JP2002275660A - 耐食性に優れた自動車用燃料タンクおよび給油管用ステンレス鋼板 - Google Patents

耐食性に優れた自動車用燃料タンクおよび給油管用ステンレス鋼板

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JP2002275660A
JP2002275660A JP2001073496A JP2001073496A JP2002275660A JP 2002275660 A JP2002275660 A JP 2002275660A JP 2001073496 A JP2001073496 A JP 2001073496A JP 2001073496 A JP2001073496 A JP 2001073496A JP 2002275660 A JP2002275660 A JP 2002275660A
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stainless steel
corrosion resistance
steel sheet
corrosion
fuel tank
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JP2001073496A
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Wakahiro Harada
和加大 原田
Toshiro Adachi
俊郎 足立
Toshiro Nagoshi
敏郎 名越
Kazu Shiroyama
和 白山
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来のめっき鋼板やステンレス鋼無垢材で対
応できない厳しい腐食環境に対して長期にわたって耐食
性を保持することができる燃料タンクや給油管用のステ
ンレス鋼板を提供する。 【構成】 11〜25質量%のCrを含有するステンレ
ス鋼板の表面にZnめっき層あるいはZnとFe、N
i、Co、Mg、Cr、SnおよびAlの内の1種以上
の元素からなるめっき層が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガソリンあるいはメタ
ノール含有ガソリン等の燃料を供給する自動車用燃料タ
ンクおよび燃料を補給する給油管に使用される、耐食性
に優れたステンレス鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車用の燃料タンクの材料に
は、耐食性、加工性および溶接性に優れたPbめっきあ
るいはPb−Snめっき鋼板が用いられていたが、Pb
の公害問題からSnめっき、Sn−Znめっき鋼板やA
lめっき鋼板が用いられるようになった。また、ガソリ
ン、軽油等の燃料を補給する際の給油管にはAlめっき
鋼板が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】燃料タンク材料とし
て、PbめっきあるいはPb−Snめっき鋼板は上述の
ような公害問題がある。Snめっき、Sn−Znめっき
鋼板やAlめっき鋼板は、ガソリン等に対するタンクや
給油管の内面における耐食性は優れている。しかし、寒
冷地等、道路に融雪塩を撒くような地域においては、タ
ンクや給油管の外面に対しては厳しい腐食環境になるた
め、長期的な耐食性の点で満足できない。また近年、自
動車用材料は全般的に耐久性の向上が求められている中
にあって、タンク材料は他の材料ほど、そのニーズに対
応できていないのが現実である。給油管材料に関して
も、Alめっき鋼板は耐食性の点で満足できない。
【0004】耐食性の観点からは、自動車の排気系材料
に用いられているステンレス鋼の適用が考えられるが、
ステンレス鋼といえども、燃料タンクや給油管のおかれ
る環境下ではシーム溶接部あるいはサポート溶接部等で
隙間が形作られ、雨水等の侵入によりステンレス鋼特有
の腐食である隙間腐食を生じる。特に融雪塩を撒くよう
な地域においてはそれらの溶接隙間部に塩分が侵入し、
乾燥・濃縮が起こるため、極めて厳しい隙間腐食環境と
なる。隙間腐食の成長によっては孔あき腐食を起こす可
能性もあり、燃料タンクや給油管としての機能性が大き
く損なう場合がある。
【0005】特に、燃料タンクは50℃以上の温度にな
る場合があり、オーステナイト系ステンレス鋼において
は溶接部の熱応力にともなう応力腐食割れが生じる可能
性がある。ステンレス鋼の耐食性を向上させるために
は、CrやMo等の元素を添加させることが有効である
が、加工性が低下することやコスト的に不利になること
から燃料や給油管に対して、ステンレス鋼の成分を調整
することは難しい。そこで、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、従来のめっき鋼板
やステンレス鋼無垢材で対応できない厳しい腐食環境に
対して長期にわたって耐食性を保持することができる燃
料タンクや給油管用のステンレス鋼板を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の耐食性に優れた
自動車用燃料タンクおよび給油管用ステンレス鋼は、そ
の目的を達成するため、11〜25質量%のCrを含有
するステンレス鋼板の表面にZnめっき層あるいはZn
とFe、Ni、Co、Mg、Cr、SnおよびAlの内
の1種以上の元素からなるめっき層が形成されているも
のである。
【0007】
【作用】以下に、本発明鋼の防食効果について説明す
る。本発明鋼では、Znめっき下地鋼にステンレス鋼板
を用いるため,従来のZnめっき鋼板では得られなかっ
たZnの防食作用が期待できる。すなわち、従来のZn
めっき鋼板では、金属Znが鋼板上に存在する時には犠
牲溶解により下地鋼の腐食が抑制されているが、金属Z
nが消失してしまうと、下地鋼は腐食する。この結果、
赤錆となり、美観を損なうとともに孔あきに至る。
【0008】本発明者等は、ステンレス鋼にZnめっき
を施した材料の耐食性について検討した結果、Znの犠
牲溶解による犠牲防食作用のみならず、Znの腐食生成
物の付着による腐食抑制作用があることを見出し、特開
平1−132792号公報、特開平2−4996号公報
で報告した。ここで、Znの腐食生成物による腐食抑制
作用とはステンレス鋼板表面に付着したZnの腐食生成
物が腐食過程における陰極反応である酸素還元反応を抑
制する作用と、水酸化亜鉛の解離によるpH緩衝作用で
ある。この作用はめっき下地鋼にステンレス鋼を用いた
場合に発現されるもので、普通鋼を用いた場合には観察
されなかった。また、水環境のみならず大気環境におい
ても腐食生成物が存在する限り、同様の防食作用が認め
られた。これらの防食作用はZnめっき層にFe、N
i、Co、Mg、Cr、SnおよびAlを含有する場合
にも同様な効果が認められた。
【0009】Znの腐食生成物の防食作用はステンレス
鋼の隙間腐食を抑制するのに極めて有効である。Znの
腐食生成物はとりまく環境によって異なるが、主に酸化
亜鉛ならびに水酸化亜鉛よりなる。Znは中性の水溶液
中でも容易に腐食する金属である。特にCl―濃度が濃
縮するような隙間環境では容易に腐食生成物が生成され
るため、隙間が形作られた部位にあっても有効に作用で
きる。
【0010】一方、燃料タンクや給油管の内部はガソリ
ンが存在する環境となる。ガソリンが劣化すると低級有
機酸が生成し、これが結晶水に移行して腐食環境が形成
される。この内面環境に対しても、Znめっきを施した
ステンレス鋼はZnの犠牲防食作用と腐食生成物の防食
作用により、従来のめっき鋼板よりも劣化ガソリンに対
しても優れた耐食性を示す。上記のように、本発明者等
は、汎用のステンレス鋼レベルの成分を有するステンレ
ス鋼板にZnめっきを施すことによりCr量やMo量を
上げることなく、燃料タンクや給油管での腐食環境にお
いても長期間わたって耐食性を維持できることを見出し
た。
【0011】
【実施の態様】めっき方法としては、電気めっき、溶融
めっき、蒸着めっきのいずれの方法でもよい。燃料タン
ク用途においてはシーム溶接が行われるため、溶接熱に
よりZnが蒸散しやすく、蒸散してZn量が少なくなる
と溶接隙間部に対する腐食生成物の防食作用が発現でき
なくなる。溶接隙間部にZnめっき層を残すためには、
当初のZnめっき量は5g/m2以上にすることが好ま
しい。ステンレス鋼の隙間腐食に対しては5g/m2
上のめっき層があれば、十分防食可能である。
【0012】Znめっきにおいては、その単独めっきの
みでなく、めっき層にFe、Ni、Co、MgおよびA
lを含有する場合も有効である。それらを含有させた場
合にも腐食生成物としてはZnの水酸化物あるいは酸化
物が主となるため腐食生成物の防食効果には問題はな
い。むしろ、それらの金属元素をZnめっき層中に含有
させることにより、めっき層の耐食性が向上するので、
有効である。
【0013】ステンレス鋼としては、オーステナイト系
鋼でもフェライト系鋼でもよいが、Cr含有量が11質
量%以上必要である。Cr含有量が11質量%に満たな
い鋼では、上述した腐食生成物による防食作用が得られ
ないため、Cr含有量の下限値は11質量%とした。C
r含有量を上げるほど素材の耐食性は向上するが、Cr
が11質量%以上あれば、Cr量によらずZnめっきに
よる防食作用が認められる。また、Cr含有量の増加は
加工性を低下させるため、コストと加工性の観点からC
r含有量の上限は25質量%とした。
【0014】
【実施例】以下に、実施例によって本発明を具体的に説
明する。真空溶解によりCr含有量を10〜25質量%
まで変化させた鋼を溶製した。また、所定量のCrを含
有させた他に、Ni、Mo、Ti、Nb等を添加した鋼
も準備した。それらを鋳造、熱延、冷延、焼鈍、酸洗す
ることにより板厚1mmの試験片を作製した。表1に用
いた供試材の成分組成を示す。
【0015】
【0016】その後、電気めっき法あるいは溶融めっき
法により30g/m2のZnめっき、Zn−Niめっ
き、Zn−Feめっき、Zn−Coめっき、Zn−Mg
めっきおよびZn−Alめっきしたものを供試材とし
た。めっきの前処理として電気めっきの場合は硫酸還元
電解を、溶融めっきの場合には鉄のフラッシュめっきを
行った。比較材にはPbめっき鋼板、Alめっき鋼板お
よびSUS304の2B仕上げ材を用いた。試験片とし
ては、燃料タンクの溶接施工を考慮して2枚の試験板に
シーム溶接を施して溶接隙間を形成させたものと、給油
管のサポート部を考慮して、ステンレス鋼製ガスケット
で金属隙間を形成させたものの2種類を作製した。
【0017】耐食性試験は塩乾湿複合サイクル試験によ
り行った。試験の1サイクルは塩水噴霧(5%NaC
l、15分)→乾燥(60℃、35%RH、60分)→
湿潤(50℃、95%RH、180分)であり、300
サイクル後の隙間腐食部の侵食深さから耐食性を評価し
た。試験結果を表2に示す。
【0018】
【0019】比較鋼であるPbめっき鋼板、Alめっき
鋼板にはシーム溶接隙間、金属隙間部ともに浅い侵食が
認められた。一方、SUS304においては深い侵食の
隙間腐食が認められ、シーム溶接試験片においては、溶
接時の応力に起因する応力腐食割れ(SCC)が認めら
れた。これに対し、本発明鋼であるNo.2〜No.1
0鋼には隙間腐食は認められなかった。特にSUS30
4と同じ成分であるNo.6鋼においては隙間腐食が抑
制され、応力腐食割れは認められなかった。本発明鋼
は、隙間が形作られる構造で使用された場合でも塩害環
境に対して優れた耐食性を有することがわかる。
【0020】しかしながら、Cr含有量が10質量%で
あるNo.1鋼においてはZnめっきの効果は認められ
ず、隙間腐食を生じた。したがって、めっき下地のCr
濃度は11質量%以上必要であることがわかる。また、
本発明鋼であるNo.4、7、9の結果からわかるよう
にCr濃度が11質量%以上であればMoやTi、Al
等の添加によらず、耐食性を維持できることがわかる。
さらに、本発明鋼であるNo.5鋼のZn−Niめっ
き、Zn−Feめっき、Zn−MgめっきおよびZn−
Alめっきを施した試験片による結果においても隙間腐
食は認められず、防食作用が認められた。以上の結果よ
り、本発明鋼は塩素イオンが濃縮し、乾燥・湿潤が繰り
返される環境下において優れた耐隙間腐食性を示すこと
がわかった。
【0021】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明により、
自動車の燃料タンクや給油管のように溶接隙間が形作ら
れるような用途に対して、塩素イオンが濃縮し、乾燥・
湿潤が繰り返される環境でも長期的な耐食性を維持でき
る材料の提供が可能となった。しかも、ガソリンに対す
る耐食性を有しており内面から腐食される恐れもない。
本発明の耐食性改善効果はステンレス鋼の添加元素の影
響を受けないために、必要に応じて加工性を向上させる
ような元素を含有させることも可能であり、亜鉛メッキ
を用いることにより、これまでのPb系めっき材の公害
問題も解決できる。また、燃料タンク等は通常塗装され
て使用されているが、本発明鋼はZn系めっき層を有す
るために塗装性も良好である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名越 敏郎 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社ステンレス事業本部内 (72)発明者 白山 和 山口県新南陽市野村南町4976番地 日新製 鋼株式会社ステンレス事業本部内 Fターム(参考) 4K024 AA05 AA17 AA18 AA19 AA20 AB01 BA04 BB25 BC01 DA02 GA04 4K027 AA02 AA05 AA23 AB05 AB42 AB43 AB44 AC15 4K044 AA03 AB02 BA06 BA10 BB01 BB03 BC02 CA11 CA13 CA18

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 11〜25質量%のCrを含有するステ
    ンレス鋼板の表面にZnめっき層あるいはZnとFe、
    Ni、Co、Mg、Cr、SnおよびAlの内の1種以
    上の元素からなるめっき層が形成されていることを特徴
    とする耐食性に優れた自動車用燃料タンクおよび給油管
    用ステンレス鋼板。
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JP2009030126A (ja) * 2007-07-27 2009-02-12 Nisshin Steel Co Ltd 溶接用ステンレス鋼板およびステンレス溶接製品
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