JP2002060973A

JP2002060973A - 自動車燃料タンク用ステンレス鋼板

Info

Publication number: JP2002060973A
Application number: JP2000251443A
Authority: JP
Inventors: Masaya Yamamoto; 雅也山本; Shinya Furukawa; 伸也古川; Hirobumi Taketsu; 博文武津; Hanji Ishikawa; 半二石川; Shigeru Morikawa; 茂森川
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2000-08-22
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2002-02-28

Abstract

(57)【要約】【目的】加工性に優れた自動車燃料タンク用ステンレ
ス鋼板を提供する。【構成】この自動車燃料タンク用ステンレス鋼板は、
一軸引張りで加工したときの破断伸びが５０％以上，加
工硬化率が４０００Ｎ／ｍｍ²以下のオーステナイト系
ステンレス鋼板、又は一軸引張りで加工したときの破断
伸びが３０％以上，ランクフォード値（ｒ値）が１．３
以上のフェライト系ステンレス鋼板を基材とし、１００
℃での弾性率が１０００〜６００００Ｎ／ｃｍ²のカル
ボキシル基含有ウレタン樹脂からなり、１〜３５質量％
の割合で固形潤滑剤粒子が分散している樹脂皮膜が基材
表面に形成されている。【効果】ステンレス鋼本来の優れた耐食性が活用さ
れ、長期間にわたって貯蔵ガソリンの揮散が防止され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内面耐食性に優れると
共に、長期間にわたって貯蔵燃料の揮散を防止する気密
性に優れた自動車用燃料タンクに用いられるステンレス
鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車や自動二輪に搭載される燃料タン
ク（以下、自動車用燃料タンクで総称する）は、ガソリ
ンを通常貯蔵しているが、気密性が悪いと気化したガソ
リンが大気中に散逸する。ガソリンの散逸は、最近特に
重視されている地球環境に悪影響を及ぼす原因の一つで
ある。この点、樹脂を素材とした従来の燃料タンクで
は、十分な気密性が確保できない。Ｚｎめっき鋼板，Ａ
ｌめっき鋼板等の表面処理鋼板を素材にした燃料タンク
も知られているが、燃料タンクに加工する際にめっき層
に剥離や亀裂が生じやすい。剥離，亀裂等の欠陥部は、
ガソリンの劣化によって生じる有機酸を含む腐食性環境
に曝されたとき腐食発生の起点になる。その結果、孔食
による穴開き等が発生すると気密性が低下する。穴開き
に至らなくても、燃料タンク内に腐食生成物が堆積する
とフィルタを目詰りさせる原因になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】長期間にわたって良好
な気密性を維持するため、代表的な耐食材料であるステ
ンレス鋼板を燃料タンク用素材に使用することが検討さ
れている。しかし、ステンレス鋼板は、普通鋼に比較す
ると加工性に劣り、深絞り，圧縮加工等を伴う複雑加工
で燃料タンクに成形すると加工割れが発生しやすいため
所定形状への成形が困難であった。加工割れは、燃料タ
ンクの気密性を損ない貯蔵燃料を揮散させ、加工によっ
て導入される欠陥部が腐食起点となりやすい。特に劣化
ガソリンと接触するタンク内面では腐食が進行し、タン
ク内における腐食生成物の堆積や穴開きに至る孔食が発
生しやすい。しかし、燃料タンクへの加工に必要な深絞
り性を備え、且つ耐食性が要求される燃料タンク用とし
て好適なステンレス鋼板は、これまでのところ実用化さ
れていない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、材質が特定され
たステンレス鋼基材の表面にプレス加工時に潤滑剤とし
て働く皮膜を形成することにより、プレス加工時に金型
への材料の均一な流込みを確保して耐食性に必要な不動
態皮膜に与える損傷を少なくし、長期間に渡って優れた
気密性が維持され、貯蔵燃料の揮散がない自動車用燃料
タンクを提供することを目的とする。

【０００５】本発明の自動車燃料タンク用ステンレス鋼
板は、その目的を達成するため、オーステナイト系又は
フェライト系ステンレス鋼板を基材とし、１００℃での
弾性率が１０００〜６００００Ｎ／ｃｍ²のカルボキシ
ル基含有ウレタン樹脂からなり、１〜３５質量％の割合
で固形潤滑剤粒子が分散している樹脂皮膜が前記ステン
レス鋼基材に積層されていることを特徴とする。

【０００６】オーステナイト系ステンレス鋼板として
は、一軸引張りで加工したときの破断伸びが５０％以
上，加工硬化率が４０００Ｎ／ｍｍ²以下の鋼板が使用
される。なかでも、Ｃｒ：１５〜２０質量％，Ｎｉ：５
〜１９質量％，Ｃｕ：０〜５質量％を含み、Ｓ含有量が
０．００５質量％以下に規制された組成をもつオーステ
ナイト系ステンレス鋼板が好ましい。フェライト系ステ
ンレス鋼板としては、一軸引張りで加工したときの破断
伸びが３０％以上，ランクフォード値（ｒ値）１．３以
上の鋼板が使用される。なかでも、Ｃｒ：１１〜２０質
量％，Ｓ：０．００５質量％以下の組成をもつフェライ
ト系ステンレス鋼板が好ましい。

【０００７】ステンレス鋼基材の表面に設けられるウレ
タン樹脂皮膜には、１〜３５質量％の割合で固形潤滑剤
粒子が分散されている。固形潤滑剤粒子としては、平均
粒径０．１〜５μｍの合成樹脂粉末及び／又はシリカ粉
末が使用される。合成樹脂粉末は１〜１５質量％の割合
で、シリカ粉末は１〜２０質量％の割合で、合成樹脂粉
末及びシリカ粉末を併用するとき合計量が１〜３５質量
％の割合で上層皮膜に分散される。

【０００８】

【作用】燃料タンクは、複雑形状に鋼板をプレス加工す
ることにより製造されており、燃料タンク本体１にイン
レットパイプ２，フュエルパイプ３，フュエルリターン
パイプ４，サブタンク５，ドレーンプラグ６等の各種部
材が溶接，ろう付け等で取り付けられる（図１）。燃料
タンク形状に鋼板を成形するときのプレス加工は、伸
び，圧縮等が複合された複雑な塑性変形を伴う加工であ
る。

【０００９】過酷な加工を受けることから、基材に使用
するステンレス鋼板の加工性が不足すると、過酷な加工
を受けた部位にクラックが発生しやすい。そこで、本発
明者等は、加工条件と材質との関係を種々照査した結
果、一軸引張りで加工したときの破断伸びが５０％以
上，加工硬化率が４０００Ｎ／ｍｍ²以下のオーステナ
イト系ステンレス鋼板及び一軸引張りで加工したときの
破断伸びが３０％以上，ランクフォード値（ｒ値）１．
３以上のフェライト系ステンレス鋼板が燃料タンク用基
材に適していることを見出し、特願２０００−２３３４
１６号として出願した。

【００１０】しかし、燃料タンクの形状は、自動車メー
カごと更には車種ごとに異なり、浅いものから深いもの
まで様々である。浅い燃料タンクは、一般的に比較的小
さな加工度でステンレス鋼板をプレス加工することによ
り所定形状に成形できるため、先に提案した材質のステ
ンレス鋼板が使用可能である。しかし、深い燃料タンク
は大きな加工度を必要とすることから、当該ステンレス
鋼板を使用した場合でも割れ，破断等の加工欠陥が生じ
ることがある。同様な加工欠陥は、浅い燃料タンクであ
っても大きな加工を受けた縦壁部等にも生じがちであ
る。

【００１１】加工欠陥は、プレス加工されるステンレス
鋼基材に潤滑油を塗布することによりある程度防止され
る。しかし、塗布された潤滑油は、金型に材料が流れ込
む際に基材表面を均一に覆った状態でなく基材の一部が
露出した状態（膜切れ）で基材表面に分布する。潤滑油
のない表面部で金型に基材が直接接触し、局部的に大き
な変形が生じる結果、亀裂，破断等の加工欠陥が散見さ
れる。

【００１２】そこで、本発明では、膜切れに起因した加
工欠陥を発生させがちな潤滑油に代えて、固形潤滑剤粒
子を分散させたカルボキシル基含有ウレタン樹脂皮膜を
基材表面に設けることによりプレス成形時に金型への材
料の円滑な流込みを確保し、加工欠陥のない燃料タンク
部材への成形を可能にしている。すなわち、固形潤滑剤
粒子は、皮膜に分散した状態で基材表面に存在するた
め、材料各部が均等な条件下で加工され、亀裂，破断等
の加工欠陥が防止される。ウレタン樹脂は、樹脂皮膜の
伸びと強度をバランスさせる上から好適な樹脂であり、
カルボキシル基の含有によって基材に対する密着性が向
上する。その結果、基材の変形に追従できる皮膜とな
り、基材表面の損傷が防止される。

【００１３】均等な条件下での加工は、オーステナイト
系ステンレス鋼板にあってはマルテンサイト変態に起因
した局部的な硬質化，フェライト系ステンレス鋼板にあ
っては局部的な加工硬化を抑制し、プレス加工自体も容
易になる。また、不動態皮膜の損傷も抑制され、ステン
レス鋼本来の優れた耐食性を活用した燃料タンクが得ら
れる。更には、ステンレス鋼板各部が均等な条件下で成
形されるため、上ハーフ及び下ハーフに形成されるフラ
ンジ部の皺発生も少なくなり、フランジ部をシーム溶接
して燃料タンクを組み立てる際の溶接性も安定し、気密
性に優れたシーム溶接部が得られる。

【００１４】

【実施の形態】オーステナイト系ステンレス鋼板は、塑
性変形によってマトリックスが変態して加工誘起マルテ
ンサイトが生成し、普通鋼に比較して硬質化しやすい材
料である。この点、一軸引張りによる加工で破断伸びが
５０％以上，加工硬化率が４０００Ｎ／ｍｍ²以下のオ
ーステナイト系ステンレス鋼板を基材に使用すると、加
工割れ等の欠陥を発生させることなく所定形状の燃料タ
ンクに加工できる。フェライト系ステンレス鋼板は、普
通鋼に比較してＣｒ含有量が高いため硬質化しており、
伸びも低い鋼材であるが、破断伸びが３０％以上，ラン
クフォード値（ｒ値）が１．３以上のフェライト系ステ
ンレス鋼板を使用すると加工割れ等の欠陥が発生するこ
となく所定形状の燃料タンクに加工できる。

【００１５】破断伸び及び加工硬化係数は、次のように
して測定される。圧延方向に直交する方向を長手方向に
するサンプルを各鋼板から切り出し、ＪＩＳＺ２２０
１に規定される１３Ｂ号定型試験片に加工し、破断伸び
及び加工硬化率のデータを採取する。破断伸びは、速度
２０ｍｍ／分で試験片を引っ張り、破断後の試験片を突
き合わせて標点間距離の伸び率を測定し、この測定値を
破断伸びとして使用する。加工硬化率は、３０％及び４
０％の引張歪を加えたときの応力をそれぞれ測定し、２
点間の勾配を算出することにより求められる。ランクフ
ォード値（ｒ値）の測定では、圧延方向に直交する方向
を長手方向にするサンプルを各鋼板から切り出し、ＪＩ
ＳＺ２２０１に規定される１３Ｂ号に加工した定型試
験片に１５％の歪を与えたときの板厚及び板幅を測定
し、幅収縮率の自然対数値を板厚減少率の自然対数値で
除した値としてランクフォード値（ｒ値）が算出され
る。

【００１６】オーステナイト系ステンレス鋼板として
は，Ｃｒ：１５〜２０質量％，Ｎｉ：５〜１９質量％，
Ｃｕ：０〜５質量％を含み、必要に応じてＳ含有量が
０．００５質量％以下に規制されており、好ましくは、
Ｃ＋Ｎ：０．１０質量％以下，Ｓｉ：２．０質量％以
下，Ｍｎ：５．０質量％以下を含む鋼種が使用される。
オーステナイト系ステンレス鋼板は、更にＭｏ：３．０
質量％以下，Ａｌ：０．５質量％以下，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚ
ｒ，Ｖ：何れも１．０質量％以下，Ｂ：０．１質量％以
下，希土類（ＲＥＭ）：０．０５質量％以下，Ｃａ：
０．０３質量％以下の１種又は２種以上を含むことがで
きる。

【００１７】フェライト系ステンレス鋼板としては、Ｃ
ｒ：１１〜２０質量％を含み、必要に応じてＳ含有量が
０．０１質量％以下に規制され、好ましくはＣ＋Ｎ：
０．１０質量％以下，Ｓｉ：１．０質量％以下，Ｍｎ：
１．０質量％以下を含む鋼種が使用される。フェライト
系ステンレス鋼板は、更にＭｏ：３．０質量％以下，Ａ
ｌ：０．５質量％以下，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｖ：何れも
１．０質量％以下，Ｂ：０．１質量％以下，希土類（Ｒ
ＥＭ）：０．０５質量％以下，Ｃａ：０．０３質量％以
下の１種又は２種以上を含むことができる。

【００１８】以下、本発明で使用されるステンレス鋼板
に含まれる合金成分及び含有量を説明する。（Ｃ＋Ｎ）：Ｃ，Ｎは、多量に含まれると固溶強化によ
り０．２％耐力や硬さを上昇させる合金成分である。特
に、オーステナイト系ステンレス鋼にあっては、加工誘
起マルテンサイト相が過度に硬質化するため加工硬化が
大きくなる。その結果、加工性が著しく低下して深絞り
加工時にフランジ部から流入する素材の流入抵抗が大き
くなり、所定形状への深絞りができず、フランジ皺抑え
部に大きな皺が発生し、溶接時に必要な平坦度が確保で
きず、生産性が損なわれることになる。また、Ｃを過剰
に含む場合、オーステナイト系ステンレス鋼では深絞り
の際に大きな歪を受けた部分に時期割れと称される遅れ
破壊現象が生じやすくなり、フェライト系ステンレス鋼
では鋼中に過剰なＣ系炭化物が生成し耐食性が低下す
る。このようなことから、Ｃ，Ｎの合計含有量を０．１
０質量％以下に規制する。

【００１９】Ｓｉ：製鋼段階で脱酸剤として添加される
合金成分であるが、オーステナイト系ステンレス鋼にあ
っては２．０質量％を超える過剰量のＳｉ，フェライト
系ステンレス鋼にあっては１．０質量％を超える過剰量
のＳｉが含まれると材質が硬質化すると共に、加工硬化
が大きくなり、成形性が低下する。Ｍｎ：オーステナイト系ステンレス鋼では、Ｍｎ含有量
の増加に応じて加工誘起マルテンサイト相が生成しがた
くなり、加工硬化率が低下する。しかし、過剰量のＭｎ
含有は、製鋼時に耐火物損傷を促進させる原因となり、
また加工割れの起点となるＭｎ系介在物を増加させる。
このような欠点を防止するため、Ｍｎ含有量を５．０質
量％以下に規制する。他方、フェライト系ステンレス鋼
は、Ｍｎ含有量の増加に応じて硬質化する。しかし、Ｍ
ｎ含有量を過度に規制すると製鋼コストを大幅に上昇さ
せることになるので、コストミニマムで抑制可能な１．
０質量％にＭｎ含有量の上限を設定した。

【００２０】Ｓ：過剰量のＳが含まれると、腐食の起点
となるＭｎＳ系の硫化物が鋼中に多量に分散する。ま
た、過酷な加工に供される燃料タンク用途では、Ｓ含有
量の増加に応じて割れが発生しやすくなる。しかし、Ｓ
はフェライト形成元素であり、フェライト系ステンレス
鋼及びオーステナイト系ステンレス鋼に自然混入する水
準が異なるため、Ｓ含有量をオーステナイト系ステンレ
ス鋼では０．００５質量％以下に、フェライト系ステン
レス鋼では０．０１質量％以下に規制することが好まし
い。

【００２１】Ｎｉ：オーステナイト系ステンレス鋼では
必須の合金成分であり、オーステナイト相を維持する上
で少なくとも５質量％が必要である。加工誘起マルテン
サイト相の生成に起因する加工硬化はＮｉ含有量の増加
に伴って生じにくくなり、加工硬化率が低減する。しか
し、Ｎｉは高価な元素であり、１９質量％以下の含有に
よって燃料タンクへの成形が可能であることから、Ｎｉ
含有量の上限を１９．０質量％とした。他方、フェライ
ト系ステンレス鋼では、多量のＮｉが含まれると通常の
製造工程で得られる焼鈍組織中にマルテンサイト組織が
混入して耐食性が低下する。そこで、フェライト均一組
織が安定的に得られるように、Ｎｉ含有量の上限を０．
６０質量％に設定した。

【００２２】Ｃｒ：オーステナイト系ステンレス鋼では
耐食性を確保し且つオーステナイト相を安定させること
から１５質量％以上のＣｒが必要であり、フェライト系
ステンレス鋼では耐食性を確保するために１１質量％以
上のＣｒが必要である。しかし、過剰量のＣｒが含まれ
るとオーステナイト系ステンレス鋼，フェライト系ステ
ンレス鋼共に硬さが増加して加工性が低下するため、Ｃ
ｒ含有量の上限を２０質量％に設定した。

【００２３】Ｃｕ：オーステナイト系ステンレス鋼で
は，加工誘起マルテンサイト相の生成に起因する加工硬
化を抑制し、加工性を向上させる有効な合金成分であ
る。特に２．０質量％以上のＣｕを含ませることによっ
てＮｉ含有量の自由度が拡大し、Ｎｉ含有量を下限値５
質量％近くまで下げることができ、鋼材コストの節減が
可能になる。また、Ｃｕ添加は耐応力腐食割れ性の改善
にも有効であり、本発明を制約するものではないが，Ｃ
ｕの添加効果は２．０質量％以上で顕著になる。しか
し、過剰量のＣｕが含まれると熱間加工性に悪影響が現
れるので、Ｃｕ含有量の上限を５．０質量％に規定す
る。他方、フェライト系ステンレス鋼では、Ｃｕ含有量
の増加に従って材質が硬質化するので、製鋼コストミニ
マムで抑制可能な０．５０質量％にＣｕ含有量の上限を
規定することが好ましい。

【００２４】Ｍｏ：必要に応じて添加される合金成分で
あり、耐食性を改善する作用を呈する。しかし、過剰量
のＭｏ添加は硬さを上昇させる原因となるので、Ｍｏを
添加する場合には上限を３．０質量％に規定する。Ａｌ：必要に応じて添加される合金成分であり、製鋼段
階で脱酸作用を呈する。また、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｂの添加直
前に脱酸剤として添加すると鋼中の酸素濃度が低下する
ため、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｂの歩留まりが向上し且つ安定化す
る。しかし、過剰量のＡｌが含まれると材質が著しく硬
質化し、成形性にとって有害な硬質介在物が生じやすく
なる。そのため、Ａｌを添加する場合には上限を０．５
質量％に規定することが好ましい。

【００２５】Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｖ：必要に応じて添加
される合金成分であり、固溶強化元素を固定し、材質の
硬さを低減し、ひいては加工性を向上させる作用を呈す
る。これら元素の添加効果は、１．０質量％で飽和し、
それ以上添加しても増量に見合った効果が期待できな
い。Ｂ：必要に応じて添加される合金成分であり、熱間加工
性を向上させ、熱延時の割れ防止に有効である。しか
し、過剰量のＢ含有は却って熱間加工性が低下すること
になるので、Ｂを添加する場合には上限を０．１質量％
に規定する。

【００２６】ＲＥＭ（希土類元素）：必要に応じて添加
される合金成分であり、Ｂと同様に熱間加工性の改善に
有効である。しかし、過剰に添加すると添加効果が飽和
することに加え、硬質化を招き成形加工性が低下するこ
とから、ＲＥＭを添加する場合には上限を０．０５質量
％に規定する。Ｃａ：必要に応じて添加される合金成分であり、製鋼段
階で脱酸作用を呈し、熱間加工性の改善にも有効であ
る。しかし、０．０３質量％を超える過剰量のＣａを添
加しても、添加効果が飽和し、清浄度が低下する。

【００２７】オーステナイト系，フェライト系ステンレ
ス鋼の何れにおいても、基材に比較してＣｒが濃化され
た不動態皮膜（具体的にはＣｒ濃度：２５原子％以上，
Ｆｅ濃度：７５原子％以下）が基材表面に形成されてい
ると、劣化ガソリンを含む腐食環境下に曝されても孔食
等が発生しない耐食性に優れた燃料タンクとなる。更
に、ステンレス鋼表面に生成する不動態皮膜をＣｒリッ
チに改質するとき、劣化ガソリンを含む腐食環境におい
ても十分な耐食性を呈することが判った。すなわち、燃
料を貯蔵している燃料タンクを長時間高温雰囲気に放置
すると、ガソリンが劣化して有機酸を含む腐食環境にな
るが、このような腐食環境に曝されるとステンレス鋼で
あっても腐食が進行する。このときの腐食が不動態皮膜
中のＦｅ分が多い部分で発生・進行することから、ステ
ンレス鋼表面に通常生成している不動態皮膜をＣｒリッ
チに改質するとき、腐食が著しく抑制される。

【００２８】不動態皮膜のＣｒ濃度が腐食抑制に及ぼす
効果は、酸性雰囲気ではＦｅに比較してＣｒの溶出速度
が極めて遅く、溶出に起因する欠陥の発生が少ないこと
に起因するものと考えられる。不動態皮膜のＣｒリッチ
への改質は、水素ガス等の還元性雰囲気中での熱処理
や、大気雰囲気中で焼鈍した後にフッ酸，硝酸等で酸洗
処理することにより達成される。なかでも、不動態皮膜
のＣｒ濃度を２５原子％以上，Ｆｅ濃度を７５原子％以
下にすると、腐食抑制効果が顕著になる。

【００２９】オーステナイト系，フェライト系ステンレ
ス鋼板の何れにおいても、鋼板表面に固形潤滑剤粒子を
分散させたウレタン樹脂皮膜を形成することにより加工
性が格段に改善され、燃料タンク形状にプレス成形した
際に亀裂，破断等の加工欠陥が防止される。ウレタン樹
脂皮膜は、耐カジリ性を向上させ且つ短時間のアルカリ
洗浄による溶解除去を可能にする上から０．２〜１０μ
ｍの膜厚にすることが好ましい。

【００３０】皮膜形成用のウレタン樹脂としては、分子
中にカルボキシル基を有し、酸価４０〜９０，イソシア
ネート（ＮＣＯ）換算のウレタン結合含有量１２〜２０
質量％，１００℃における弾性率１０００〜６００００
Ｎ／ｃｍ²，流動開始温度７５〜１７０℃の樹脂が好ま
しい。樹脂皮膜を設けたステンレス鋼基材をプレス加工
によって燃料タンク形状に成形した後、洗浄工程を経て
上ハーフ及び下ハーフが互いにシーム溶接され、各種部
品を溶接・ろう付けすることにより燃料タンクが組み立
てられるが、基材表面にある樹脂皮膜が溶接・ろう付け
時の加熱で熱分解すると異臭（ヒューム）が発生し、作
業環境を悪化させる。したがって、溶接・ろう付けに先
立って樹脂皮膜を基材表面から除去しておくことが好ま
しい。この点、皮膜形成用のウレタン樹脂にカルボキシ
ル基を導入し、酸価を４０〜９０の範囲に調整しておく
と、溶接・ろう付けに先立つアルカリ脱脂洗浄工程で樹
脂皮膜が容易に溶解除去されるため、従来の生産ライン
に余分な工程を入れることなく、溶接・ろう付け時のヒ
ューム発生を防止できる。

【００３１】ウレタン樹脂皮膜は、酸価が高いほどアル
カリに溶解しやすく、酸価４０以上になると極短時間の
アルカリ洗浄によってステンレス鋼基材からほぼ完全に
除去される。しかし、９０を超える酸価では造膜性が低
下し、プレス成形時に皮膜のカジリが発生しやすく、基
材表面の不動態皮膜が損傷し、燃料タンクの内面耐食性
を劣化させる原因となる。また、ウレタン樹脂にアルカ
リ金属を添加してカルボキシル基のＨの一部をカチオン
変換しておくと、アルカリ洗浄による樹脂皮膜の溶解除
去が一層短時間で完了する。

【００３２】ウレタン樹脂皮膜は、固形分当りのウレタ
ン結合含有量がイソシアネート（ＮＣＯ）換算１２質量
％以上で必要とする皮膜強度が得られる。他方、イソシ
アネート（ＮＣＯ）換算１２質量％未満のウレタン結合
含有量では、皮膜強度が低下し、プレス成形時に皮膜の
カジリが発生しやすく、基材表面の不動態皮膜が損傷
し、燃料タンクの内面耐食性を劣化させる原因となる。
逆に、イソシアネート（ＮＣＯ）換算２０質量％を超え
るウレタン結合含有量では、皮膜の凝集力が大きくなり
すぎ，酸価を大きくしても樹脂皮膜のアルカリ溶解性が
低下する。ウレタン樹脂の弾性率は、樹脂皮膜に必要と
する強度を付与する上から１０００〜６００００Ｎ／ｃ
ｍ²（１００℃）の範囲に設定される。１００Ｎ／ｃｍ²
未満の弾性率では皮膜強度が不足し、プレス加工時にカ
ジリが発生しやすくなり、不動態皮膜の損傷、ひいては
内面耐食性の劣化を引き起こす。逆に６００００Ｎ／ｃ
ｍ²を超える弾性率では、ウレタン樹脂の凝集力が強く
なりすぎ、樹脂皮膜のアルカリ溶解性が低下する。ウレ
タン樹脂皮膜は、プレス加工時に金型との摺動によって
材料温度が高くなったときでも金型とステンレス鋼基材
との間に存在させるため、流動開始温度を７５〜１７０
℃の範囲に設定しておくことが好ましい。７５℃未満の
流動開始温度では、プレス成形時に材料温度が高くなっ
たとき樹脂皮膜が軟化し、カジリが発生しやすくなる。
逆に、１７０℃を超える軟化温度では，ウレタン樹脂の
凝集力が強くなりすぎ，樹脂皮膜のアルカリ溶解性が低
下する。ウレタン樹脂皮膜に固形潤滑剤粒子を分散させ
ることにより、燃料タンクへのプレス加工に要求される
加工性が付与される。固形潤滑剤粒子の分散によってプ
レス加工時の潤滑性が確保され、カジリ等の欠陥を発生
させることなくステンレス鋼基盤を燃料タンク形状にプ
レス成形できる。固形潤滑剤粒子としては、ポリエチレ
ン樹脂，ポリプロピレン樹脂，フッ素樹脂等の合成樹脂
粉末やシリカ，二硫化モリブデン，黒鉛，二硫化タング
ステン等の無機粉末が使用される。

【００３３】固形潤滑剤粒子による加工性向上効果は、
１〜１５質量％の合成樹脂粉末，１〜２０質量％のシリ
カ粉末又は合計量で１〜３５質量％の合成樹脂粉末及び
シリカ粉末を分散させるとき顕著になる。しかし、固形
潤滑剤粒子を過剰に配合すると、皮膜強度の低下に起因
するカジリがプレス加工時に発生しやすくなり、不動態
皮膜の損傷，内面耐食性の低下等の原因となる。

【００３４】固形潤滑剤粒子としては、樹脂皮膜中に埋
没することなく所定の加工性を付与する上から平均粒径
０．１〜５μｍの粉末が使用される。０．１μｍ未満の
平均粒径では，樹脂皮膜中に固形潤滑剤粒子が埋没して
しまい、プレス加工用金型への滑り込み性が不充分にな
る。逆に５μｍを超える平均粒径では、樹脂皮膜から固
形潤滑剤粒子が突出しすぎてプレス加工用金型で削り取
られやすくなるため、必要とする潤滑性が得られない。

【００３５】

【実施例】表１の成分・組成をもつ板厚０．８ｍｍのス
テンレス鋼板を基材に使用した。

【００３６】

【００３７】2,2−ジメチロールプロピオン酸，ヘキサ
メチレンジイソシアネート，アジピン酸，１，4−ブチ
レングリコール，エチレングリコール系ポリエステルポ
リパラフェオールの各成分量を変化させて反応させるこ
とにより酸価，ウレタン結合含有量，弾性率及び流動開
始温度が異なるカルボキシル基含有ウレタン樹脂を合成
した。このウレタン樹脂に合成樹脂粉末及びシリカ粉末
を添加することによりエマルジョン処理液を調合した。
ロールコータを用いて各ステンレス鋼板にエマルジョン
処理液を塗布し、到達板温１２０℃で焼き付けることに
より表２に示すウレタン樹脂皮膜を形成した。

【００３８】

【００３９】樹脂皮膜が形成されたステンレス鋼板をプ
レス成形し、アルカリ洗浄した後、図１に示す形状の燃
料タンクを作製した。得られた燃料タンクをガソリン５
０リットルで満たした後、インレットパイプ２，フュエ
ルパイプ３，フュエルリターンパイプ４，サブタンク
５，ドレーンプラグ６等の各種部材の開口部からガソリ
ンの揮発がないように接続部を密封した。

【００４０】作製された燃料タンクを次の燃料揮散試験
及び内面腐食試験に供した。 [燃料揮散試験］温度２５℃，湿度６０％ＲＨの一定環
境に維持した密閉容器に燃料タンク全体を収容し、一昼
夜放置した後，密閉容器内の炭化水素濃度を測定した。
炭化水素が検出されない場合（使用した測定検出値の限
界値０．１ｇ未満）をガソリンの揮散がないものと判断
し、合格（○）と判定した。炭化水素が検出された場合
を、不合格（×）と判定した。比較のため、樹脂及びＺ
ｎめっき鋼板を素材とする燃料タンクを作製し、同様な
条件下でガソリンの揮散有無を調査した。更に、各素材
から作製した別の燃料タンクを自動車に実装し、１５万
マイル（約２４万ｋｍ）を走行した後、自動車から燃料
タンクを取り外した。そして、作製直後の燃料タンクと
同様に５０リットルのガソリンを注入した後、揮散した
炭化水素濃度を測定し、合格・不合格を判定した。

【００４１】［内面腐食試験］プレス成形された燃料タ
ンクから試験片を切り出し、燃料タンクの内側に当たる
面を試験面とした。腐食試験液として、蟻酸３５０ｐｐ
ｍを含む水を等量のガソリンに混合した試験液Ａ及びメ
タノール８５質量％，ガソリン１５質量％，蟻酸３５０
ｐｐｍを含む試験液Ｂの２種類を用意した。５０℃に加
温した試験液Ａ，Ｂに試験片を浸漬し、１週間ごとに試
験液Ａ，Ｂを取り替えながら試験片を浸漬し続けた。１
２週間後に試験液Ａ，Ｂから試験片を引き上げ、試験片
表面を観察して発銹面積率を求めた。発銹面積率が１０
％未満を○，１０〜３０％を△，３０％以上を×として
内面耐食性を評価した。

【００４２】表３の試験結果にみられるように、本発明
に従って樹脂皮膜を施したステンレス鋼板から作製され
た燃料タンクは、劣化ガソリンを充填した場合でもほと
んど発銹が観察されず、製造直後及び１５万マイル走行
後の何れにおいても炭化水素の揮散が検出されなかっ
た。炭化水素の揮散は、各種加工部位は勿論、溶接部，
ろう付け部等の接続部位においても検出されなかった。
優れた内面耐食性及び耐揮散性は、ステンレス鋼板に施
した樹脂皮膜が潤滑剤となってプレス加工時の加工性を
向上させると共に、ステンレス鋼板表面に生成している
不動態皮膜に対する保護膜として働いていることを意味
する。すなわち、不動態皮膜の損傷発生が樹脂皮膜によ
り防止されるため、ステンレス鋼本来の優れた耐食性が
発現した結果である。実際、鋼種番号１のステンレス鋼
基材から作製され最も過酷な加工を受けた燃料タンク縦
壁部内面側をＸＰＳ分析したときのＯ１ｓピーク強度
（図２）からも、不動態皮膜に損傷が生じていないこと
が判る。

【００４３】これに対し、同一鋼種のステンレス鋼板を
使用した場合でも、樹脂皮膜を設けることなくプレス成
形したものでは、１５万マイル走行前後での炭化水素の
揮散は検出されなかったが、過酷な加工を受けた縦壁部
に銹が発生していた。この発銹は、プレス加工で生じた
不動態皮膜の損傷部を起点にするものと考えられる。不
動態皮膜の損傷は、同じ鋼種番号１のステンレス鋼基材
から作製された燃料タンク縦壁部の内面側をＸＰＳ分析
したときのＯ１ｓピーク強度（図３）からも窺われる。
樹脂で作製した燃料タンクは、製造直後の時点でも炭化
水素の揮散が検出され、１５万マイル実装後の検査では
揮散量が大幅に増加していた。また、Ｚｎめっき鋼板か
ら作製された燃料タンクは、１５万マイル走行後に炭化
水素の揮散が検出され、劣化ガソリンを充填した場合に
は著しい腐食が生じた。

【００４４】

【００４５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の自動車
燃料タンク用ステンレス鋼板は、材質が特定されたステ
ンレス鋼板に固形潤滑剤粒子分散カルボキシル基含有ウ
レタン樹脂被覆を施しているので、過酷な加工を施して
も加工割れが発生することなく、しかもステンレス鋼板
表面に生成している不動態皮膜が樹脂皮膜によって保護
されるため、過酷な加工を受ける部位でも不動態皮膜の
損傷が防止される。その結果、ステンレス鋼本来の優れ
た耐食性が発現し、長期にわたって優れた気密性が維持
される燃料タンクとなる。また、Ａｌめっき鋼板等を素
材とする燃料タンクと異なり、素材自体で耐食性を確保
していることから、めっき層の剥離，亀裂等に起因する
耐食性低下の懸念もない。そのため、地球環境にとって
有害な貯蔵ガソリンの揮散がない燃料タンクが提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料タンクの概略斜視図

【図２】樹脂皮膜を設けたステンレス鋼板をプレス加
工して得られた燃料タンクの縦壁部内面側をＸＰＳ分析
した結果を示すグラフ

【図３】樹脂皮膜のないステンレス鋼板をプレス加工
して得られた燃料タンクの縦壁部内面側をＸＰＳ分析し
た結果を示すグラフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｍ 103/06 Ｃ１０Ｍ 107/04 107/04 107/06 107/06 107/38 107/38 149/18 149/18 169/04 169/04 Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｚ // Ｃ２２Ｃ 38/00 ３０２Ｃ１０Ｎ 20:06 ＺＣ１０Ｎ 20:06 30:12 30:12 40:24 Ｚ 40:24 50:10 50:10 Ｂ６０Ｋ 15/02 Ｚ (72)発明者武津博文大阪府堺市石津西町５番地日新製鋼株式会社技術研究所内 (72)発明者石川半二兵庫県尼崎市鶴町１番地日新製鋼株式会社技術研究所内 (72)発明者森川茂兵庫県尼崎市鶴町１番地日新製鋼株式会社技術研究所内Ｆターム(参考） 3D038 CA05 CA06 CB01 CC19 4F100 AA20B AA20H AB04A AK01B AK01H AK51B AL07B BA02 CA19B GB32 JB02 JD02 JD05 JK07B JK08A JL01A YY00A YY00B YY00H 4H104 AA04A AA19A AA22A CA02A CA03A CD02A CE13C EA08A FA06 LA06 PA23 PA34 QA12 4K044 AA03 AB02 BA21 BB01 BB11 BC01 BC02 BC05 CA53

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一軸引張りで加工したときの破断伸びが
５０％以上，加工硬化率が４０００Ｎ／ｍｍ²以下のオ
ーステナイト系ステンレス鋼板を基材とし、１００℃で
の弾性率が１０００〜６００００Ｎ／ｃｍ²のカルボキ
シル基含有ウレタン樹脂からなり、１〜３５質量％の割
合で固形潤滑剤粒子が分散している樹脂皮膜が前記ステ
ンレス鋼基材に積層されている自動車燃料タンク用ステ
ンレス鋼板。
【請求項２】一軸引張りで加工したときの破断伸びが
３０％以上，ランクフォード値（ｒ値）１．３以上のフ
ェライト系ステンレス鋼板を基材とし、１００℃での弾
性率が１０００〜６００００Ｎ／ｃｍ²のカルボキシル
基含有ウレタン樹脂からなり、１〜３５質量％の割合で
固形潤滑剤粒子が分散している樹脂皮膜が前記ステンレ
ス鋼基材に積層されている自動車燃料タンク用ステンレ
ス鋼板。
【請求項３】固形潤滑剤粒子が平均粒径０．１〜５μ
ｍの合成樹脂粉末及び／又はシリカ粉末である請求項１
又は２記載の自動車燃料タンク用ステンレス鋼板。