JPH01177387A - アルコール燃熱料タンク用表面処理鋼板 - Google Patents

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］ この発明は、自動車などのアルコール系燃料タンク用の
材料で、燃料による腐食に耐える耐食性と、タンク成形
に要求される加工性とを有する表面処理鋼板に関するも
のである。

［従来技術］ 航空機や自動車などの燃料タンクでは、その腐食は重要
な問題である。

孔食によるタンク漏れは勿論、腐食生成物が燃料の循環
を阻害し、走行に支障を来すこともある。従って、これ
らのタンクを作る材料はタンクの成形に耐え得る加工性
と、燃料による腐食に耐える耐食性とを兼ね備えていな
ければならない。

従来、自動車の燃料には、一般にガソリンが用いられ、
ガソリンタンクの材料にはＺｎ鍍金鋼板や、ターンシー
トと呼ばれるＰｂ−Ｓｎ合金鍍金鋼板が使われてきた。

これらの表面処理鋼板はガソリンに対する耐食性も良好
で、且つ燃料タンクを成形する工程で要求される加工性
にも優れた特性を有していた。

しかしながら、石油ショック以降の代替エネルギーの開
発や、公害問題などから、近年ガソリンに替えてアルコ
ールが使われ始めた。即ち、アルコールをガソリンに混
合した燃料や、アルコールそのものを燃料とする使用方
法で、欧米では既に一部が実用化されている。

ここで問題になってくるのが、アルコールの腐食性であ
る。アルコールやアルコールとガソリンの混合燃料即ち
アルコール系燃料は、ガソリンに較べて、強い腐食性を
有しており、従来のガソリンタンク用表面処理鋼板では
、耐食性を期待することが困難になってきた。ＰｂやＺ
ｎがアルコールそのものに腐食され易いことが、その第
一の理由であるが、アルコールの吸湿性に基ずく作用や
劣化生成物がまた腐食を促進する。

アルコールは容易に水を吸収し、それによって溶液の電
気伝導度が上昇する、伝導度が上昇すると、電位を異に
する金属の接触電解腐食が促進される。又、アルコール
とガソリンの混合燃料に水が混するとガソリンとアルコ
ール水溶液とが二相に分離し、アルコール水溶液による
腐食が起こる。更に、アルコールが劣化してくると、そ
の酸化生成物であるアルデヒドや有機酸が増加し、これ
が燃料の電気伝導度を上昇させ接触電解腐食を促進する
と共に、ｐｂやＺｎなどの金属自体の溶解も促進する。

アルコールはこのように作用するので、従来の燃料タン
ク用表面処理鋼板であるＺｎ鍍金鋼板やＰｂ−Ｓｎ合金
鍍金鋼板をアルコール系燃料タンクに使用すると、孔食
によりタンクに穴があいたり、鍍金層の素早い溶解が起
きて不溶性の白色沈殿物を生じたりする。この沈殿物は
燃料循環系統に目づまりを発生させ、走行を妨げる原因
ともなる。

このような状況から、最近ではこれらに替われる新しい
表面処理鋼板の研究が行われており、アルコールの腐食
に耐えるＳｎやＮｉ、Ｃｏ等の金属を用いた表面処理鋼
板が提案されている０例えば、特開昭６１−２９５３９
９ではＮｉ−Ｚｎ合金鍍金層の上にＡＩもしくはＡｔ合
金鍍金膜を附した表面処理鋼板が開示されており、又、
特開昭６２−３３７９５ではＺｎ或はＺｎ−Ｎｉ合金鍍
金層の上に、第二層としてＮ　１−Ｆｅ合金鍍金を施す
ことが開示されている。しかし、これらの鍍金層の組合
わせ方は、腐食し易い方の鍍金層の上に腐食し難い鍍金
層を附して、下の鍍金層を保護しようとするものである
。この場合、下の鍍金層が腐食してなくなった部分では
、上の鍍金層が固体のまま脱落し、燃料の循環を阻害す
る恐れが多分にある。

この問題を避けて、上記特開昭６２−３３７９５では、
純アルコールに対して耐食性の良いＮｉ−Ｆｅ合金鍍金
の単層処理鋼板が開示されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 純粋のアルコール中では、Ｎｉ−Ｆｅ合金は良好な耐食
性を示し、且つその電極電位も鋼に較べてわずかに卑で
あり、犠牲防食作用により鋼を保護する。

しかしながら、この防食作用は鋼を保護するために自ら
は溶は出して行くのであるから、その寿命が問題になる
。又、アルコールが劣化してきて蟻酸が増えてくると、
この電位関係は逆転し、Ｎ　１−Ｆｅ合金鍍金層は鋼と
アルコールとを隔てる役割（バリヤー効果）しか果たさ
なくなる。しかも、このような環境では、Ｎｉ−Ｆｅ合
金中のＦｅだけが選択的に溶解し、鍍金層はそのバリヤ
ー効果を短期間で失ってしまう。

この発明は、このような問題を解決するためになされた
もので、鍍金被膜がアルコール中に容易に溶出せず、尚
且つ、アルコールが劣化しても、鍍金被膜の健全性の保
てる表面処理鋼板の提供を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成する発明は、鋼板の少なくとも片面に、
第一層として厚さ０．１μｍ〜１０μｍのＮｉ−Ｆｅ合
金鍍金層を有し、最上層として厚さ０．１μｍ〜１０μ
ｍのＳｎ鍍金層を有することを特徴とするアルコール系
燃料タンク用表面処理鋼板である。

純粋なアルコールの中では、金属や合金の電位は、責の
方から鋼、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｓｎの順である。Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金鍍金層の上に、第二層として、Ｓｎ鍍金層がある
と、第二層は犠牲陽極として作用し、Ｎｉ−Ｆｅ合金鍍
金層を防食する。即ち、この発明では、電位系列に従っ
て、より卑なる層が外側を覆っている。このため、第二
層と第一層との間の電位差は、第二層と鋼との間のそれ
より小さく、第二層が犠牲的に溶解する量は、鋼の上に
直接第二層が存在する場合に較べて、ずっと小さくなる
。従って、このような鍍金被膜構成になっていると、第
二層の寿命が長く、これに保護されるＮｉ−Ｆｅ合金鍍
金の第一層の寿命は大幅に延びて長くなる。

次に、アルコールが劣化してきて蟻酸が増えてくると、
これらの電位は逆転する。即ち責なる方から、Ｓｎ、Ｎ
ｉ−Ｆｅ合金、鋼の順となる。このため、劣化したアル
コール系燃料中では、Ｎｉ−Ｆｅ合金鍍金層はもはや下
地の鋼を犠牲的に防食することはなく、鋼と燃料とを隔
てるバリヤーの役目を果たすのみである。しかも、この
状況では前記したように、Ｎｉ−Ｆｅ合金鍍金層中のＦ
ｅは選択的に溶解する。このとき、第二層としてＳｎ鍍
金層があると、この層がＦｅの溶出を防止する。このた
め劣化したアルコール中に於いても、鍍金層の防食作用
は長く続くことになる。また前記二層被膜を有する鋼板
の上層のＳｎ鍍金層が溶融するまで加熱処理（リフロー
処理）すると、鍍金層の耐食性は更に向上する。これは
りフロー処理により上層のＳｎ鍍金層が緻密化しまた第
一層と第二層の間に形成されるＮｉ−Ｆｅ−Ｓｎ合金層
がバリヤーとしての役目を果たすためであると考えられ
る。

以上の防食性能に加えて、Ｎｉ−Ｆｅ合金鍍金層及びＳ
ｎ鍍金層はともに下地との密着性が良く、しかもＳｎ鍍
金層は軟らかく展延性に富み、加工に際して破壊される
ことがない、このため、厳しい加工を受けて容器に成形
された後でも十分にその防食性能を維持することが出来
る。

ＮＬ−Ｆｅ合金鍍金層は、電気鍍金したものでもよく、
又、イオブレーティングのようなドライブセスによって
形成されたものでもよい、Ｓｎ鍍金層は電気鍍金やとぶ
づけ鍍金でもよく、又ドライプロセスによって形成され
たものでもよい。

鍍金層の厚さは各々０．１μｍ〜１０μｍが適当である
。０．１μｍ以下ではピンホールのような被膜欠陥を避
は得ないおそれがあり、又、犠牲防食作用のような鍍金
層の特性を発揮するのに十分ではない。厚ければそれだ
け防食性能は高まるが、１０μｍの厚さがあれば十分で
あり、それを超える厚さは経済性を損なうおそれがある
。

［作用］ 本発明においては純粋なアルコール中では第二層のＳｎ
鍍金層が第一層のＮｉ−Ｆｅ合金鍍金層を犠牲防食的に
、又劣化したアルコール中では第二層のＳｎ鍍金層が第
一層をバリヤーとして保護するので耐食性が優れる。又
下地鋼板と第一層、第一層と第二層との密着性がよく、
第二層のＳｎ鍍金層が展延性に飛んでいるので、加工に
より鍍金層が破壊されることがないので、加工後の耐食
性も優れている。又リフロー処理により上層のＳｎ鍍金
層が緻密化し、且つ第一層と第二層の間に形成されるＦ
ｅ−Ｎｉ−Ｓｎ合金層がバリヤーとして作用するので耐
食性は更に向上する。

［発明の実施例］ 電気鍍金によってＮ　１−Ｆｅ合金鍍金を施し、その上
に、Ｓｎ鍍金層を電気鍍金によって形成した鍍金鋼板を
腐食評価液に浸せきし、耐食性を評価した。

第一層のＮｉ−Ｆｅ合金鍍金はＦｅ含有率５０％、７５
％で、次の条件で施されたものである。

浴組成；　ＮｔＳＯ４・６１（２０１７０ｇ　／　１　
。

ＮｉＣ１゜・６Ｈ２０５０ｇ　／　ｌ　。

ＦｅＳＯ４Ｈ７Ｈ２０７０ｇ　／　１　。

ＦｅＣｌ２・４Ｈｚ　０１０ｇ　／　ｌ　。

８３Ｂ０３５０ｇ／ｌ、ｐＨ２，ｓ。

温度：５５℃、電流密度；　５　Ａ　／　ｄ　ｍ”。

第二層のＳｎの電気鍍金は、次の条件で施されたもので
ある。

浴組成；　ＳｎＳＯ４５０ｇ　／　１　、　Ｈ２ＳＯ４
５０ｇ　／　ｌ　。

ゼラチン　５　ｇ　／　Ｉ　。

スルフオン酸クレゾール１００　ｇ／　ｌ　。

温度；３５℃、電流密度；５Ａ／ｄｒｎ”。

なお、試＠Ｎｏ７〜１２は電着後リフロー処理によりＳ
ｎ層を一度溶融冷却しであるリフローの加熱条件は２５
０℃×１分である。

耐食性評価は次のように行った。

供試材を加工するものとしないものとに分け、加工は、
エリクセン試験機を用いて７粍まで押し出し、腐食試験
の対象とした。腐食評価液は、メタノール９０％・水１
０％の溶液に蟻酸を各々１１００ｐｐ、３００ｐｐｍ、
４００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ加えたもので、この評価液
に一週間浸せきした後、鉄錆の発生状況を観察して評価
した。

なお、試験には、従来技術例のＮｉ−Ｆｅ合金鍍金、Ｎ
ｉ鍍金、Ｐｂ−Ｓｎ合金鍍金、及びＺｎ鍍金を各々施し
た処理鋼販を、同時に供し比較した。

これらの、鍍金処理の種類と試験の結果を第１表、第２
表に示す。

第１表 Ｏ：錆の発生なし　Δニ一部錆発生　×：全面錆発生第
２表 ０：錆の発生なし、Δニ一部錆発生　×：全面鏡発生従
来技術例では、Ｎｉ−Ｆｅ舎、全鍍金鋼板が蟻酸濃度の
低い時は良いが、濃度が高くなると錆が発生してくる。

Ｐｂ−Ｓｎ合金鍍金鋼板とＺ、ｎ鍍金鋼板とでは蟻酸濃
度が低くても、錆が発生した。一方、実施例では、加工
しないものも加工したものも、腐食評価浪漫せき後の耐
食性がすぐれており、特にリフロー処理したものが優れ
た耐食性わ示している。念のため、実施例について、加
工後の鍍金被膜を顕微鏡で拡大観察したが、被膜にはク
ラックや剥離などの欠陥は認められず、密着性も良好で
優れた加工性を有していることが確認された。

［発明の効果コ 以上述べてきたように、この発明による鍍金処理鋼板で
は、第一層としてＮｉ−Ｆｅ鍍合金層最上層Ｓｎ鍍金を
有しており、これら及びその中間のＦｅ−Ｎｉ−Ｓｎ合
金層が犠牲防食的に或はバリヤーとして働くので、新し
いアルコール系燃料中では勿論、劣化して蟻酸が増えた
場合でも、各鍍金層は互いに補い合って長期に亘り防食
効果を発揮する。これに加えて、各鍍金層共に密着性が
良く、しかも上層のＳｎは展延性に富み、苛酷な加工に
耐える鍍金被膜を有している。従来、アルコール系燃料
タンク用に適した耐食性と加工性とを備えた表面処理鋼
板は作られておらず、これを実現したこの発明の効果は
大である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　鋼板の少なくとも片面に、第一層として厚さ０．１μ
   ｍ〜１０μｍのＮｉ−Ｆｅ合金鍍金層を有し、最上層と
   して厚さ０．１μｍ〜１０μｍのＳｎ鍍金層を有するこ
   とを特徴とするアルコール系燃料タンク用表面処理鋼板
   。