JP2017122281A - 表面処理鋼板の製造方法、および電池缶の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】最表面に、鉄−ニッケル合金層が形成されてなる表面処理鋼板であって、前記鉄−ニッケル合金層の表面におけるオージェ電子分光分析によるFe/Ni値が0.3〜2.0の範囲であることを特徴とする表面処理鋼板を提供する。
【選択図】なし
Description
また、本発明によれば、最表面に、鉄−ニッケル合金層が形成されてなる燃料パイプ用表面処理鋼板であって、前記鉄−ニッケル合金層の表面におけるオージェ電子分光分析によるFe/Ni値が0.3〜2.0の範囲であることを特徴とする燃料パイプ用表面処理鋼板が提供される。
本発明の燃料パイプ用表面処理鋼板にいおて、前記鉄−ニッケル合金層の表面におけるオージェ電子分光分析によるFe/Ni値が0.45〜2.0の範囲であることが好ましい。
本発明の燃料パイプ用表面処理鋼板において、好ましくは、前記鉄−ニッケル合金層の塩化ナトリウム水溶液中における浸漬電位が、鉄単体の塩化ナトリウム水溶液中における浸漬電位に対して、+0.05〜+0.25Vの範囲であることが好ましい。
また、本発明によれば、上記いずれかの燃料パイプ用表面処理鋼板を、前記鉄−ニッケル合金層が内面側になるように成形加工してなる燃料パイプが提供される。
さらに、本発明によれば、最表面に鉄−ニッケル合金層が形成されてなる燃料パイプ用表面処理鋼板の製造方法であって、鋼板上に、厚さ0.3〜5μmのニッケルめっき層を形成する工程と、前記ニッケルめっき層を形成した鋼板に熱処理を施すことで、前記鋼板上に前記鉄−ニッケル合金層を形成する工程と、を有し、前記鉄−ニッケル合金層の表面におけるオージェ電子分光分析によるFe/Ni値を0.3〜2.0の範囲とすることを特徴とする燃料パイプ用表面処理鋼板の製造方法が提供される。
本発明の表面処理鋼板は、最表面に、鉄−ニッケル合金層が形成されてなる表面処理鋼板であって、前記鉄−ニッケル合金層の表面におけるオージェ電子分光分析によるFe/Ni値が0.3〜2.0の範囲であることを特徴とする。
本発明の表面処理鋼板の基板となる鋼板としては、加工性に優れているものであればよく特に限定されないが、たとえば、低炭素アルミキルド鋼(炭素量0.01〜0.15重量%)、炭素量が0.003重量%以下の極低炭素鋼、または、極低炭素鋼にさらにTiやNbを添加してなる非時効性極低炭素鋼などからなるものを用いることができる。
本発明の表面処理鋼板は、最表面に、鉄−ニッケル合金層が形成されてなる。鉄−ニッケル合金層は、その表面におけるオージェ電子分光分析によるFe/Ni値(Fe/Niのモル比)が0.3〜2.0の範囲であり、好ましくは0.3〜1.5の範囲である。
これに対し、本発明者等は、鋼板の表面に、オージェ電子分光分析によるFe/Ni値が上記範囲に制御された鉄−ニッケル合金層を形成することにより、ニッケルめっき層の備える優れた耐食性を確保しながら、孔食の発生を有効に抑制できることを見出し、本発明を完成させたものである。特に、本発明者等は、耐食性の高いニッケル層中に、敢えて鉄を分散させることにより、ニッケルめっき層の優れた耐食性を確保しながら、孔食の発生を有効に抑制できることを見出したものである。
熱処理温度:400〜800℃
熱処理時間:30分〜16時間
熱処理雰囲気:非酸化性雰囲気または還元性保護ガス雰囲気
また、連続焼鈍とする場合には下記条件が好ましい。
熱処理温度:600〜900℃
熱処理時間:3秒〜120秒
熱処理雰囲気:非酸化性雰囲気または還元性保護ガス雰囲気
なお、箱型焼鈍、連続焼鈍のいずれにおいても、上記の条件において、ニッケルめっき層の厚みが比較的薄い場合には、熱処理温度を比較的低くし、また、熱処理時間を比較的短くすることが好ましい。また、上記の条件において、ニッケルめっき層の厚みが比較的厚い場合には、熱処理温度を比較的高くし、また、熱処理時間を比較的長くすることが好ましい。さらに、熱処理雰囲気を、還元性保護ガス雰囲気とする場合には、保護ガスとして、熱伝達のよい水素富化焼鈍と呼ばれるアンモニアクラック法により生成される75%水素−25%窒素からなる保護ガスを用いることが好ましい。
本発明の燃料パイプは、上述した本発明の表面処理鋼板を成形加工することにより得られる。具体的には、本発明の燃料パイプは、上述した本発明の表面処理鋼板を、レベラーにより形状修正し、スリッターで所定の外寸径にスリットした後、鉄−ニッケル合金層が内面側にくるように、成形機によりパイプ状に造管し、長手方向の端面同士を高周波誘導溶接によりシーム溶接することにより燃料パイプを得ることができる。このようにして得られる本発明の燃料パイプは、上述した本発明の表面処理鋼板を用いてなるものであるため、自動車用の燃料油など各種燃料に暴露された場合における、孔食の発生が有効に抑制され、かつ、耐食性に優れたものである。そのため、本発明の燃料パイプは、たとえば、燃料をタンクに導入する給油パイプや、タンクからエンジンに燃料を導入するパイプや、通気を行うパイプなど各種用途に好適に用いることができる。また、この場合における燃料としては、ガソリンや、軽油、バイオエタノール、またはバイオディーゼル燃料など自動車用の各種燃料が挙げられる。
本発明の電池缶は、上述した本発明の表面処理鋼板を用いて得られる。具体的には、本発明の電池缶は、上述した本発明の表面処理鋼板を、絞り、しごき、DIまたはDTR成形にて鉄−ニッケル合金層が電池缶内面側となるように成形することにより得ることができる。このようにして得られる本発明の電池缶は、上述した本発明の表面処理鋼板を用いてなるものであるため、孔食の発生が有効に抑制され、かつ、耐食性に優れたものである。特に、上述した本発明の表面処理鋼板は、自動車用の燃料油など各種燃料に暴露された場合だけでなく、強アルカリ性の電解液と接触して用いられた場合でも、孔食の発生を有効に抑制でき、かつ、優れた耐食性を実現できるものである。そのため、本発明の電池缶は、アルカリ電池、ニッケル水素電池などの強アルカリ性の電解液を用いる電池の電池容器として好適に用いることができる。
なお、各特性の定義および評価方法は、以下のとおりである。
表面処理鋼板の鉄−ニッケル合金層の最表層を、約10nmエッチングし、エッチング後の表面処理鋼板について、走査型オージェ電子分光分析装置(AES)を用いて、5箇所について、NiおよびFeの原子%を測定することで、オージェ電子分光分析によるFe/Ni値を求めた。
φ5mmの領域を残してマスキングした表面処理鋼板を、5重量%の塩化ナトリウム水溶液に浸漬させ、参照電極:Ag/AgCl、対極:Pt、測定温度35℃の条件にて、鉄−ニッケル合金層のAg/AgClに対する自然電位を測定し、得られた自然電位と、Fe単体のAg/AgClに対する自然電位との差を求めることにより、鉄−ニッケル合金層の塩化ナトリウム水溶液中における浸漬電位の測定を行なった。
20×20mmの領域を残してマスキングした表面処理鋼板を、5重量%の塩化ナトリウム水溶液に浸漬させ、参照電極:Ag/AgCl、対極:Pt、測定温度35℃の条件にて、電位を強制的に徐々にかけていくことでアノード分極を行い、表面処理鋼板の腐食が開始した時点における電位に30分間保つことにより、腐食を促進させた。そして、腐食を促進させた結果、20×20mmの領域において表面処理鋼板に孔食が発生したか否かを目視により観察した。
基体として、下記に示す化学組成を有する低炭素アルミキルド鋼の冷間圧延板(厚さ0.25mm)を焼鈍して得られた鋼板を準備した。
C:0.045重量%、Mn:0.23重量%、Si:0.02重量%、P:0.012重量%、S:0.009重量%、Al:0.063重量%、N:0.0036重量%、残部:Feおよび不可避的不純物
浴組成:硫酸ニッケル250g/L、塩化ニッケル45g/L、ほう酸30g/L
pH:3〜4.8
浴温:60℃
電流密度:10A/dm2
熱処理時間を4時間に変更した以外は、実施例1と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
ニッケルめっき層の厚みを1μmとした以外は、実施例2と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熱処理時間を8時間に変更した以外は、実施例1と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熱処理時間を8時間に変更した以外は、実施例3と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
ニッケルめっき層の厚みを2μmとし、かつ、熱処理時間を12時間に変更した以外は、実施例1と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熱処理を、温度800℃、1分、非酸化性雰囲気(真空焼鈍)の連続焼鈍に変更した以外は、実施例1と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熱処理温度を、900℃に変更した以外は、実施例7と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熱処理を行わなかった以外は、実施例1と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
ニッケルめっき層の厚みを、それぞれ、1μm(比較例2)、2μm(比較例3)、3μm(比較例4)とした以外は、比較例1と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
ニッケルめっき層の厚みを1μmとした以外は、実施例1と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
ニッケルめっき層の厚みを3μmとした以外は、実施例1と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熱処理時間を、それぞれ、4時間(比較例7)、8時間(比較例8)とした以外には、比較例6と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熱処理温度を、720℃に変更した以外は、実施例7と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熱処理を、温度720℃、1分、非酸化性雰囲気(真空焼鈍)の連続焼鈍に変更した以外は、実施例3と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熱処理温度を、800℃に変更した以外は、比較例10と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
熱処理温度を、900℃に変更した以外は、比較例10と同様にして、表面処理鋼板を得て、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
一方、鉄−ニッケル合金層の代わりにニッケルめっき層を最表面に形成した比較例1〜4、鉄−ニッケル合金層の表面におけるオージェ電子分光分析によるFe/Ni値が0.3未満の比較例5〜12においては、孔食が発生してしまい、そのため、燃料パイプや電池缶用途など、腐食性の液状内容物に暴露された状態で用いられた場合に、孔食を介して、内容物が外部に漏れてしまうおそれのあるものであった。
本発明の製造方法では、前記熱処理工程において、600〜900℃、3〜120秒間の条件の連続焼鈍にて、前記熱処理を施すことが好ましい。
あるいは、本発明の製造方法では、前記熱処理工程において、400〜800℃、30分〜16時間の条件の箱型焼鈍にて、前記熱処理を施すことが好ましい。
Claims (1)
- 最表面に、鉄−ニッケル合金層が形成されてなる表面処理鋼板であって、前記鉄−ニッケル合金層の表面におけるオージェ電子分光分析によるFe/Ni値が0.3〜2.0の範囲であることを特徴とする表面処理鋼板。
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