JPWO2016059678A1 - めっき鋼板及び燃料タンク - Google Patents

Abstract

ホットスタンプ成形体は、鋼板（３０）と、鋼板（３０）の第１の主面（３１）上の第１のめっき層（１０）と、鋼板（３０）の第２の主面（３２）上の第２のめっき層（２０）と、を有する。第１のめっき層（１０）は、第１の主面（３１）上の第１のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層（１１）と、第１のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層（１１）上の第１のＡｌ−Ｓｉ合金層（１２）と、を有する。第２のめっき層（２０）は、第２の主面（３２）上の第２のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層（２１）と、第２のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層（２１）上の第２のＡｌ−Ｓｉ合金層（２２）と、を有する。第１のめっき層（１０）のめっき付着量は３１ｇ／ｍ２〜６０ｇ／ｍ２であり、第２のめっき層（２０）のめっき付着量は５ｇ／ｍ２〜２９ｇ／ｍ２である。

Description

本発明は、トラック及びバス等の燃料タンク等に適しためっき鋼板及び燃料タンクに関する。

普通自動車の燃料タンクは車体のデザインに合わせて最終段階で設計されることが多く、その形状は複雑なことが多い。このため、普通自動車の燃料タンクの材料には、一般に、深絞り成形性、成形後の耐衝撃性、耐燃料、耐食性、塩害耐食性、シーム溶接性、スポット溶接性等が要求される。

これに対し、トラック及びバスの燃料タンクの形状は比較的単純である。従って、トラック及びバスの燃料タンクの材料には、普通自動車の燃料タンクの材料に要求されるほどの複雑な形状への成形性は必要とされない。また、多くのトラック及びバスは軽油を燃料としており、軽油はガソリンと比較して酸化劣化し難い。従って、ガソリン用の燃料タンクほどの耐燃性や耐食性も必要とされない。その一方で、トラック及びバスの燃料タンク用の材料には、燃料タンクの生産効率の向上、つまり、より低コストで燃料タンクを製造できるようにすることが要求されている。特に溶接性の向上が要求されており、シーム溶接性及びスポット溶接性に優れた材料が希求されている。そして、自動車の燃料タンク用の材料が特許文献１及び特許文献２に記載されている。しかしながら、これら材料によっても十分なシーム溶接性及びスポット溶接性を得ることはできない。

また、コモンレール方式とよばれる燃料噴射技術では、非常に微細な燃料を噴出させるため、金属石鹸の影響で噴射孔の目詰まりが生じることがある。例えば特許文献３に、脂肪酸亜鉛が目詰まりの原因となり得ることが記載されている。従って、亜鉛を含むめっき鋼板は、コモンレール方式の燃料噴射技術に適していない。

更に、Ａｌめっき鋼板が特許文献４〜７に記載されているが、これら特許文献に記載されたＡｌめっき鋼板によっても十分なシーム溶接性及びスポット溶接性を得ることはできない。

特開平１０−７２６４１号公報 国際公開第２００７／００４６７１号 特開２００６−３０６０１８号公報 特開昭６２−１６１９４４号公報 特開平１０−２６５９２８号公報 特開２００８−２２３０８４号公報 特開平１０−１７６２８７号公報

本発明は、燃料タンクに用いられた場合の燃料に対する耐食性を確保しながら溶接性を向上することができるめっき鋼板及び燃料タンクを提供することを目的とする。

本発明者らは、従来のめっき鋼板では十分なシーム溶接性及びスポット溶接性が得られない原因を究明すべく鋭意検討を行った。

Ａｌめっき鋼板のシーム溶接で生じる問題の一つとして、ブローホール欠陥が挙げられる。ブローホール欠陥の発生原因は以下と考えられる。上下の電極輪を用いたシーム溶接において、熱により電極輪に含まれるＣｕとめっき層に含まれるＡｌとが反応し、反応生成物が電極輪とめっき層との界面に生成する。この結果、反応生成物を介して電極輪とめっき鋼板との間に密着力が作用するようになり、電極輪がめっき鋼板から離れる際にめっき鋼板が電極輪に引っ張られ、ブローホール欠陥が生じる。Ａｌめっき鋼板のシーム溶接で生じる問題の他の一つに、電極輪にめっき層との反応に伴う反応生成物が付着し、この反応生成物が電極輪から欠落することで生じる溶接品位の低下が挙げられる。

これらの問題はいずれも、電極輪に含まれるＣｕとめっき層に含まれるＡｌとの反応が原因である。このような事項に着目し、本願発明者らは、めっき鋼板の電極輪と接触する面、つまり燃料タンクの外面となる面におけるめっき付着量を低下させることが極めて有効であることを見出した。その一方で、めっき鋼板の他方の面は燃料タンクの内面となり、燃料と接することになる。このため、めっき鋼板の他方の面におけるめっき付着量は、燃料に対する耐食性を確保できるようにすることが重要である。そして、本願発明者らは、燃料タンクの外面となる面におけるめっき付着量を、内面となる面におけるめっき付着量よりも低くすることで、従来のものよりも、溶接性及び内面の耐食性のバランスのとれた特性を得ることができることに想到した。

本願発明者らは、鋼板中のリン（Ｐ）によりシーム溶接性が向上するとの知見を得た。特にめっき付着量が低い場合にＰによるシーム溶接性の向上が顕著であることが判明した。Ａｌを含むめっき層中の合金層に鋼板中のＰが拡散し、めっき層の表面にＡｌＰが形成されて電極輪に含まれるＣｕとの反応が抑制されているものと推定している。

本願発明者らは、鋼板の厚さがシーム溶接性及びスポット溶接性に大きく影響するとの知見も得た。特に、鋼板が薄い場合にめっき付着量の影響が大きく出やすい。従って、鋼板が薄い場合に、めっき鋼板の両面の間にめっき付着量の差を設けることが好適である。その一方で、めっき鋼板が厚い場合は、めっき付着量の差が小さくても大きな問題は生じない。

そして、本願発明者らは、これらの知見に基づいて、以下に示す発明の諸態様に想到した。

（１）
鋼板と、
前記鋼板の第１の主面上の第１のめっき層と、
前記鋼板の第２の主面上の第２のめっき層と、
を有し、
前記鋼板は、
質量％で、
Ｃ ：０．０００５％〜０．０８００％、
Ｓｉ：０．００３％〜０．５００％、
Ｍｎ：０．０５％〜０．８０％、
Ｐ ：０．００５％〜０．０５０％、
Ｓ ：０．１００％以下、
Ａｌ：０．０８０％以下、
Ｎ ：０．００５０％以下、
Ｔｉ：０．０００％〜０．１００％、
Ｎｂ：０．０００％〜０．０５０％、
Ｂ ：０．０００％〜０．０１００％、
残部：Ｆｅ及び不純物
で表される化学組成を有し、
前記第１のめっき層は、
前記第１の主面上の第１のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層と、
前記第１のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層上の第１のＡｌ−Ｓｉ合金層と、
を有し、
前記第２のめっき層は、前記第２の主面上の第２のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層を有し、
前記第１のめっき層のめっき付着量は３１ｇ／ｍ^２〜６０ｇ／ｍ^２であり、
前記第２のめっき層のめっき付着量は５ｇ／ｍ^２〜２９ｇ／ｍ^２であることを特徴とするめっき鋼板。

（２）
前記第２のめっき層は、前記第２のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層上の第２のＡｌ−Ｓｉ合金層を有することを特徴とする（１）に記載のめっき鋼板。

（３）
前記化学組成において、
Ｔｉ：０．００１〜０．１００％、
Ｎｂ：０．００１〜０．０５０％、若しくは
Ｂ ：０．０００３％〜０．０１００％、
又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする（１）又は（２）に記載のめっき鋼板。

（４）
前記第１のめっき層のめっき付着量をＸ（ｇ／ｍ^２）、前記第２のめっき層のめっき付着量をＹ（ｇ／ｍ^２）、前記鋼板の厚さをＴ（ｍｍ）としたとき、「（Ｘ−Ｙ）−（２６．７−１３．３Ｔ）＞０」の関係が成り立つことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のめっき鋼板。

（５）
前記第２のめっき層上の、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｉ若しくはＶ又はこれらの任意の組み合わせの化合物を含有する化成処理皮膜を有し、
前記化成処理皮膜の付着量は、５０ｍｇ／ｍ^２〜１０００ｍｇ／ｍ^２であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のめっき鋼板。

（６）
（１）〜（５）のいずれかに記載のめっき鋼板からなるタンク本体を有し、
前記第１のめっき層が前記タンク本体の内側に、前記第２のめっき層が前記タンク本体の外側にあることを特徴とする燃料タンク。

本発明によれば、適切なめっき層が含まれるため、燃料タンクに用いられた場合の燃料に対する耐食性を確保しながら溶接性を向上することができる。

図１は、第１の実施形態に係るめっき鋼板を示す断面図である。 図２は、第２の実施形態に係るめっき鋼板を示す断面図である。 図３は、第３の実施形態に係るめっき鋼板を示す断面図である。 図４は、第４の実施形態に係るめっき鋼板を示す断面図である。 図５は、第３の実施形態の変形例を示す断面図である。 図６は、第４の実施形態の変形例を示す断面図である。 図７は、めっき鋼板の断面を示す光学顕微鏡写真である。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係るめっき鋼板を示す断面図である。

第１の実施形態に係るめっき鋼板１には、図１に示すように、鋼板３０と、鋼板３０の第１の主面３１上の第１のめっき層１０と、鋼板３０の第２の主面３２上の第２のめっき層２０と、が含まれる。第１のめっき層１０には、第１の主面３１上の第１のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層１１と、第１のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層１１上の第１のＡｌ−Ｓｉ合金層１２と、が含まれる。第２のめっき層２０には、第２の主面３２上の第２のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層２１と、第２のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層２１上の第２のＡｌ−Ｓｉ合金層２２と、が含まれる。第１のめっき層１０のめっき付着量は３１ｇ／ｍ^２〜６０ｇ／ｍ^２であり、第２のめっき層２０のめっき付着量は５ｇ／ｍ^２〜２９ｇ／ｍ^２である。

ここで、鋼板３０及びその製造に用いる鋼スラブの化学組成について説明する。以下の説明において、鋼板３０及びその製造に用いる鋼スラブに含まれる各元素の含有量の単位である「％」は、特に断りがない限り「質量％」を意味する。本実施形態に係る鋼板３０及びその製造に用いる鋼スラブは、Ｃ：０．０００５％〜０．０８００％、Ｓｉ：０．００３％〜０．５００％、Ｍｎ：０．０５％〜０．８０％、Ｐ：０．００５％〜０．０５０％、Ｓ：０．１００％以下、Ａｌ：０．０８０％以下、Ｎ：０．００５０％以下、Ｔｉ：０．０００％〜０．１００％、Ｎｂ：０．０００％〜０．０５０％、Ｂ：０．０００％〜０．０１００％、残部：Ｆｅ及び不純物で表される化学組成を有している。不純物としては、鉱石やスクラップ等の原材料に含まれるもの（Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｎｉ等）、製造工程において含まれるもの（Ｃｅ等のＲＥＭ、Ｃａ等）、が例示される。

（Ｃ：０．０００５％〜０．０８００％）
Ｃは、鋼板の強度に寄与する元素である。Ｃ含有量が０．０００５％未満では、十分な強度が得られない。従って、Ｃ含有量は０．０００５％以上とする。より高い強度を得るために、Ｃ含有量は好ましくは０．００１０％以上である。Ｃ含有量が０．０８００％超では、十分な延性が得られない。トラック及びバス等の燃料タンク用めっき鋼板を複雑な形状に成形することは少ないが、延性が低すぎる場合には部位によっては成形が困難になる。従って、Ｃ含有量は０．０８００％以下とする。より優れた延性を得るために、Ｃ含有量は好ましくは０．０５００％である。

（Ｓｉ：０．００３％〜０．５００％）
Ｓｉは、鋼板の強度に寄与する元素である。Ｓｉ含有量が０．００３％未満では、十分な強度が得られない。従って、Ｓｉ含有量は０．００３％以上とする。Ｓｉ含有量が０．５００％超では、十分なめっき性が得られない。従って、Ｓｉ含有量は０．５００％以下とする。

（Ｍｎ：０．０５％〜０．８０％）
Ｍｎは、鋼板の強度に寄与する元素である。Ｍｎは、熱延時におけるＳに起因する熱間脆性の抑制にも寄与する。Ｍｎ含有量が０．０５％未満では、上記作用による効果が十分には得られない。従って、Ｍｎ含有量は０．０５％以上とする。Ｍｎ含有量が０．８０％超では、十分な加工性が得られない。従って、Ｍｎ含有量は０．８０％以下とする。

（Ｐ：０．００５％〜０．０５０％）
Ｐは、固溶強化により鋼板の強度を高める元素である。また、上記のように、Ｐは、めっき付着量が少ない場合にシーム溶接性の向上に寄与する元素でもある。Ｐ含有量が０．００５％未満では、上記作用による効果が十分には得られない。従って、Ｐ含有量は０．００５％以上とする。Ｐ含有量が０．０５０％超では、十分な靱性が得られない。Ｐは、粒界に偏析しやすく、特に鋼板の強度が高い場合に低温脆化を引き起こす。従って、Ｐ含有量は０．０５０％以下とする。

（Ｓ：０．１００％以下）
Ｓは、必須元素ではなく、例えば鋼板中に不純物として含有される。Ｓは、熱間加工性を劣化させ、また、鋼板の加工性を劣化させる元素である。このため、Ｓ含有量は低ければ低いほどよい。特にＳ含有量が０．１００％超で、これらの悪影響が顕著となる。従って、Ｓ含有量は０．１００％以下とする。なお、Ｓ含有量の低減にはコストがかかり、０．００１％未満まで低減しようとすると、コストが著しく上昇する。このため、Ｓ含有量は０．００１％以上としてもよい。

（Ａｌ：０．０８０％以下）
Ａｌは、必須元素ではなく、例えば鋼板中に不純物として含有される。Ａｌは、鋼板中にアルミナを主体とする酸化物を形成して局部変形能を劣化させる。このため、Ａｌ含有量は低ければ低いほどよい。特にＡｌ含有量が０．０８０％超で、これらの悪影響が顕著となる。従って、Ａｌ含有量は０．０８０％以下とする。なお、Ａｌは脱酸に有効な元素であり、Ａｌ含有量が０．００５％未満では、製鋼時の脱酸が不十分で、鋼板中に酸化物が多量に残存して十分な局部変形能が得られないことがある。このため、Ａｌ含有量は０．００５％以上としてもよい。

（Ｎ：０．００５０％以下）
Ｎは、必須元素ではなく、例えば鋼板中に不純物として含有される。Ｎは、析出物を生成し、溶接熱影響部の靭性を劣化させる。このため、Ｎ含有量は低ければ低いほどよい。特にＮ含有量が０．００５０％超で、溶接熱影響部の靭性の劣化が顕著となる。従って、Ｎ含有量は０．００５０％以下とする。なお、Ｎ含有量の低減にはコストがかかり、０．００１０％未満まで低減しようとすると、精錬コストが著しく上昇する。このため、Ｎ含有量は０．００１０％以上としてもよい。

Ｔｉ、Ｎｂ及びＢは、必須元素ではなく、めっき鋼板及び鋼スラブに所定量を限度に適宜含有されていてもよい任意元素である。

（Ｔｉ：０．０００％〜０．１００％、Ｎｂ：０．０００％〜０．０５０％、Ｂ：０．０００％〜０．０１００％）
Ｔｉ及びＮｂは、微細な炭化物を形成して鋼板の加工性の向上に寄与する元素である。Ｂは、鋼板の二次加工性を向上させる元素である。従って、これらの元素からなる群から選択された１種又は任意の組み合わせが含有されていてもよい。しかし、Ｔｉ含有量が０．１００％超では、上記作用による効果が飽和し、徒にコストが上昇するだけであり、Ｎｂ含有量が０．０５０％超では、上記作用による効果が飽和し、徒にコストが上昇するだけであり、Ｂ含有量が０．０１００％超では、十分な加工性が得られない。従って、Ｔｉ含有量は０．１００％以下とし、Ｎｂ含有量は０．０５０％以下とし、Ｂ含有量は０．０１００％以下とする。上記作用による効果を確実に得るために、Ｔｉ含有量及びＮｂ含有量は、いずれも好ましくは０．００１％以上であり、Ｂ含有量は、好ましくは０．０００３％以上である。つまり、「Ｔｉ：０．００１〜０．１００％」、「Ｎｂ：０．００１〜０．０５０％」、若しくは「Ｂ：０．０００３％〜０．０１００％」、又はこれらの任意の組み合わせが満たされることが好ましい。

次に、第１のめっき層１０及び第２のめっき層２０の付着量について説明する。

上述のように、第１のめっき層１０には、第１のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層１１及び第１のＡｌ−Ｓｉ合金層１２が含まれ、第２のめっき層２０には、第２のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層２１及び第２のＡｌ−Ｓｉ合金層２２が含まれる。これらＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層の厚さは特に限定されないが、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層は硬質で脆いため、厚過ぎると良好な加工性が得られないことがある。従って、第１のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層１１及び第２のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層２１の厚さはいずれも好ましくは４μｍ以下である。また、第１のＡｌ−Ｓｉ合金層１２の厚さは、耐食性及び加工性の確保等の観点から好ましくは３μｍ以上である。

詳細は後述するが、第１のめっき層１０及び第２のめっき層２０は、例えばＡｌ及びＳｉを含有するめっき浴を用いた溶融めっき法により形成される。その場合、めっき浴の組成と実質的に同一の組成の第１のＡｌ−Ｓｉ合金層１２が第１のめっき層１０に含まれ、めっき浴の組成と実質的に同一の組成の第２のＡｌ−Ｓｉ合金層２２が第２のめっき層２０に含まれる。第１のＡｌ−Ｓｉ合金層１２及び第２のＡｌ−Ｓｉ合金層２２は耐食性の向上に寄与する。

上述のように、第１のめっき層１０のめっき付着量は３１ｇ／ｍ^２〜６０ｇ／ｍ^２であり、第２のめっき層２０のめっき付着量は５ｇ／ｍ^２〜２９ｇ／ｍ^２である。

めっき鋼板を用いて燃料タンクを製造する場合、めっき鋼板の一方の主面が内面となり、他方の主面が外面となる。そして、内面となる主面は燃料に晒され、外面となる主面は溶接環境に晒される。従って、内面となる主面と外面となる主面とを比較すると、めっき付着量は内面となる主面で高くなっていることが好ましい。そこで、本実施形態では、第１のめっき層１０と第２のめっき層２０との間でめっき付着量を異ならせている。本実施形態に係るめっき鋼板１を用いて燃料タンクを製造する場合、厚目付の第１のめっき層１０が内面側、薄目付の第２のめっき層２０が外面側になるように成形を行えばよい。

上述のように、めっき鋼板１は第２のめっき層２０が燃料タンクの外側となるように成形される。従って、第２のめっき層２０はシーム溶接性及びスポット溶接性に大きな影響を与える。また、第２のめっき層２０は、塩害等に対する耐食性の向上に寄与する。第２のめっき層２０のめっき付着量が２９ｇ／ｍ^２超では、良好なシーム溶接性及びスポット溶接性が得られない。従って、第２のめっき層２０のめっき付着量は２９ｇ／ｍ^２以下とする。後述のように、第２のめっき層２０は、例えば溶融めっき法により形成されるものであるところ、第２のめっき層２０のめっき付着量を５ｇ／ｍ^２未満とすることが困難である。従って、第２のめっき層２０のめっき付着量は５ｇ／ｍ^２以上とする。

上述のように、めっき鋼板１は第１のめっき層１０が燃料タンクの内側となるように成形される。従って、第１のめっき層１０は軽油及びガソリン等の燃料に対する耐食性、及び燃料の酸化や劣化に伴って生成する蟻酸、酢酸等の有機酸に対する耐食性に大きな影響を与える。第１のめっき層１０のめっき付着量が３１ｇ／ｍ^２未満では、十分な耐食性が得られない。従って、第１のめっき層１０のめっき付着量は３１ｇ／ｍ^２以上とする。後述のように、第１のめっき層１０は溶融めっき法により第２のめっき層２０と並行して形成されるところ、第２のめっき層２０のめっき付着量が２９ｇ／ｍ^２以下であるため、第１のめっき層１０のめっき付着量を６０ｇ／ｍ^２超とすることは困難である。従って、第１のめっき層１０のめっき付着量は６０ｇ／ｍ^２以下とする。

めっき付着量は通常の方法により測定することができる。例えば、重量法でめっき付着量を測定し、蛍光Ｘ線強度との間に検量線を作成して蛍光Ｘ線で付着量を測定することが望ましい。これら測定は、めっき鋼板の板幅方向の中央部及び両端部（例えば両端面から５０ｍｍだけ中央よりの位置）で行い、これら３点での測定値の平均値をその面の代表値とする。

第１のめっき層１０のめっき付着量と第２のめっき層２０のめっき付着量との差と鋼板３０の厚さとの間に所定の関係が成り立つことが好ましい。具体的には、第１のめっき層１０のめっき付着量をＸ（ｇ／ｍ^２）、第２のめっき層２０のめっき付着量をＹ（ｇ／ｍ^２）、鋼板３０の厚さをＴ（ｍｍ）としたとき、「（Ｘ−Ｙ）−（２６．７−１３．３Ｔ）＞０」の関係が成り立つことが好ましい。この関係は、鋼板３０が薄いほど、めっき付着量の差が大きいことが好ましいことを意味している。シーム溶接及びスポット溶接のいずれにおいても、溶接電極に含まれる銅とめっき層に含まれる金属との反応が、溶接性の低下の根本の原因である。従って、鋼板が薄いほど、溶融部からめっき鋼板の溶接電極と接する表面までの距離が短く、その影響を顕著に受けるものと考えられる。

次に、第１の実施形態に係るめっき鋼板１の製造方法について説明する。

この製造方法では、上記化学組成の溶鋼から鋼スラブを取得する。鋼スラブは、例えば連続鋳造により取得することができる。厚さが１００ｍｍ以下の薄スラブを鋳造し、これを鋼スラブとしてもよい。

次いで、鋼スラブの熱間圧延を行う。熱間圧延の条件は特に限定されない。加熱温度は、例えば１４００℃以下とし、好ましくは１２５０℃以下とする。また、最終圧延の終了温度は好ましくはＡｒ３点以上とし、巻き取り温度は好ましくは６００℃〜７５０℃とする。このようにして熱延鋼板が得られる。

次いで、熱延鋼板のめっき処理を行う。このとき、本実施形態では、熱延鋼板の表裏間でめっき付着量を異ならせる。めっき処理は、例えばＡｌ及びＳｉを含むめっき浴を用いた溶融めっき法により行う。

溶融めっき法によるめっき処理を行う場合、めっき付着量の制御は、例えばガスワイピング法により行う。めっき付着量は、ガス圧、ラインスピード、鋼板−ノズル間距離、ノズルギャップ、ノズル形状等により制御することができる。本実施形態では、熱延鋼板の表裏間でめっき付着量を異ならせるために、例えば表裏面間でガス圧、鋼板−ノズル間距離若しくはノズルギャップ又はこれらの任意の組み合わせを異ならせる。工業的には、本実施形態に係るめっき鋼板を製造するために用いるめっき製造ラインでは、鋼板の表裏面間でめっき付着量を同一とする鋼板も製造することが想定される。このため、鋼板−ノズル間距離及び／又はガス圧の調整によりめっき付着量を表裏面間で異ならせることが好ましい。

そして、Ａｌ及びＳｉを含むめっき浴を用いてめっき処理を行う場合、めっき浴に含まれるＡｌ及びＳｉが熱延鋼板中Ｆｅと反応して、熱延鋼板の表層部に金属間化合物からなるＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層が形成される。また、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層上に、めっき浴と実質的に同一の組成のＡｌ―Ｓｉ合金層が形成される。

このようにして、鋼板３０、第１のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層１１、第１のＡｌ−Ｓｉ合金層１２、第２のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層２１及び第２のＡｌ−Ｓｉ合金層２２を含むめっき鋼板１を製造することができる。

なお、熱延鋼板にめっき処理を行うのではなく、熱延鋼板の冷間圧延を行うことによって冷延鋼板を形成し、冷延鋼板にめっき処理を行うことによってもめっき鋼板１を製造することができる。冷延鋼板の再結晶焼鈍を行い、その後にめっき処理を行うことによってもめっき鋼板１を製造することができる。冷間圧延の条件は特に限定されない。例えば、冷延圧下率は、例えば一般的な４０％〜８０％としてもよい。再結晶焼鈍の条件も特に限定されない。

なお、めっき処理の方法は溶融めっき法に限定されない。例えば、溶融塩電解法又は蒸着法によりめっき処理を行ってもよい。但し、溶融めっき法は、工業的なコストの面で溶融塩電解法及び蒸着法よりも優れている。従って、溶融めっき法によりめっき処理を行うことが好ましい。

めっき処理を溶融めっき法により行う場合、めっき浴はＡｌを８５質量％以上含有することが好ましい。また、めっき浴のＳｉ含有量が質量％未満では、めっき処理後にＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層が成長し過ぎて加工性が低下することがある。従って、めっき浴のＳｉ含有量は好ましくは質量％以上であり、より好ましくは質量％以上である。めっき浴のＳｉ含有量が１５質量％超では、十分な耐食性が得られないことがある。従って、めっき浴のＳｉ含有量は好ましくは１５質量％以下であり、より好ましくは１２質量％以下である。

めっき処理を溶融めっき法により行う場合、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層の厚さは、浴温、浴組成、侵入板温、冷却速度及びラインスピードにより調整することができ、例えば２μｍ〜５μｍとする。めっき鋼板を薄く製造する場合ほどラインスピードを高くすることができ、ラインスピードが高いほどＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層が薄くなる。上記のように、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層は硬質で脆いため、厚過ぎると良好な加工性が得られないことがある。従って、第１のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層１１及び第２のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層２１の厚さはいずれも好ましくは４μｍ以下とする。

第１の実施形態によれば、優れた溶接性が得られると共に、燃料に対する良好な耐食性を得ることもできる。従って、トラック又はバス用の燃料タンクの生産性の向上に寄与し、トラック又はバス用の燃料タンクの材料として好適である。

なお、めっき層には亜鉛が含まれていないことが好ましい。金属石鹸の生成に伴う噴射孔の目詰まりを回避するためである。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図２は、第２の実施形態に係るめっき鋼板を示す断面図である。

第２の実施形態に係るめっき鋼板２では、図２に示すように、鋼板３０の第２の主面３２側の表層にＡｌ−Ｓｉ合金層２２がない。他の構成は第１の実施形態に係るめっき鋼板１と同様である。第２の実施形態によれば、第２の主面３２側で外部に露出する層がＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層２１であるため、より優れたシーム溶接性及びスポット溶接性を得ることができ、外面塗装（塗料膜）との密着性がより良好なものとなる。

第２の実施形態に係るめっき鋼板２は、例えば次の２種類の方法により製造することができる。第１の製造方法では、第１の実施形態と同様の処理を行った後にめっき層２０を再加熱する。第２の製造方法では、めっき付着量をできるだけ小さくし、めっき浴の浴温を高目にしておき、めっき浴の予熱でＡｌ及びＳｉとＦｅとの反応を促進させる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図３は、第３の実施形態に係るめっき鋼板を示す断面図である。

第３の実施形態に係るめっき鋼板３には、図３に示すように、第２のめっき層２０上の化成処理皮膜２３が含まれる。他の構成は第１の実施形態と同様である。第３の実施形態によれば、化成処理皮膜２３が含まれているため、より優れたシーム溶接性及びスポット溶接性を得ることができ、外面塗装（塗料膜）との密着性がより良好なものとなる。

化成処理皮膜２３は、例えばＣｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｉ若しくはＶ又はこれらの任意の組み合わせの化合物を含有する。化成処理皮膜２３の付着量が５０ｍｇ／ｍ^２未満では、シーム溶接性及びスポット溶接性を向上させる効果を十分には得られないことがある。従って、化成処理皮膜２３の付着量は好ましくは５０ｍｇ／ｍ^２以上である。化成処理皮膜２３の付着量が１０００ｍｇ／ｍ^２超では、めっき鋼板３の表面抵抗が大きくなりすぎてシーム溶接性及び／又はスポット溶接性が逆に低下することがある。従って、化成処理皮膜２３の付着量は好ましくは１０００ｍｇ／ｍ^２以下である。

化成処理皮膜の付着量は、めっき付着量の測定と同様に、例えば、重量法でめっき付着量を測定し、蛍光Ｘ線強度との間に検量線を作成して蛍光Ｘ線で付着量を測定することが望ましい。これら測定は、めっき鋼板の板幅方向の中央部及び両端部（例えば両端面から５０ｍｍだけ中央よりの位置）で行い、これら３点での測定値の平均値をその面の代表値とする。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。図４は、第４の実施形態に係るめっき鋼板を示す断面図である。

第４の実施形態に係るめっき鋼板４には、図４に示すように、第２のめっき層２０上の化成処理皮膜２３が含まれる。他の構成は第２の実施形態と同様である。第４の実施形態によれば、第２の実施形態の効果及び第３の実施形態の効果を得ることができる。

図５に示すように、第３の実施形態に係るめっき鋼板３に、第１のめっき層１０上の化成処理皮膜１３が含まれていてもよく、図６に示すように、第４の実施形態に係るめっき鋼板４に、第１のめっき層１０上の化成処理皮膜１３が含まれていてもよい。化成処理皮膜１３は、化成処理皮膜２３と並行して形成することができる。

なお、Ａｌ−Ｓｉ合金層及びＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層は、断面検鏡より確認することができる。図７は、めっき鋼板の断面を示す光学顕微鏡写真である。図７に示すように、Ａｌ−Ｓｉ合金層及びＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層は、光学顕微鏡による観察で明確に区別できる。ＳＥＭ（scanning electron microscope）−ＥＤＳ（energy dispersion X-ray spectroscopy）、ＥＰＭＡ（electron probe micro-analyzer）等の元素分析によって確認することも可能である。

次に、本発明の実施形態に係るめっき鋼板を用いて燃料タンクを製造する方法について説明する。まず、めっき鋼板に曲げ加工を施して四角筒とし、この四角筒の両端開口部に鏡板を突合せ溶接してタンク本体を製造する。四角筒を製造する際は、薄目付の第２のめっき層を外面側とする。次いで、タンク本体の内部に燃料の流通孔を複数有する複数の仕切板を配置し、仕切板とタンク本体とをスポット溶接してタンク本体の内部を複数の分割室に仕切る。その後、タンク本体の上面に給油口を設ける。燃料タンクの内面（第１のめっき層が露出する面）は通常無塗装とし、外面には塗装することが多い。外面の塗装種、塗装膜厚については特に限定されない。例えば、メラミン系の水溶性樹脂を用いて、厚さが１０μｍ〜１００μｍ程度の塗装膜を形成することが望ましい。このようにして燃料タンクを製造することができる。塗装膜が厚いほど外面の防錆性は優れるがコストも増大するため、燃料タンクが置かれる車体の位置等に応じて適正な厚さを選定することが好ましい。このような燃料タンクはトラックやバスの燃料タンクとして好適である。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

次に、本発明の実施例について説明する。実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（第１の実験）
第１の実験では、表１に示す化学組成の溶鋼（鋼種Ａ〜Ｎ）を転炉から出鋼して鋼スラブを取得し、１２２０℃の加熱温度、８７０℃の仕上げ温度、６３０℃の巻取温度で熱間圧延を行った。表１中の空欄は、当該元素の含有量が検出限界未満であったことを示す。次いで、冷延圧下率を７０％として熱延鋼板の冷間圧延を行って厚さが１．４ｍｍの冷延鋼板を取得した。その後、連続溶融めっきラインにて焼鈍及びめっき処理を行った。このとき、焼鈍温度を７８０℃とし、めっき浴温を６６０℃とし、めっき浴の組成を９１質量％Ａｌ−９質量％Ｓｉとした。めっき処理後にめっき付着量の調整をガスワイピング法にて行った。このとき、冷延鋼板の表裏面におけるガスワイピングの条件を独立に制御して、表２に示すように、それぞれのめっき付着量を調整した。このようにして、めっき層を備えた種々のめっき鋼板を製造した。なお、表裏面に形成されためっき層のうちで、めっき付着量が多いものを第１のめっき層、めっき付着量が少ないものを第２のめっき層という。試料Ｎｏ．４では、表裏面のめっき付着量が等しいため、便宜的に、一方を第１のめっき層、他方を第２のめっき層とする。表２に示す試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２３に形成されためっき層は、いずれも、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金層及びＳｉ−Ａｌ合金層を含んでいた。なお、めっき浴には冷延鋼板等から溶解したＦｅが約２．５質量％混入していた。表１中の下線は、その数値が本発明の範囲から外れていることを示す。

その後、めっき鋼板のシーム溶接性及びスポット溶接性の評価を行った。また、有機酸に対する耐食性の評価も行った。これらの結果も表２に示す。表２中の下線は、その項目が本発明の範囲から外れていることを示す。

シーム溶接性の評価では、サイズが１００ｍｍ×５００ｍｍの２枚の試験片を、第２のめっき層が外側になるようにして重ね合わせてシーム溶接を行った。このとき、電極径は２５０ｍｍ、電極先端Ｒは８ｍｍ、加圧力は５００ｋｇｆ、溶接電流は１５ｋＡ、２ｏｎ−１ｏｆｆとし（６０Ｈｚ）、溶接速度は４ｍ／分とした。そして、連続的に１００組の溶接を行い、１００組目のナゲットの形成状況を観察した。溶接線１００ｍｍ当たりで発生したブローホールの最大径をＸ線法により計測した。シーム溶接性の評価はブローホールの最大径に基づいて行い、ブローホールの最大径が０．１ｍｍ以下のものを◎、０．１ｍｍ超０．５ｍｍ以下のものを○、０．５ｍｍ超のものを×とした。一般に、電極とめっき鋼板との反応が激しい場合には、電極及びめっき鋼板が互いに溶着気味となり、めっき鋼板を引き剥がす力が生じる。このため、反応が激しいほどブローホールが大きくなる。

スポット溶接性の評価では、サイズが２３０ｍｍ×３２０ｍｍの２枚の試験片を、第２のめっき層が外側になるようにして重ね合わせてスポット溶接を行った。このとき、先端６φ−４０ＲのＤＲ電極を使用し、加圧力は２５０ｋｇｆ、通電１２サイクル（６０Ｈｚ）、溶接電流は８ｋＡとした。そして、１０００点のスポット溶接を行い、１０００点目のナゲットの形成状況を観察した。スポット溶接性の評価はナゲット径に基づいて行い、ナゲット径が４ｍｍ以上のものを○、４ｍｍ未満のものを×とした。

耐食性の評価では、水中の蟻酸が約１００ｐｐｍ、酢酸が約２００ｐｐｍの腐食液を作製した。この腐食液は、ＪＩＳ Ｋ２２８７に従って酸化させたガソリンと酸化させていないガソリンとの混合物に水を１０体積％混合して調整した。次いで、この腐食液５００ｍＬ中に、サイズが３０ｍｍ×４０ｍｍで端面シールを施した試験片を１０００時間、浸漬させた。腐食液の温度は４５℃とした。耐食性の評価は、第１のめっき層における最大腐食深さに基づいて行い、最大腐食深さが０．２ｍｍ超のものを×、０．２ｍｍ以下のものを○とした。

表２に示すように、発明例では、良好な溶接性及び内面の耐食性を得ることができた。

一方、試料Ｎｏ．４では、第２のめっき層のめっき付着量が過剰であったため、十分なシーム溶接性及びスポット溶接性が得られなかった。試料Ｎｏ．５では、第１のめっき層のめっき付着量が過少であったため、十分な内面の耐食性が得られなかった。試料Ｎｏ．９では、第１のめっき層のめっき付着量が過剰であり、これに伴って第２のめっき層のめっき付着量も過剰であったため、十分なシーム溶接性及びスポット溶接性が得られなかった。試料Ｎｏ．１２では、鋼板のＰ含有量が過少であったため、十分なシーム溶接性及びスポット溶接性が得られなかった。試料Ｎｏ．１５では、鋼板のＰ含有量が過剰であったため、シーム溶接及びスポット溶接のいずれにおいてもナゲット内に割れが生じてしまった。

（第２の実験）
第２の実験では、鋼種Ｂを用い、上述のようにして厚さが１．４ｍｍの冷延鋼板を取得し、第１の実験と同様に、この冷延鋼板に連続溶融めっきラインにて焼鈍及びめっき処理を行った。このとき、第１のめっき層のめっき付着量は４０ｇ／ｍ^２とし、第２のめっき層のめっき付着量は１９ｇ／ｍ^２とした。このようにして、めっき層を備えためっき鋼板を作製した。更に、表３に示す薬液をめっき鋼板の両面に塗布し、８０℃で焼き付けて化成処理皮膜を形成した。そして、化成処理皮膜を備えためっき鋼板のスポット溶接性を評価した。この結果を表３に示す。スポット溶接性の評価では、打点数を１５００点とし、１５００点目のナゲットの形成状況を観察したことを除き、第１の実験と同様の条件でスポット溶接を行った。スポット溶接性の評価はナゲット径に基づいて行い、ナゲット径が４ｍｍ以上のものを○、４ｍｍ未満のものを△とした。

表３に示すように、試料Ｎｏ．３１〜Ｎｏ．３８では、１５００点目のスポット溶接でも４ｍｍ以上のナゲット径を得ることができ、特に優れたスポット溶接性が得られた。すなわち、連続打点が１５００点以上となることが示された。これらによれば、スポット溶接を１５００点以上連続して行っても良好なナゲットが得られる。試料Ｎｏ．３９では、化成処理皮膜の厚さが好ましい範囲を超えていたため、１０００点目のスポット溶接では４ｍｍ以上のナゲット径が得られたものの、１５００点目のスポット溶接ではナゲット径が４ｍｍ未満となっていた。試料Ｎｏ．４０では、化成処理皮膜が形成されていなかったため、１０００点目のスポット溶接では４ｍｍ以上のナゲット径が得られたものの、１５００点目のスポット溶接ではナゲット径が４ｍｍ未満となっていた。

（第３の実験）
第３の実験では、鋼種Ｍを用い、上述のようにして種々の厚さの冷延鋼板を取得し、第１の実験と同様に、この冷延鋼板に連続溶融めっきラインにて焼鈍及びめっき処理を行った。このとき、冷延鋼板の表裏面におけるガスワイピングの条件を独立に制御して、表４に示すように、それぞれのめっき付着量を調整した。このようにして、めっき層を備えた種々のめっき鋼板を製造した。表４に示すように、冷延鋼板の厚さは０．５ｍｍ〜１．８ｍｍとした。そして、めっき鋼板のシーム溶接性及び内面の耐食性の評価を行った。この結果を表４に示す。シーム溶接性及び内面の耐食性の評価は第１の実験と同様にして行った。

表４に示すように、パラメータＰＡ（＝（Ｘ−Ｙ）−（２６．７−１３．３Ｔ））が０超の試験Ｎｏ．５１、Ｎｏ．５３、Ｎｏ．５５、Ｎｏ．５６及びＮｏ．５９〜Ｎｏ．６２において、特に優れたシーム溶接性を得ることができた。試料Ｎｏ．５１と試料Ｎｏ．５２とを比較し、試料Ｎｏ．５１と試料Ｎｏ．５２とを比較すると明らかなように、特に鋼板が０．５ｍｍ又は０．８ｍｍと薄い場合には、第１のめっき層と第２のめっき層との間でめっき付着量の差が大きいほど、優れたシーム溶接性が得られるといえる。

（第４の実験）
第４の実験では、鋼種Ｆを用い、上述のようにして厚さが１．６ｍｍの冷延鋼板を取得し、第１の実験と同様に、この冷延鋼板に連続溶融めっきラインにて焼鈍及びめっき処理を行った。このとき、第１のめっき層のめっき付着量は３３ｇ／ｍ^２とし、第２のめっき層のめっき付着量は８ｇ／ｍ^２とした。めっき浴の温度を６９０℃とし、めっき処理後の冷却を空冷により行ったところ、第２のめっき層では、Ａｌ−Ｓｉ合金層が消失し、外観は黒色を呈するようになった。そして、めっき鋼板のスポット溶接性の評価を行った。スポット溶接性の評価では、打点数を２０００点とし、２０００点目のナゲットの形成状況を観察したことを除き、第１の実験と同様の条件でスポット溶接を行った。この結果、２０００点目のスポット溶接でも５．１ｍｍ以上のナゲット径を得ることができ、特に優れたスポット溶接性が得られた。すなわち、Ａｌ−Ｓｉ合金層の消失に伴って、連続打点が２０００点以上となることが示された。

本発明は、例えば、トラックやバスの燃料タンク等に用いられるめっき鋼板の製造産業及び利用産業に利用することができる。

表４に示すように、パラメータＰＡ（＝（Ｘ−Ｙ）−（２６．７−１３．３Ｔ））が０超の試験Ｎｏ．５１、Ｎｏ．５３、Ｎｏ．５５、Ｎｏ．５６及びＮｏ．５９〜Ｎｏ．６２において、特に優れたシーム溶接性を得ることができた。試料Ｎｏ．５１と試料Ｎｏ．５２とを比較し、試料Ｎｏ．５３と試料Ｎｏ．５４とを比較すると明らかなように、特に鋼板が０．５ｍｍ又は０．８ｍｍと薄い場合には、第１のめっき層と第２のめっき層との間でめっき付着量の差が大きいほど、優れたシーム溶接性が得られるといえる。

Claims (6)

1. 鋼板と、
   前記鋼板の第１の主面上の第１のめっき層と、
   前記鋼板の第２の主面上の第２のめっき層と、
   を有し、
   前記鋼板は、
   質量％で、
   Ｃ ：０．０００５％〜０．０８００％、
   Ｓｉ：０．００３％〜０．５００％、
   Ｍｎ：０．０５％〜０．８０％、
   Ｐ ：０．００５％〜０．０５０％、
   Ｓ ：０．１００％以下、
   Ａｌ：０．０８０％以下、
   Ｎ ：０．００５０％以下、
   Ｔｉ：０．０００％〜０．１００％、
   Ｎｂ：０．０００％〜０．０５０％、
   Ｂ ：０．０００％〜０．０１００％、
   残部：Ｆｅ及び不純物
   で表される化学組成を有し、
   前記第１のめっき層は、
   前記第１の主面上の第１のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層と、
   前記第１のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層上の第１のＡｌ−Ｓｉ合金層と、
   を有し、
   前記第２のめっき層は、前記第２の主面上の第２のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層を有し、
   前記第１のめっき層のめっき付着量は３１ｇ／ｍ^２〜６０ｇ／ｍ^２であり、
   前記第２のめっき層のめっき付着量は５ｇ／ｍ^２〜２９ｇ／ｍ^２であることを特徴とするめっき鋼板。
2. 前記第２のめっき層は、前記第２のＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ合金層上の第２のＡｌ−Ｓｉ合金層を有することを特徴とする請求項１に記載のめっき鋼板。
3. 前記化学組成において、
   Ｔｉ：０．００１〜０．１００％、
   Ｎｂ：０．００１〜０．０５０％、若しくは
   Ｂ ：０．０００３％〜０．０１００％、
   又はこれらの任意の組み合わせが成り立つことを特徴とする請求項１又は２に記載のめっき鋼板。
4. 前記第１のめっき層のめっき付着量をＸ（ｇ／ｍ^２）、前記第２のめっき層のめっき付着量をＹ（ｇ／ｍ^２）、前記鋼板の厚さをＴ（ｍｍ）としたとき、「（Ｘ−Ｙ）−（２６．７−１３．３Ｔ）＞０」の関係が成り立つことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のめっき鋼板。
5. 前記第２のめっき層上の、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｓｉ若しくはＶ又はこれらの任意の組み合わせの化合物を含有する化成処理皮膜を有し、
   前記化成処理皮膜の付着量は、５０ｍｇ／ｍ^２〜１０００ｍｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のめっき鋼板。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のめっき鋼板からなるタンク本体を有し、
   前記第１のめっき層が前記タンク本体の内側に、前記第２のめっき層が前記タンク本体の外側にあることを特徴とする燃料タンク。

Images