JPH10168581A - アルミ系めっき鋼板または燃料タンク用アルミ系めっき鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車燃料タンク用素材として優れたプレス
成形性、耐食性、溶接性を兼備する防錆鋼板を提供す
る。 【解決手段】 少なくとも片面がＡｌまたはＡｌ−（３
〜１５％）Ｓｉ系合金で被覆された鋼板の被覆層表面
に、皮膜量がクロム換算で１０ｍｇ／ｍ² 以上３５ｍｇ
／ｍ² 未満であるクロメート皮膜を形成したアルミ系め
っき鋼板で、燃料タンク素材として望ましくは皮膜量が
クロム換算で２０ｍｇ／ｍ² 以上３０ｍｇ／ｍ² 以下で
あるクロメート皮膜を形成したアルミ系めっき鋼板。 【効果】 本発明によるアルミめっき鋼板は、良好な耐
食性、加工性と共に幅広い溶接手法が適用可能であり、
燃料タンク素材として最適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車使用部材、
並びに燃料タンク用素材として優れたプレス成形性、耐
食性、溶接性を兼備する防錆鋼板を提供する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の燃料タンクは複雑な形状を有す
る場合が多いことから優れた加工性(深絞り特性)が要求
される。また、自動車の重要保安部品であるため、その
使用材料には、フィルター目詰まりにつながるような腐
食生成物が無く、穴あき腐食の懸念のない材料で、しか
も容易に安定して溶接できる材料であることが重要であ
る。これら様々な特性を有する材料として、Ｐｂ−Ｓｎ
合金めっき鋼板（特公昭５７−６１８３３号公報）が自
動車燃料タンク素材として幅広く使用されてきている。
この材料はガソリンに対して安定な化学的性質を有し、
かつめっきが潤滑性に優れるためプレス成形性に優れ、
またスポット溶接やシーム溶接性等の抵抗溶接性にも優
れている。しかし近年環境への負荷という意味から鉛を
使用しない材料が求められている。

【０００３】この様なＰｂを使用せず、良好な耐食性及
び加工性を有する素材の一つがＡｌ系のめっき鋼板であ
る。Ａｌはその表面に安定な酸化皮膜が形成されるた
め、ガソリンを始めとして、アルコールや、ガソリンが
劣化した際に生じる有機酸に対し、良好な耐食性を示
す。従来耐食性を向上させる目的でＡｌめっき鋼板上に
クロメート処理を施した例が幾つか見られる。その例と
しては、特公平４−６８３９９号公報、特開昭５８−６
９７６号公報、特開昭５８−４８６７９号公報、特開昭
６０−５６０７２号公報がこれまで開示されている。し
かしながら、これらは燃料タンクとしての性能特性、及
び製造工程を考慮したとき、明細書中に示されているク
ロメート皮膜付着量では困難を伴う。

【０００４】すなわち、特公平４−６８３９９号公報は
Ｃｒ換算で３５〜７０ｍｇ／ｍ² 形成させることを特徴
としているが、この付着量では耐食性は良好であるもの
の、ロウの濡れ性を低下させ、ろう付け作業を困難にす
る、といった問題があり、パイプ等のろう付けを有する
タンクは製造が困難となる。また、特開昭５８−６９７
６号公報、特開昭５８−４８６７９号公報では５〜４０
ｍｇ／ｍ² のクロメート付着量に、さらに有機珪素撥水
剤で処理することを特徴とする例が開示されているが、
有機珪素撥水剤で処理をしても１０ｍｇ／ｍ² 未満では
燃料タンク素材としての耐食性に乏しく、ガソリン燃料
が劣化した際に生じる有機酸に対し耐食性不十分であ
る。また、３５ｍｇ／ｍ² 以上では特公平４−６８３９
９号公報と同様、耐食性は向上するものの、ロウの濡れ
性を低下させ、ロウ付け作業を困難にするといった問題
がある。また、特開昭６０−５６０７２号公報ではクロ
メート付着量１０ｍｇ／ｍ² 未満を特徴としており、燃
料タンクに必要とする耐食性得られない、といった問題
を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来のＡｌめ
っき鋼板では適用が困難であった燃料タンク用防錆鋼板
に対し、プレス成型可能でかつ良好な耐食性、溶接性を
有する燃料タンク用Ａｌ系めっき鋼板を提供するもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐食性、
成形性、溶接性に優れるＡｌめっき鋼板を種々検討した
結果、表面に適度な量のクロメート処理を行うことで燃
料タンクとして優れた特性を有する鋼板の開発を達成し
た。具体的には、少なくとも片面がＡｌまたはＡｌ−
（３〜１５％）Ｓｉ系合金で被覆された鋼板の被覆層表
面に、皮膜量がクロム換算で１０ｍｇ／ｍ² 以上３５ｍ
ｇ／ｍ² 未満であるクロメート皮膜を形成したアルミ系
めっき鋼板、燃料タンクとしてさらに望ましくは、少な
くとも片面がＡｌまたはＡｌ−（３〜１５％）Ｓｉ系合
金で被覆された鋼板の被覆層表面に、皮膜量がクロム換
算で１０ｍｇ／ｍ² 以上３０ｍｇ／ｍ² 以下であるクロ
メート皮膜を形成したアルミ系めっき鋼板が、燃料タン
ク素材として優れた耐食性を有し、また加工性、溶接性
等にも優れることを見出だしたものである。

【０００７】以下に本発明を詳細に説明する。本発明者
らは、燃料タンクに必要とされる特性及びその製造の難
易を種々検討した結果、Ａｌ系めっき被覆層表面にクロ
メート皮膜を１０ｍｇ／ｍ² 以上３５ｍｇ／ｍ² 未満、
燃料タンク素材として望ましくは２０ｍｇ／ｍ² 以上３
０ｍｇ／ｍ² 以下となるように形成すれば良いことを見
出した。耐食性を考慮すると、１０ｍｇ／ｍ² 未満では
その効果は不十分であり、加工部のめっき層クラックか
らの腐食が懸念される。また、スポット溶接時にめっき
金属が電極に付着し易くなり、連続作業性が低下する。
１０ｍｇ／ｍ² 以上の付着量で燃料タンクとして充分な
耐食性、抵抗溶接性を有するようになるが、２０ｍｇ／
ｍ² 以上では抵抗溶接性がさらに良好となる。一方付着
量が３５ｍｇ／ｍ² 以上では耐食性は良好となるもの
の、溶接性において、ロウの濡れ性を低下させる等の問
題を生じる。

【０００８】従って、これらの観点からＣｒ付着量は少
ないほどロウ付け性にとっては好ましく、本発明者らは
その上限を３５ｍｇ／ｍ² 未満、燃料タンクとして望ま
しくは３０ｍｇ／ｍ² 以下ということを見極めた。本発
明においては、めっきの後工程でクロメート処理を行う
ものであるが、クロメート処理液の組成は特に定めな
い。クロメート皮膜の組成は公知組成のクロメート処理
液で構成したものでよく、その製造方法も浸漬、スプレ
ー、電解、塗布など公知の方法で可能である。

【０００９】次に、めっき層の限定理由を説明する。め
っき層はＡｌのみでもよいが、Ｓｉを添加した方が好ま
しい。めっき被覆層中のＳｉ添加量であるが、この元素
は通常合金層を薄くする目的から１０％程度添加されて
いる。前述したように、溶融Ａｌめっきで生成する合金
層は非常に硬質で、かつ脆性であるために破壊の起点と
なりやすく、鋼板自体の延性も阻害する。通常の２〜３
μｍ程度の合金層でも延性は３ポイント程度低下する。
したがってこの合金層は薄ければ薄いほど加工に対して
有利に働く。Ｓｉは２％以上添加しないと合金層低減効
果が薄く、また１３％を越えるとその効果が飽和するこ
とに加えてＳｉが電気化学的にカソードとなりやすい事
からＳｉ量の増加はめっき層の耐食性劣化につながる。
このためＳｉ量は２〜１３％に限定する。

【００１０】また、一般にめっき付着量が増大すると耐
食性は向上するが、めっき密着性、溶接性は低下する。
種々の溶接を必要とする燃料タンク材に溶融Ａｌめっき
鋼板を適用する場合においては、溶接性の確保が重要で
あることから付着量の上限を片面当り５０ｇ／ｍ² とす
る。望ましくは片面当り４０ｇ／ｍ² 以下である。Ａｌ
めっきのそれ以外の条件については特に限定するもので
はない。しかし、合金層厚みは前述したように薄い方が
好ましい。溶融めっき後の後処理としては、クロメート
処理以外に、溶融めっき後の外観均一化処理であるゼロ
スパングル処理、めっきの改質処理である焼鈍処理、表
面状態、材質の調整のための調質圧延等があり得るが、
本発明においては特にこれらを限定せず、適用すること
も可能である。

【００１１】使用するめっき原板の組成も特に限定する
ものではない。しかし、高度な加工性を要求される部位
だけに、加工性に優れたＩＦ鋼の適用が望ましく、さら
には溶接後の気密性、二次加工性等を確保するためにＢ
を数ｐｐｍ添加した鋼板が望ましい。また、鋼板の製造
法としては通常の方法によるものとする。鋼成分は例え
ば転炉−真空脱ガス処理により調節され溶製され、鋼片
は連続鋳造法で製造され、熱間圧延される。熱間圧延、
またそれに続く冷間圧延の条件は鋼板の深絞り性に影響
を与える。特に優れた深絞り性を付与するためには、熱
延時の加熱温度を１１５０℃程度と低めに、また、熱延
の仕上温度は８００℃程度と低めに、巻取温度は６００
℃以上と高めに、冷延の圧下率は８０％程度と高めに設
定するのがよい。

【００１２】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。表１に示す成分の鋼を通常の転炉−真空脱ガス処
理により溶製し、鋼片とした後、通常の条件で熱間圧
延、冷延を行い、冷延鋼板（板厚０．８ｍｍ）を得た。
これを材料として、溶融Ａｌめっきを行った。溶融Ａｌ
めっきは無酸化炉−還元炉タイプのラインを使用し、焼
鈍もこの溶融めっきライン内で行った。焼鈍温度は８０
０〜８５０℃とした。めっき後ガスワイピング法でめっ
き付着量を調節した。この際のめっき温度は６６０℃と
し、めっき浴組成としてはＡｌ−Ｓｉを添加した。この
浴中には浴中のめっき機器やストリップから供給される
不純物としてのＦｅが含まれることがある。こうして製
造したＡｌめっき鋼板にＣｒＯ₃ ２０ｇ／ｌ、ＳｉＯ₂
６０ｇ／ｌからなるクロメート処理液に浸漬しリンガー
ロールにより付着量を調節した。８０℃の温風にて乾燥
を行った。こうして製造した鋼板の燃料タンクとしての
適性を下記に示す方法により評価した。その結果を表２
に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】（１）プレス加工性評価 油圧成型試験機により、直径５０ｍｍの円筒ポンチを用
いて、絞り比２．３で成型試験を行った。このときのし
わ抑え圧は５００ｋｇで行い、成形性の評価は次の指標
によった。 ◎：成型可能で、めっき層の欠陥なし。 ○：成型可能で、めっき層にわずかに疵発生。 △：成型可能で、めっき層に剥離発生。 ×：成型不可。

【００１６】（２）溶接性評価 溶接性はスポット溶接連続打点性、シーム溶接性、ロウ
の濡れ性により評価した。 （スポット溶接）径６ｍｍの電極を用い、溶接電流１０
ＫＡ、加圧力２００ｋｇ、溶接時間１２サイクルでスポ
ット溶接を行い、ナゲット径が４√ｔを切った時点まで
の連続打点数を評価した。（ここでｔは板厚） ○：連続打点５００〜１０００点 △：連続打点２５０〜５００点 ×：連続打点２５０点未満

【００１７】（ロウ拡がり）ＪＩＳ Ｚ−３１９１法に
より評価した。平板の試料をトルエン脱脂した後、板上
にフラックスを塗布し、ロウを一定量付け、加熱炉中で
所定の温度で一定時間加熱し、ロウの拡がり面積を測定
した。 （試験条件） ロウ：Ａｌ−１０％Ｓｉロウ（１００ｍｇ）、フラック
ス：塩化物−弗化物系（ＡＷＳ Ｎｏ１）、加熱温度：
５９０℃、加熱時間３０ｓ （評価） ◎：良好な拡がり性を示す。 ○：良好な広がりを示すが、わずかにエッジ部ヒケを生
じる。 △：ある程度広がりを示すが、エッジ部ヒケや巣を生じ
る。 ×：ほとんど広がらない。

【００１８】（３）耐食性評価 ガソリンに対する耐食性を評価した。方法は油圧成型試
験機によりフランジ幅２０ｍｍ、直径５０ｍｍ、深さ２
５ｍｍの平底円筒深絞りした試料に、試験液を入れて、
シリコンゴム製リングを介してガラスで蓋をした。この
試験後の腐食状況を目視観察した。 （試験条件） 試験液：ガソリン＋蒸留水１０％＋ギ酸２００ｐｐｍ 試験期間：４０℃で３ヶ月放置 （評価基準） ◎：変化無し ○：白錆発生０．１％未満 △：赤錆発生５％以下、または白錆発生０．１〜５０％ ×：赤錆発生５％超または白錆顕著 表２に示すようにクロメート付着量が低すぎると良好な
耐食性は得られず、また溶接性も劣る。逆に付着量が高
すぎると、ロウの濡れ性が低下する。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、自動車燃料タンク素材として
必要な良好な耐食性、プレス加工性を有し、かつ幅広い
溶接手法が適用可能であり、今後Ｐｂ系材料が環境問題
で使用が困難になったときの新しい燃料タンク素材とし
て非常に有望であり産業上の寄与も大きい。

フロントページの続き (72)発明者 岡田 伸義 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも片面がＡｌおよび不可避的不
   純物またはＳｉを３〜１５％含有し、残部がＡｌおよび
   不可避的不純物からなる合金で被覆された鋼板の被覆層
   表面に、皮膜量がクロム換算で１０ｍｇ／ｍ² 以上３５
   ｍｇ／ｍ² 未満であるクロメート皮膜を形成したことを
   特徴とするアルミ系めっき鋼板。
2. 【請求項２】 少なくとも片面がＡｌおよび不可避的不
   純物またはＳｉを３〜１５％含有し、残部がＡｌおよび
   不可避的不純物からなる合金で被覆された鋼板の被覆層
   表面に、皮膜量がクロム換算で１０ｍｇ／ｍ² 以上３０
   ｍｇ／ｍ² 以下であるクロメート皮膜を形成したことを
   特徴とする燃料タンク用アルミ系めっき鋼板。