JP4530788B2 - 耐食性に優れたステンレス鋼製燃料タンクあるいは燃料パイプの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、塩害環境における耐食性に優れた自動車用あるいは自動二輪用の燃料タンクあるいは燃料パイプの製造方法に関し、特に燃料タンクあるいは燃料パイプの製造工程に、ロウ付け工程と塗装工程の２工程が含まれる場合の製造方法に関する。

昨今の環境保護ニーズやライフサイクルコスト低減のニーズから、燃料タンクや燃料パイプなどの燃料系部品でも燃料透過防止性、長寿命化といった特性が要求される。

自動車用の燃料系部品には、米国の法規制で１５年間もしくは１５万マイル走行の間の寿命保証が義務付けられ、これを満たすための燃料系部品が、めっき鋼材、樹脂、ステンレス鋼の３素材について開発されてきている。自動二輪についても長寿命化や塗装省略のニーズから、従来のめっき鋼材をステンレス鋼に転換する試みがなされてきている。
めっき鋼材、樹脂、ステンレス鋼の３素材のうち、樹脂についてはリサイクル性が問題であり、めっき鋼材については将来普及される可能性が高いバイオ燃料に対する耐久性が懸念される嫌いがある。
一方、ステンレス鋼に関しては、鉄系素材としてのリサイクル容易性やバイオ燃料に対する十分な耐食性を有する利点があり、既に燃料パイプ用の素材として実用化されてきている。

しかしながら、ステンレス鋼の短所は、現時点では、塩害環境における耐食性が必ずしも十分とは言えないと評価されている点にある。すなわち、融雪塩に曝される場合を模擬した実験室促進試験において、SUS436Lなどのフェライト系ステンレス鋼では隙間構造部 において隙間腐食が生じ、SUS304Lなどのオーステナイト系ステンレス鋼では溶接部など で応力腐食割れが生じるとの問題がある。

この問題を克服するため、いくつかの防食技術が開発されてきた。
例えば、特許文献１では、SUS436を素材としてプロジェクション溶接を用いて組み立てた給油管にカチオン電着塗装を施す製造方法が開示されている。
また、特許文献２では、フェライト系ステンレス鋼板を素材として成形された燃料タンクあるいは給油管の表面にカチオン電着塗膜を形成したり、溶接部にジンクリッチ塗膜を形成した後に表面全体にカチオン電着塗膜を形成するなどの防食方法が開示されている。 あるいは、特許文献３では、フェライト系ステンレス鋼を素材として成形した燃料タンクや給油管に特定組成のＺｎ含有塗料を塗布する方法が開示されている。

しかしながら、前記したような塗装を適用しても、燃料タンクや燃料パイプにロウ付け部が存在する場合には、ロウ付け部で塗膜による防食効果が十分に得られない場合がある。
特開２００２−２４２７７９号公報 特開２００３−２７７９９２号公報 特開２００４−１１５９１１号公報

本発明は、塩害耐食性に優れた燃料タンク、燃料パイプの製造技術を提供することを目的とするものであり、すなわち、燃料タンク、燃料パイプの成形において多用されるロウ付け工程とそれ以降の塗装工程を含む方法で製造される場合において問題となるロウ付け部の耐食性劣化を防止することを目的とする。

本発明者らは、ロウ付け工程と塗装工程を含む製造方法によって作製された燃料パイプの耐食性を調べ、ロウ付け部から発銹し易いことを知見した。この原因を明らかにすべく、ロウ付け部を詳細に調査した結果、塗膜とロウ材の境界にフラックスが残留しているため、塗膜密着性が不足して塗膜下腐食が進展したことを明らかにした。換言すれば、ロウ材表面に残留するフラックスを完全に除去することによって、塗膜密着性が改善され塗膜下腐食が防止され、非ロウ付け部と同等レベルの耐食性を確保できることを見出した。

そこで、この残留フラックスの除去方法として幾つかの方法を検討した。板サンプルにロウ付けを施し、その後種々の方法でフラックス除去処理を施してから電着塗装を行ったサンプルを用いて、塩害腐食を模擬した複合サイクル腐食試験に供し、ロウ付け部の発銹状況を観察した。その結果、例えば、ブラッシングのような単純な機械的方法では完全にフラックスを除去できず、ある頻度で短時間のうちにロウ付け部が発銹した。この原因はロウ材表層部に開口したボイドが形成され、ボイド内部に充填されたフラックスはブラッシングでは除去できないためである。ボイド内部にも充填されたフラックスを完全に除去すると共に、工業的に成立する方法を検討した結果、フラックス下のロウ材の表層を薬剤を用いて溶削する方法が有効であることを知見した。

本発明は前記知見に基づいて構成したものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）質量％で、Ｃｒ：１４％〜２５％を含有するステンレス鋼を素材として成形される自動車用あるいは自動二輪用の燃料タンクあるいは燃料パイプの製造工程において、銀ロウを用いたロウ付け工程と当該部品の塩害環境に曝される表面に対する塗装工程を含み、ロウ付け工程の後に当該ロウ付け部の少なくともロウ材の表層を、硝酸、フッ化水素酸、硫酸、塩酸、りん酸のうち２種以上からなる鉱酸に水を加えた薬剤により溶削する処理と、溶削薬剤の残渣を除去する洗浄処理を施し、それ以降に塗装を施すことを特徴とするステンレス鋼製燃料タンクあるいは燃料パイプの製造方法。

本発明によって、塩害耐食性が改善された燃料タンクあるいは燃料パイプが安定的に製造できるので、産業上の効果は大きい。

以下、本発明について詳細に説明する。
先ず、本発明の対象とする自動車燃料系部品の素材は、質量％でＣｒ：１４％〜２５％を含有するステンレス鋼とし、鋼板あるいは鋼管として供される。Ｃｒ含有量が１４％未満では塗装しても十分な耐食性が得られないため、１４％以上のＣｒ含有量が必要である。耐食性の観点からＣｒ含有量の上限を敢えて規定する必要はないが、コストやプレス加工性などから２５％を上限とする。なお、コストやその他の特性面で支障が生じない範囲でＣｒ以外の合金元素、例えばＮｉ，Ｍｏ，Ｃｕなどについては、公知の技術に従って適宜含有させて良い。ただし、これらの元素を含有させる場合でも、Ｃｒ量としては前記範囲を満たすことを必要条件とする。

次に、燃料タンクあるいは燃料パイプは、前記ステンレス鋼の鋼板あるいは鋼管を素材として、プレス加工、曲げ加工、拡管，絞り加工といった冷間での塑性加工やシーム溶接、スポット溶接、プロジェクション溶接といった電気抵抗溶接やロウ付けによる接合、あるいは金具の取り付けなどの成型、組立工程を経て成型されるのが通例であるが、本発明の対象とする燃料タンクあるいは燃料パイプは、その組み立て工程にロウ付け工程が含まれ、さらに、この成型が完了した後の燃料タンクおよび燃料パイプにおいて、塩害環境に曝される当該部品の外面に対する塗装工程が含まれるものとする。すなわち、本発明における課題は、ロウ付け部の塗膜密着性不良によって生じる耐食性劣化の問題であるため、ロウ付け以外の接合方法で組み立てられた燃料タンクあるいは燃料パイプでは本発明で扱う前記の課題が存在しない。

ロウ付け方法は、特に規定するものではなく十分な接合強度が得られる方法であれば、公知のいかなる方法を用いても良いが、ロウ付け部近傍の酸化を防止するためには融点が７００〜８００℃と比較的低い銀ロウを用いるのが望ましい。フラックスもロウ材に対応する組成の市販のものを適宜選定すれば良い。

このようなロウ付け工程を経て組み立てられた燃料タンクあるいは燃料パイプは、その後の塗装工程に供される前に、フラックスを完全に除去する必要があり、特にロウ材が凝固した表面に不可避的に形成される表面に開口したボイドの内部に充填されたフラックスを除去することが必要であり、このために薬剤を用いてロウ材表層を溶削するものとする。溶削厚みは特に規定せず、溶削処理後の薬剤を分析してロウ材の成分が検出されることが確認されれば十分である。また、溶削の対象部位はロウ材の凝固表面であるが、本発明では不可避的にステンレス鋼表面が溶削されることを妨げない。溶削方法としては、燃料タンクや燃料パイプのロウ付け部を薬剤溶液に浸漬したり、薬剤溶液を噴霧あるいは塗布するなどの形態を取るのが常套である。

薬剤としては、ロウ材を溶削できるものであれば、特に種類や組成を限定する必要はないが、コストを考慮すれば、硝酸、フッ化水素酸、硫酸、塩酸、りん酸といった２種以上の鉱酸を主体としたものが望ましく、溶削能に応じて水で希釈したり、場合によっては薬剤溶液を昇温したり、副次的な溶削促進物質を適量添加して用いればよい。

溶削処理を施した後、表面に残留した薬剤を洗浄除去する必要があるが、前記した鉱酸主体の薬剤溶液を適用する場合は、水洗で十分である。

このような溶削処理、洗浄処理を経た後、燃料タンク、燃料パイプは塗装工程に供される。塗装方法や使用する塗料に関して、本発明では特に規定するものではなく、カチオン電着塗装や静電塗装あるいはスプレー塗装など、塗膜密着性を考慮して選定される公知の手段と市販の塗料を活用できる。

以下に、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明する。
SUS436Lの冷延鋼板から、７０×１５０mmサイズの試験片を採取し、これにフラックス を用いて銀ロウ（JIS Z 3261 BAg4）を火炎ロウ付けし、その後、表１に記載のフラックス除去処理を施した後、ロウ付けされた試験面に膜厚１５μｍでカチオン電着塗装（塗料として日本ペイント（株）製ＰＮ３３０を使用）またはスプレー塗装（塗料として大日本塗料（株）製Ｖグランを使用）を行ったのち、複合サイクル試験（５％ＮａＣｌ噴霧，３５℃×２Ｈｒ→強制乾燥７０℃×４Ｈｒ→湿潤９５％ＲＨ，５０℃×２Ｈｒ）に供した。

５０サイクル経過時と１００サイクル経過時にロウ付け部の発銹有無を観察し、５０サイクルで発銹した場合は評点Ｃ、５０サイクルでは発銹が見られず１００サイクル時に発銹が見られたものは評点Ｂ、１００サイクル経過時にも発銹が見られなかった場合は評点Ａと評価した。各水準毎に２０枚ずつを供試し、各評点（Ａ，Ｂ，Ｃ）の試験片枚数を計数し、試験片総数（２０枚）に対する評点Ａ，Ｂ，Ｃの百分率を算出した。

試験結果を表１に併せて示す。Ｎｏ．１〜４の本発明では、安定的に優れた塩害耐食性が得られる。一方、Ｎｏ．１０１〜１０３の比較例は、耐食性が不安定で且つ不十分である。

Claims (1)

1. 質量％で、Ｃｒ：１４％〜２５％を含有するステンレス鋼を素材として成形される自動車用あるいは自動二輪用の燃料タンクあるいは燃料パイプの製造工程において、銀ロウを用いたロウ付け工程と当該部品の塩害環境に曝される表面に対する塗装工程を含み、ロウ付け工程の後に当該ロウ付け部の少なくともロウ材の表層を、硝酸、フッ化水素酸、硫酸、塩酸、りん酸のうち２種以上からなる鉱酸に水を加えた薬剤により溶削する処理と、溶削薬剤の残渣を除去する洗浄処理を施し、それ以降に塗装を施すことを特徴とするステンレス鋼製燃料タンクあるいは燃料パイプの製造方法。