(57)【要約】【課題】有機酸含有水溶液を扱う装置の腐食雰囲気下で使用するのに適した耐食性部材、および有機酸含有水溶液を扱うステンレス鋼からなる装置の腐食防止方法を提供することである。【解決手段】本発明の有機酸含有水溶液用用耐食性部材は、ステンレス鋼基材表面に高速フレーム溶射法によりニッケル−モリブデン−クロム合金および／またはニッケル−モリブデン合金の皮膜を形成し、封孔処理してなり、有機酸含有水溶液を扱うステンレス鋼からなる装置の腐食防止方法は、有機酸含有水溶液を扱うステンレス鋼からなる装置表面に高速フレーム溶射法によりニッケル−モリブデン−クロム合金および／またはニッケル−モリブデン合金の皮膜を形成し、封孔処理することを特徴とする。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼基材表面に高速フレーム溶射法によりニッケル−モリブデン−クロム合金および／またはニッケル−モリブデン合金の皮膜を形成し、封孔処理してなる有機酸含有水溶液用耐食性部材。
【請求項２】
ステンレス鋼がＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３０４Ｌである請求項１記載の耐食性部材。
【請求項３】
封孔処理を主成分がフッ素樹脂からなる封孔剤を用いて行う請求項１記載の耐食性部材。
【請求項４】
有機酸含有水溶液がアジピン酸および／またはカプロン酸を含む水溶液である請求項１記載の耐食性部材。
【請求項５】
有機酸含有水溶液を扱うステンレス鋼からなる装置表面に高速フレーム溶射法によりニッケル−モリブデン−クロム合金および／またはニッケル−モリブデン合金の皮膜を形成し、封孔処理することを特徴とするステンレス鋼からなる装置の腐食防止方法。
【請求項６】
ステンレス鋼がＳＵＳ３０４またはＳＵＳ３０４Ｌである請求項５記載の腐食防止方法。
【請求項７】
封孔処理を主成分がフッ素樹脂からなる封孔剤を用いて行う請求項５記載の腐食防止方法。
【請求項８】
有機酸含有水溶液がアジピン酸および／またはカプロン酸を含む水溶液である請求項５記載の腐食防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機酸含有水溶液用の耐食性部材、および有機酸含有水溶液を扱うステンレス鋼からなる装置の腐食防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、腐食を受けやすい雰囲気下で使用される材料には、ステンレス鋼が用いられることが多い。しかしながら、例えば、ギ酸、酢酸、シュウ酸、アジピン酸、カプロン酸等の有機酸を含有する水溶液を扱う装置では、温度、濃度等の条件にもよるが、腐食が発生し、特にその溶接部が腐食される。したがって、長期の使用期間中には、定期点検などを頻繁に行うことが必要であり、また、定期的に腐食部分の溶接補修などを行う必要があった。
【０００３】
ステンレス鋼からなる装置で有機酸含有水溶液を扱って、腐食される場合、通常、より高耐食性のステンレス鋼やチタニウムやハステロイＣ等のより高耐食材料を用いて行うのが一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
また、種々の溶射材料および溶射方法を用いて材料表面に皮膜を形成させて、耐食性、耐磨耗性、耐熱性等を付与することも知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−９２４１５号（段落（０００５））
【０００５】
【非特許文献１】
「溶射ハンドブック」（株）新技術開発センター発行　１９９１年
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のより高耐食の材料を用いる方法は、材料が高価になること、また加工し難いという問題がある。また溶射によって形成した皮膜の性能は、使用する溶射材料、溶射方法によって変わり、必ずしも全ての皮膜が耐食性を付与できるわけではなく、有機酸含有水溶液に対して完全な耐食性を有する皮膜は開示されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、有機酸含有水溶液を扱う装置内の腐食雰囲気下で使用するのに適した耐食性部材、および有機酸含有水溶液を扱うステンレス鋼からなる装置の腐食防止方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる課題を解決するために鋭意検討した結果、高速フレーム溶射法によってステンレス鋼からなる装置表面にニッケル−モリブデン−クロム合金および／またはニッケル−モリブデン合金の溶射皮膜を形成することによって、有機酸含有水溶液によるステンレス鋼、特にその溶接部の腐食を防止できることを見出し、本発明に至った。
【０００９】
すなわち本発明は、ステンレス鋼基材表面に高速フレーム溶射法によりニッケル−モリブデン−クロム合金および／またはニッケル−モリブデン合金の皮膜を形成し、封孔処理してなる有機酸含有水溶液用耐食性部材を提供するものである。また本発明は、有機酸含有水溶液を扱うステンレス鋼からなる装置表面に高速フレーム溶射法によりニッケル−モリブデン−クロム合金および／またはニッケル−モリブデン合金の皮膜を形成し、封孔処理することを特徴とするステンレス鋼からなる装置の腐食防止方法を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明におけるステンレス鋼としては、汎用のステンレス鋼であるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等が挙げられる。中でも腐食され易いことから、特にＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌに対して有効である。
本発明におけるステンレス鋼からなる装置とは、有機酸含有水溶液を扱うもの、有機酸含有水溶液と接触するものであれば特に限定されるものではなく、例えば塔槽類、容器類、配管・弁栓類、攪拌機類、ポンプ類等やこれらを構成する部品等が挙げられる。
【００１１】
有機酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸メタンスルホン酸、モノクロロ酢酸、トリクロロ酢酸およびトリフロロ酢酸等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００１２】
本発明で用いるニッケル−モリブデン−クロム合金は、Ｃｒ元素が１４．５〜２２．５％、Ｍｏ元素が１２．５〜１７．０％、Ｗ元素が２．５〜４．５％、Ｆｅ元素が２〜７％、Ｃｏ元素が２．５％以下、Ｓｉ元素が１．０％以下、Ｍｎ元素が１．０％以下、Ｃ元素が０．１２％以下、残部がＮｉ元素から成る材料であり、例えばＵＮＳ　Ｎｏ．Ｎ１０００２（ハステロイＣ）等がある。
【００１３】
ニッケル−モリブデン合金は、Ｍｏ元素が２６．０〜３０．０％、Ｆｅ元素が６％以下、Ｃｏ元素が２．５％以下、Ｃｒ元素が１．０％以下、Ｓｉ元素が１．０％以下、Ｍｎ元素が１．０％以下、Ｃ元素が０．０５％以下、残部がＮｉ元素から成る材料であり、例えばＵＮＳ　Ｎｏ．Ｎ１０００１（ハステロイＢ）等がある。
本発明においては、これらの合金はそれぞれ単独で、または混合して用いられる。
【００１４】
本発明において、溶射前には、基材と皮膜との密着性を向上させるために、ステンレス鋼基材表面にブラスト法などによって前処理を行うのが好ましい。
【００１５】
本発明で用いる高速フレーム溶射法では、通常、フレームの温度が２０００〜２７００℃程度、粒子速度が４００〜６００ｍ／秒程度で行われ、プラズマ溶射に比べて粒子速度が速く、緻密で酸化度が低いニッケル−モリブデン−クロム合金および／またはニッケル−モリブデン合金の皮膜が得られる。
また、この合金の皮膜の厚みは、溶射時間などにより調節することができ、特に限定されないが、約５０〜２５０μｍ、好ましくは約１００〜２００μｍである。これらの膜厚が過度に薄いと十分な耐食性が得られず、過度に厚いと皮膜の密着性が低下するので好ましくない。
【００１６】
上記のような方法により得られたニッケル−モリブデン−クロム合金および／またはニッケル−モリブデン合金の皮膜は、通常、微細な気孔部分が存在するため、このままでは優れた耐食性は得られない。そこで、これらの合金の皮膜に残存する気孔部分を封孔剤により封孔処理する。この封孔剤としては、これらの合金の皮膜に良く浸透し、合金の皮膜に悪影響を及ぼさず、耐食性を有するものであれば特に限定されない。これらの条件を満足する有機系封孔剤としては、例えば主成分が、アクリル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシメラミン樹脂、パラフィン、グリースなどを使用することができる。また、無機系の封孔剤としては、例えばシリコーン樹脂などを使用することができる。封孔処理の方法としては、例えば、上記封孔剤を適当な溶剤で溶解させたものを刷毛塗り、スプレーなどにより塗布する方法が使用できる。これにより、極めて優れた耐食性部材が得られる。
【００１７】
上記のようにして得られた耐食性部材は、有機酸含有水溶液を扱う装置に好適に使用することができ、長期間にわたり使用した場合であっても、優れた耐食性を維持することができる。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明について説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００１９】
＜耐食試験＞
容量１ＬのＳＵＳ３１６製オートクレーブに、有機酸含有水溶液（アジピン酸：９．８重量％、カプロン酸６．０重量％、コハク酸および他の有機酸２．３重量％を含有）２５０ｍｌと耐食性部材のサンプルを入れ、気相部を窒素置換した。温度１３０℃、圧力１．９６×１０５Ｐａ（２Ｋｇ／ｃｍ２Ｇ）で２週間保持し、耐食試験を行った。
試験前と試験後の溶射皮膜の厚みを測定し、その差を腐食による皮膜減量とし、１年あたりの皮膜減量を腐食度として算出した。なお、試験前の溶射皮膜の厚みは、予め皮膜形成前の基材の厚みをマイクロメータで測定しておき、皮膜形成後に再度マイクロメータで基材と皮膜との合計厚みを測定し、その差を求めることにより測定した。また、試験後の溶射皮膜の厚みは、サンプルの断面を顕微鏡観察（ミクロ観察）することにより測定した。
【００２０】
実施例１
溶射皮膜による基材の耐食性を評価し易くするために、基材として炭素鋼を用いた。
炭素鋼（５０ｍｍ×３０ｍｍ×３ｍｍ）全表面に、アルミナ系グリッドでブラスト法による前処理を行った（空気圧：約１０ｋｇ／ｃｍ２）。
ついで、高速フレーム溶射により炭素鋼の全表面にＵＮＳ　Ｎｏ．Ｎ１０００２（Ｃｒ：１５．２％、Ｍｏ：１５．３％、Ｗ：３．３％、Ｆｅ：４．５％、Ｃｏ：１．７％、Ｃ：０．０５％、残部：Ｎｉ）の皮膜を形成した。
最後に、主成分がフッ素樹脂からなる封孔剤を常温でＵＮＳ　Ｎｏ．Ｎ１０００２の皮膜上に適量刷毛塗りし、乾燥させることによって封孔処理し、耐食性部材のサンプルを得た。
このサンプルについて上記耐食試験を行った。結果を表１に示す。
【００２１】
ステンレス鋼からなる装置表面、特にその溶接部に高速フレーム溶射法によりＵＮＳ　Ｎｏ．Ｎ１０００２に代表されるニッケル−モリブデン−クロム合金および／またはニッケル−モリブデン合金の皮膜を形成し、封孔処理することによって有機酸含有水溶液によるステンレス鋼からなる装置の腐食を防止できる。
【００２２】
比較例１
炭素鋼（５０ｍｍ×３０ｍｍ×３ｍｍ）表面に、アルミナ系グリッドでブラスト法による前処理を行った（空気圧：約９．８×１０５Ｐａ（約１０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ））。
ついで、大気プラズマ溶射により炭素鋼上に中間皮膜を形成した。中間皮膜の材料としては、Ｆｅ−Ｃｒ合金（Ｆｅ含有量３０重量％、Ｃｒ含有量７０重量％）を用いた。
ついで、大気プラズマ溶射により前記中間被膜上にＺｒＯ２皮膜を形成した。最後に、主成分がフッ素樹脂からなる封孔剤を常温でＺｒＯ２皮膜上に適量刷毛塗りし乾燥させることによって封孔処理し、耐食性部材サンプルを得た。
このサンプルについて上記耐食試験を行った。結果を表１に示す。この結果から明らかなように、耐食性を付与するために従来使用されているＺｒＯ２皮膜では有機酸含有水溶液に対して有効ではない。
【００２３】
【表１】
2004137548.tif 000002
【００２４】
【発明の効果】
本発明の耐食性部材は、ステンレス鋼基材表面に封孔処理されたニッケル−モリブデン−クロム合金および／またはニッケル−モリブデン合金の皮膜を有しており、有機酸含有水溶液に対して優れた耐食性を有している。また、有機酸含有水溶液を扱うステンレス鋼からなる装置表面に高速フレーム溶射法によりニッケル−モリブデン−クロム合金および／またはニッケル−モリブデン合金の皮膜を形成し、封孔処理することによってステンレス鋼からなる装置、特にその溶接部の腐食を防止できる。