JP3039374B2 - 耐燃料腐食性に優れためっき鋼板 - Google Patents

耐燃料腐食性に優れためっき鋼板

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JP3039374B2
JP3039374B2 JP8136356A JP13635696A JP3039374B2 JP 3039374 B2 JP3039374 B2 JP 3039374B2 JP 8136356 A JP8136356 A JP 8136356A JP 13635696 A JP13635696 A JP 13635696A JP 3039374 B2 JP3039374 B2 JP 3039374B2
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克郎 平山
淳一 内田
国博 福井
啓司 三木
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車等の燃料タン
ク、燃料フィルター等に使用される耐燃料腐食性(ガソ
リン、アルコール、軽油等に対する耐食性)に優れた
料容器用めっき鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】安全上の問題から、自動車の燃料タンク
に用いられる材料には、基本的に重要な特性として、ガ
ソリンなど内容物に対する耐食性が要求される。従来か
ら当該材料には、鋼板の表面に3 〜20重量%のSn を含
有するPb-Sn 合金をめっきしたターンめっき鋼板や、
Zn またはZn-Ni 、Zn-Fe などのZn 合金をめっき
した上にクロメート処理を施した鋼板、さらにはその上
に樹脂コートを施した鋼板などが用いられている。
【0003】いずれのめっき鋼板とも、ガソリンに対す
る耐食性が極めて良好であって、ガソリンに不可避的に
含有される水分や硫黄分によっても腐食されにくいう
え、燃料タンクを成形する際に要求される加工性も優れ
ている。燃料タンクの組立工程には溶接作業もあるため
タンク用材料には溶接性も要求されるが、ターンめっき
鋼板は溶接性が良く、これもこの鋼板が広く用いられて
いる理由の一つである。
【0004】ところで近年石油資源枯渇の可能性が論議
されるようになっている。その対応策として、ガソリン
や軽油の替りに、メチルアルコール、エチルアルコール
等各種のアルコール類や、これらのアルコール類とガソ
リンとを混合したもの(以下、これらを総称して「アル
コール系燃料」と記す)を自動車用燃料として用いるこ
とが提案されている。
【0005】しかし、アルコール系燃料に対する従来の
燃料タンク用材料の腐食速度が、ガソリン等に用いる場
合に較べて、かなり早くなる場合があることが判明し
た。これは、アルコール分に含まれる水分、ホルムアル
デヒド、アセトアルデヒドさらにはギ酸、酢酸などの不
純物の存在によると考えられる。このため、近年、アル
コール系燃料に対しても腐食しにくい燃料タンク用材料
の開発が望まれてきた。
【0006】この要請に対して本発明者らは、鋼板の表
面にZn-Ni 合金めっきを施し、さらにその上にAl も
しくはAl を60重量%以上含み他はMn 、Co 、Ni 、
Zn、Sn 、Ti などから成るAl 合金めっきを施した
積層めっき鋼板(特開昭61−295399号公報)および鋼板
上にAl-Mn 系の合金をめっきしたAl-Mn めっき鋼板
(特開昭63−93889 号公報)を燃料タンク用材料として
提案した。
【0007】これらのめっき鋼板はガソリンや軽油のみ
ならず前述のアルコール系燃料に対しても優れた耐食性
を示し、次世代の燃料タンク用材料として期待されてい
た。
【0008】しかしながら、燃料タンクにはスポット溶
接やシーム溶接など溶接が施される部位があり、その後
の調査で上述の積層めっき鋼板あるいはAl-Mn めっき
鋼板でもこれらの溶接部位での耐食性が不十分な場合が
あることが判明した。つまり、溶接部近傍には溶接時の
熱によりめっき層が蒸発して下地の鋼板が露出する部分
が生じる場合があり、犠牲防食作用が十分でないめっき
鋼板では、このような部位で鋼板の腐食が進む可能性が
あることがわかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、耐燃料腐食性に優れた燃料容器用めっき鋼
板に関するもので、ガソリンや軽油のみならずアルコー
ルなどの燃料に対しても耐食性、特に溶接部でも耐食性
に優れた材料を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するために種々検討を重ねた結果、第一めっき層
としてZn 系めっきを施し、さらにその上に第二めっき
層としてAl-Mn 合金めっきを施した二層めっき鋼板が
燃料中で優れた耐食性を有することを見いだした。
【0011】これは、溶接部に生じる可能性がある下地
鋼板の露出部にたいして下層の亜鉛系めっき層が犠牲防
食効果を発揮すると共に、第二めっき層から溶出するA
l あるいはMn がZn の腐食生成物を緻密化、安定化さ
せるためであると考えられる。また、さらに検討した結
果、第一めっき層をZn-Al 合金にすることにより腐食
生成物の緻密化、安定化がより促進されて耐食性がさら
に向上することが判明した。
【0012】本発明はこれらの知見にもとづいてなされ
たもので、その要旨は下記の耐燃料腐食性に優れためっ
き鋼板にある。
【0013】(1)表面の少なくとも1面にAl を1〜
70重量%含有するZn-Al 合金めっきからなる第一めっ
き層、および、この第一めっき層の上にMn を1〜70重
量%含有するAl-Mn 合金めっきからなる第二めっき層
を備えた鋼板であって、めっき付着量が1面当たり、第
一めっき層においては30〜150g/m 2 であり、第二めっき
層においては1〜 50g/m 2 であることを特徴とする耐燃
料腐食性に優れた燃料容器用めっき鋼板。 (2)上記(1)項に記載のめっき鋼板の第二めっき層
の上に、さらにクロメート被覆層を備えたことを特徴と
する耐燃料腐食性に優れた燃料容器用めっき鋼板。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の構成要件と作用
効果について説明する。なお、合金成分の含有量は重量
%で表示し、めっきおよびクロメートの付着量は1面当
たりの付着量で表示する。
【0015】第一めっき層としてはZn-Al 合金めっき
を施す。めっき層は、Al を1〜70%含み、残部はZn
および不可避的不純物で構成される。Al の含有量が1
%未満であると腐食生成物の安定化効果がないために十
分な耐食性が得られない。また、Al の含有量が70%を
超えると、第二めっき層であるAl-Mn めっき層との密
着性が劣化し、ひいては耐食性にも悪影響を及ぼす。加
工性も考慮すると、より好ましいAl の含有量は2〜60
%である。
【0016】また、第一めっき層の付着量は30〜 150g/
m 2 でなければならない。付着量が30g/m 2 未満であると十
分な耐食性が得られず、 150g/m 2 を超えると溶接性、加
工性が劣化するからである。より好ましい付着量の範囲
は50〜 150g/m 2 である。
【0017】第二めっき層はAl-Mn 合金めっきとす
る。合金成分は、Mn を1〜70%含み、残部はAl およ
び不可避的不純物である。Mn の含有量が1%未満の場
合は、めっき皮膜が平滑な連続皮膜にならず、凹凸のあ
るパウダー状やデンドライト状の皮膜となり、製品の外
観が悪くなるうえ、絞り加工時にはめっき皮膜が脱落し
て加工性や加工後の耐食性を損なうので好ましくない。
また、Mn の含有量が70%を超えるとめっき層が硬化し
て脆くなり加工性が劣化する。Mn 含有量のより好まし
い範囲は15〜60%である。
【0018】また、第二めっき層の必要な付着量は1〜
50g/m 2 である。この付着量が1g/m 2 未満の場合は十分な
耐食性が得られず、50g/m 2 を超えると耐食性改善効果が
飽和してしまう。
【0019】このような構成の二層めっき鋼板とするこ
とにより、溶接部で生じる可能性がある鋼板露出部に対
して第一層のZn-Al 合金めっき層が犠牲防食する。さ
らに、溶出するAl とMn の複合効果によって緻密で安
定な腐食生成物が生じ、これが鋼板の表面を覆って腐食
に対するバリヤー効果をもたらす。この効果で溶接部に
対してもよりすぐれた耐食性が得られる。
【0020】めっきの方法は、第一めっき層、第二めっ
き層ともに溶融めっき法、真空蒸着法、有機溶媒浴ある
いは溶融塩浴からの電気めっき法のいずれを用いても良
い。
【0021】めっき母材の種類は鋼板であれば特に限定
されず、普通鋼、ステンレス鋼等の冷延鋼板あるいは熱
延鋼板等いずれの鋼板を用いてもよい。
【0022】また、上述のめっき鋼板の上にさらにクロ
メート処理を施してもよく、その場合にはさらに耐燃料
腐食性が改善される。クロメート処理の種類は塗布型ク
ロメート、反応型クロメートあるいは電解クロメートの
いずれでもよく、クロメートの好ましい付着量は10〜 2
00mg/m 2 である。
【0023】また、このめっき鋼板の用途は、耐燃料腐
食性が要求される部位であれば特に限定されず、例えば
自動車用燃料タンク、燃料フィルター等いずれの用途に
用いても良い。二層めっきを施すのは燃料に触れる片面
だけでもよい。その場合、他の面は母材の鋼板のままで
もよいし、第一めっき層を施しもよい。
【0024】
【実施例】JIS G3141 に規定されているSPCE(深絞り
用冷延鋼板)、JIS G4305 に規定されているSUS410
(マルテンサイト系ステンレス鋼)とSUS430(フェライ
ト系ステンレス鋼)の冷延鋼板およびCr を9%含有す
る極低炭素鋼の冷延鋼板(以下9%Cr 鋼と記す)を母
材として用いた(ずれも厚さ0.80mm)。
【0025】これらの母材に、第一めっき層として、レ
スカ(株)製の溶融めっきシミュレーターを用いて、溶
融めっき法によって母材の両面にZn-Al 合金めっきを
施し、さらに第一めっき層の片面に、第二めっき層とし
て溶融塩電解法によりAl-Mn 合金めっきを施して供試
材とした。さらに、得られた二層めっき鋼板の一部につ
いては第二めっき層の上にクロメート処理も行い、これ
も供試材とした。
【0026】第一めっき層の溶融めっき条件 浴組成:Al 0.1〜60 %、残りはZn 浴温度:450 ℃ 浸漬時間:1 秒 第二めっき層の溶融塩電解条件 浴組成:AlCl 3 -62mol %、NaCl-20mol%、KCl-18mol% 添加Mn:0.1〜6000ppm(MnCl 2 にて添加) 浴温度: 200℃ 電流密度: 5〜70A/dm 2 液流速:0.3m/sec. (液流速とは、母材表面に平行にめ
っき液が流れるように撹拌翼で液を撹拌した時の、母材
に対する液の相対的な流速を意味する。)クロメート処
理は塗布型クロメート(日本パーカライジング製ZMR141
5A)をバーコーターを用いて30mg/m 2 塗布した。
【0027】得られた各種の供試材のめっき層の組成、
付着量を表1に示した。
【0028】それぞれの供試材から、直径 100mmのブラ
ンクを切り出し、プレス加工により直径50mmの円筒カッ
プ状の評価用容器を作製した。プレス加工はAl-Mn 合
金めっき層が容器の内側になるようにして行った。さら
に、溶接を施した場合の耐食性を評価するために、これ
ら評価用容器の一部のものについて、容器の底面の中央
部に通電してスポット溶接の模擬部分を設けた。通電
は、電極径5mm、加圧力200kgf、電流 6000Aでおこなっ
た。
【0029】これらのスポット溶接模擬部を設けた評価
用容器と、スポット溶接模擬部を設けない評価用容器と
を用いて、以下に示す条件で腐食試験を行った。
【0030】 耐ガソリン腐食性試験:ガソリン30cc
と濃度5%の食塩水1ccを評価用容器に入れ、40℃で 1
00日間保持した後の最大腐食深さを求めた。
【0031】 耐アルコール性試験:メタノールに水
1vol.%と蟻酸 0.1 vol. %を混合した溶液を評価用容
器に入れ、60℃で60日間保持した後の最大腐食深さを求
めた。いずれの試験においても溶液の蒸発を防ぐため
に、溶液をいれた評価用容器にはガラス板で蓋をして試
験を行った。
【0032】腐食試験終了後、溶接模擬部を設けた評価
用容器については、容器の底面に施した溶接部模擬部分
の中心から半径10mm以内の残存厚さをマイクロメーター
で測定し、試験前の厚さとの差を腐食深さとした。溶接
模擬部を設けなかった評価用容器についても容器の底面
部について同様に調査した。得られた腐食深さのデータ
の内で、最大の腐食深さをそれぞれのサンプル毎に求
め、下記に示す記号で表1に示した。なお、溶接模擬部
を施した容器の評価結果と、溶接模擬部を施さない容器
の評価結果は、おのおの表1の耐食性評価結果欄の溶接
部あるいは通常部と標記した欄に記入した。また、評価
結果欄の( )内はクロメート処理材の評価結果を示
す。
【0033】記号 最大腐食深さ ◎: 0.01mm未満 ○:0.01mm以上 0.1 mm未満 △:0.1 mm以上 0.2 mm未満 ×:0.2 mm以上
【0034】
【表1】
【0035】表1から明らかなように、本発明法に従っ
て製造した二層めっき鋼板は、溶接模擬部においても優
れた耐食性を示している。さらに、めっき層の上にクロ
メート処理を施すと耐食性が一段と向上している。特に
本発明例の試番16、18、21および22は、第一めっき層で
あるZn 系めっきによる犠牲防食効果と腐食生成物によ
るバリヤー効果とのバランスが特に良好であるので、優
れた耐食性を示している。
【0036】各比較例が本発明例よりも耐食性が劣る理
由は以下のように考えられる。試番1〜3では第一めっ
き層がZn-Ni 合金めっきであるためにAl による腐食
生成物の安定化効果がZn-Al 合金めっきよりも小さ
く、試番4〜6ではAl-Mn 単層めっきであるために鋼
板に対する犠牲防食効果が乏しい。試番7および8では
それぞれ第一めっき層あるいは第二めっき層のめっき付
着量が少ないために十分な耐食性が発揮できず、試番9
では第二めっき層のMn 含有量が多く皮膜が脆いために
円筒絞り加工の際に第二めっき層が割れてしまう。試番
10では第二めっき層のMn 含有量が1%未満であるため
にめっき皮膜がパウダー状になって加工時に脱落してし
まい、試番11では第一めっき層のAl 含有量が70%を超
えているために第二めっき層との間の皮膜同士の密着性
が十分ではなく、試番12では下層のAl 含有量が少ない
ために腐食生成物の安定化効果が弱いためである。
【0037】
【発明の効果】特定の組成と厚さのZn-Al 合金めっき
を施し、さらにその上に特定の組成と厚さのAl-Mn 合
金めっきを施すことにより、ガソリンや軽油のみならず
アルコール燃料あるいはアルコール類を混合したガソリ
ン燃料にたいしても優れた耐腐食性を示す二層めっき鋼
板が得られる。この鋼板は、溶接部の耐食性にも優れて
おり、自動車などの燃料タンクや燃料フィルター用の材
料として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三木 啓司 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−287771(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 28/00 - 28/02 C25D 5/10 - 5/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面の少なくとも1面にAl を1〜70重量
    %含有するZn-Al 合金めっきからなる第一めっき層、
    および、この第一めっき層の上にMn を1〜70重量%含
    有するAl-Mn 合金めっきからなる第二めっき層を備え
    た鋼板であって、めっき付着量が1面当たり、第一めっ
    き層においては30〜150g/m 2 であり、第二めっき層にお
    いては1〜 50g/m 2 であることを特徴とする耐燃料腐食
    性に優れた燃料容器用めっき鋼板。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のめっき鋼板の第二めっき
    層の上に、さらにクロメート被覆層を備えたことを特徴
    とする耐燃料腐食性に優れた燃料容器用めっき鋼板。
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