JPH03277761A

JPH03277761A - 耐食性の優れたエンジン排ガス系材料用アルミめっき鋼板

Info

Publication number: JPH03277761A
Application number: JP7751790A
Authority: JP
Inventors: Yukinobu Higuchi; 樋口　征順; Kenichi Asakawa; 麻川　健一; Takayuki Omori; 隆之大森; Minoru Tomita; 稔冨田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1991-12-09
Anticipated expiration: 2009-08-10
Also published as: JPH0660380B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車などの排ガス用マフラーや排気管内で
生成する湿潤ガス、排ガス凝縮液中の耐食性、および塩
害環境で優れた性能を有するアルミめっき鋼板に関する
ものである。

（従来の技術）従来、自動車の場合、エンジンで発生した排ガスは、エ
キゾーストマニホールド、コンバーターなどを通過後、
センターパイプ、マフラーテールパイプを経て排気系か
ら排出される。エンジン始動時は、マフラーなどの排気
系材料の温度が低いために排ガス中の水分が凝縮した凝
縮液が内壁面に付着し、また底部に滞留する。

この様に生成した凝縮液にはｃｏ　ｉ　”、Ｎ１１ｌ。

ｓｏ４”、ＮＯ，−１その他、ＣＩ−や微量の有機物が
含まれ、排気系材料の内面耐食性に影響する。

さらに排気系材料の温度が上昇するに従って、水分が蒸
発しやすくなる。この際、凝縮液に含まれる主成分は濃
化すると共にアンモニアなどの揮発しやすい成分が飛ぶ
ために、凝縮液の液性はアルカリ性から酸性へ変化して
いく。

また走行モードによっては長時間、凝縮液の溜った耐食
性に影響の大きな環境も発生する。

一方、融雪塩などを散布する塩害環境では、Ｃ１−など
を含む環元が排気系外面に付着し、意匠性、耐食性に影
響する。

このような環境に適合した排気系材料として、従来から
比較的に耐食性にの良好な普通鋼のアルミめっき鋼板や
Ｃｒ含有鋼板などが用いられてきた。

（発明が解決しようとする課題）しかし、近年の排ガス規制強化、高性能化に伴い、排気
系環境条件も多様になってきた。また外面の意匠性重視
（赤錆発生防止）や耐久性の向上などの社会的必要性も
高まっている。

このような背景に対し、従来の普通鋼の溶融アルミめっ
き鋼板では、端部や厳しい加工を受けた部位で素地が露
出したり、めっき層の損傷が起こり、また鋼の耐食性が
十分でないために、排気系内外面環境において赤錆が発
生しやすく、長時間の使用に耐えられない問題点がある
。鋼については、従来の５％から１０％Ｃｒ含有鋼板（
例えば特開昭６３−１４３２４０号公報、特開昭６３１
．４３２４１号公報）が提案されているが、変化しつつ
ある内面環境や、塩害地などの外面環境での要求される
耐久性に対しては必ずしも十分でない状況となっている
。またＣｒ含有量の高い場合、局部腐食的になることが
明かとなっており、長時間使用時の局部耐食性に問題が
ある。

以上のように、これまでの排気系材料は、材料の孔明き
まで含めた寿命において十分な耐久性を得ることはでき
ず、比較的短期間で使用寿命に至るのが現状であり、自
動車の安全性、意匠性、長寿命化の観点から、より優れ
た耐食性材料が望まれている。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記のような問題を解決した耐食性に優れた
エンジン排ガス用アルミめっき銅板を提供するものであ
って、その要旨は、Ｃｒ：１０〜１８．５％、Ｍｏ　：
　１．０〜３．０％の複合添加を基本に、Ｎｂ　：　０
．０５〜１．０％、Ｔｉ　：　０．０５〜１．０％の１
種または２種含有し、残部が実質的にＦｅと不可避的不
純物からなる鋼に溶融アルミめっきを施した耐食性に優
れたエンジン排ガス系材料用アルミめっき鋼板である。

これにさらなる耐食性を付与するため、鋼成分とＬテＮ
ｉ　：　０．１〜１．０　％、Ｃｕ　：　０．０３〜１
．０％、Ｗ　：　０．０５−０．５％、Ｖ　：　０．０
５〜０．５％、Ｚｒ　：　０゜０５〜１．０％をそれぞ
れ１種または２種以上を含有したエンジン排ガス系材料
用溶融アルミめっき鋼板である。

さらに本発明は鋼の局部腐食の発生点となり得るＭｎＳ
系介在物の生成を抑制し、耐食性を改善するためにＣａ
５Ｃｅをそれぞれ０．００１％以上０゜０３％以下で１
種ｔたは２種含有せしめたエンジン排ガス系材料用溶融
アルミめっき鋼板である。

以下、本発明について詳細に説明する。

まず、転炉、電気炉などで溶製された鋼片を熱間圧延、
酸洗、冷間圧延あるいは鋳造、酸洗、冷間圧延などの工
程を経てめっき原板を製造する。さらにアルミまたはア
ルミ合金めっき浴にて溶融めっきを行う。このようにし
て製造された上記の鋼成分のアルミめっき銅板を使用す
る。

この中で鋼成分については、Ｃは、ステンレス鋼の耐食性に有害であるが、強度の観
点からは、ある程度の含有量は必要である。０．０５％
を越えると耐食性は大幅に劣化するために０．０５％以
下とした。

Ｓｉは、鋼中に０．６％を越えて含有すると、めっき原
板表面に生成したＳｉ系酸化物あるいはＦｅ−３ｉ系酸
化物によってアルミめっき浴との反応性を大幅に阻害し
、微小下めっきが多く発生する。この結果、アルミめっ
きされていない部分が発生し、耐食性、耐熱性などの性
能が低下する。従って、鋼中Ｓｉ量は少ないほどよく、
本発明においては、Ｓｉは０．６％以下に、好ましくは
０．１％以下に抑える必要がある。

Ｃｒは、本発明の基本成分である。排気系内外面環境な
どの高い耐食性を要求される環境では、舅。さらに必要
に応じてＮｉ、　Ｃｕなどと共存の形で１０％以上の添
加が必要である。多いほど鋼の耐食性は向上するが、１
８．５％を越えてもその耐食性は飽和する。また溶融め
っき時にめっき層や合金層に鋼からＣｒが拡散する。こ
の際、鋼中Ｃｒ量が１０％以上ではめっき層や合金層の
耐食性が大きく向上する効果が得られ、鋼板全体の寿命
に寄与する。

Ｍｎは、排気系内外面環境での耐食性に特別に影響を及
ぼさないが通常の成分含有量範囲として０．０５％以上
１．５％以下と規定した。

Ｎｏは、Ｃｒさらに必要に応じて、Ｎｉ、　Ｃｕなどと
共存の形で添加し、排気系内外面環境での鋼の局部腐食
発生、進展を抑制するために、またアルミめっき浴との
親和性を高め、めっき欠陥部の発生を抑制し、めっきの
耐食性などの諸性能を有効に発揮させると共に、溶融め
っき時に生成する合金層の耐食性を向上させるのに効果
がある。さらには溶融めっき時にめっき層に微量台まれ
るが、このＭｏが腐食生成物の中に凝縮され、めっき層
の耐食性を向上させる効果があり、必須の元素である。

１．０％以上３６０％以下の添加でＣｒおよびその他の
特許請求範囲記載の各成分（以下その他元素という）と
の共存で極めて効果的となる。

しかし、１，０％未満では、溶融めっき時にめっき欠陥
部の発生を十分に抑制できず、その部分を中心とする腐
食が起こりやすく耐食性に大きな影響を及ぼす。また溶
融めっき時に鋼からの拡散によって含有される合金層中
のＭｏ量が少なくなり合金層の耐食性が十分でない。さ
らにめっき層の腐食の際、生成する腐食生成物の耐食性
が十分でなく、鋼板全体の寿命に大きな影響がある。ま
た０、３％を越えても耐食性の改善にはそれほど寄与し
ないし、高価となる。

鋼中に可溶なＡＬ量が０．００５％未満では鋼板に表面
欠陥を生じやすい。また、０．１％を越えると耐食性、
加工性を劣化させる。またアルミめっき性を低下させ、
不めっき原因となる。従ってｇ量としては０．００５〜
０．１０％鋼中に残存させる必要がある。

上記の成分組成以外として、Ｐ、Ｓの含有は、加工性、
耐食性を低下させるのでできるだけ少ないことが好まし
く、Ｐは０，０３％以下、Ｓは００２％であれば本発明
上、何ら支障はない。

さらに本発明のアルミめっき鋼板の耐食性などの諸性能
を改善するためにＮｂ、　Ｔｉ、　Ｎｉなどを選択的に
含有させる。

ＮｂはＣまたはＮを固定し、ステンレス鋼の耐食性の劣
化を防ぐために添加する。耐食性を向上させるために０
．０５％から１．０％の範囲で添加する。１．０％を越
えると加工性を劣化させる。

０．０５％未満では効果がない。

の酸化物の生成を抑制し、加工性と耐食性を向上させる
効果がある。０．０５％以上１．０％以下添加する。１
．０％を越えるとその効果が飽和し、経済的でなくなる
と共に、加工性を劣化させる。

なお、上記のＴｉ、　Ｎｂは、その１種または２種を添
加する。

Ｎｉは、本発明ステンレス鋼の選択成分である。

凝縮液を含む環境など高い耐食性を要求される排気系内
外面環境でＣｒ５Ｍ０その他元素と共存して用いる。局
部腐食進展抑制に効果的であるが、０．１％未満では効
果がなく、１．０％を越えるとその効果は飽和し、また
経済的にも高価となる。

ＣｕはＣｒ、　Ｍｏをベースとした成分系、さらにＮｉ
１その他元素と共存の形で添加され、排気系内外環境で
の耐食性を得るための添加元素である。

０．０３％以上で共存効果が著しく、また１、０％を越
えると耐食性は飽和し、加工性が劣化する。

Ｗの共存効果は、ステンレス鋼の耐食性、局部腐食性を
向上させるためで、必要に応じて０５％以下で添加する
。０．５％を越えるとその効果は飽和する。０．０５％
未満では効果はない。

■の共存添加は、ステンレス鋼の耐食性、局部腐食性を
向上させるためで、必要に応じて０゜５％以下で添加す
る。０．５％を越えるとその効果は飽和する。０．０５
％未満では効果はない。

Ｚｒの共存添加は、ステンレス鋼の耐食性、局部腐食性
を向上させるために、必要に応じて１゜０％以下添加す
る。１．０％を越えるとその効果は飽和する。０．０５
％未満では効果はない。

Ｃａ、　Ｃｅは低硫黄鋼中でＡ２と共存してＯを固定し
、凝縮液中での局部腐食の発生起点となり得るＭｎＳ系
の介在物の生成を抑制し、耐食性を改善する。Ｃａ、　
Ｃｅは、それぞれ０．００１〜０．０３％の範囲で１種
または２種が必要に応じて添加する。

浴成分については、アルミめっき鋼板の合金層厚みを制
御するため、浴中にＳｉを添加するが、Ｓｉ量が少ない
と硬度の高い合金層が極めて厚くなり、加工時にクラッ
クが発生しやすく加工時のめっき密着性が低下し、耐食
性などの諸性能も大きな影響を受ける。しかし、１０％
以上Ｃｒを含有する鋼板では、アルミめっき浴との濡れ
性が低いため、浴温が高い低Ｓｉ浴は反応性を高める上
で有利で、かつ合金層が厚く生成しにくいため、低Ｓｉ
浴も排気系に使用できる。浴中Ｓｉは合金層の成長抑制
に有利であるが、含有量が多くなるとめっき層中のＳｉ
が粗大化し、また鍍金層中のＳｉ量も増大してめっき層
の硬度が高くなり、めっき層の加工性は低下する。

従ってめっき層目体の加工性をそこなわず、耐食性など
の諸性能を低下させないためには、Ｓｉ量は１３％以下
が望ましい。

このように製造された本発明のアルミめっき鋼板は、排
気系内外環境において、素地露出部の耐孔明き性が大幅
に向上すると共にアルミめっき層、合金層、鋼の腐食電
位がこの順序で貴となり、アルミめっき層、合金層、に
よるカソードタイプの暴食作用が得られる。さらに鋼中
のＣｒ、　Ｍｏなどの成分がアルミめっき浴と鋼の反応
の際、めっき層や合金層に含有され、これらの耐食性が
向上する。従って以上の相乗効果によって鋼の発錆や局
部腐食を抑制でき、耐食性が大幅に向上する。

（実施例）本発明のエンジン排ガス用マフラーの特性を実施例によ
り説明する。

第１表に、本発明アルミめっき鋼板および比較鋼板の鋼
の化学組成を示す。

本発明のアルミめっき鋼板は真空溶解炉を使用し、第１
表に示した成分組成の鋼を溶製した。

インゴットに鋳造後、通常の加熱条件で熱延し、さらに
酸洗、冷間圧延を行い、板厚０．８ｍの鋼板とした。こ
の板を無酸化炉を使用する連続ラインにて溶融アルミめ
っきを行い、めっき付着量を８０ｇ／ｍに調整した。

第２表または第３表に排気系外面腐食環境および内面腐
食環境をを想定したラボ試験結果を示す。外面腐食試験
においては、本発明のアルミめっき鋼板は平面部、端部
からの赤錆発生もなく合金層を含んだめっきの耐食性向
上及びめっき層による防食効果が得られた。しかし、め
っきのない鋼では赤帽が発生するが、本発明の成分鋼の
腐食は軽微である。内面腐食試験においては、普通鋼ア
ルミめっき鋼板に比較して本発明のアルミめっき鋼板は
合金層を含んだめっきの耐食性向上およびめっき層によ
る防食効果によって非常に良好な耐食性が得られた。め
っきのない鋼の腐食の程度は、本発明の成分鋼では非常
に軽く耐食性は良好であるが、アルミめっきを行うこと
によってさらに軽微となっている。

なお、上述した第１表の試験方法は次の通りである。

〔１〕排気系外面腐食試験法（方法）１サイクル−１日；加熱（４５０℃×２９分、
大気雰囲気）→塩水浸漬（２７℃×１分、５％ＮａＣ１
溶液）→乾燥（７０℃×６０分）を４回繰り返した後、
塩水噴霧（３５℃ｘ１８ｈ）を行つ。

上記の腐食試験を７０サイクル繰り返した後、腐食減少
量、外観を調べた。

〔２〕排気系内面腐食試験法（方法）１サイクル−１週間：■→■→■→■→■→■
の順を１サイクルとする。

■加熱（３００℃×３０分）→２／３浸漬（８０℃×１
５０分、ｐＨ３溶液）を２回繰り返す。

■乾燥（１００℃Ｘ２４時間） ■２／３浸漬（８０℃Ｘ２４時間、ｐＨ３’１■乾燥（
１００℃×２４時間） ■２／３浸漬（８０℃×２４時間、ｐＨ８）■大気中に
放置（２７℃ｘ６６時間）上記の腐食試験を２０サイクル繰り返した後、最大板厚
減少量（ｗｎ　）を測定した。

（溶液）基本成分Ｓｏ　、”　：　１０００ｐｐ＋ｍ　１ＮＯｓ　　：　
１５０　ｐｐｍ　、　Ｃ１：３００　ｐｐｍ　、　ＣＯ
３’　　：４０００ｐｐｍ　、　ＮＦＪａ”　　：３０
００ｐｐｍ　５ＨＣＯＯＢ　：　ＩＯｏｏｐｐｍ　ＳＣ
Ｈ、Ｃ００ＥＩ　：　１０００ｐｍこの基本成分にアンモニア水または硫酸のいずれか一方
を添加してｐＨを８または３に調整する。

〔３〕アルミめっき付着量８０ｇ／ｍとした。

（発明の効果）以上のように本発明鋼板は、十分な耐食性を有し、また
長期間の使用に耐え、しかも意匠性にも優れている。従
って、自動車エンジン排気系材料として好適である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．０５〜１．５％、Ｃｒ：１０〜１８．５％、Ｍｏ：１．０〜３．０％、Ａｌ：０．００５〜０．１％、さらにＴｉ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：０．０５〜１．０％をそれぞれ１種または２種を
含有し、残部がＦｅと不可避的不純物からなる鋼に溶融
アルミめっきすることを特徴とする耐食性の優れたエン
ジン排ガス系材料用アルミめっき鋼板。
（２）重量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｓｉ：０．６％以下、Ｍｎ：０．０５〜１．５％、Ｃｒ：１０〜１８．５％、Ｍｏ：１．０〜３．０％、Ａｌ：０．００５〜０．１％、さらにＴｉ：０．０５〜１．０％、Ｎｂ：０．０５〜１．０％をそれぞれ１種または２種含
有し、またさらに、Ｎｉ：０．１〜１．０％、Ｃｕ：０．０３〜１．０％、Ｗ：０．０５〜０．５％、Ｖ：０．０５〜０．５％、Ｚｒ：０．０５〜１．０％をそれぞれ１種または２種以
上含有し、残部がＦｅと不可避的不純物からなる鋼に溶
融アルミめっきすることを特徴とする耐食性の優れたエ
ンジン排ガス系材料用アルミめっき鋼板。
（３）さらに、鋼成分としてＣａ、またはＣｅをそれぞ
れ０．００１〜０．０３％で１種または２種含有するこ
とを特徴とする請求項（１）または（２）記載の耐食性
の優れたエンジン排ガス系材料用アルミめっき鋼板。