KR102627360B1 - 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트리아졸계 혼합물, 아질산 나트륨, 안정제, 탈산제, 몰리브데이트, 초산혼합물 및 pH 조절제로 이루어지며, 상기 pH 조절제는 메타규산나트륨으로 이루어진다.
상기의 성분으로 이루어지는 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물은 낮은 농도로 함유되어도 강(철, steel), 황동 및 구리 뿐만 아니라, 알루미늄과 같이 부식에 취약한 금속에 대해서도 우수한 방식효과를 부여하며, 금속의 표면에 코팅층을 형성하여 방식효과를 오랜 기간 동안 유지시키는 효과를 나타낸다.
상기의 성분으로 이루어지는 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물은 낮은 농도로 함유되어도 강(철, steel), 황동 및 구리 뿐만 아니라, 알루미늄과 같이 부식에 취약한 금속에 대해서도 우수한 방식효과를 부여하며, 금속의 표면에 코팅층을 형성하여 방식효과를 오랜 기간 동안 유지시키는 효과를 나타낸다.
Description
본 발명은 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 낮은 농도로 함유되어도 강(철, steel), 황동 및 구리 뿐만 아니라, 알루미늄과 같이 부식에 취약한 금속에 대해서도 우수한 방식효과를 부여하며, 금속의 표면에 코팅층을 형성하여 방식효과를 오랜 기간 동안 유지시키는 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물에 관한 것이다.
방식제란 부식성 매질에 첨가하여 금속의 부식을 억제하는 물질로, 무기질 억제제로는 크로뮴산염 등이 있고, 유기질 억제제로는 아민 계열 유기물 따위가 있으며, 보일러 물, 냉동기의 냉매 및 부식을 방지하기 위한 오일 등에 함유되어 사용된다.
종래에 방식제는 대부분 6가의 크롬계의 방식 처리 용액이 사용되었는데, 6가의 크롬계로 이루어진 방식제는 방식효과가 우수한 반면, 수반하는 독성 위험, 특히 환경에 대한 악영향 때문에, 점점 그 문제점을 지적 받고 있다.
따라서, 6가의 크롬이 없는 여러 가지 방식제의 개발이 이루어지고 있는데, 이들 조성물의 일부는 아연 또는 알루미늄 등의 특정 금속계이다. 그렇지만, 상기 조성물은 수성 분산물의 형태로 있을 때, 그 안정성이 제한적이다. 이 점은 장기간의 보전 및 보관 시간을 불가능하게 하는 문제점이 있었다.
한편, 방식제가 사용되는 대표적인 시설인 보일러는 보일러수(boiler水)를 고온으로 하여 증기를 발생시키는 구조로 되어 있고, 보일러를 구성하는 금속의 부식을 방지하기 위하여 방식제가 사용되고 있는데, 특히, 발전용 보일러나 쓰레기 소각용 보일러 등의 과열기나 증기터빈을 구비하는 보일러에서는, 보급수로서 이온교환수나 탈염수가 주로 사용되고 있다. 이 때문에 이들 보일러에 있어서 수질관리항목의 농축배수를 30 내지 100배 정도로 하여 운전되고 있는 경우가 많다. 이러한 보일러에서는, 가성 알칼리를 사용하지 않고 인산염을 첨가하여 보일러수의 pH를 조정하여 부식을 억제하고, 또한 중화성 아민이나 암모니아를 첨가하여 급복수계의 pH를 상승시키고 철의 용출을 억제하여 보일러 내로 반입되는 철을 감소시키고 있다.
그러나 최근에는, 원수의 다양화나 수질악화에 의한 유기물의 보일러 내에 대한 유입량의 증가, 에너지 절약 및 절수를 의도한 블로우량의 감소 등으로 인해 보일러 물의 pH가 저하되는 사고가 많이 발생하기 때문에, 이를 대비하기 위해 보일러수의 인산염 농도를 높게 하거나, Na/PO4의 몰비가 3이상인 인산염계 청관제를 사용하게 되는데, 이 경우에는 인산염의 하이드아웃 현상이나 알칼리 부식의 발생이 증가하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 낮은 농도로 함유되어도 강(철, steel), 황동 및 구리 뿐만 아니라, 알루미늄과 같이 부식에 취약한 금속에 대해서도 우수한 방식효과를 부여하며, 금속의 표면에 코팅층을 형성하여 방식효과를 오랜 기간 동안 유지시키는 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 트리아졸계 성분 100 중량부, 아질산 나트륨 0.1 내지 5 중량부, 안정제 0.1 내지 5 중량부, 탈산제 0.1 내지 1 중량부, 몰리브데이트 4 내지 6 중량부, 초산혼합물 0.5 내지 1.5 중량부 및 pH 조절제 1 내지 2 중량부로 이루어지며, 상기 트리아졸계 성분은 톨리트리아졸, 벤조트리아졸 및 머캅토벤조트리아졸로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 pH 조절제는 메타규산나트륨으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 탈산제는 히드라진, 카르보히드라지드, 하이드로퀴논, 1-아미노피롤리딘, 1-아미노-4-메틸피페라진, N,N-디에틸히드록실아민, 이소프로필히드록실아민 및 에리소르빈산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 몰리브데이트는 암모늄몰리브데이트, 암모늄포스포몰리브데이트, 소디움몰리브데이트 및 칼륨몰리브데이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 안정제는 붕사로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 초산혼합물은 초산 100 중량부, 갈릭산 또는 타닌산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 120 내지 250 중량부 및 이소프로필알코올 40 내지 100 중량부를 혼합하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물은 낮은 농도로 함유되어도 강(철, steel), 황동 및 구리 뿐만 아니라, 알루미늄과 같이 부식에 취약한 금속에 대해서도 우수한 방식효과를 부여하며, 금속의 표면에 코팅층을 형성하여 방식효과를 오랜 기간 동안 유지시키는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1 내지 2는 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물의 물성 및 방식성능을 측정하여 나타낸 시험성적서이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물은 트리아졸계 성분, 아질산 나트륨, 안정제, 탈산제, 몰리브데이트, 초산혼합물 및 pH 조절제로 이루어지며, 트리아졸계 성분 100 중량부, 아질산 나트륨 0.1 내지 5 중량부, 안정제 0.1 내지 5 중량부, 탈산제 0.1 내지 1 중량부, 몰리브데이트 4 내지 6 중량부, 초산혼합물 0.5 내지 1.5 중량부 및 pH 조절제 1 내지 2 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 트리아졸계 성분은 본 발명에 따른 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물에 주재료가 되는 성분으로 구리 등과 같은 금속에 대해 우수한 부식억제 효과를 나타내는데, 구리이온과 반응하여 얇고 치밀한 불용성 피막을 형성하는 작용을 한다.
이때, 상기 트리아졸계 성분은 톨리트리아졸(Tolytriazole), 벤조트리아졸(Benzotriazole) 및 머캅토벤조트리아졸(MercaptoBenzotriazole)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 아질산 나트륨(NaNO2)은 0.1 내지 5 중량부가 함유되며, 수분과 강(철, steel)과 같은 금속사이에 반응으로 발생되는 점녹을 방지하는 역할을 한다.
상기 아질산 나트륨의 함량이 0.1 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 아질산 나트륨의 함량이 5 중량부를 초과하게 되면 구리나 알루미늄과 같은 금속에 대한 방식효과가 저하될 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 안정제는 0.1 내지 5 중량부가 함유되며, 본 발명을 통해 제조되는 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물의 pH를 일정하게 유지시켜 안정화하는 역할을 하는데, 붕사(Borax)로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 안정제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 안정제의 함량이 5 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 강, 구리 및 알루미늄 등과 같은 금속에 대한 방식효과가 저하될 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 탈산제는 0.1 내지 1 중량부가 함유되며, 히드라진, 카르보히드라지드, 하이드로퀴논, 1-아미노피롤리딘, 1-아미노-4-메틸피페라진, N,N-디에틸히드록실아민, 이소프로필히드록실아민 및 에리소르빈산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는데, 상기의 성분으로 이루어지는 탈산제는 보일러 수와 같이 금속의 표면과 접촉하는 액체 내에 잔존하는 용존산소를 제거하여 금속의 부식이 발생되는 것을 억제할 뿐만 아니라, 방청효과가 부여된 방식제 조성물이 제공될 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 탈산제의 함량이 0.1 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 탈산제의 함량이 1 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 강, 구리 및 알루미늄 등과 같은 금속에 대한 방식효과가 저하될 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 몰리브데이트(Molybdate)는 4 내지 6 중량부가 함유되며, 강, 구리 및 알루미늄과 같은 금속의 부식을 억제하는 역할을 하는데, 상기 몰리브데이트의 함량이 4 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 몰리브데이트의 함량이 6 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 트리아졸계 성분이나 아질산 나트륨 등의 함량이 줄어들어 방식효과가 저하될 뿐만 아니라, 방식제 조성물의 pH를 지나치게 상승시켜 내부식성이 저하될 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
이때, 상기 몰리브데이트는 암모늄몰리브데이트, 암모늄포스포몰리브데이트, 소디움몰리브데이트 및 칼륨몰리브데이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 초산혼합물은 0.5 내지 1.5 중량부가 함유되며, 금속의 표면에 발생된 녹의 진행을 중지시킴과 동시에 새로운 녹의 발생을 방지하는 역할을 하며, 금속의 표면에 코팅막을 형성하여 방식 및 방청 효과가 오랜 기간 동안 유지될 수 있도록 하는 역할을 한다.
이때, 상기 초산혼합물은 초산 100 중량부, 갈릭산 또는 타닌산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 120 내지 250 중량부 및 이소프로필알코올 40 내지 100 중량부를 혼합하여 이루어지는 것이 바람직한데, 상기의 성분으로 이루어지는 초산혼합물이 적용되면 금속의 표면에 이미 발생된 녹의 진행이 중단되며, 추가적인 녹의 발생이 방지되기 때문에, 금속의 표면에 발생된 녹을 제거하는 공정을 진행할 필요가 없는 효과가 부여된다.
상기 초산혼합물의 함량이 0.5 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 초산혼합물의 함량이 1.5 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 방식제 조성물의 pH가 지나치게 낮아져 금속표면에 대한 부식을 유발할 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 pH 조절제는 1 내지 2 중량부가 함유되며, 메타규산나트륨(sodium metasilicate)으로 이루어지는데, 상기와 같이 메타규산나트륨으로 이루어지는 pH 조절제는 본 발명을 통해 제조되는 금속용 방식제 조성물을 질량농도가 0.5 내지 1%인 수용액 상태로 적용하는 경우에 pH가 9.5 내지 10.5를 나타내도록 하여 방식효과를 부여할 뿐만 아니라, 알루미늄과 같은 금속에 대해서도 부식을 유발하지 않는 방식제 조성물이 제공될 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 pH 조절제의 함량이 1 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 pH 조절제의 함량이 2 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 지나치게 증가시키며, 방식제 조성물의 방식효과를 저하시킬 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
상기의 성분으로 이루어지는 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물은 정제수와 혼합하여 수용액 상태로 적용될 수 있으며, 이 경우 질량농도가 0.5 내지 1%를 나타내도록 정제수와 혼합되어 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 방식제 조성물의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1> 초산 혼합물의 제조
초산 100 중량부, 갈릭산 100 중량부, 타닌산 100 중량부 및 및 이소프로필알코올 70 중량부를 혼합하여 초산 혼합물을 제조하였다.
<실시예 1>
트리아졸계 성분(톨리트리아졸) 100 중량부, 아질산 나트륨 2.5 중량부, 안정제(붕사) 2.5 중량부, 탈산제(히드라진) 0.5 중량부, 몰리브데이트(소디움몰리브데이트) 5 중량부, 상기 제조예 1을 통해 제조된 초산혼합물 1 중량부 및 pH 조절제(메타규산나트륨) 1.2 중량부를 혼합하여 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물을 제조하였다.(NT-100)
<비교예 1>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, pH 조절제로 수산화칼륨을 사용하여 금속용 방식제 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1을 통해 제조된 금속용 방식제 조성물의 물성 및 방식성능을 측정하여 아래 표 1 및 도 1 내지 2에 나타내었으며, 상기 비교예 1을 통해 제조된 금속용 방식제 조성물의 물성 및 방식성능을 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.
{단, 금속용 방식제 조성물의 물성 및 방식성능은 제조된 금속용 방식제 조성물을 질량농도가 각각 0.6%(실시예 1)와 1%(비교예 1)인 수용액으로 제조한 후에, 한국기계전기전자시험연구원에 의뢰하여 측정하였으며, 측정은 Q-MARK(U 화학제품류) U-014 설비 보호제(배관용):2010의 시험방법을 이용하였다.}
<표 1>
<표 2>
상기 표 1 내지 2 및 아래 도 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 금속용 방식제 조성물은 비교예 1을 통해 제조된 금속용 방식제 조성물에 비해 알루미늄 금속에 대한 방식성능이 더욱 우수한 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물은 낮은 농도로 함유되어도 강(철, steel), 황동 및 구리 뿐만 아니라, 알루미늄과 같이 부식에 취약한 금속에 대해서도 우수한 방식효과를 부여하며, 금속의 표면에 코팅층을 형성하여 방식효과를 오랜 기간 동안 유지시키는 효과를 나타낸다.
Claims (5)
- 트리아졸계 성분 100 중량부, 아질산 나트륨 0.1 내지 5 중량부, 안정제 0.1 내지 5 중량부, 탈산제 0.1 내지 1 중량부, 몰리브데이트 4 내지 6 중량부, 초산혼합물 0.5 내지 1.5 중량부 및 pH 조절제 1 내지 2 중량부로 이루어지며,
상기 트리아졸계 성분은 톨리트리아졸, 벤조트리아졸 및 머캅토벤조트리아졸로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지고,
상기 pH 조절제는 메타규산나트륨으로 이루어지며,
상기 탈산제는 히드라진, 카르보히드라지드, 하이드로퀴논, 1-아미노피롤리딘, 1-아미노-4-메틸피페라진, N,N-디에틸히드록실아민, 이소프로필히드록실아민 및 에리소르빈산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지고,
상기 안정제는 붕사로 이루어지며,
상기 초산혼합물은 초산 100 중량부, 갈릭산 또는 타닌산으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 120 내지 250 중량부 및 이소프로필알코올 40 내지 100 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는,
부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 몰리브데이트는 암모늄몰리브데이트, 암모늄포스포몰리브데이트, 소디움몰리브데이트 및 칼륨몰리브데이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부식억제 효과가 우수한 금속용 방식제 조성물.
- 삭제
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