[发明专利]用于在传热流体和发动机冷却剂中保护轻金属的缓蚀剂和协同抑制剂组合

说明书

本发明的背景

1．本发明的领域

本发明涉及有助于发动机冷却剂和热交换流体中镁、镁-铝、铝-镁和铝合金的腐蚀保护组合物。已经发现，如果结合氟化物或氟羧酸或其盐，脂族一或二元酸或芳族羧酸、或其碱金属、铵或胺盐可为镁提供腐蚀保护，除了这些酸可向其它金属，如铝、铁、铜和焊剂提供保护。已经发现，这些酸或盐与氟化合物的特定组合能够为镁提供协同腐蚀保护。视需要向这些组合体中加入烃基三唑和/或噻唑可提高腐蚀保护，尤其是对于铜合金、以及其它金属如铝。已经发现，氟化物和/或氟羧酸的存在能明显提高单个羧酸盐、羧酸盐的组合体、以及羧酸盐与烃基三唑和/或噻唑的组合体的高温镁腐蚀保护性能。

汽车发动机冷却体系包含各种金属，包括铜、焊剂、青铜、钢、铸铁、铝、镁、及其合金。由于存在各种离子以及高温、压力、和这些冷却体系中的流动速率，对这些金属进行腐蚀性侵蚀的可能性高。防腐产品在冷却体系内的存在可影响发动机燃烧室的传热，因此造成发动机过热和因过高金属温度的发动机元件破坏。一般参见Fay，“抗冻和防冻流体”，Kirk-Othmer化工技术百科全书(1978),3卷，79-95页。因此，如果防腐产品在汽车冷却体系中的形成能够加以控制或消除，这一般是有利的。本发明的一个目的是提供一种可用于防止和控制包含各种金属，尤其是镁的汽车发动机冷却体系中的腐蚀的缓蚀剂。

提高汽车燃料经济的潮流已带来对轻质材料如铝和镁合金在发动机和冷却体系元件中应用的增加。但已经发现，点蚀和缝隙腐蚀在含铝和镁的冷却体系中尤其普遍。薄壁汽车散热管的点蚀可能导致管穿孔。也会出现在汽缸盖凹顶或冷却剂软管连接处的缝隙腐蚀。这两种腐蚀种类可导致最终的冷却剂损失，随后发动机过热且元件破坏。也会产生其它形式的局部腐蚀，如来自防腐产品沉积的沉积侵蚀。

许多常用于汽车冷却体系的缓蚀剂调节剂没有提供针对存在于镁、铝和各种其它金属合金的点蚀、缝隙腐蚀、和沉积侵蚀腐蚀现象的合适保护。因此，如果这些局部腐蚀现象能够加以控制或消除，这将是特别有利的。本发明的另一目的是提供一种用于汽车冷却体系的缓蚀剂，它能够防止或控制镁的局部腐蚀。

所有用于汽车防冻剂/冷却剂配方的缓蚀剂由于防腐产品在冷却体系中的应用和堆积而逐渐消耗。因此，如果防腐产品在体系内的堆积以及随后的缓蚀剂消耗或变质能够加以控制或消除，这将是有利的。本发明的再一目的是提供一种比起传统用于防冻剂/冷却剂配方的缓蚀剂不易消耗或变质的缓蚀剂。

2．相关信息的描述

已经提出了具有较高腐蚀保护作用且寿命长的有机酸金属(OAT)冷却剂和热交换流体。含水和二醇浓缩物形式的OAT缓蚀剂包装可用于汽车、重负荷、海洋和工业场合。OAT缓蚀剂也可用于二次冷却体系和各种工业热交换流体。几篇美国和外国专利文献公开了羧酸、或这些酸的盐作为缓蚀剂在防冻剂和/或热交换流体组合物中的应用。这些组合物通过优化以保护铝和目前用于上述场合的其它材料。

已将各种缓蚀剂加入传热流体中以减少金属体系的腐蚀。例如，美国专利4587028(Darden)公开了包含苯甲酸、二羧酸和硝酸盐的碱金属盐的非硅酸盐防冻剂配方。优选提供其它成分，包括碱金属氢氧化物、碱金属硝酸盐和芳族三唑，如甲苯基三唑或苯并三唑。美国专利4647392(Darden等人)公开了使用脂族一元酸或盐、烃基二元酸或盐和烃基三唑的缓蚀剂。美国专利4657689(Darden)公开了包含脂族一元酸或盐、烃基二元酸或盐、烃基吡咯和特定的烃基碱金属磺酸盐的缓蚀剂。美国专利5085791(Burns)公开了包含单独的环己烷酸缓蚀剂或结合其它缓蚀剂，尤其是癸二酸和甲苯基三唑的防冻剂组合物。环己烷酸包括环己基羧酸(甲酸)、环己基乙酸和环己基丙酸。环己烷酸用于抑制铅焊剂和/或铝腐蚀。美国专利4105405(Wehle等人)公开了环己烷六羧酸缓蚀剂的应用。

JP-A-08-020763(Seiken Kogaku Kogyo KK)描述了一种在内燃机中用作冷却剂的流体，它包含二醇、水、镁化合物、烷基苯甲酸(如，对-叔丁基苯甲酸)和盐、十二烷二酸或盐和三唑或噻唑。

JP-A-08-085782(Nippon Chem Kogyo KK)描述了一种二醇基防冻剂组合物，包含十二烷二酸或盐、对-叔丁基苯甲酸或盐和三唑、以及硅酸盐、钼酸盐、苯甲酸盐或噻唑。该组合物没有胺、磷酸盐、硼酸盐和亚硝酸盐。