JP2005290556A - 燃料タンク用鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋼板の少なくとも片面に、Niを5〜30mass%含み、かつ片面当たりの付着量が1〜40g/m2の電気Zn−Ni合金めっき層を有し、さらに該合金めっき層の上にクロメート皮膜を形成し、しかもこのクロメート皮膜を沸騰水に30分間浸漬後のクロム付着量の変化を、浸漬前のクロム付着量の2%以内とする。
【選択図】なし
Description
(1)鋼板の少なくとも片面に、Niを5〜30mass%含み、かつ片面当たりの付着量が1〜40g/m2である電気Zn−Ni合金めっき層を有し、さらに該合金めっき層の上にクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜は、沸騰水に30分間浸漬後のクロム付着量の変化が、浸漬前のクロム付着量の2%以内であることを特徴とする燃料タンク用鋼板。
(A) Znめっき鋼板としては、電気Zn−Ni合金めっき鋼板が、ガソリン、アルコールおよびアルコール混合ガソリンなどの燃料に対してより優れた耐食性を有する。
(B) クロメート皮膜としては、沸騰水に30分間浸漬後のCr付着量の変化が2%以内の皮膜とすることにより、ガソリン中に微量の水が含まれる場合や、ガソリンの劣化により蟻酸が生成する場合など、金属腐食性の高い有機酸を含む環境下で使用されても、Crの溶出を確実に防止できる。
1)電気Zn−Ni合金めっき層
電気Zn−Ni合金めっき層は、従来のガソリンとは異なる燃料、すなわちアルコールやアルコール含有ガソリンなどの燃料に含まれる水分、ホルムアルデヒトやアセトアルデヒトなどのアルコール酸化物、蟻酸、あるいは酢酸などの不純物による腐食を効果的に抑制する。従って、この電気Zn−Ni合金めっき層は、少なくとも燃料と接触する鋼板面には形成する必要がある。
この時、めっき層中のNi量が5mass%未満では、皮膜欠陥部からの腐食を抑制できず、十分な耐食性が得られない。一方、Ni量が30mass%を超えるとめっき層が硬くなり、プレス加工時に割れが生じ、この割れを起点として腐食が進行し易くなる。従って、めっき層中のNi量は5〜30mass%とする必要がある。
また、めっき層の付着量が1g/m2未満では十分な耐食性が得られず、一方40g/m2を超えるとプレス加工性が劣化するため、めっき層の付着量は1〜40g/m2とする必要がある。
上述したように、クロメート皮膜を沸騰水に30分間浸漬後のCr付着量の変化が2%以内の皮膜にすると、金属腐食性の高い有機酸を含む環境下で使用されても、Crの溶出を確実に防止できるので、ガソリンなどの燃料に対して優れた耐食性が得られる。
ここで、沸騰水に30分間浸漬後のCr付着量の変化は、JIS K 5400−1990の8.20に記載された耐沸騰水性の試験に基づき、沸騰水に30分間浸漬前後のCr付着量を蛍光X線法により測定して求めた。蛍光X線法では、Cr付着量が既知の標準試料を用いて予め作成したCrカウント数とCr付着量の検量線からCr付着量を決定した。
上述したように、本発明の燃料タンク用鋼板は、少なくとも片側の鋼板面に、5〜30mass%のNiを含む電気Zn−Ni合金めっき層を1〜40g/m2の付着量で形成する工程と、電気Zn−Ni合金めっき層上に、全Crに対する3価Crの質量比が0.5を超えるクロム酸、全Crに対する質量比が0.1〜5.0のリン酸、および有機還元剤を含有するクロメート処理液を塗布する工程と、クロメー卜処理液が塗布された鋼板を加熱する工程と、を有する燃料タンク用鋼板の製造方法により、好適に製造することができる。
電気Zn−Ni合金めっき層を形成するめっき条件は、めっき層に5〜30mass%のNiが含有され、めっき層の付着量が1〜40g/m2を満足すれば、特に限定されることはない。
また、全Crに対するリン酸の質量が0.1未満だと、3価Crが高分子化してゲル状の沈殿 物となるため、クロメート処理液としての性状を維持できなくなる。一方、この比が5.0 を超えると、クロメート皮膜中にリン酸が残存し、湿潤環境下でこのリン酸が溶出し、孔食やめっきの黒変を引き起こす。
この有機還元剤は、全Crに対する質量比が0.1〜0.4となるようにクロメート処理液中に含有させることが好ましい。これは、0.1未満では十分な還元効果が得られず、一方0.4を超えるとクロメート処理液の安定性を維持できなくなるためである。なお、有機還元剤は、クロメート処理液を塗布する直前にクロメート処理液に添加することが、クロメート処理液の安定性を高める上で好ましい。
Tiコロイドを含む水溶液の塗布は、濃度:1〜10 volppmのTiコロイドを含むpH:7.5〜10、温度:40〜60℃の水溶液を1〜30秒間塗布することが好ましい。
以下、各成分の限定理由について説明する。
Cは、深絞り性に悪影響を及ぼすため、含有量は0.0050%以下とする必要がある。また、含有量を0.0007%未満としても深絞り性の向上が認められず、むしろ脱炭処理のコスト増を招く。従って、C量は0.0007〜0.0050%とすることが好ましい。
Siは、鋼の強度を増加させる作用を有するので、所望の強度に応じて添加することができる。しかし、その量が0.5%を超えると深絞り性が低下するので、Si量は0.5%以下とすることが好ましい。
Mnは、Si同様、鋼の強度を増加させる作用を有するので、所望の強度に応じて添加することができる。しかし、その量が2.0%を超えると深絞り性が低下するので、Mn量は2.0%以下とすることが好ましい。
Pは、粒界に偏析して粒界を強化し、溶接部の割れを抑制すると共に、鋼を強化する作用を有する。しかし、その量が0.1%を超えると深絞り性が劣化するので、P量は0.1%以下とすることが好ましい。なお、溶接部の割れをより確実に抑制するには、P量を0.01〜0.05%とすることがより好ましい。
Sは、深絞り性に悪影響を及ぼすため、その量を0.015%以下とすることが好ましい。
Alは、鋼の脱酸やTiなどの炭窒化物形成元素の歩留り向上のために添加される。しかし、その量が0.01%未満ではその添加効果に乏しく、一方0.20%を超えるとその効果が飽和するので、Al量は0.01〜0.20%とすることが好ましい。
Nは、深絞り性に悪影響を及ぼすため、その量を0.01%以下とすることが好ましい。
Tiは、鋼中のCやNと析出物を形成して固溶C,N減少させて深絞り性を向上させる効果を有する。しかし、その量が0.005%未満ではその効果が少なく、一方0.08%を超えるとその効果が飽和するので、Ti量は0.005〜0.08%とすることが好ましい。
Bは、P同様、溶接部の割れを抑制する作用を有する。しかし、その量が0.001%未満ではその効果が小さく、一方0.01%を超えると深絞り性が劣化する。したがって、B量は0.001〜0.01%、望ましくは0.001〜0.004%とすることが好ましい。
すなわち、溶接割れは、電極の主成分であるCuやめっき成分のZnが溶接時に液体になり鋼の粒界に侵入して粒界を脆化する液体金属脆性によるものと推察される。この点、BやPは粒界に偏析し易いため粒界を強化して、こうした溶接割れを抑制する。
なお、上記の成分に加え、さらにNbを0.0005〜0.0050%以上添加することは、深絞り性を向上させる上で好適である。
かくして得られたクロメート処理鋼板のプレス加工性、耐ガソリン耐食性および耐Cr溶出性について調べた結果を、表3に示す。
i)プレス加工性
種々のブランク径の試料(鋼板)を用い、クロメート皮膜の形成された面に防錆油Z5(出光石油社製)を1g/m2の割合で塗布後、33mmφの平底円筒ポンチにより、クリアランス:1mm、しわ押さえ荷重:3t、絞り速度:60mm/sの条件で円筒絞り加工を行った。そして限界絞り比[絞り抜けた試料の(ブランク径/ポンチ径)の最大値]を求め、次の基準によりプレス加工性を評価した。
○:限界絞り比が2.1以上(本発明の目標)
△:限界絞り比が2.0以上、2.1未満
×:限界絞り比が2.0未満
加工前のサイズ20mm×100mmの試料と、上記i)で60mmのブランク径で加工した後の試料を、無鉛ガソリンと濃度:500volppmの蟻酸水溶液とを質量比1:1で混合した燃料中に、室温で1ヶ月浸漬後の赤錆発生面積率を測定した。なお、加工後の試料については、加工後のカップ内に上記燃料をカップ容積の約80%投入して1ケ月放置した。また、上記燃料は比重の違いにより下層に蟻酸水溶液、上層に無鉛ガソリンと分離するので、層別に赤錆発生面積率を測定した。そして、次の基準によりガソリンに対する耐食性を評価した。
○:赤錆発生面積率が50%未満(本発明の目標)
△:赤錆発生面積率が50%以上、80%未満
×:赤錆発生面積率が80%以上
Volvo tandard testに従い、5.0 g/l(リットル)のNaCl、1.0 g/lのNH2CONH2、1.0g/lのD1−CH3CHOHCOOHからなるpH:6.5、温度:40℃の水溶液200mlに、表面積が50cm2の試料を20分間浸漬し、ジフェニルカルバジド法によりCrの溶出量を測定した。そして、次の基準によりCrの耐溶出性を評価した。
◎:Cr溶出量が0.1μg/cm2以下(本発明の目標)
○:Cr溶出量が0.1μg/cm2を超え、0.3μg/cm2以下
△:Cr溶出量が0.3μg/cm2を超え、0.5μg/cm2以下
×:Cr溶出量が0.5μg/cm2を超え
これに対し、比較例である試料No.13〜15およびNo.21〜27は、上記のいずれかの特性に劣っている。
Claims (4)
- 鋼板の少なくとも片面に、Niを5〜30mass%含み、かつ片面当たりの付着量が1〜40g/m2である電気Zn−Ni合金めっき層を有し、さらに該合金めっき層の上にクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜は、沸騰水に30分間浸漬後のクロム付着量の変化が、浸漬前のクロム付着量の2%以内であることを特徴とする燃料タンク用鋼板。
- 前記クロメート皮膜は、該合金めっき層の上に、質量比(3価クロム)/(全クロム)が0.5超のクロム酸、質量比(りん酸)/(全クロム)が0.1〜5.0のりん酸および有機還 元剤を含有するクロメート処理液を塗布したのち、加熱して得たものである請求項1に記載の燃料タンク用鋼板。
- 鋼板の少なくとも片面に、Niを5〜30mass%含む電気Zn−Ni合金めっき層を、片面当たり1〜40g/m2の付着量で形成した後、該合金めっき層上に、質量比(3価クロム)/(全クロム)が0.5超のクロム酸、質量比(りん酸)/(全クロム)が0.1〜5.0のりん酸およ び有機還元剤を含有するクロメート処理液を塗布し、加熱することを特徴とする燃料タンク用鋼板の製造方法。
- 鋼板の少なくとも片面に、Niを5〜30mass%含む電気Zn−Ni合金めっき層を、片面当たり1〜40g/m2の付着量で形成した後、該合金めっき層上に、Tiコロイドを含む水溶液を塗布し、乾燥した後、質量比(3価クロム)/(全クロム)が0.5超のクロム酸、質量比( りん酸)/(全クロム)が0.1〜5.0のりん酸および有機還元剤を含有するクロメート処理液を塗布し、加熱することを特徴とする燃料タンク用鋼板の製造方法。
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