説明

冷却液組成物

【課題】 アルミニウム防食性とマグネシウム防食性を兼ね備えた冷却液組成物を提供する。
【解決手段】 グリコール類及びアルコール類からなる群から選択される融点降下剤を主成分とする冷却液組成物であって、(a)フッ化物から選択される腐食抑制剤、及び(b)2−エチルヘキシルリン酸又はその塩を含有することを特徴とする冷却液組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車などの内燃機関の冷却水中に添加される冷却液組成物であって、特に金属防食性に優れた冷却液組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車エンジンの冷却水には、アルコール類やグリコール類などの融点降下剤を主成分とする冷却液が添加され、冬季の凍結が防止されている。ところがアルコール類やグリコール類には防錆作用が全くないばかりか、高温で循環中に酸素と接触することにより酸化され、生成した酸化物が冷却水流路を構成する金属の腐食を促進するという不具合がある。
【0003】
そこで冷却液には、一般に、リン酸塩,ホウ酸塩,炭酸塩,硫酸塩,硝酸塩,モリブデン酸塩,安息香酸塩,ケイ酸塩,ベンゾトリアゾール,メルカプトベンゾチアゾールのナトリウム塩,トリルトリアゾール,トリエタノールアミン塩などから選ばれる防錆剤が添加され、冷却水に所定量混合され、使用時における金属の腐食が防止されている。
【0004】
自動車エンジンのような内燃機関の冷却系には、鋳鉄、鋼、銅合金など種々の金属が用いられているので、冷却液には金属の種類を問わず腐食を防止することが求められている。ところが省資源・省エネルギーの目的でアルミニウム部品が多用されるに伴い、従来の冷却液ではアルミニウム系金属に対する防食性が不十分であることが明らかとなった。
【0005】
例えば、ホウ酸塩は鋳鉄材質に対しては優れた防食性を有するが、アルミニウム系金属材質に対しては腐食性を有する。またトリエタノールアミンのリン酸塩は、鉄系金属とアルミニウム系金属の両方に対して防食性を有している。しかし、亜硝酸塩との共存により反応して毒性のあるニトロソアミンを生成する可能性がある。またアミン塩は、劣化によって鉄に対する防食性が急激に低下するという問題がある。
【0006】
更に、省資源・省エネルギー目的でマグネシウム合金からなる部品を冷却系に採用することを検討する動きがある。しかしながら、マグネシウムは実用金属中で最も標準電位が卑であり耐食性が低く、実用化には耐食性を考慮する必要がある。耐食性を向上するためにはマグネシウム合金自身の耐食性を向上するほかに、冷却系に用いられている冷却水によって達成することが考えられるが、従来の冷却液添加剤ではマグネシウムを防食することはできない。
【0007】
そこで、下記特許文献1には、マグネシウムを防食できる冷却液として、a)アルキル安息香酸、C〜C15一塩基酸およびC〜C15二塩基酸またはそれらの塩からなる群より選ばれる、1種または2種以上の抑制剤0.1〜15重量%と、b)フッ化物および/またはフルオロカルボン酸もしくはその塩0.005〜5重量%を含む腐食抑制剤組成物が開示されている。
【0008】
しかしながら、フッ化物はマグネシウムに対する防食性は高いが、アルミニウム合金に対し悪影響を及ぼすという問題があった。
【0009】
【特許文献1】特表2002−527619号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
つまり、フッ化物はアルミニウムに対し悪影響があり、上記特許文献1に開示された、アルキル安息香酸、C〜C15一塩基酸、又はC〜C15二塩基酸を用いる冷却液組成物では、フッ化物の悪影響を抑制するがアルミ防食性が弱いことが問題であった。
【0011】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、アルミニウム防食性とマグネシウム防食性を兼ね備えた冷却液組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明者らは、フッ化物と特定の化合物を腐食抑制剤として併用することによって上記課題が解決されることを見出し、本発明に到った。
【0013】
即ち、本発明の冷却液組成物は、グリコール類及びアルコール類からなる群から選択される融点降下剤を主成分とする冷却液組成物であって、(a)フッ化物から選択される腐食抑制剤、及び(b)2−エチルヘキシルリン酸又はその塩を含有する。
【0014】
フッ化物としては、水溶性フッ化物が好ましく、具体的には、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム及びフッ化アンモニウムから選択される1種以上が好ましく例示される。
【0015】
本発明の冷却液組成物において、フッ化物と2−エチルヘキシルリン酸又はその塩の添加量は、その効果を奏する範囲から適宜選定される。例えば、組成物100重量%当たり、フッ化物がフッ素元素に換算して0.01〜2重量%含有することが好ましく、2−エチルヘキシルリン酸又はその塩を組成物100重量%当たり0.05〜5重量%含有することが好ましい。
【0016】
本発明の冷却液組成物は、フッ化物と2−エチルヘキシルリン酸又はその塩に加えて、更に従来公知の添加剤を適宜添加することができる。具体的には、硝酸塩、トリアゾール類、チアゾール類、リン酸及びそのアルカリ金属塩、モリブデン酸塩、脂肪族カルボン酸及びそのアルカリ金属塩、並びに芳香族カルボン酸及びそのアルカリ金属塩から選択される腐食抑制剤が含有される。
【発明の効果】
【0017】
フッ化物と2−エチルヘキシルリン酸又はその塩を併用添加する本発明の冷却液組成物は、アルミニウム防食性とマグネシウム防食性を兼ね備えており、アルミニウム合金やマグネシウム合金のような軽量材料をエンジン及び冷却系に用いた自動車等に用いる場合に、アルミニウム防食性とマグネシウム防食性を兼ね備えた冷却液組成物となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
本発明の冷却液組成物の主成分である融点降下剤は従来公知のものである。融点降下剤であるアルコール類及びグリコール類としては、メタノール,エタノール,2−プロパノール,モノエチレングリコール,プロピレングリコールなどを単独で、或いは2種以上混合して用いることができる。
【0019】
本発明の冷却液組成物に添加されるフッ化物としては、水溶性フッ化物が好ましい。具体的には、フッ化水素、フルオロカルボン酸、これらのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、又は可溶性アミン塩等が挙げられる。これらの中で、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム及びフッ化アンモニウムが作業容易性及び防食効果の点から好ましく例示される。
【0020】
フッ化物配合量は、フッ化物0.01重量%未満ではフッ化物の添加効果は認められるもののアルミニウム合金及びマグネシウム合金の減量が大きく、また2重量%を超えて配合すると、フッ化物の添加効果に飽和現象が認められるため、フッ化物配合量は0.01〜2重量%が望ましい。
【0021】
2−エチルヘキシルリン酸又はその塩が0.05重量%未満ではアルミニウム合金、鋳鉄あるいは鋼に対する防食性が不十分となり、5重量%を超えると添加効果に飽和減少が見られ、コストも上昇してしまうので、2−エチルヘキシルリン酸又はその塩の配合量は0.05〜5重量%が望ましい。
【0022】
また本発明の冷却液組成物には、さらに硝酸塩を0.01重量%、トリアゾール類を0.05〜1.0重量%、チアゾール類を0.01〜1.0重量%、その他、リン酸及びそのアルカリ金属塩、モリブデン酸塩、脂肪族カルボン酸及びそのアルカリ金属塩、並びに芳香族カルボン酸及びそのアルカリ金属塩から選択される1種以上の腐食抑制剤を含むことが望ましい。これにより防食性が一層向上する。硝酸塩はアルミニウムの孔食を抑制し、トリアゾール類及びチアゾール類は銅の防食に効果がある。これらはそれぞれ単独で添加してもよいが、この3種を全て含むことがより好ましい。硝酸塩としては硝酸ナトリウム、硝酸カリウムなどが例示され、トリアゾール類としてはベンゾトリアゾール、トリルトリアゾールなどが例示される。またチアゾール類としては、ベンゾチアゾール、メルカプトベンゾチアゾールナトリウムなどが例示される。
【0023】
さらに、本発明の冷却液組成物には、アミン塩、ホウ酸塩、亜硝酸塩を含まないことが望ましい。
【0024】
本発明の冷却液組成物は、冷却水中に通常20〜60体積%混合されて使用される。したがって本発明の冷却液組成物に添加する各成分は、少なくとも使用時には冷却水に完全に溶解する必要があり、溶解しにくい成分は溶解しやすいアルカリ金属塩として配合することが望ましい。アルカリ金属塩としてはNa塩、K塩などが例示される。また貯蔵安定性及び取り扱い性の観点から、冷却液組成物の原液状態で各成分は完全に溶解していることが望ましい。したがって本発明の冷却水組成物には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどをさらに添加して溶解性を向上させるとともに、pHを最適に調整することが好ましい。
【実施例】
【0025】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。なお、以下にいう%は特にことわらない限り重量%を意味する。
【0026】
(実施例1及び比較例1〜4)
下記表1に示す配合量で実施例1及び比較例1の冷却液組成物を作製した。ここで、フッ化物と2−エチルヘキシルリン酸又はその塩を併用添加する例(実施例1)と、フッ化物と2−エチルヘキシルリン酸又はその塩を単独添加する場合(比較例1〜3)を示した。ここで、AZ91Dはマグネシウム合金であり、AC2Aはアルミニウム合金である。
【0027】
上記冷却液組成物を用いて、マグネシウム合金とアルミニウム合金接触時の金属腐食試験を、AZ91D‐AC2A接触腐食試験で行った。試験は、JISK2234金属腐食試験に準拠し、50vol%JIS水希釈で、90℃×300h行った。また、170℃アルミ伝熱面試験を45vo1%イオン交換水希釈、170℃×168hで行った。更に、AC2Aアルミニウム合金の不動態電流密度測定を、50%JIS調合水希釈し、液温:88℃、スイープ速度:20mV/min、通気:窒素で行った。結果を表1に示す。
【0028】
【表1】

【0029】
[試験1:マグネシウム合金とアルミニウム合金接触時の金属腐食試験]
表1の結果より、実施例1はフッ化物と2一エチルヘキシルリン酸を併用することで、片方のみ含有する比較例1、比較例3に比べてマグネシウム合金の減量値が小さくなり、マグネシウム合金防食性が向上している。また、実施例1はフッ化物を2倍量便用している比較例2と同等のマグネシウム合金防食性を有していることが分かる。
【0030】
[試験2:アルミニウム合金の高温時の防食性試験]
表1の結果より、実施例1は2倍量のフッ化物を含有する比較例2に比べアルミ伝熱面の減量が小さくなりアルミ合金の防食性が向上している。また、実施例1は2一エチルヘキシルリン酸を含有していない比較例1と同等のアルミ合金防食性を有していることが分かる。
【0031】
[試験3:アルミニウム合金の不動熊電流密度測定]
表1の結果より、実施例1はフッ化物と2一エチルヘキシルリン酸を併用することで、片方のみ含有する比較例1、比較例3に比べて不動態電流密度が小さくなり、マグネシウム合金防食性が向上している。また、実施例1はフッ化物を2倍量使用している比較例2と同等の不動態電流密度であり、マグネシウム合金防食性を有していることが分かる。
【0032】
以上の結果より、本発明の冷却液はフッ化物と2−エチルヘキシルリン酸を併用することで、フッ化物を減量してもマグネシウム合金の防食性を維持することができ、フッ化物減量することでアルミニウム合金防食性を向上している。
【0033】
(実施例2〜12)
下記表2に示す配合量で実施例2〜12の冷却液組成物を作製し、配合量について検討した。なお、表2中の←は左に同じを示し、実施例2中の←は実施例1に同じを示す。
【0034】
【表2】

【0035】
表2の結果より、Fが0.008重量%ではFのマグネシウム防食効果は認められるものの減量が大きく、また2重量%を超えて配合するとFの効果の飽和が認められるため、Fの配合量は0.01〜2重量%が望ましいことが分かる。また、2−エチルヘキシルリン酸及びその塩の少なくとも一種が0.05重量%未満ではマグネシウム合金に対する防食性が不十分となり、5重量%を超えると効果が飽和し、コストも上昇してしまうので、2−エチルヘキルリン酸の配合量は0.05〜5重量%が望ましいことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0036】
冷却液組成物に、フッ化物と2−エチルヘキシルリン酸及びその塩を併用添加することにより、それぞれを単独に用いる場合と比べて、アルミニウム防食性とマグネシウム防食性を兼ね備えた冷却液組成物が得られた。この冷却液組成物により、自動車等の軽量化を促進することが可能となった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
グリコール類及びアルコール類からなる群から選択される融点降下剤を主成分とする冷却液組成物であって、(a)フッ化物から選択される腐食抑制剤、及び(b)2−エチルヘキシルリン酸又はその塩を含有することを特徴とする冷却液組成物。
【請求項2】
前記フッ化物が組成物100重量%当たり、フッ素元素に換算して0.01〜2重量%含有することを特徴とする請求項1に記載の冷却液組成物。
【請求項3】
前記フッ化物はフッ化ナトリウム、フッ化カリウム及びフッ化アンモニウムから選択される1種以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の冷却液組成物。
【請求項4】
前記2−エチルヘキシルリン酸又はその塩が組成物100重量%当たり0.05〜5重量%含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の冷却液組成物。
【請求項5】
更に、硝酸塩、トリアゾール類、チアゾール類、リン酸及びそのアルカリ金属塩、モリブデン酸塩、脂肪族カルボン酸及びそのアルカリ金属塩、並びに芳香族カルボン酸及びそのアルカリ金属塩から選択される1種以上の腐食抑制剤が含有されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の冷却液組成物。

【公開番号】特開2006−137996(P2006−137996A)
【公開日】平成18年6月1日(2006.6.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−329188(P2004−329188)
【出願日】平成16年11月12日(2004.11.12)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】(591125289)日本ケミカル工業株式会社 (25)
【Fターム(参考)】