JP4518607B2 - 耐食性に優れたアルミめっき鋼板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、腐食性の強い高温雰囲気に曝される構造部材として好適なアルミめっき鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミめっき鋼板は、溶融アルミめっき層の表層が緻密な酸化皮膜で覆われることから優れた耐酸化性，耐熱性を呈する。しかし、緻密な酸化皮膜を安定させるための溶融アルミめっき層組成が十分に解明されておらず、そのためアルミめっき鋼板本来の耐酸化性，耐食性が安定して発現しない場合がある。
一方、耐酸化性，耐食性を活用した各種構造部材としてアルミめっき鋼板の用途展開が進められており、最近では自動車用燃料タンク材としても注目されている。このようなことから、緻密な酸化皮膜を安定させるため、溶融アルミめっき層の組成を解明することが急務になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アルミめっき鋼板は、溶融アルミめっき層の表層が緻密な酸化皮膜で覆われ、優れた耐熱性，耐酸化性，耐食性を呈する。しかし、Ｃｌイオンが存在する湿度の高い雰囲気では、溶融アルミめっき層の表層にある酸化皮膜が破壊されやすい。酸化皮膜が破壊されると、酸化皮膜の欠陥部を起点としてアルミめっき層の腐食生成物である白錆の発生が著しく促進されるため、結果としてアルミめっき鋼板自体も早期に腐食する。また、劣化ガソリンを収容した燃料タンクのように低ｐＨの酸性雰囲気に曝されることによっても、内面腐食が進行しやすい。
【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、鋼板表面に形成される溶融アルミめっき層に含まれるＮｉ及びＣｕを規制することにより、溶融アルミめっき層表層の酸化皮膜を強化し、耐食性に優れたアルミめっき鋼板を提供することを目的とする。
本発明のアルミめっき鋼板は、その目的を達成するため、Ｓｉ：３〜１３質量％，Ｎｉ：０．０３質量％以下，Ｃｕ：０．０５質量％以下，残部がＡｌと不可避的不純物からなる組成をもち、ＮｉとＣｕとの合計量が０．０７質量％以下に規制された溶融アルミめっき層が鋼板表面に形成されていることを特徴とする。
【０００５】
【作用】
以下、燃料タンクの腐食環境を例にとって説明するが、優れた耐食性は酸性環境で使用される他の用途でも有効なことは勿論である。
酸性度の高い雰囲気に溶融アルミめっき層が曝されると、表層の酸化皮膜が溶解して溶融アルミめっき層の犠牲防食作用が短期間に消失し、内面腐食が進行する。また、海塩粒子が飛散する海岸地帯や融雪剤が撒布される寒冷地等を走行する自動車は、Ｃｌイオンを含む雰囲気に曝される。溶融アルミめっき層が湿度の高いＣｌイオン含有雰囲気に接触すると、表層の酸化皮膜が破壊され、酸化皮膜の欠陥部を起点とする外面腐食が進行しやすくなる。
【０００６】
本発明者等は、このように溶融アルミめっき層表層にある酸化皮膜の欠陥部を起点として腐食が進行することを前提とし、欠陥部の発生しがたい酸化皮膜が生成される溶融アルミめっき層について種々調査・研究した。その結果、溶融アルミめっき層に含まれているＮｉ及びＣｕが酸化皮膜の強度に大きな影響を及ぼしていることを見出し、Ｎｉ及びＣｕの含有量を規制することにより酸化皮膜が破壊されがたく、換言すると溶融アルミめっき層の耐食性が改善されることを解明した。
【０００７】
本発明にしたがって鋼板表面に形成される溶融アルミめっき層は、３〜１３質量％のＳｉを含み、Ｎｉが０．０３質量％以下，Ｃｕが０．０５質量％以下，ＮｉとＣｕとの合計量が０．０７質量％以下に規制された組成をもっている。
Ｓｉは、下地鋼と溶融アルミめっき層との間に生成しやすいＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金相の生成を抑え、アルミめっき鋼板の加工性を確保する上で有効な成分である。Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金相の抑制効果は、３質量％以上のＳｉ含有量で顕著になる。しかし、１３質量％を超える過剰量のＳｉが含まれると、溶融アルミめっき層の凝固冷却過程で初晶Ｓｉが晶出し、溶融アルミめっき層の密着性やアルミめっき鋼板の加工性が劣化しやすくなる。
【０００８】
Ｎｉは、Ａｌ地金から溶融アルミめっき層に混入する不純物元素であるが、Ａｌと反応してＮｉ3Ａｌを生成する。生成したＮｉ3Ａｌは、Ａｌとの間に局部電池を形成し、塩害腐食環境下で溶融アルミめっき層表層にある酸化皮膜を早期に破壊する。酸化皮膜が破壊されると、酸化皮膜の欠陥部を起点としてアルミめっき層の腐食である白錆の発生が著しく促進されるため、結果としてアルミめっき鋼板自体の腐食も早期化されてしまう。このようなＮｉによる酸化皮膜の劣化は、溶融アルミめっき層に含まれるＮｉの含有量を０．０３質量％以下に規制することによって抑えられる。
Ｃｕも、Ａｌ地金から溶融アルミめっき層に混入する不純物元素であるが、溶融アルミめっき層内で局部電池を形成しやすく、酸化皮膜に欠陥を導入する原因ともなる。なかでも、劣化ガソリンを使用している燃料タンクのように、導電率が高くｐＨの低い水溶液に接触する環境下では溶融アルミめっき層を急速に溶解させ、内面腐食を促進させる。このような耐食性を劣化させるＣｕの悪影響は、溶融アルミめっき層に含まれるＣｕの含有量を０．０５質量％以下に規制することによって抑えられる。
Ｎｉ，Ｃｕが溶融アルミめっき層に共存すると、それぞれの作用が複合され腐食の進行が一層顕著になる。具体的には、Ｎｉの含有量が０．０３質量%近傍で、Ｃｕの含有量が０．０５質量%近傍では、酸化皮膜の劣化が助長される。そこで、Ｎｉ及びＣｕの合計含有量０．０７質量%以下に規制することにより耐食性を向上させる。
【０００９】
【実施例】
めっき原板として板厚０．８ｍｍの普通鋼板を使用し、還元焼鈍した後、ライン速度９０ｍ／分で浴温６６０℃の溶融アルミめっき浴に導入し、ガスワイピングによって付着量を８０ｇ／ｍ2に調整したアルミめっき鋼板を製造した。溶融アルミめっき浴の組成を変えることにより、鋼板表面に形成される溶融アルミめっき層のＮｉ及びＣｕ含有量を種々変化させた。
得られたアルミめっき鋼板から平板状の試験片を切り出し、腐食試験及び加工性試験に供した。
【００１０】
〔腐食試験〕
濃度５質量％の塩水を試験片表面に継続噴霧し、噴霧開始から２４０時間経過した時点で試験片の表面を観察した。試験片の表面に発生した白錆の面積率でＣｌイオン含有雰囲気における耐食性を評価した。
また、蟻酸添加でｐＨを３に調整した試験液を用い、試験片を１０週間浸漬した時点で試験液から引き上げ、腐食部の板厚減少率で高酸性雰囲気における耐食性を評価した。
〔加工性試験〕
半径２０ｍｍ，肩アール５ｍｍのポンチを用い、ブランク径８４ｍｍの試験片を絞り比２で平底円筒状に絞り加工した。絞り加工された試験片の最も過酷な加工を受けた部位に感圧接着テープを貼り付けた後、感圧接着テープを引き剥がし、アルミめっき鋼板から剥離される溶融アルミめっき層の程度を調査した。テープ剥離後にも溶融アルミめっき層の残存率が高いものほど、密着性が良好なものといえる。
【００１１】
調査結果を、溶融アルミめっき層の組成と関連させて表１に示す。表１から明らかなように、Ｎｉ：０．０３質量％以下，Ｃｕ：０．０５質量％以下，Ｎｉ＋Ｃｕ：０．０７質量％以下に規制した本発明例では、何れも優れた耐食性を呈した。また、Ｓｉ含有量が３〜１３質量％の範囲にあるとき、溶融アルミめっき層の密着性が優れ、必要形状に加工できることが判った。
これに対し、０．０３質量％を超えるＮｉを含む溶融アルミめっき層や０．０５質量％を超えるＣｕを含む溶融アルミめっき層が形成された比較例では、何れも耐食性に劣っていた。Ｎｉ及びＣｕ共に本発明で規定した量を超えた場合でも耐食性が劣化した。また、３質量％未満又は１３質量％を超える量のＳｉが含まれる場合は、何れも加工によって多量の溶融アルミめっき層が剥離した。
Ｎｉ含有量が白錆発生に及ぼす影響及びＣｕ含有量が板厚減少に及ぼす影響をそれぞれ図１及び２に示す。これら図からも明らかなようにＮｉ：０．０３質量％以下，Ｃｕ：０．０５質量％以下，Ｓｉ：３〜１３質量％とすることにより、アルミめっき鋼板の耐食性及び加工性が改善されることが判る。
【００１２】
【００１３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のアルミめっき鋼板は，溶融アルミめっき層に含まれるＮｉ及びＣｕをＮｉ：０．０３質量％以下，Ｃｕ：０．０５質量％以下，Ｎｉ＋Ｃｕ：０．０７質量％以下に規制することにより、溶融アルミめっき層の表層に生成する酸化皮膜が強化され、過酷な雰囲気においても優れた耐食性が付与されている。このアルミめっき鋼板は、耐食性に加えて加工性にも優れているため、高度のプレス成形で製品化される燃料タンク用途を初め、過酷な腐食雰囲気に晒される構造材として広範な分野で使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ｎｉ含有量が白錆発生に及ぼす影響を表したグラフ
【図２】 Ｃｕ含有量が板厚減少に及ぼす影響を表したグラフ
【産業上の利用分野】
本発明は、腐食性の強い高温雰囲気に曝される構造部材として好適なアルミめっき鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミめっき鋼板は、溶融アルミめっき層の表層が緻密な酸化皮膜で覆われることから優れた耐酸化性，耐熱性を呈する。しかし、緻密な酸化皮膜を安定させるための溶融アルミめっき層組成が十分に解明されておらず、そのためアルミめっき鋼板本来の耐酸化性，耐食性が安定して発現しない場合がある。
一方、耐酸化性，耐食性を活用した各種構造部材としてアルミめっき鋼板の用途展開が進められており、最近では自動車用燃料タンク材としても注目されている。このようなことから、緻密な酸化皮膜を安定させるため、溶融アルミめっき層の組成を解明することが急務になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アルミめっき鋼板は、溶融アルミめっき層の表層が緻密な酸化皮膜で覆われ、優れた耐熱性，耐酸化性，耐食性を呈する。しかし、Ｃｌイオンが存在する湿度の高い雰囲気では、溶融アルミめっき層の表層にある酸化皮膜が破壊されやすい。酸化皮膜が破壊されると、酸化皮膜の欠陥部を起点としてアルミめっき層の腐食生成物である白錆の発生が著しく促進されるため、結果としてアルミめっき鋼板自体も早期に腐食する。また、劣化ガソリンを収容した燃料タンクのように低ｐＨの酸性雰囲気に曝されることによっても、内面腐食が進行しやすい。
【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、鋼板表面に形成される溶融アルミめっき層に含まれるＮｉ及びＣｕを規制することにより、溶融アルミめっき層表層の酸化皮膜を強化し、耐食性に優れたアルミめっき鋼板を提供することを目的とする。
本発明のアルミめっき鋼板は、その目的を達成するため、Ｓｉ：３〜１３質量％，Ｎｉ：０．０３質量％以下，Ｃｕ：０．０５質量％以下，残部がＡｌと不可避的不純物からなる組成をもち、ＮｉとＣｕとの合計量が０．０７質量％以下に規制された溶融アルミめっき層が鋼板表面に形成されていることを特徴とする。
【０００５】
【作用】
以下、燃料タンクの腐食環境を例にとって説明するが、優れた耐食性は酸性環境で使用される他の用途でも有効なことは勿論である。
酸性度の高い雰囲気に溶融アルミめっき層が曝されると、表層の酸化皮膜が溶解して溶融アルミめっき層の犠牲防食作用が短期間に消失し、内面腐食が進行する。また、海塩粒子が飛散する海岸地帯や融雪剤が撒布される寒冷地等を走行する自動車は、Ｃｌイオンを含む雰囲気に曝される。溶融アルミめっき層が湿度の高いＣｌイオン含有雰囲気に接触すると、表層の酸化皮膜が破壊され、酸化皮膜の欠陥部を起点とする外面腐食が進行しやすくなる。
【０００６】
本発明者等は、このように溶融アルミめっき層表層にある酸化皮膜の欠陥部を起点として腐食が進行することを前提とし、欠陥部の発生しがたい酸化皮膜が生成される溶融アルミめっき層について種々調査・研究した。その結果、溶融アルミめっき層に含まれているＮｉ及びＣｕが酸化皮膜の強度に大きな影響を及ぼしていることを見出し、Ｎｉ及びＣｕの含有量を規制することにより酸化皮膜が破壊されがたく、換言すると溶融アルミめっき層の耐食性が改善されることを解明した。
【０００７】
本発明にしたがって鋼板表面に形成される溶融アルミめっき層は、３〜１３質量％のＳｉを含み、Ｎｉが０．０３質量％以下，Ｃｕが０．０５質量％以下，ＮｉとＣｕとの合計量が０．０７質量％以下に規制された組成をもっている。
Ｓｉは、下地鋼と溶融アルミめっき層との間に生成しやすいＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金相の生成を抑え、アルミめっき鋼板の加工性を確保する上で有効な成分である。Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金相の抑制効果は、３質量％以上のＳｉ含有量で顕著になる。しかし、１３質量％を超える過剰量のＳｉが含まれると、溶融アルミめっき層の凝固冷却過程で初晶Ｓｉが晶出し、溶融アルミめっき層の密着性やアルミめっき鋼板の加工性が劣化しやすくなる。
【０００８】
Ｎｉは、Ａｌ地金から溶融アルミめっき層に混入する不純物元素であるが、Ａｌと反応してＮｉ3Ａｌを生成する。生成したＮｉ3Ａｌは、Ａｌとの間に局部電池を形成し、塩害腐食環境下で溶融アルミめっき層表層にある酸化皮膜を早期に破壊する。酸化皮膜が破壊されると、酸化皮膜の欠陥部を起点としてアルミめっき層の腐食である白錆の発生が著しく促進されるため、結果としてアルミめっき鋼板自体の腐食も早期化されてしまう。このようなＮｉによる酸化皮膜の劣化は、溶融アルミめっき層に含まれるＮｉの含有量を０．０３質量％以下に規制することによって抑えられる。
Ｃｕも、Ａｌ地金から溶融アルミめっき層に混入する不純物元素であるが、溶融アルミめっき層内で局部電池を形成しやすく、酸化皮膜に欠陥を導入する原因ともなる。なかでも、劣化ガソリンを使用している燃料タンクのように、導電率が高くｐＨの低い水溶液に接触する環境下では溶融アルミめっき層を急速に溶解させ、内面腐食を促進させる。このような耐食性を劣化させるＣｕの悪影響は、溶融アルミめっき層に含まれるＣｕの含有量を０．０５質量％以下に規制することによって抑えられる。
Ｎｉ，Ｃｕが溶融アルミめっき層に共存すると、それぞれの作用が複合され腐食の進行が一層顕著になる。具体的には、Ｎｉの含有量が０．０３質量%近傍で、Ｃｕの含有量が０．０５質量%近傍では、酸化皮膜の劣化が助長される。そこで、Ｎｉ及びＣｕの合計含有量０．０７質量%以下に規制することにより耐食性を向上させる。
【０００９】
【実施例】
めっき原板として板厚０．８ｍｍの普通鋼板を使用し、還元焼鈍した後、ライン速度９０ｍ／分で浴温６６０℃の溶融アルミめっき浴に導入し、ガスワイピングによって付着量を８０ｇ／ｍ2に調整したアルミめっき鋼板を製造した。溶融アルミめっき浴の組成を変えることにより、鋼板表面に形成される溶融アルミめっき層のＮｉ及びＣｕ含有量を種々変化させた。
得られたアルミめっき鋼板から平板状の試験片を切り出し、腐食試験及び加工性試験に供した。
【００１０】
〔腐食試験〕
濃度５質量％の塩水を試験片表面に継続噴霧し、噴霧開始から２４０時間経過した時点で試験片の表面を観察した。試験片の表面に発生した白錆の面積率でＣｌイオン含有雰囲気における耐食性を評価した。
また、蟻酸添加でｐＨを３に調整した試験液を用い、試験片を１０週間浸漬した時点で試験液から引き上げ、腐食部の板厚減少率で高酸性雰囲気における耐食性を評価した。
〔加工性試験〕
半径２０ｍｍ，肩アール５ｍｍのポンチを用い、ブランク径８４ｍｍの試験片を絞り比２で平底円筒状に絞り加工した。絞り加工された試験片の最も過酷な加工を受けた部位に感圧接着テープを貼り付けた後、感圧接着テープを引き剥がし、アルミめっき鋼板から剥離される溶融アルミめっき層の程度を調査した。テープ剥離後にも溶融アルミめっき層の残存率が高いものほど、密着性が良好なものといえる。
【００１１】
調査結果を、溶融アルミめっき層の組成と関連させて表１に示す。表１から明らかなように、Ｎｉ：０．０３質量％以下，Ｃｕ：０．０５質量％以下，Ｎｉ＋Ｃｕ：０．０７質量％以下に規制した本発明例では、何れも優れた耐食性を呈した。また、Ｓｉ含有量が３〜１３質量％の範囲にあるとき、溶融アルミめっき層の密着性が優れ、必要形状に加工できることが判った。
これに対し、０．０３質量％を超えるＮｉを含む溶融アルミめっき層や０．０５質量％を超えるＣｕを含む溶融アルミめっき層が形成された比較例では、何れも耐食性に劣っていた。Ｎｉ及びＣｕ共に本発明で規定した量を超えた場合でも耐食性が劣化した。また、３質量％未満又は１３質量％を超える量のＳｉが含まれる場合は、何れも加工によって多量の溶融アルミめっき層が剥離した。
Ｎｉ含有量が白錆発生に及ぼす影響及びＣｕ含有量が板厚減少に及ぼす影響をそれぞれ図１及び２に示す。これら図からも明らかなようにＮｉ：０．０３質量％以下，Ｃｕ：０．０５質量％以下，Ｓｉ：３〜１３質量％とすることにより、アルミめっき鋼板の耐食性及び加工性が改善されることが判る。
【００１２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のアルミめっき鋼板は，溶融アルミめっき層に含まれるＮｉ及びＣｕをＮｉ：０．０３質量％以下，Ｃｕ：０．０５質量％以下，Ｎｉ＋Ｃｕ：０．０７質量％以下に規制することにより、溶融アルミめっき層の表層に生成する酸化皮膜が強化され、過酷な雰囲気においても優れた耐食性が付与されている。このアルミめっき鋼板は、耐食性に加えて加工性にも優れているため、高度のプレス成形で製品化される燃料タンク用途を初め、過酷な腐食雰囲気に晒される構造材として広範な分野で使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ｎｉ含有量が白錆発生に及ぼす影響を表したグラフ
【図２】 Ｃｕ含有量が板厚減少に及ぼす影響を表したグラフ
Claims (1)
- Ｓｉ：３〜１３質量％，Ｎｉ：０．０３質量％以下，Ｃｕ：０．０５質量％以下，残部がＡｌと不可避的不純物からなる組成をもち、ＮｉとＣｕとの合計量が０．０７質量％以下に規制された溶融アルミめっき層が鋼板表面に形成されていることを特徴とする耐食性に優れたアルミめっき鋼板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000022445A JP4518607B2 (ja) | 2000-01-31 | 2000-01-31 | 耐食性に優れたアルミめっき鋼板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000022445A JP4518607B2 (ja) | 2000-01-31 | 2000-01-31 | 耐食性に優れたアルミめっき鋼板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001214249A JP2001214249A (ja) | 2001-08-07 |
| JP4518607B2 true JP4518607B2 (ja) | 2010-08-04 |
Family
ID=18548749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000022445A Expired - Lifetime JP4518607B2 (ja) | 2000-01-31 | 2000-01-31 | 耐食性に優れたアルミめっき鋼板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4518607B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61147866A (ja) * | 1984-12-18 | 1986-07-05 | Nisshin Steel Co Ltd | 溶融アルミめつき鋼板およびその製造法 |
| JPH01263256A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-19 | Nippon Steel Corp | アルミニウムめっき鋼板 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61147865A (ja) * | 1984-12-18 | 1986-07-05 | Nisshin Steel Co Ltd | 溶融アルミめつき鋼板およびその製造法 |
| JPH05311401A (ja) * | 1992-05-11 | 1993-11-22 | Kobe Steel Ltd | 蒸着Ａｌめっき材 |
| JPH06207262A (ja) * | 1993-01-06 | 1994-07-26 | Sky Alum Co Ltd | 遠赤外線放射部材およびその製造方法 |
| DE19733205B4 (de) * | 1997-08-01 | 2005-06-09 | Daimlerchrysler Ag | Beschichtung für eine Zylinderlauffläche einer Hubkolbenmaschine aus einer übereutektischen Aluminium/Siliziumlegierung, Spritzpulver zu deren Herstellung und deren Verwendung |
| JP3485457B2 (ja) * | 1997-11-20 | 2004-01-13 | 新日本製鐵株式会社 | 耐食性、溶接性に優れた燃料タンク用防錆鋼板 |
-
2000
- 2000-01-31 JP JP2000022445A patent/JP4518607B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61147866A (ja) * | 1984-12-18 | 1986-07-05 | Nisshin Steel Co Ltd | 溶融アルミめつき鋼板およびその製造法 |
| JPH01263256A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-19 | Nippon Steel Corp | アルミニウムめっき鋼板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001214249A (ja) | 2001-08-07 |
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