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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstofftank für ein Kraftfahrzeug,
der aus rostfreiem Stahl hergestellt ist und eine gute Luftdichtigkeit
aufweist, so dass er eine Diffusion eines gelagerten Kraftstoffs
für eine
lange Zeit inhibiert.
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Ein
Kraftstofftank für
ein Kraftfahrzeug, wie z.B. ein Auto oder ein Motorrad, wird gewöhnlich zum
Lagern von Benzin verwendet. Wenn der Kraftstofftank eine schlechte
Luftdichtigkeit aufweist, diffundiert Benzin, das in dem Tank verdampft
ist, in die Außenluft.
Die Diffusion von Benzin ist eine der Ursachen, die nachteilige Effekte
auf die globale Umwelt ausübt,
wie es kürzlich
festgestellt wurde. Beispielsweise stellt ein konventioneller Kraftstofftank,
der aus einem synthetischen Harz hergestellt ist, keine ausreichend
hermetische Struktur gegen eine Diffusion von verdampftem Benzin
sicher. Es ist auch eine andere Art eines Kraftstofftanks bekannt,
die aus einem oberflächenbehandelten
Stahlblech hergestellt ist, wie z.B. aus einem Zn- oder Al-beschichteten
Stahlblech. Die Beschichtungsschicht wird jedoch während des
Umformens des oberflächenbehandelten
Stahlblechs zu einer Produktform häufig abgelöst oder sie bildet dabei Risse.
Solche Defekte, wie z.B. Risse oder ein Abblättern, wirken als Ausgangspunkte
für eine
Korrosionsreaktion, wenn der Kraftstofftank einer korrosiven Atmosphäre ausgesetzt
wird, die organische Säuren
enthält,
die durch die Zersetzung von Benzin gebildet werden. Eine Lochfraßkorrosion
verursacht die Bildung von Löchern,
die durch eine Wand des Kraftstofftanks geöffnet sind, und verschlechtert
die hermetische Struktur des Kraftstofftanks signifikant.
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Die
Anwendbarkeit von rostfreiem Stahl als repräsentatives korrosionsbeständiges Material
wurde bezüglich
der Herstellung eines Kraftstofftanks erforscht und untersucht,
um die hermetische Struktur über
eine lange Zeit aufrecht zu erhalten. Rostfreier Stahl weist jedoch
verglichen mit einem kaltverformten unlegierten Stahl eine schlechte
Formbarkeit auf, so dass verformungsinduzierte Risse häufig auftreten,
wenn der Stahl durch ein kompliziertes Verfahren, das ein Tiefziehen
und ein Stauchen bzw. Knickbiegen umfasst, zu einem Kraftstofftank
geformt wird. Daher ist es schwierig, Kraftstofftanks aus Blechen
aus rostfreiem Stahl durch ein wirtschaftliches und stabiles Pressverfahren
herzustellen. Selbst wenn ein Blech aus rostfreiem Stahl zu einer gewünschten
Form formgepresst wird, weist ein Kraftstofftank aufgrund von Mikrorissen
keine Struktur auf, die ausreichend hermetisch ist, um eine Diffusion
von verdampftem Benzin zu inhibieren. Darüber hinaus wirken verformungsinduzierte
Defekte als Ausgangspunkte für
eine Korrosionsreaktion und verursachen eine Zunahme der Lochfraßkorrosion
in einem Ausmaß,
so dass sie durch eine Wand insbesondere an einer Innenfläche eines
Kraftstofftanks hindurchtritt, die zersetztem Kraftstoff ausgesetzt
ist.
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Bisher
wurde jedoch noch kein rostfreier Stahl vorgeschlagen, der eine
Formbarkeit aufweist, die zur Herstellung eines Kraftstofftanks
erforderlich ist, und der auch eine gute Korrosionsbeständigkeit
aufweist.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Kraftstofftanks, der über
eine lange Zeit eine hervorragend hermetische Struktur aufrechterhalten
kann, ohne dass ein gelagerter Kraftstoff zur Außenseite diffundiert, und zwar
unter Verwendung eines Blechs aus rostfreiem Stahl, das eine festgelegte
Zusammensetzung und eine Cr-reiche Passivschicht, die auf dessen
Oberfläche
erzeugt worden ist, aufweist.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
einen Kraftstofftank vor, der aus einem Blech aus einem austenitischen
rostfreien Stahl mit einer Dehnung von 50 % oder mehr nach Bruch
durch einen uniaxialen Dehnungstest mit einem Kaltverfestigungskoeffizienten
von nicht mehr als 4000 N/mm2, oder aus
einem Blech aus einem ferritischen rostfreien Stahl mit einer Dehnung
von 30 % oder mehr nach Bruch durch einen uniaxialen Dehnungstest
mit einem Lankford-Wert
(Wert r) von nicht weniger als 1,3 hergestellt ist.
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Der
austenitische rostfreie Stahl weist eine Grundzusammensetzung von
15 bis 20 Masse-% Cr, 5 bis 19 Masse-% Ni, 0 bis 5 Masse-% Cu, vorzugsweise
nicht mehr als 0,005 Masse-% S, gegebenenfalls nicht mehr als 0,10
Masse-% C + N, gegebenenfalls bis zu 2,0 Masse-% Si, gegebenenfalls
bis zu 5,0 Masse-% Mn, wobei der Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen
ist, auf. Der austenitische rostfreie Stahl kann ferner eines oder
mehrere von bis zu 3,0 Masse-% Mo, bis zu 0,5 Masse-% Al, bis zu
1,0 Masse-% Ti, bis zu 1,0 Masse-% Nb, bis zu 1,0 Masse-% Zr, bis
zu 1,0 Masse-% V, bis zu 0,1 Masse-% B, bis zu 0,05 Masse-% Seltenerdmetalle
(REM) und bis zu 0,03 Masse-% Ca enthalten.
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Der
ferritische rostfreie Stahl weist eine Grundzusammensetzung von
11 bis 20 Masse-% Cr, vorzugsweise nicht mehr als 0,01 Masse-% S,
gegebenenfalls nicht mehr als 0,10 Masse-% C + N, gegebenenfalls nicht
mehr als 1,0 Masse-% Si, gegebenenfalls nicht mehr als 1,0 Masse-%
Mn, wobei der Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen ist, auf.
Der ferritische rostfreie Stahl kann ferner eines oder mehrere von
bis zu 3,0 Masse-% Mo, bis zu 0,5 Masse-% Al, bis zu 1,0 Masse-%
Ti, bis zu 1,0 Masse-% Nb, bis zu 1,0 Masse-% Zr, bis zu 1,0 Masse-%
V, bis zu 0,1 Masse-% B, bis zu 0,05 Masse-% REM und bis zu 0,03
Masse-% Ca enthalten.
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Sowohl
das Blech aus austenitischem rostfreien Stahl als auch das Blech
aus ferritischem rostfreien Stahl weist eine gute Korrosionsbeständigkeit
in einem Zustand auf, bei dem es mit einer Cr-reichen Passivschicht
beschichtet ist, deren Cr- und Fe-Konzentrationen auf nicht weniger
als 25 Atom-% bzw. nicht mehr als 75 Atom-% eingestellt sind. Aufgrund
der hervorragenden Korrosionsbeständigkeit wird ein aus dem rostfreien Stahl
hergestellter Kraftstofftank selbst in einem Zustand, bei dem er
einer korrosiven Atmosphäre
ausgesetzt ist, die zersetztes Benzin enthält, vor einer Lochfraßkorrosion
bewahrt.
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1 ist
eine schematische Ansicht, die einen Kraftstofftank veranschaulicht.
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Ein
Kraftstofftank wird durch Formpressen von Stahlblechen zu einem
oberen und einem unteren Teil mit komplizierten Formen und Nahtverschweißen der
Hälften
miteinander hergestellt, wie es in der 1 gezeigt
ist. Verschiedene Elemente, wie z.B. ein Einlassrohr 2,
ein Kraftstoffrohr 3, ein Kraftstoffrückführungsrohr 4, ein
Subtank 5 und ein Ablassstopfen 6 werden durch
Schweißen,
Löten oder
dergleichen an dem Körper des
Kraftstofftanks 1 fixiert. Stahlbleche werden zu Formen
einer oberen und einer unteren Hälfte
durch ein kompliziertes Verfahren formgepresst, das ein Ziehen und
ein Stauchen bzw. Knickbiegen umfasst. Aufgrund des komplizierten
Formpressens findet bei einem Blech aus einem rostfreien Stahl mit
einer schlechten Formbarkeit an stark verformten Teilen häufig eine
Rissbildung statt.
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Beispielsweise
wird ein austenitischer rostfreier Stahl aufgrund einer martensitischen
Umwandlung seiner Matrix, die durch eine plastische Verformung induziert
wird, stärker
kaltverfestigt als kaltverformter unlegierter Stahl. Diesbezüglich haben
die Erfinder Eigenschaften von rostfreiem Stahl erforscht, der zu
einer Produktform ohne Defekte formgepresst werden kann, und zwar
unter Verwendung eines Kaltverfestigungskoeffizienten als Index,
der die Verfestigung repräsentiert,
die durch die Erzeugung von Verformungsmartensit verursacht wird.
Als Ergebnis haben die Erfinder gefunden, dass ein austenitischer
rostfreier Stahl, der eine Dehnung von 50 % oder mehr nach Bruch
durch einen uniaxialen Dehnungstest mit einem Kaltverfestigungskoeffizienten
von nicht mehr als 4000 N/mm2 aufweist,
ohne Defekte, wie z.B. Risse, zu einer Produktform formgepresst
werden kann.
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Zur
Messung der Dehnung nach Bruch und des Kaltverfestigungskoeffizienten
wird von jedem Blech aus rostfreiem Stahl eine Probe entlang einer
Richtung, die quer zur Walzrichtung verläuft, entnommen, und gemäß JIS Z2201
zu einem Prüfkörper #13B
geformt. Ein Wert, der durch Dehnen des Prüfkörpers mit einer Geschwindigkeit
von 20 mm/min, stumpf Aneinanderlegen der gerissenen Teile und Messen
des Dehnungsverhältnisses
eines Abstands zwischen markierten Punkten erhalten wird, wird als
Dehnung nach Bruch verwendet. Der Kaltverfestigungskoeffizient wird
als Gradient einer Spannung zwischen zwei Punkten bewertet, wenn
auf den Prüfkörper eine
Zugbeanspruchung von 30 % oder 40 % ausgeübt wird.
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Da
ein ferritischer rostfreier Stahl aufgrund des höheren Cr-Gehalts härter und
weniger dehnbar ist als ein kaltverformter unlegierter Stahl, wird
eine Verbesserung der Formbarkeit, die durch Stauchen bzw. Knickbiegen
oder eine ähnliche
plastische Verformung aufgrund der Duktilität des Materials verursacht
wird, nicht erwartet. Diesbezüglich
wird der Lankford-Wert (Wert r) als Index, der die Verminderung
der Dicke und ein Metallfließen
entlang einer Breitenrichtung repräsentiert, zur Erforschung von
Eigenschaften eines Blechs aus einem rostfreien Stahl verwendet,
der zu einer Produktform formgepresst werden kann. Als Ergebnis
haben die Erfinder gefunden, dass ein Blech aus einem ferritischen
rostfreien Stahl, das eine Dehnung von 30 % oder mehr nach Bruch
mit einem Lankford-Wert (Wert r) von nicht weniger als 1,3 aufweist,
ohne Defekte, wie z.B. Risse, zu einer vorgegebenen Form formgepresst
werden kann.
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Die
Dehnung nach Bruch wird in der gleichen Weise wie bei dem Blech
aus einem austenitischen rostfreien Stahl gemessen. Aus jedem Stahlblech
wird eine Probe entlang einer Richtung, die quer zur Walzrichtung
verläuft,
entnommen, und gemäß JIS Z2201
zu einem Prüfkörper #13B
geformt, um den Lankford-Wert (Wert r) zu messen. Die Dicke und
die Breite des Prüfkörpers werden
nach dem Ausüben
einer Beanspruchung von 15 % gemessen und der Lankford-Wert (Wert
r) wird als Quotient berechnet, der durch Dividieren des natürlichen
Logarithmus des Werts der Breitenverminderungsrate durch den natürlichen
Logarithmus des Werts der Dickenverminderungsrate erhalten wird.
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Ferner
wird ein Blech aus einem rostfreien Stahl dadurch mit einer hervorragenden
Korrosionsbeständigkeit
in einer korrosiven Atmosphäre,
die zersetztes Benzin enthält,
ausgestattet, dass eine spontan gebildete Passivschicht auf einer
Oberfläche
des Blechs aus einem rostfreien Stahl in einen Cr-angereicherten
Zustand umgewandelt wird. Wenn ein Kraftstofftank als solcher in
einem Zustand, bei dem Benzin darin gelagert wird, lange Zeit in
einer feuchten Atmosphäre
mit hoher Temperatur stehengelassen wird, wandelt sich die Atmosphäre in eine
korrosive Atmosphäre
um, die aufgrund einer Zersetzung des Benzins organische Säuren enthält. Die
korrosive Atmosphäre
greift selbst rostfreien Stahl an. Die Erfinder haben den Mechanismus
der Korrosionsreaktion unter diesen Bedingungen erforscht und haben
ein Auftreten und ein Ausbreiten von Korrosion an Teilen einer Passivschicht,
die Fe in einem relativ hohen Anteil enthält, festgestellt. Unter Berücksichtigung
der Effekte des Fe-Gehalts auf die Korrosion sind die Erfinder auf
die Umwandlung der Passivschicht in einen Cr- angereicherten Zustand gestoßen. Tatsächlich inhibiert
diese Umwandlung eine Korrosion des Blechs aus einem rostfreien
Stahl effektiv.
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Der
Effekt des Cr-Gehalts in der Passivschicht auf die Korrosionsverhinderung
kann wie folgt erklärt werden:
Das Auftreten von Defekten, die durch ein Lösen von Metallelementen aus
der Passivschicht verursacht werden, wird mit steigendem Cr-Gehalt
vermindert, da die Lösungsgeschwindigkeit
von Cr in einer sauren Atmosphäre
um einiges niedriger ist als diejenige von Fe. Die Umwandlung der
Passivschicht in den Cr-angereicherten Zustand kann durch eine Wärmebehandlung
in einer reduzierenden Atmosphäre,
wie z.B. Wasserstoff, oder durch Beizen eines Stahlblechs mit Fluorwasserstoff-
oder Salpetersäure
nach dem Anlassen an der Luft realisiert werden. Der Effekt der
umgewandelten Passivschicht auf die Korrosionsverhinderung tritt
typischerweise durch Anreichern des Cr-Gehalts auf mehr als 25 Atom-%
und durch Vermindern des Fe-Gehalts auf weniger als 75 Atom-% auf.
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Ein
rostfreier Stahl, der als Körper
eines Kraftstofftanks geeignet ist, weist vorzugsweise die folgende Zusammensetzung
auf.
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(C + N)
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C
und N sind Elemente, die eine Lösungshärtung von
Stahl bewirken, was zu einer Zunahme der 0,2 %-Dehngrenze und der
Härte führt. Insbesondere
wird ein austenitischer rostfreier Stahl aufgrund der Erzeugung
eines sehr harten Verformungsmartensits sehr stark kaltverfestigt.
Die Zunahme der Härte
bedeutet eine Verminderung der Formbarkeit und beeinträchtigt das
Metallfließen
von einer gebördelten
Kante während
des Tiefziehens. Folglich kann ein Blech aus einem rostfreien Stahl
nicht zu der Produktform formgepresst werden, sondern es treten
große
Falten an der gebördelten
Kante auf, die während
des Tiefziehens eingespannt ist. Die faltige Kante macht die Herstellung
einer flachen Ebene schwierig, die zum Schweißen erforderlich ist, was zu
einer Verschlechterung der Produktivität führt. Ein übermäßiger C-Gehalt in einem austenitischen
rostfreien Stahl fördert
in ungünstiger
Weise einen verzögerten
Bruch (eine so genannte „Spannungsrisskorrosion") an Teilen, die
während
des Tiefziehens stark verformt werden, während ein übermäßiger C-Gehalt in einem ferritischen
rostfreien Stahl die Ausscheidung von Carbiden beschleunigt, die
für die
Korrosionsbeständigkeit
in einer Stahlmatrix schädlich
sind. Deshalb wird der Gesamtanteil von C + N auf einen Wert von
nicht mehr als 0,10 Masse-% festgelegt.
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Si
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Si
ist ein Legierungselement, das als Desoxidationsmittel auf einer
Stufe der Stahlherstellung zugesetzt wird. Übermäßiges Si von mehr als 2,0 Masse-%
bei einem austenitischen rostfreien Stahl oder mehr als 1,0 Masse-%
bei einem ferritischen rostfreien Stahl härtet jedoch ein Stahlblech,
beschleunigt die Kaltverfestigung und verschlechtert die Formbarkeit.
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Mn
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Die
Umwandlung von Austenit in einen Verformungsmartensit wird mit steigendem
Mn-Gehalt in einem Blech
aus einem austenitischen rostfreien Stahl stärker unterdrückt. Das
Kaltverfestigungsverhältnis
des Stahlblechs wird aufgrund der Unterdrückung der Verformungsumwandlung
vermindert. Übermäßiges Mn
verursacht jedoch eine Schädigung
des Feuerfestmaterials für
einen Stahlherstellungsofen und auch eine Zunahme von Mn-enthaltenden Einschlüssen, die
als Ausgangspunkte für
das Auftreten von Rissen wirken. Diese Defekte werden durch Einstellen
des Mn-Gehalts auf nicht mehr als 5,0 Massen-% beseitigt. Ein Blech
aus einem ferritischen rostfreien Stahl wird ebenfalls mit zunehmendem
Mn-Gehalt härter.
Deshalb sollte der Mn-Gehalt auf ein möglichst niedriges Niveau eingestellt
werden. Die Einstellung des Mn-Gehalts auf ein sehr viel niedrigeres
Niveau erhöht
jedoch in unwirtschaftlicher Weise die Stahlherstellungskosten.
Daher wird die Obergrenze des Mn-Gehalts auf einen Anteil von 1,0
Masse-% festgelegt, was mit minimalen Kosten erreicht werden kann.
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S
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Sulfide,
wie z.B. MnS, die als Ausgangspunkte für eine Korrosion wirken, sind
mit steigendem S-Gehalt stärker
in einer Stahlmatrix verteilt. Die Zunahme des S-Gehalts fördert auch
das Auftreten von Rissen in einem Stahlblech, das zu einer Form
eines Kraftstofftanks stark verformt wird. Da der natürliche Mischungsanteil
von S als Ferritbildner bei einem ferritischen und einem austenitischen
rostfreien Stahl unterschiedlich ist, wird der S-Gehalt vorzugsweise
auf einen Anteil von nicht mehr als 0,005 Masse-% für den austenitischen rostfreien
Stahl oder auf einen Anteil von nicht mehr als 0,01 Masse-% für den ferritischen
rostfreien Stahl eingestellt.
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Ni
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Ni
ist ein essentielles Element für
einen austenitischen rostfreien Stahl und ein Ni-Gehalt von mindestens
5 % ist erforderlich, um eine austenitische Phase aufrecht zu erhalten.
Eine Zunahme des Ni-Gehalts unterdrückt die Kaltverfestigung aufgrund
einer Erzeugung von Ver formungsmartensit, was zu einer Abnahme des
Kaltverfestigungsverhältnisses
führt.
Ni ist jedoch ein teures Legierungselement und ein Blech aus einem austenitischen
rostfreien Stahl kann ohne Erhöhen
des Ni-Gehalts auf über
19 Masse-% zu einer Produktform formgepresst werden. Deshalb wird
die Obergrenze des Ni-Gehalts in dem austenitischen rostfreien Stahl
auf 19,0 Masse-% festgelegt. Andererseits verursacht übermäßiges Ni
in einem ferritischen rostfreien Stahl die Erzeugung einer martensitischen
Phase in einem Anlassschritt eines herkömmlichen Herstellungsverfahrens und
verschlechtert die Korrosionsbeständigkeit eines erhaltenen Stahlblechs.
Diesbezüglich
wird die Obergrenze des Ni-Gehalts in ferritischem rostfreien Stahl
auf 0,60 Masse-% festgelegt, um eine homogene ferritische Struktur
unter stabilen Bedingungen zu realisieren.
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Cr
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Cr
ist ein Element, das bezüglich
der Korrosionsbeständigkeit
effektiv ist und dessen Effekt zeigt sich bei einem Anteil von nicht
weniger als 15 Masse-% bei einem austenitischen rostfreien Stahl
oder bei einem Anteil von nicht weniger als 11 Masse-% bei einem
ferritischen rostfreien Stahl. Austenitische und ferritische rostfreie
Stähle
werden jedoch mit zunehmendem Cr-Gehalt härter, was zu einer Verschlechterung
der Formbarkeit führt.
Diesbezüglich
wird die Obergrenze des Cr-Gehalts auf 20 Masse-% festgelegt.
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Cu
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Cu
ist ein wichtiges Element zur Verbesserung der Formbarkeit, da es
die Kaltverfestigung, die durch die Erzeugung von Verformungsmartensit
verursacht wird, effektiv unterdrückt. Insbesondere die Zugabe
von Cu in einem Anteil von mehr als 2,0 Masse-% vergrößert die
Freiheit bei der Ni-Zugabe und ermöglicht eine Verminderung des
teuren Ni-Gehalts auf etwa 5 Masse-%.
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Cu
ist auch bezüglich
einer Beständigkeit
gegen eine Spannungsrisskorrosion effektiv. Dessen Effekt tritt
typischerweise bei einem Anteil von 2,0 Masse-% oder mehr auf. Übermäßiges Cu
verschlechtert jedoch die Warmbearbeitbarkeit eines austenitischen
rostfreien Stahls, so dass die Obergrenze des Cu-Gehalts auf 5,0
Masse-% festgelegt wird. Andererseits liegt der Cu-Gehalt in einem
ferritischen rostfreien Stahl vorzugsweise auf einem industriell
einstellbaren minimalen Niveau, wie z.B. höchstens 0,50 Masse-%, da ein
ferritischer rostfreier Stahl mit zunehmendem Cu-Gehalt härter wird.
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Mo
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Mo
ist ein optionales Element zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit,
jedoch wird dessen Obergrenze auf 3,0 Masse-% festgelegt, um eine
Zunahme der Härte
zu vermeiden.
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Al
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Al
ist ein optionales Element, das als Desoxidationsmittel zugesetzt
wird. Wenn Al einer Stahlschmelze unmittelbar vor dem Zusatz von
Ti, Zr und B zugesetzt wird, werden diese Elemente aufgrund einer
Verminderung der Sauerstoffkonzentration in der Stahlschmelze in
vorgegebenen Konzentrationen einbezogen. Übermäßiges Al erhöht die Härte von
Stahl jedoch extrem und erzeugt harte Einschlüsse, die für die Formbarkeit schädlich sind.
Diesbezüglich
wird die Obergrenze des Al-Gehalts vorzugsweise auf 0,5 Masse-%
festgelegt.
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Ti, Nb, Zr, V
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Ti,
Nb, Zr und V sind optionale Elemente zum Fixieren der Lösungshärtungselemente,
zur Verminderung der Härte
von Stahl und zur Verbesserung der Formbarkeit. Die Effekte dieser
Elemente sind bei 1,0 Masse-% gesättigt.
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B
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B
ist ein optionales Element zur Verbesserung der Warmbearbeitbarkeit
und zur Inhibierung von Rissen während
des Warmwalzens. Übermäßiges B über 0,1
Masse-% verschlechtert jedoch in gegenteiliger Weise die Warmbearbeitbarkeit.
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REM (Seltenerdmetalle)
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REM
sind optionale Elemente zur Verbesserung der Warmbearbeitbarkeit,
jedoch erhöhen übermäßige REM über 0,05
Masse-% die Härte
des Stahls und verschlechtern die Formbarkeit.
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Ca
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Ca
ist ebenfalls ein optionales Element, das als Desoxidationselement
in einem Stahlherstellungsverfahren zugesetzt wird. Ca ist auch
bezüglich
der Warmbearbeitbarkeit effektiv. Die Effekte von Ca sind jedoch bei
0,03 Masse-% gesättigt
und übermäßiges Ca
ist bezüglich
der Reinheit von Stahl schädlich.
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Die
weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den
folgenden Beispielen.
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Mehrere
rostfreie Stähle,
die in der Tabelle 1 gezeigt sind, wurden zu Stahlstreifen mit einer
Dicke von 0,8 mm verarbeitet. Von jedem Streifen wurde eine Probe
entnommen und zu einer Form eines in der
1 gezeigten
Kraftstofftanks umgeformt. Ein Einlassrohr
2, ein Kraftstoffrohr
3,
ein Kraftstoffrückführungsrohr
4, ein
Subtank
5 und ein Ablassstopfen
6 wurden einzeln
an den Kraftstofftank geschweißt
oder gelötet,
jede Verbindung wurde hermetisch abgedichtet und der Kraftstofftank
wurde mit 50 Liter Benzin gefüllt. Tabelle
1: Chemische Zusammensetzung von rostfreien Stählen
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Der
gesamte Kraftstofftank wurde in einem luftdichten Behälter angeordnet,
der in einer konstanten Atmosphäre
von 25°C
und 60 % relativer Feuchtigkeit gehalten wurde. Nachdem der Kraftstofftank
als solcher lange Zeit in dem Behälter stehen gelassen wurde,
wurde die Kohlenwasserstoffkonzentration in dem Behälter gemessen.
Ein Kraftstofftank, bei dem eine Diffusion von Kohlenwasserstoffen
nicht nachgewiesen wurde (d.h. unterhalb der Nachweisgrenze von
0,1 g), wurde als hermetische Struktur bewertet (O). Ein Kraftstofftank,
bei dem eine Diffusion von Kohlenwasserstoffen nachgewiesen wurde,
wurde als schlechte hermetische Struktur bewertet (x). Zum Vergleich
wurden Kraftstofftanks, die aus einem synthetischen Harz und einem
Blech aus einem Zn-beschichteten Stahl hergestellt worden sind,
ebenfalls mit dem gleichen Test bewertet.
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Ferner
wurde ein weiterer Kraftstofftank, der aus jedem Stahlblech hergestellt
worden ist, in einem Kraftfahrzeug installiert und das Kraftfahrzeug
wurde in einem Betriebstest 150000 Meilen (etwa 240000 km) gefahren.
Danach wurde der Kraftstofftank von dem Kraftfahrzeug abgenommen,
mit 50 Liter Benzin gefüllt und
mit dem gleichen Kohlenwasserstoff-Diffusionstest wie bei dem gerade hergestellten
Kraftstofftank untersucht.
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Die
in der Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse zeigen, dass jedweder erfindungsgemäße Kraftstofftank eine
gute hermetische Struktur ohne Diffusion von Kohlenwasserstoffen
in einem gerade hergestellten Zustand und sogar nach einem 150000
Meilen-Betriebstest beibehielt. Die Diffusion von Kohlenwasserstoffen
wurde bei keinem bzw. keiner der umgeformten Teile, der geschweißten Verbindungen
und der gelöteten
Verbindungen nachgewiesen, und keines der Teile wurde selbst nach
dem 150000 Meilen-Betriebstest durch eine Korrosion verschlechtert.
D.h., die Diffusion von Benzin findet über eine lange Zeit nicht statt.
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Andererseits
wurde eine Diffusion von Kohlenwasserstoffen aus einem Kraftstofftank,
der aus einem synthetischen Harz hergestellt worden ist, in einem
gerade hergestellten Zustand nachgewiesen und ein großes Volumen
an Kohlenwasserstoffen diffundierte nach dem 150000 Meilen-Betriebstest.
In dem Fall eines Kraftstofftanks, der aus einem Zn-beschichteten Stahlblech
hergestellt worden ist, wurde die Diffusion von Kohlenwasserstoffen
in einem gerade hergestellten Zustand nicht nachgewiesen, jedoch
wurde dessen hermetische Struktur nicht über eine lange Zeit beibehalten.
Tatsächlich
wurde die Diffusion von Kohlenwasserstoffen nach dem 150000 Meilen-Betriebstest
nachgewiesen. Tabelle
2: Physikalische Eigenschaften und hermetische Struktur des Kraftstofftanks
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Anmerkungen zur Tabelle
2:
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- (1) Dehnung nach Bruch.
- (2) Kaltverfestigungskoeffizient.
- (3) Eine Diffusion von Kohlenwasserstoffen in einem gerade hergestellten
Zustand wird nicht nachgewiesen (O) oder nachgewiesen (x).
- (4) Eine Diffusion von Kohlenwasserstoffen nach dem 150000 Meilen-Betriebstest
wird nicht nachgewiesen (O) oder nachgewiesen (x).
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Ein
Blech aus einem rostfreien Stahl mit einer guten Formbarkeit und
einer guten Korrosionsbeständigkeit
wird als Material für
einen erfindungsgemäßen Kraftstofftank
eines Kraftfahrzeugs ausgewählt,
wie es vorstehend beschrieben worden ist. Das Blech aus einem rostfreien
Stahl wird selbst unter harten Verformungsbedingungen zu einer Produktform
pressverformt und der hergestellte Kraftstofftank behält dessen
gute hermetische Struktur über
eine lange Zeit frei von offenen Löchern bei, die durch eine Lochfraßkorrosion
verursacht werden. Da dessen Korrosionsbeständigkeit von dem rostfreien
Stahl selbst abgeleitet ist, bestehen keine Befürchtungen bezüglich einer
Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit, z.B. im Hinblick
auf ein Ablösen
oder Abfallen einer Plattierungsschicht, wie es bei einem aus einem
Al-beschichteten Stahlblech hergestellten Kraftstofftank festgestellt
wird. Folglich ist der vorgeschlagene Kraftstofftank ein zuverlässiges Produkt
ohne Diffusion von Benzin, das für
die globale Umwelt schädlich
ist.
