(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物換算で、Ｂ2Ｏ3：２７〜５５モル％、Ｎａ2Ｏ：８〜２０モル％、ＳｉＯ2：１５モル％以下、ＣａＯ：３０モル％を超え３６モル％以下の組成を有することを特徴とするガラス質防錆剤。
【請求項２】
ＣａＯ：３２〜３５モル％であることを特徴とする請求項１に記載のガラス質防錆剤。
【請求項３】
Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2：４５〜５５モル％であることを特徴とする請求項１に記載のガラス質防錆剤。
【請求項４】
１質量％水溶液のｐＨが９.５〜１２であることを特徴とする請求項１に記載のガラス質防錆剤。
【請求項５】
メジアン径Ｄ50が１〜１００μｍの粉粒体であることを特徴とする請求項１に記載のガラス質防錆剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄系金属の防錆に用いられるガラス質防錆剤に関するものであり、特に鋳鉄に対する防錆効果に優れたガラス質防錆剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄系金属の防錆に用いられる防錆剤としては、従来からリン酸塩系溶液が広く用いられている。このリン酸塩系の防錆剤は防錆効果を持つほか、腐食により生じたスケールの除去が比較的容易であるという利点を持つため、排水管、給水塔などの防錆に用いられており、また金属加工油の防錆成分としても広く利用されている。このリン酸塩系の防錆剤は、鉄系金属の表面に不溶性のリン酸塩皮膜を形成し、防錆効果を得るという防錆メカニズムを持つものである。
【０００３】
しかしこのリン酸塩皮膜は結晶皮膜であり、多孔質で表面に凹凸が存在するため、水分や酸素の浸透により防錆性能が低下し易いという欠点があった。さらに、溶液中のイオン濃度の制御が困難であるため、防錆効果の持続性に劣るなどの欠点があった。
【０００４】
そこで上記のようなリン酸塩系の防錆剤の欠点を解消することができる防錆剤として、特許文献１に示されたガラス質防錆剤が開発されている。これはＢ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｒ2Ｏ−Ｒ´Ｏ系の溶解性ガラス（Ｒはアルカリ金属、Ｒ´はアルカリ土類金属またはＺｎ）からなるものであり、複数成分の相乗効果により優れた防錆効果を発揮できるとともに、防錆処理環境がアルカリ性であっても酸性であっても常に中性域に持ち来すというバッファ効果を発揮するものである。このためリン酸塩系の防錆剤の、防錆性能が低下し易いこと、防錆効果の持続性に劣ることなどの欠点は解決することができた。
【０００５】
しかしながら、この特許文献１のガラス質防錆剤は鋳鉄に対する防錆効果が弱いことが判明した。その理由は、鋳鉄はＣが黒鉛として析出した不均一な系であって、黒鉛は鉄に対して貴であるために電気化学反応を起こし易く、鋼鉄よりも腐食し易いためであると想定される。そして特許文献１に示されたガラス質防錆剤は、鋼鉄に対しては優れた防錆効果を発揮することができるが、より腐食し易い鋳鉄に対する防錆効果は不十分であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平８−２３０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、防錆効果の持続性に優れ、しかも鋳鉄に対しても十分な防錆効果を発揮することができるガラス質防錆剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明のガラス質防錆剤は、酸化物換算で、Ｂ2Ｏ3：２７〜５５モル％、Ｎａ2Ｏ：８〜２０モル％、ＳｉＯ2：１５モル％以下、ＣａＯ：３０モル％を超え３６モル％以下の組成を有することを特徴とするものである。
【０００９】
なお請求項２のように、ＣａＯ：３２〜３５モル％であることが好ましく、請求項３のように、Ｂ2Ｏ3＋ＳｉＯ2：４５〜５５モル％であることが好ましい。また請求項４のように、１質量％水溶液のｐＨが９.５〜１２であることが好ましく、請求項５のようにメジアン径Ｄ50が１〜１００μｍの粉粒体であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガラス質防錆剤は、ガラスに溶解性を与えるＢ2Ｏ3を主成分とするＢ2Ｏ3系のガラスに、溶出した水溶液のｐＨを高める成分であるＮａ2ＯとＣａＯを最適範囲で含有させたものである。このため鉄系金属の防錆剤として用いれば、水溶液のｐＨを９.５〜１２に高めることによって優れた防錆効果を発揮することができる。また主成分であるＢ2Ｏ3は水溶液のｐＨに対してバッファ効果を発揮するため、防錆処理環境がアルカリ性であっても酸性であってもｐＨを９.５〜１２の範囲に維持することができる。特に特許文献１のガラス質防錆剤ではＣａＯの上限は３０モル％であったが、本発明では３０モル％を超え３６モル％以下の範囲までＣａＯの含有率を高めた結果、鋳鉄に対しても十分な防錆効果を発揮することができるようになった。
【００１１】
なお、Ｂ2Ｏ3はＳｉＯ2と同様にガラスの骨格を形成するガラス形成酸化物であるが、あまりに多量に含有させると水溶液のｐＨを低下させてしまい、防錆効果を低下させる。このためＳｉＯ2を少量添加することにより防錆効果の低下を防止し、かつＢ2Ｏ3とＳｉＯ2とのバランスによって、ガラス質防錆剤の溶解速度を適切に制御した。この結果、防錆効果の持続性に優れ、しかも鋳鉄に対しても十分な防錆効果を発揮することができるガラス質防錆剤を得ることができた。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
上記のように本発明のガラス質防錆剤は、酸化物換算で、Ｂ2Ｏ3：２７〜５５モル％、Ｎａ2Ｏ：８〜２０モル％、ＳｉＯ2：１５モル％以下、ＣａＯ：３０モル％を超え３６モル％以下の組成を有するものであるため、各成分の数値限定の理由を説明する。
【００１３】
主成分であるＢ2Ｏ3はＳｉＯ2とともにガラス形成酸化物であるが、ＳｉＯ2がガラスの溶解性を低下させる成分であるのに反し、Ｂ2Ｏ3はガラスに溶解性を与える成分である。Ｂ2Ｏ3が２７モル％未満であると溶解性が不十分となるとともに、ガラスを溶融する坩堝あるいは溶融炉の耐火物の浸食が激しくなって溶融が困難となるので好ましくない。また、溶出したＢ2Ｏ3は水溶液のｐＨを下げる作用を持つため、Ｂ2Ｏ3が５５モル％を超えると防錆効果が低下することとなって好ましくない。このため本発明ではＢ2Ｏ3の含有率を２７〜５５モル％とした。より好ましくは３５〜４５モル％の範囲である。
【００１４】
Ｎａ2ＯはＣａＯとともに溶出した水溶液のｐＨを高めるための成分であり、防錆効果を確保するためにＮａ2Ｏは少なくとも８モル％が必要である。またＮａ2Ｏはガラスに溶解性を与える成分でもあり、この意味からも少なくとも８モル％が必要である。一方、Ｎａ2Ｏの含有率が２０モル％を超えるとガラスを溶融する坩堝あるいは溶融炉の浸食が激しくなって溶融が困難となる。このため本発明ではＮａ2Ｏの含有率を８〜２０モル％とした。より好ましくは１５〜１８モル％の範囲である。
【００１５】
ＳｉＯ2は安定したガラスの骨格を形成し、溶解性を低下させる方向に作用する成分である。このためＳｉＯ2が１５モル％を超えると溶解速度が低下して防錆効果が低下するので好ましくない。前記したようにＳｉＯ2とＢ2Ｏ3はともにガラス形成酸化物であり、Ｂ2Ｏ3単独でもガラスを形成することは可能である。このため本発明においてはＢ2Ｏ3＋ＳｉＯ2が４５〜５５モル％の範囲に保たれれば、後記する実施例に示すように、ＳｉＯ2を０とすることも可能である。しかし実用的には５〜１０モル％のＳｉＯ2を含有させ、溶解速度を適切に制御することが好ましい。
【００１６】
ＣａＯは溶出した水溶液のｐＨを高めるための成分であり、その含有率が多いほど防錆効果を高めることができる。本発明では他の成分とのバランスを考慮しつつ、３０モル％超のＣａＯを含有させ、鋳鉄に対しても十分な程度にまで防錆効果を高めることに成功した。しかし３６モル％を超えるとＣａ成分が結晶として析出してガラス化が困難となる。このため本発明ではＣａＯの含有率を３０〜３６モル％としたが、より好ましくは３２〜３５モル％の範囲である。
【００１７】
上記の組成を有する本発明のガラス質防錆剤は、鉄系金属の錆の原因となる水分と接触すると、水中にＮａ2ＯとＣａＯを溶出させてそのｐＨを特許文献１のガラス質防錆剤よりも高い９.５〜１２とすることができる。この結果、特許文献１のガラス質防錆剤では十分な防錆効果を得ることができなかった鋳鉄に対しても、優れた防錆効果を発揮することができる。このために本発明では特許文献１のガラス質防錆剤よりもＢ2Ｏ3の含有率を抑制し、相対的にＣａＯの含有率を高めている。なお本発明のガラス質防錆剤はｐＨバッファ効果を持つため、防錆処理環境にｐＨを変動させる外的因子があっても、常に高いｐＨを維持することができる利点がある。
【００１８】
本発明のガラス質防錆剤を製造するには、上記した組成となるようにガラス原料を調合して溶融したうえ水中に投じて水砕し、更に乾燥、粉砕、分級を行い、粉粒体とする。各工程自体は一般的なガラス粉末の製造工程と特に変わるところはない。本発明のガラス質防錆剤のメジアン径Ｄ50は、１〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。これよりも微粒とすると比表面積が大きくなって溶出速度が過大となり、防錆効果の持続性が低下する傾向となる。また工業的には、これよりも微粒とすると飛散し易くなってハンドリング性が低下する。逆にこれよりも粗粒とすると、比表面積が小さくなって溶出速度が過小となり、防錆効果が低下する傾向となる。
【００１９】
本発明のガラス質防錆剤はそのまま水中に投入してもよいが、鉄系金属の防錆のためには、樹脂フィルム中に分散させるか、樹脂フィルムの表面に担持させて防錆フィルムとし、鉄系金属体の表面を覆うことが好ましい。鉄系金属体の表面に結露が生じた場合にはガラス質防錆剤が徐々に溶解し、防錆効果を発揮することができる。
以下に本発明を実施例によって更に詳細に説明する。
【実施例】
【００２０】
表１（実施例）と表２（比較例、比較例５は従来品）に示す各組成となるようにガラス原料を調合し、Ｖ型ミキサーで混合した後、ガラス溶融用坩堝を用いて１３００℃で１５分の条件で溶融した。溶融したガラスを水を入れたステンレス容器に流し入れて水砕した。水砕品を１５０℃、２時間の条件で乾燥したのち、乾式粉砕と分級とを行い、メジアン径Ｄ50が１０μｍのものを防錆剤とした。一方、ふるいにより粒径が３００〜５００μｍとなるよう調整したものを溶解速度測定用検体とした。各組成の防錆剤を用いて防錆試験とＦｅイオン濃度の測定とを行い、各組成の溶解速度測定用検体を用いて溶解速度の測定を行った。
【００２１】
【表１】
0005757840.tif 000002
【００２２】
【表２】
0005757840.tif 000003
【００２３】
（防錆試験）
鋳鉄（ＦＣ２５０）からなる直径３０ｍｍ、厚み９ｍｍの円柱をアセトン中で１５分間超音波洗浄し、脱脂処理したものを防錆試験片とした。小瓶に蒸留水１０ｍＬと防錆剤０.１ｇを添加し、超音波洗浄機を用いて防錆剤を溶液中に十分に分散させ、防錆剤１.０質量％の水溶液とし、開始時のｐＨを測定した。この防錆剤水溶液中に上記の防錆試験片を浸漬し、密閉して常温で１週間静置した。２週間経過後に防錆試験片の上面及び側面に発生した点錆の数をカウントした。なお、目視で確認できるものを全て点錆とし、上面と側面の点錆の合計数を表中に示した。防錆剤を加えない蒸留水のみの場合には、カウント不可能なほど多くの点錆が発生した。
【００２４】
（溶解速度）
溶解速度測定用検体０.１ｇを１００ｍＬの蒸留水に入れ、２４時間静置後の蒸留水中のＢ濃度をＩＣＰで測定した。Ｂ濃度より防錆剤の重量減を求め、１時間当たりの溶解速度を算出して表中に示した。
【００２５】
（Ｆｅイオン濃度の測定）
防錆試験終了後の防錆試験片および防錆剤溶液が入った小瓶を振り、防錆試験片に付着した錆を削ぎ落とした。その後、防錆試験片を取り除き、防錆剤溶液に１Ｎ硝酸水溶液を０.２ｍＬ添加してＦｅイオンを安定化した。その後、防錆剤溶液をメンブレンフィルターによりろ過し、Ｆｅイオン濃度をＩＣＰにより測定し、その結果を表中に示した。
【００２６】
（考察）
表１、表２に示されるように、本発明の実施例の防錆剤はいずれも点錆の数が２以下で、Ｆｅイオン濃度もゼロであるのに対して、比較例の防錆剤は比較例５の従来品を含めて点錆数が１０以上であり、Ｆｅイオンの溶出が認められた。また前記したように、蒸留水のみの場合には、カウント不可能なほど多くの点錆が発生しており、本発明のガラス質防錆剤の防錆効果が優れていることが確認された。
【００２７】
比較例１と比較例２は何れも１５モル％を超えるＳｉＯ2を含有するため、溶解速度が低下し、防錆効果も低下している。比較例３は、Ｎａ2Ｏの含有率が８モル％未満であり、やはり溶解速度が低下し、防錆効果も低下している。比較例３と比較例５はＢ2Ｏ3が５５モル％を超え、ＣａＯが３０モル％未満であるため、水溶液のｐＨが低下して防錆効果が低下している。比較例４はＣａＯが３６モル％を超えているため、Ｃａ成分が結晶として析出し、ガラス化しなかった。よって試験を実施できなかった。