專利名稱：包含氣相緩蝕作用的熱測試液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能對多種形式的腐蝕提供防護的方案。背景內(nèi)燃機如汽油、柴油或燃氣發(fā)動機以及更現(xiàn)代的燃料電池系統(tǒng)在生產(chǎn)后組裝前要進行“磨合”階段。根據(jù)發(fā)動機類型和之后它要面對的操作，此磨合階段從幾分鐘到幾小時不等。經(jīng)過“磨合”階段，發(fā)動機或系統(tǒng)的功能得到保證。今天的“磨合”液可多種多樣。它們的范圍從純水、冷卻劑到油乳液。所有這些“磨合”液或多或少顯示出一些技術(shù)不足。磨合階段后直接組裝部件時，可采用所有已知的操作方式。但在許多情形下，發(fā)動機組裝商會集中化它們的生產(chǎn)，在部件組裝成最終操作構(gòu)造前，要船運至世界各地。在儲存和運輸時， 部件會接觸腐蝕性條件，需要針對它們儲存和/或運輸過程中所面臨的不利影響進行保護。為節(jié)約成本，在發(fā)動機部件進入儲存之前要移出幾乎全部磨合液，使發(fā)動機脫離所謂的濕條件。此操作方式意味著標準冷卻液技術(shù)不能提供最佳保護。絕大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)在與它們所要保護的表面不直接接觸時不能提供持續(xù)性保護。在部件測試后直接組裝的情況下， 使用標準冷卻液配方作為熱測試液當然是可行的，但在現(xiàn)代化經(jīng)濟形勢中，這是越來越少的情況?？梢杂^察到，儲存和運輸時間周期加起來有3到9個月。特別是在現(xiàn)代內(nèi)燃機中，對所用材料的熱負荷制定了很高的規(guī)格。任何形式的腐蝕，甚至是最小腐蝕的形式都會造成潛在的危險因素而導致發(fā)動機壽命的減少和相應的機動車操作安全隱患。此外，使用更多種不同金屬和不同合金，當然會在不同金屬或合金彼此直接或間接接觸的地方造成系統(tǒng)更易被腐蝕。另一方面，油乳液在系統(tǒng)幾乎排空時確實能提供保護，但在其后將冷卻液加入系統(tǒng)時它們表現(xiàn)出一些不兼容問題。盡管可溶性油提供了一些殘留的防腐蝕性，但因形成雖有保護性但絕熱的膜而使傳熱下降。由于在符合更現(xiàn)代環(huán)境法規(guī)的強動力發(fā)動機中有效撤熱是非常重要的，磨合液不應對由部件向冷卻系統(tǒng)的傳熱有不利影響。冷卻液用來從發(fā)動機撤熱。為獲得發(fā)動機最佳效率，必須在不損害或降低所有冷卻系統(tǒng)部件操作的條件下將過量熱盡快撤出。針對冷卻系統(tǒng)材料的保護，特別是對高溫下腐蝕的防護已做了很多工作和努力。盡管從腐蝕的角度看，高溫確實是很關(guān)鍵的，但發(fā)動機操作過程中的低溫范圍也很重要。低溫下，不是防腐蝕問題而是可溶性和低溫泵送性問題是主要的重點。理想地，冷卻液保持透明和無不溶物。渾濁、沉淀或在極端情況下凝膠的形成被認為是有害于發(fā)動機冷卻液性能的。在水泵密封件、發(fā)動機蓋密封件、軟管或任何使用軟材料的部件中可看到因不溶性導致的問題。另一方面，凝膠的形成將對粘度產(chǎn)生負面影響而導致對冷卻液主要要求的流體傳熱特性發(fā)生不利改變。由于冷卻液不溶性的危險在低溫下會最大化，在冷啟動條件下會發(fā)生最大問題。概述本發(fā)明在一個實施方案中使用水作為溶劑。本發(fā)明將冷卻液和油乳液二者的良好特性相結(jié)合。本發(fā)明結(jié)合了與后加入的冷卻液的極佳兼容性而不會像使用油乳液時所發(fā)生的對傳熱特性的不利影響。本發(fā)明還提供了磨合期和絕大多數(shù)產(chǎn)品被排空的儲存期中持續(xù)的防腐蝕性能。當部件密封或氣流不完全自由時觀察到最佳結(jié)果，這使得添加劑進入平衡狀態(tài)和處于大氣條件下，使儲存或運輸過程中的防腐蝕得到保證。本發(fā)明一個實施方案可以是用來制備磨合液或熱測試液的濃縮物?？蓪⑵湎♂屪鳛榈诙€實施方案。或者，在儲存或運輸過程中需要防凍的情形下，也可加入防凍基礎(chǔ)液如醇或短鏈有機酸。加入能提供防凍性的粘度高于水的液體改進了儲存和運輸過程中的保護水平。由于這些降凝劑液體具有較高粘度，它們看起來是滑溜溜的，因而并不優(yōu)選使用，除非真正需要防凍。降凝劑的存在量可在10-60VOl%，一個實施方案是在30-50VOl%。當采用本發(fā)明時，已觀察到這些基礎(chǔ)液的有利效果已不再是基本需求。可加入液體醇或有機鹽來提供防凍作用。降凝劑可包含多元醇如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、甘油以及二醇單醚如乙二醇、二乙二醇，丙二醇、二丙二醇的甲基、乙基、丙基和丁基醚。特別優(yōu)選乙二醇和丙二醇作為降凝劑組分。作為降凝劑的有機酸鹽的非限定性實例是羧酸類如甲酸、乙酸、丙酸、 己二酸或丁二酸及其組合?；蛘撸墒褂妙~外的冷卻添加劑如硅酸鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、鉬酸鹽、抗氧劑、三唑衍生物、三唑、聚丙烯酸鹽、膦酸鹽和硼酸鹽來提供水相保護。詳述有機酸協(xié)同組合無機銨鹽的穩(wěn)定效應可能是新穎的。許多專利在嘗試磨合循環(huán)后提供氣相保護時明確描述了使用降凝劑。本發(fā)明甚至在不加降凝劑的條件下能提供充分的液相和氣相保護。在需要加入降凝劑的情況下，將其加入，當然會有更顯著改進的性能。在比較實施例1和2中可以很明顯看到這一點。實施例1(比較實施例)制備包括主要量乙二醇、1.6wt% 2-乙基己酸、0. 1襯％癸二酸和0. 甲苯三唑的磨合液并將其PH調(diào)節(jié)為8. 3。實施例2 (比較實施例)制備包括主要量水、1.6wt% 2-乙基己酸、0. 1襯％癸二酸和0. 甲苯三唑的磨合液并將其PH調(diào)節(jié)為8.3。已觀察到，通過將羧酸與無機銨化合物如碳酸銨或其它無機銨產(chǎn)物相結(jié)合不僅在液相有很好的防腐蝕作用而且對液面之上的金屬也有很好的防腐蝕作用。無機銨混合物的存在量低于5wt%。在一個方案中，此范圍在0. 03-2wt%。實施例3 (比較實施例)制備包括主要量水、1. 異壬酸、0. Iwt%癸二酸和0. Iwt%甲苯三唑的磨合液并將其？11調(diào)節(jié)為8.3。實施例4 (本發(fā)明實施例)制備包括主要量水、Ijwt %異壬酸、0. 1襯％癸二酸、0. Iwt %甲苯三唑和0. Iwt %碳酸氫銨的磨合液并將其PH調(diào)節(jié)為8. 8。任選的降凝劑的實例是二醇類、短鏈有機酸類和低分子量醇類。這些包括但不限于乙二醇、丙二醇、二甘醇、丙三醇和甲酸的鹽、乙酸的鹽、丙酸的鹽、己二酸的鹽以及丙三醇。為用于冷卻系統(tǒng)中，它們要與水混合以保證除防凍功能外具有好的傳熱性。但這些水基混合物在目標應用常見的操作條件下會有腐蝕性。因此，冷卻系統(tǒng)中存在的不同金屬和相應合金必須要得到諸如點蝕、縫隙腐蝕、侵蝕或氣蝕等不同腐蝕過程的充分防護。任選的額外的冷卻劑的實例是典型的冷卻添加劑，這些包括但不限于硅酸鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、鉬酸鹽，抗氧劑，三唑衍生物、聚丙烯酸鹽、膦酸鹽和硼酸鹽來提供水相保護。測試方法為能評價磨合液，采用如下篩選方法。將IOOml目標液體放入含有ASTM D-1384 玻璃器具中冷卻液腐蝕性試驗所用的鑄鐵合金樣片的玻璃瓶中。將玻璃瓶與內(nèi)裝物放入 90°C的烘箱內(nèi)1小時。從烘箱拿出后，使玻璃瓶歷時8小時冷卻到室溫。移出70%的液體， 使得金屬樣片部分浸泡。將部分浸泡的金屬樣片室溫下放置1小時，然后放入50°C的烘箱內(nèi)。之后，將玻璃瓶在4°C下冷卻1小時。取出玻璃瓶并放置在室溫下。再次重復50°C到 4°C再回到室溫的循環(huán)。然后，檢查金屬樣片的腐蝕情況。同時像檢查處于氣相的位置一樣也檢查處于液相的位置。表1提供了結(jié)果，顯示本發(fā)明實施例在液相和氣相都能提供最佳的防腐蝕作用。所用的標準1像新的一樣2表面腐蝕3重度腐蝕結(jié)果
權(quán)利要求
1.提供抗腐蝕保護性質(zhì)的濃縮物，其包括至少一種無機銨化合物與至少一種羧酸的協(xié)同組合，適合用溶劑稀釋。
2.權(quán)利要求1的濃縮物，其中所述無機銨化合物選自碳酸氫銨、磷酸二氫銨、鉬酸銨、 硝酸銨、硫酸銨、高氯酸銨、過硫酸銨和氫氧化銨。
3.權(quán)利要求1的濃縮物，其中所述羧酸鹽選自一元羧酸、二元酸酸、脂族一元羧酸、脂族二元羧酸、支鏈羧酸或芳族非支鏈羧酸和芳族支鏈羧酸。
4.在發(fā)動機“傳熱測試”或“磨合”階段提供抗腐蝕保護性質(zhì)的即用型“磨合液”，其包括至少一種無機銨化合物與至少一種羧酸的協(xié)同組合，且還包括主要量的溶劑。
5.權(quán)利要求4的磨合液，其中所述無機銨化合物的存在量低于5wt%。
6.權(quán)利要求4的磨合液，其中所述羧酸的存在量低于15wt%。
7.權(quán)利要求6的磨合液，其中所述羧酸的存在量在0.01-5wt%之間的范圍。
8.權(quán)利要求4的磨合液，其pH范圍為8.0-11.0。
9.權(quán)利要求4的磨合液，其進一步包括降凝劑。
10.權(quán)利要求4的磨合液，其中所述溶劑選自水、二醇或二者組合。
11.權(quán)利要求9的磨合液，其中所述降凝劑是液體醇或有機鹽。
12.權(quán)利要求11的磨合液，其中所述液體醇是多元醇。
13.權(quán)利要求11的磨合液，其中所述有機鹽選自甲酸鹽、乙酸鹽、丙酸鹽、己二酸鹽、丁二酸鹽或它們的組合。
14.權(quán)利要求4的磨合液，其進一步包括至少一種選自硅酸鹽、亞硝酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、鉬酸鹽，抗氧劑，三唑衍生物、三唑，聚丙烯酸鹽、膦酸鹽和硼酸鹽的冷卻添加劑。
15.通過使用包括至少一種無機銨化合物與至少一種羧酸的協(xié)同組合的濃縮物進行預先處理來對金屬表面防腐蝕的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及能對多種形式的腐蝕提供保護的方案。這些方案意欲用于冷卻系統(tǒng)部件進行傳熱測試或發(fā)動機儲存和/或組裝成最終機動車或發(fā)動機結(jié)構(gòu)之前進行磨合階段的應用中。本發(fā)明包括濃縮物以及由濃縮物制成的稀釋液。無機銨衍生物與一元羧酸或二元羧酸的協(xié)同組合證實保護時間顯著增加，因而能使發(fā)動機部件組裝前運輸或儲存時的儲存期延長。采用所述發(fā)明顯示出對金屬表面的預保護且在其后即使液體幾乎排出的情況下也能提供保護。可任選加入其它傳統(tǒng)的或有機型緩蝕劑如三唑、硝酸鹽、亞硝酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽、鉬酸鹽、磷酸鹽或是更新的緩蝕劑如有機芳族或脂族酸鹽。也可加入降凝劑，除提供防凍保護外，進一步提高氣相保護水平。
文檔編號C23F11/06GK102414344SQ201080018476
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者J·P·德坎佩, S·S·利埃旺 申請人:雪佛龍美國公司