を有するかもしれない。ここに記載した錯体の一つは、リン酸塩／窒素／カ リウムおよび／またはナトリウム無機重合性水性錯体であり、これは導電性基体 上に金および銀を電界的に電着するのに使用でき、それまでは未知の現象であっ た。また、米国特許第５，３１０，４１９号においては、このリン酸塩／窒素／ カリウム無機重合性水性錯体が、鋼鉄から油を除去できるという特性を有してい ることを述べた。リン酸塩化成に関する文献は、このような油浴による金属のリ ン酸塩化成は、油性面上では生じないであろうことを教示している。 金属から油を除去するという実験を行う際に、次のことが生じた：リン酸塩／ 窒素／カリウム無機重合性水性錯体を製造し、７に近いｐＨで停めた。研磨され た１／４×３″（０．６４ｃｍ×７．６２ｃｍ）の「１０１０」鋼鉄製ロッドを 、１８ＡＰＩ比重黒色原油中に浸漬した。次いでこのロッドを、電界液を含有す る透明なガラスビン中に浸漬した。次の日の朝、１８時間後に、研磨したくぎか ら油が完全に除去されており、この鋼鉄製のくぎには特徴的な黒灰色のリン酸塩 の外見が現れていた。この特徴的な色彩は、鉄／リン酸鉄化成面の指標である。 この鋼鉄製のくぎを取り除き、ペーパータオルで完全に拭き取り、洗浄し、乾燥 した。この表面はまだ存在しており、皮膜の接着性を試験するための爪とスコッ チテープとによる古典的な試験によって、除去できなかった。抵抗計の読み取 り値の示すところでは、この鋼鉄性のくぎは電流を流さないであろう。これも鉄 ／リン酸塩化成面の更なる指標である。鉄−リン酸塩化成面の存在は本当に驚く べきことであった。これは、油の障壁を通して鉄リン酸塩化成面を生成できると いうことが示された最初の例である。 ２種類の無機重合性水性錯体を、次のようにして、開放反応器中で米国特許第 ５，３１０，４１９号に記載されたようにして製造した： 反応容器へと１リットルの水酸化アンモニアを添加し、これに１リットルの水 酸化カリウムを添加して１４±のｐＨを得、別々の容器中で１リットルの脱イオ ン水を１リットルの７５％リン酸と混合して、約０のｐＨを得、次いでこのリン 酸を前記のアンモニウム−カリウム混合物に対して、高度に発熱性の反応を生じ させ得る速度で急速に混合し、この反応を７に近いｐＨで停止させた。この無機 重合性水性錯体溶液♯１を使用して更に実験した。２番目の無機重合性水性錯体 溶液を、水酸化ナトリウムを用いて前記と同様にして製造し、更なる実験のため に使用した。 実験Ｉ 研磨された「１０１０」鋼鉄製くぎを、上記したようにして、１８ＡＰＩ比重 黒色原油中に浸漬し、次いで無機重合性水性錯体（溶液）♯１の透明な４オンス （１１３ｇ）のびん中に浸漬した。温度は７２°Ｆ（２２℃）であった。更に、 油を除去し、１８時間後に鉄−リン酸塩化成面が存在していた。 実験ＩＩ １／２″×２″（１．２７ｃｍ×５．０８ｃｍ）の「１０１０」鋼鉄板片を原 油中に浸漬し、溶液♯２と共に透明な４オンス（１１３ｇ）のびんの中に収容し た。温度は７２°Ｆ（２２℃）であり、１８時間後には、特徴的な鉄−リン酸塩 化成面が金属上に存在していた。 実験ＩＩＩ 標準的な研磨された「ティンケン：Timken」ベアリングを原油中に浸漬し、溶 液♯１を含有する透明なびんの中に収容した。温度は常温であった。１２時間以 内に、ベアリングには鉄／リン酸塩化成面皮膜が生じていた。 実験ＩＶ ２オンス（５６．７ｇ）のエクソン社製の「ユニフロー：Uniflo」モータ油を 、２オンスの溶液♯１と共に混合することによって、エマルジョンを製造し、こ の油／水が完全にエマルジョン化するまで激しく振とうした。次いで、研磨され た「ティンケン：Timken」鋼鉄製ベアリングと研磨された「１０１０」鋼鉄製ロ ッドとをこのエマルジョン中に浸漬した。金属の表面上での水素の緩慢な発生と 、 金属の黒色化とが同時に進行し、前記化成プロセスが生じていることを示してい た。このリン酸塩の化成は目視することができ、３時間の間にわたって生じた。 これらの実験を行うことによって、鉄／リン酸塩面が油の存在下で生じ得るこ と、および油が実際に金属面に対する前記リン酸塩の担体として使用できること という、驚くべき、これまで未知であった現象を確証した。 次いで、更なる実験を実施し、ファレックス潤滑性試験機を使用し、ＡＳＴＭ 標準ティンケンベアリング試験を、標準モータ油を用いて行った。「Pennzoil 1 0Ｗ40 」およびエクソン社製「ユニフロー20Ｗ50 」を、標準モータ油として選 択した。標準ティンケンベアリングブロックおよびリングを使用した。この試験 手順は、前記容器中に標準重量モータ油を収容すること；支持腕中にベアリング を挿入すること；次いでベアリングを支柱によってリングに対して保持し、支柱 でベアリングをレースリングに対向させること；試験機を１，２００ＲＰＭの速 度で動かすこと；次いで摩擦によって試験試料が「ロック」されるまで、２オン ス（５６．７ｇ）のおもりを支柱に対して徐々に加えることからなる。次いで、 摩擦によって生じた傷をミリメートル単位（ｍｍ）で測定し、公開されている図 と比較した。この図は、支柱に対して加わったおもりのポンド数を、ベアリング 上の傷のｍｍで測定した長さと関係付けているものであり、圧力の平方インチ当 たりのポンド数（ＰＳＩ）で、おもりのベアリングへの荷重の算出値を与える。 実験Ｖ １０ｍｌの「Pennzoil 10Ｗ40」を、ファレックス試験機の容器中に収容した 。標準ティンケンベアリングを、支持クランプ中に挿入 し、レースに対して配置した。この試験機を始動させ、２ポンドのおもりを、支 柱の背面上に徐々に加えた。第三のおもりを載せたとき、この機械はロックされ 、停止した。このベアリングを引き抜き、傷を観測し、測定した。この傷の長さ は８ｍｍであり、「Pennzoil」が有する約４５００ＰＳＩの荷重支持能力を示し ている。 実験ＶＩ 実験Ｖで使用したベアリングをホルダーの中に再度取り付け、傷をレースから ９０°回転させた。容器中に存在していた油を用いた。この機械を始動させた。 ２ｍｌの無機重合性水性錯体（溶液）を、容器中の油に添加し、エマルジョンを 生成させた。このベアリングをレースに対して配置し、機械を始動させた。１分 後、全体で１２ポンド（５．４４ｋｇ）のおもりを支柱に対して加えるまで、２ ポンドのおもりを徐々に加えた。この機械を停止し、全荷重の下で始動させた。 次いで機械を停止させ、ベアリングとレースとを調べた。このベアリング上の傷 を測定すると１ｍｍであり、４２７，０００ＰＳＩの荷重保持能力を示していた 。ベアリングのうちエマルジョン中に浸漬していた部分上には、特徴的な鉄／リ ン酸塩面があった。レースを布で拭くと、このレースの表面上に特徴的な鉄／リ ン酸塩化成面が存在していた。この実験は、すべての既知の文献に反して、鉄／ リン酸塩化成面が油の存在下に生成しうることを示しているというだけでなく、 油それ自体が、超潤滑特性を呈していることをも示している。 実験ＶＩＩ 容器の油を洗浄し、次いで新しい油をこの容器中に収容した。ベアリングを９ ０°回転させ、ここで鉄／リン酸塩化成面を生成させ た。次いで、ベアリングをレースに対向して配置し、機械を始動させた。全体で １４ポンド（６．３５ｋｇ）のおもりが支柱上にのるまで、２ポンドのおもりを 徐々に加えた。この機械を停止させ、全荷重の下で数回始動させた。ベアリング を取り外し、調査した。傷は２ｍｍ未満であり、鉄−リン酸塩皮膜が可動性機械 部品上に存在している場合には、油に対して５００，０００ＰＳＩの荷重のおも りを保持していることを示している。この実験が示すところでは、いったん鉄／ リン酸塩化成面が形成されると、４，５００ＰＳＩのおもりを保持できるだけの 普通のモータ油を、超潤滑剤に変えるほど、摩擦係数を劇的に減少させる永久面 となる。 鉄−リン酸塩化成面によってもたらされる摩擦の低減によって、内燃機関内の 熱が著しく減少し、これがエンジンの寿命の延長、１ガロン当たりのマイル数の 増大によるエネルギー効率の向上、および潤滑剤の寿命がいっそう長く続くこと を意味するであろうことは明らかである。 実験ＶＩＩＩ 無機の重合性の水性錯体（溶液）♯１のｐＨを、１０ｍｌの７５％リン酸を１ ０ｍｌの♯１に対して添加することによって、３以下のｐＨに達するまで調節し た。新しいモータ油を試験機の容器中に収容し、ベアリングをホルダーの中に配 置し、この機械を始動させた。２ｍｌのｐＨ３の溶液を油に対して加え、エマル ジョンを生成させた。次いで、８個の２ポンドのおもりを徐々に支柱に加えた。 ２分後、この試験機を停止させた。傷とベアリングとを調査した。双方の部品は 、ｐＨが７の溶液の場合と比較して、暗く、いっそう密な鉄／リン酸塩化成面を 備えていた。この傷の作用はだいたい同じであり、ベアリング上に１ｍｍの傷が あった。この実験が示すところ では、ｐＨの読み取り値を変更することによって、いっそう密な鉄／リン酸塩化 成面を実現できる。この表面の分析は、掲示Ｉに報告する。 実験ＩＸ １０ｍｌの溶液♯２を、１０ｍｌの７５％リン酸を１０ｍｌの♯２に添加する ことによって、３以下のｐＨになるまで調節した。次いで、１ミリグラムの酸化 亜鉛を無機重合性水性錯体中に溶解した。１０ｍｌの新しい油を試験容器に添加 した。新品のティンケンベアリングを使用し、機械を始動させた。２ｍｌのリン 酸亜鉛無機重合性水性錯体を油に添加し、エマルジョンを生成させた。全体で１ ８ポンドのおもりを支柱に徐々に加えた。機械を２分間作動させ、次いで停止さ せた。次いで、ベアリングとレースとから油を拭き取って洗浄し、調査した。ベ アリングの傷を算出したところ、１ｍｍであった。この表面は、完全な亜鉛−リ ン酸塩化成面を示しており、前記の傷の上に明るい、滑らかで透明な表面を有し ていた。本実験が示すところでは、金属イオンを無機重合性水性錯体の中に含有 させることができ、油容器を通して金属上に共堆積させることができる。これに よって、油容器を用いて摺動性の金属部品上に面を堆積させる新規に発見した方 法によって、他の金属類を共堆積できるという仮説が導かれる。 実験Ｘ ２オンスの無機重合性水性錯体（溶液）♯１を２オンスの７５％リン酸と混合 し、３未満のｐＨを実現した。１０ｍｇのモリブデン酸を無機重合性水性錯体中 に溶解させた。１２ゲージ「１０１０」鋼鉄片（表面が１″（２．５４ｃｍ）× ３″（７．６２ｃｍ）を、 溶液中に１０分間浸漬し、取り外した。新しい表面が金属上に存在していた。プ ロパントーチを点火し、炎の先端を金属に対向して保持した。驚くべきことに、 この鋼鉄の薄片は、予期したように燃焼しなかった。その代わりに、その表面に モリブデンの紫色の特徴的な色彩が現れた。この金属片は、炎から離れたところ で手で保持することができ、優秀な熱放散特性を示していた。 本実験結果は極めて驚くべきことであった。第一に、モリブデンは耐熱性の金 属であり、その純粋な状態では電気メッキすることができない。モリブデンは、 電解的に共堆積させ得るだけである。このように、印加起電力を用いることなし に、鋼鉄の表面にモリブデンの存在を発見したことは、文献には教示されていな い。内燃機関の金属部品上にリン酸塩／モリブデン化成面を共堆積させることに よる利点を説明できる。モリブデンは、非常に低い摩擦係数を有しており、油容 器のような還元性雰囲気中で優秀な腐食防止材であり、優秀な熱放散特性を有し ており、乾燥膜潤滑剤として広く使用されている。こうしたモリブデンのすべて の既知の特性は、内燃機関のパーフォーマンスを向上させ得るものであり、摩擦 の減少、熱の放散および腐食に対する保護をもたらす。 実験ＸＩ １びんのキャノラオイルを地域店舗で購入した。キャノラオイルは幾らか潤滑 性を有しているが、界面活性剤、腐食防止剤、ＥＰ添加剤等のような、モータ油 中に入れる標準的な添加剤パッケージを構成していない。従って、モリブデンの 乾燥膜潤滑特性を、モータ油に加えられる有利な特性の影響なしに試験すること ができた。１０ｍｌのキャノラオイルをファレックス容器中に収容し、新しいテ ィンケンベアリングをホルダー中に取り付け、機械を始動させた。 実験ＩＸから得た無機重合性水性錯体（溶液）２ｍｌを油の中へと入れ、エマル ジョンを生成させた。６ポンド（２．７２ｋｇ）のおもりを支柱に対して徐々に 加え、この機械を２分間作動させた。レースとベアリングとを調査すると、暗紫 色の色調を有する皮膜が、双方の部品の表面上に存在していた。１ｍｍの傷を測 定すると、優秀な潤滑特性を示していた。次いで、この容器から油を取り除き、 新しいキャノラオイルを容器に加えた。次いで、ベアリングをレースに対向させ て配置し、機械を始動させた。１８ポンド（８．１６ｋｇ）のおもりを支柱に徐 々に加えた。この機械を３分間作動させた。いずれのときにもキャノラオイルの 破壊は示されなかった。この油容器中の温度は１５０°Ｆ（６５．６℃）よりも 高くはならず、これらの摺動性の部品上に摩擦がほとんどまったく存在しないこ とを示していた。このベアリングを取り除き、洗浄し、傷を測定したところ１ｍ ｍ未満であり、荷重支持能力は５００，０００ＰＳＩを越えていた。キャノラオ イルは、４，０００ＰＳＩの荷重支持能力を有しているので、この荷重支持能力 の１，０００％の上昇は、金属上の乾燥膜モリブデンリン酸塩化成面の生成に直 接に帰することができるものである。 実験ＸＩＩ ２オンスの無機重合性水性錯体（溶液）♯２を、リン酸によって３以下のｐＨ まで調節した。１０グラムのパラタングステン酸アンモニウムをこの溶液中に溶 解させた。新しいティンケンベアリングをホルダー中に取り付け、エクソン社の 「ユニフロー」を用いて、潤滑性試験機を容器中で始動させた。２立方インチ（ ３２．８ｃｍ３）のリン酸タングステン無機重合性水性錯体を容器に添加し、エ マルジョンを生成させ、１０ポンド（４．５４ｋｇ）のおもりを支 柱に加えた。この機械を荷重下で３分間稼働させ、次いで停止させた。ベアリン グとレースとの双方の表面を調査し、傷を測定すると２ｍｍ未満であった。この 傷は明るく滑らかであり、ロジウムの研磨面に近い鏡面仕上げ面を有していた。 本実験が示すところでは、油容器を保持媒体として使用してバイメタル面を生成 させるのに、他の耐熱性金属も使用できる。 実験ＸＩＩＩ ４気筒エンジンとこのエンジンについて１４５，０００マイルの走行距離とを 有する１９８２年型のイスズディーゼル社製の無蓋小型トラックを、試験車両と して選択した。このエンジンは６クウォートの潤滑油を含んでいた。１ガロン当 たりのマイル数の燃費は、この前の２ヶ月間にわたって３６ＭＰＧと算出された 。全体で８オンス（２２７ｇ）の亜鉛／リン酸塩無機重合性水性錯体（溶液）♯ １を、ｐＨ３に調節したものを、エンジンを作動させながら、オイルクランクケ ースに添加した。２分間の間に、エンジンの騒音レベルが著しく減少した。次い で、１０，０００マイルの運転期間で、前記ＭＰＧの平均値を算出した。この車 両によって得られたＭＧＰは、ここで４２．４ＭＰＧに達し、燃費の点で１８％ も上昇し、著しい倹約になった。１２，０００マイル後にオイルとフィルターと を交換した。この車両は、平均で約４２ＭＰＧで走り続け、エンジン部品上に永 久的に摩擦を低減する膜が生成したことを示す。エンジンオイル中に水が存在す ると、オイルの劣化作用があることは周知である。潤滑油中に１％の１／１０の 量があると、通常エンジン故障を生ずるであろう。従って、エンジンが動かなく なるのではなく、実際にはエンジンのパーフォーマンスが向上したという事実は 、自明ではなく、非常に驚くべきことである。 実験ＸＩＶ ４サイクルの「テックメッシュ：Tecumesh」芝刈機を備えた芝刈り機を使用し た。１オンス（２８．４ｇ）の無機重合性水性錯体（溶液）♯１を使用し、油容 器の中へと注いだ。騒音の水準に直ちに著しい減少が見られた。次いで、この芝 刈り機を３週間にわたって数回稼働させると、１ガロンのガゾリンによって刈り 取られた草の平方フィートの量の増大が観測された。通常は、１ガロンのガスに よって約２０，０００平方フィート（１８６０ｍ²）の草を刈り取りできる；前 記の無機重合性水性錯体（溶液）♯１を添加すると、１ガロンのガソリンで刈り 取りできる草の量の算出値が３０，０００平方フィートとなり、効率が５０％向 上した。 実験ＸＶ １９８８年型の「シボレー サバーバン」を使用した。この所有者は市中の運 転で平均１３ＭＰＧであり、ハイウエーの運転では１６ＭＰＧであった。この車 両は、このエンジンで１１２，０００マイル使用していた。ｐＨ３に調節された 、モリブデン酸を含有している８オンスの無機重合性水性錯体を、クランクケー スへと添加した。次いで、この車両を運転し、２，０００マイルを越える２回の 長距離旅行をした。これらの旅行におけるＭＰＧの量は約２０ＭＰＧであり、２ ５％のエネルギー効率の向上を示していた。作動温度が１８０°Ｆから１５０° Ｆへと低下したことも、エンジンを処理した結果である。 実験ＸＶＩ ２１０，０００マイル走ったエンジンを有する１９７４年型の「メ ルセデス ベンツ３００Ｄ」を、ｐＨ３に調節され、モリブデン酸を含有する重 合性水性錯体８オンスで処理した。市中運転時のＭＰＧの平均値を計算すると１ ８ＭＰＧであり、１，０００マイル後には、ＭＰＧの平均値は２２ＭＰＧに上昇 した。 実験ＸＶＩＩ スピードメーターに１４１，０００マイルの走行距離が記録されている１９８ ２年型の「キャデラック クーペ ド ヴィラ」を使用した。このエンジンは運 転すると熱くなり、停止せずにアイドリングさせることが困難であった。３のｐ Ｈに調節され、モリブデン酸を含有する８オンスの無機重合性水性錯体（溶液） ♯１を、クランクケース中に収容した。この車両をアイドリングさせ、次いで２ 分間以内の温度で、このモータはエンストすることなくアイドリングできた。こ の運転者は、ＭＰＧに２０％の向上が見積もられたことを報告した。 実験ＸＶＩＩＩ ３１０立方インチ（５０８０ｃｍ³）のエンジンを備えた１９８６年型の「フ ォード」無蓋小型トラックを使用した。ｐＨ３に調節され、モリブデン酸を含有 する無機重合性水性錯体６オンスを、クランクケース中に収容した。６０ＭＰＨ で、タコメーターは２，０００ＲＰＭの読み取り値を示した；処理後には、この タコメーターの読み取り値は６０ＭＰＨで１，７７５であり、馬力に顕著な上昇 が示された。 実験ＸＩＸ 新しく修理したシボレー高能率エンジンについて、動力計試験を 実施した。このエンジンとこの試験とは、掲示ＩＩに示す。本動力計試験の結果 は、理論的には最大の馬力で稼働していた新しく修理されたエンジンの馬力に、 著しい向上を示した。ここで使用した無機重合性水性錯体は、実験ＸＶＩに記載 したものと同じであった。このトルクの結果も測定し、これらの試験結果は、馬 力の図表について得られた結果と対応していた。これらの結果は掲示ＩＩに示す 。 実験ＸＸ 空冷モーターを備えた１９７４年型の「フォルクスワーゲン ヴァン」のオイ ルとフィルターとを交換した。ｐＨ４に調節された無機重合性水性錯体（溶液） の４オンスのビンを、エンジンを稼働させながら新しいオイルに加えた。１０分 後、機械工がディップスティックを引くことによってオイルを調査した。新しい オイルは黒色のタール色に変化し、新しいオイルよりも一層粘性になった。この オイルとフィルターとを直ちに交換し、エンジンを更に１０分間稼働させ、再度 調査した。このオイルは、１０分間後にもその金色を維持し、機械工はエンジン が一層滑らかに運転したと報告した。この試験が示すところでは、驚くべきこと に、１０分間の間に、スラッジからなるカーボンがエンジンから除かれた。 実験ＸＸＩ 一連の排出試験を使用済のガソリンエンジンについて実施し、一酸化炭素およ び炭化水素の排出量の処理前および処理後の読み取り値を試験した。これらの試 験の結果を、掲示ＩＩＩに要約する。内燃機関からの炭化水素の排出量を減少さ せることは、環境保護局の国家的に高度の優先事項である。これらの試験におい て使用した無機重合性水性錯体は、実験ＸＶＩにおいて使用したものと同じ組成 であった。１５分間以内に炭化水素の排出を減少させる能力は、驚くべきもので あった。炭化水素排出量の減少には、通常、エンジンについての集中的な機械的 な研究が必要である。このように、内燃機関を備えた車両について排出量を減少 させるための新しい方法を発見した。一連の試験結果を掲示ＩＩＩに詳しく示す 。 実験ＸＸＩＩ ８２，０００マイル走行した１９８４年型のシボレー・コルベットを、圧縮比 、炭化水素および一酸化炭素の排出量および燃費について試験した。圧縮比が３ ．３３％上昇し、炭化水素排出量が０．８４％から０．００％へと減少し、一酸 化炭素排出量が１８８ｐｐｍから２５ｐｐｍへと減少し、燃費が２２．６ＭＰＧ から２５．５ＭＰＧへと向上し、あるいは１２％向上するという結果が得られた 。 前述した各実験の記載は、特許法に従った本発明の特定の実施形態を対象とす るものであり、製造方法および使用方法を説明するためのものである。本技術分 野に習熟したものであれば、多くの変形、変更、および相異なる用途が、本発明 の精神から離れることなく、記述実施例から得られることが明らかであろう。本 発明の意図は、基本発明のこうした変形と変種とのすべてを包含することである 。 掲示Ｉ Ｉは、ティンケンベアリングの非磨耗面のＥＤＡＸによる分析である。実験Ｖ ＩＩＩから得たベアリングを、このベアリングの表面上の傷に隣接する部位で調 査し、ベアリングとレースとの接触の研磨作用なしに亜鉛とリン酸塩とが存在し ているかどうかを測定した。リン酸塩と亜鉛との存在を同定した。 掲示ＩＩ テキサス州ガーランドのキム・バーレーシングエンジン社で実施した、３５０ 立方インチのシボレーの修理した高能率エンジンについての動力計試験の結果。 このエンジンは、「Pennzoil １０Ｗ３０」モータ油を使用し、２０時間の走行 時間の間に慣らした。トルクと馬力とを、モリブデンイオンを含有する無機重合 性水性錯体（溶液）４オンスによって処理する前と後とに測定した。トルクと馬 力とのフィートポンドの上昇を、量と百分率との双方について測定した。無機重 合性水性錯体による処理によって、新しく修理した高能率エンジンについてトル クと馬力の双方について顕著な増大が得られた。 掲示ＩＩＩ 六種類の相異なる車両について行った排出試験について得られた結果につき、 無機重合性水性錯体（溶液）による処理前の結果と、この無機重合性水性錯体に よる処理の１５分後に測定した時の結果とを比較した。すべての試験車両は、炭 化水素と一酸化炭素排出量とに減少を示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ， ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．鉄−リン酸塩化成面を金属部材上に潤滑性環境下で、所望の堆積物を得るた めのリン酸化浴として潤滑媒体を使用することによって生成させる方法であって 、この方法が、リン酸の源、アルカリ金属水酸化物、および反応性ＮＨ₂基の源 を与える工程；無機重合性水性錯体を生成させる工程であって、（ｉ）水性媒体 中で前記の反応性ＮＨ₂基の源を、（ａ）前記アルカリ金属水酸化物と混合して この溶液のｐＨを１２よりも高く上昇させて水性のアンモニウム／アルカリ金属 水酸化物を生成させるか、または（ｂ）前記リン酸の源と混合してこのｐＨを約 ０に低下させて酸性のアンモニウム混合物を生成させ、および（ｉｉ）高度に発 熱性の反応を生じさせるのに十分な速度で、工程（ｉ）（ａ）の混合物を前記リ ン酸の源と混合させるか、または前記工程（ｉ）（ｂ）の混合物を前記水酸化物 と混合して無機重合性水性錯体を生成させ、これによって前記反応性のＮＨ₂基 が溶液中に前記無機重合性水性錯体の生成の間に含有されるようにする工程；工 程（ｉｉ）から得られた前記無機重合性水性錯体を、潤滑油中へと緩慢に注ぐこ とによって添加する工程；エマルジョンを生成させる工程；および金属を基体と する部品を前記エマルジョンと接触させて鉄／リン酸塩化成皮膜を生成させる工 程を含む方法。 ２．無機酸またはカルボン酸を添加することによって、前記無機水性錯体のｐＨ を低下させる工程；前記無機錯体を機械および機器中のエンジンおよびモータの 油潤滑容器中へと注いでエマルジョンを生成させ、前記溶液と金属部品との接触 をもたらし、これによって鉄−リン酸塩化成面を得る工程を更に有する、請求項 １記載の方法。 ３．前記発熱性反応の前または後のいずれかに、金属イオンの源を前記無機水性 錯体中へと供給し、金属／リン酸塩／アルカリ金属無機重合性水性錯体を生成さ せる、請求項１または２記載の方法。 ４．前記金属イオンが亜鉛、モリブデンまたはタングステンから選択されている 、請求項３記載の方法。 ５．容器内の無機重合性水性錯体中へと水溶性グリコールを供給する、請求項１ 〜４のいずれか一つの請求項に記載の方法。 ６．前記潤滑油がエンジンの容器の中にあり、前記エンジンを稼働させて前記エ マルジョンを生成させ、前記エンジンの可動部品および摺動部品類を前記エマル ジョンと接触させる、請求項１記載の方法。 ７．内燃ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンの内側面へとリン酸塩含有 皮膜を適用して前記エンジンの効率を向上させる方法であって、この方法が、前 記エンジンのクランクケースの油の中へと、エマルジョン生成条件下で無機重合 性錯体を供給し、無機重合性錯体は、水性媒体中で、反応性ＮＨ₂基の源をアル カリ金属水酸化物と混合してこの水溶液のｐＨを１２よりも高くすることによっ て生成し；および高度に発熱性の反応を生じさせるような速度で、前記溶液をリ ン酸の源の水溶液と混合して約０のｐＨとし、これによって前記無機重合性水性 錯体の生成の間に溶液中に反応性ＮＨ₂基が含有されるようする、各工程を含ん でいる方法。 ８．前記無機重合性錯体のｐＨを、この錯体をクランクケースの中に供給するの に先立ってリン酸を加えることによって約３に低下させる、請求項７記載の方法 。 ９．前記錯体にモリブデン酸を添加することによって、生成した前記皮膜にモリ ブデンを含有させる、請求項７または８記載の方法。