JPH10168545A - プレス成型性と成型後の耐食性に優れた燃料タンク用防錆鋼板 - Google Patents

プレス成型性と成型後の耐食性に優れた燃料タンク用防錆鋼板

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JPH10168545A
JPH10168545A JP33067296A JP33067296A JPH10168545A JP H10168545 A JPH10168545 A JP H10168545A JP 33067296 A JP33067296 A JP 33067296A JP 33067296 A JP33067296 A JP 33067296A JP H10168545 A JPH10168545 A JP H10168545A
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純 真木
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輝明 伊崎
Masahiro Fuda
雅裕 布田
Nobuyoshi Okada
伸義 岡田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレス成型性と成型後の耐食性に優れた燃料
タンク用溶融アルミめっき鋼板を提供する。 【解決手段】 鋼成分が、C:0.003%以下、S
i:0.03%以下、Mn:0.3%以下、P:0.0
2%以下、N:0.006%以下、Ti:0.1%以下
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物である鋼板の
表面に、Si:2〜13%を含有し、残部がAl及び不
可避的不純物であるような被覆層を有し、めっき後の全
伸びが45%以上の溶融アルミめっき鋼板。あるいはそ
の表面に5〜100mg/m2 のクロメート皮膜を有し
てもよいし、最表面に樹脂皮膜を有してもよい。 【効果】 本発明によるアルミめっき鋼板は、アルミめ
っき後の伸びに優れるため、タンク内面環境における、
成型後の耐食性が従来に比べて著しく優れる。従って優
れたプレス成型性と相俟って自動車燃料タンク用材料と
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、自動車の燃料タン
ク用鋼板として優れたプレス成型性と成型後の耐食性を
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、車体のデザイン
に合わせて最後に設計されることが通常で、その形状は
近年益々複雑になる傾向にある。また燃料タンクは自動
車の重要保安部品であるため、この燃料タンクに使用さ
れる材料には、極めて優れた深絞り特性が、更には成型
後の衝撃による割れが無いことも要求される。これに加
えて、孔あき腐食やフィルター目詰まりに繋がる腐食生
成物の生成の少ない材料で、しかも容易に安定して接合
できる材料であることも重要である。
【0003】これら様々な特性を有する材料として、従
来よりターンシートと称されるPb−Sn合金めっき鋼
板(特公昭57−61833号公報)が主に使用されて
きた。この材料はガソリンに対して安定な化学的性質を
持ち、かつめっきが潤滑性に優れるためプレス成形性に
優れている。これ以外にも亜鉛めっき鋼板に厚クロメー
ト処理を施した鋼板も使用されており、Pb−Sn合金
程ではないが、やはり優れた加工性、耐食性を有してい
る。しかし近年環境への負荷という意味からPbを使用
しない材料が希求されている。
【0004】このPbを使用しない自動車燃料タンク材
料の候補材の一つがアルミ(Al−Si)めっき鋼板で
ある。アルミ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等
が劣化したときに生じる有機酸に対しても耐食性が良好
である。しかしながら、アルミめっき鋼板を燃料タンク
材料として使用する際の課題が幾つかある。その一つは
プレス成型性である。アルミめっき鋼板は被覆層と鋼板
の界面に生成する非常に硬質なFe−Al−Siの金属
間化合物層(以下、合金層と称する)のため、アルミめ
っき層が無いものと比べて材質が低下する。このため、
厳しい加工により割れを発生しやすい。
【0005】また、合金層を起点として、めっき剥離や
めっきのクラックを生じやすいという欠点もある。めっ
きにクラックが発生すると、ここより内面からの腐食が
進行して、短期に孔あきに至る可能性があるため、成型
後の耐食性も大きな課題である。この課題に対して本発
明者らは特願平7−329193号において、めっき後
の冷却速度、再加熱により解決できることを示した。し
かしこの方法は工程増となるために、経済的な難点があ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のプレ
ス成型性、成型後耐食性の課題を解決することで、Pb
を使用せず、タンク製造工程において今後増すと予想さ
れる苛酷なプレス条件にも充分耐え得る優れたプレス加
工性を有し、しかも成型後の有機物に対する耐食性も確
保した新しい燃料タンク用防錆鋼板を提供するものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、アルミめ
っき鋼板のプレス成型性、成型後耐食性を改善するため
種々検討した結果、鋼成分、材質の最適化を行うことで
これを達成したものである。具体的には、高い全伸びを
有するアルミめっき鋼板はめっきのクラック発生が抑制
されるという新しい知見より、極低C鋼を使用してプレ
ス成型性を確保し、さらに全伸びを高めてめっきのクラ
ック発生をも抑制したものである。
【0008】すなわち、本発明の要旨とするところは、 (1)重量%で、C:0.003%以下、Si:0.0
3%以下、Mn:0.3%以下、P:0.02%以下、
N:0.006%以下、Ti:0.1%以下を含有し、
残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼板の表面に、
重量%でSi:2〜13%を含有し、残部がAl及び不
可避的不純物からなるアルミ系被覆層を有し、めっき後
の全伸びが45%以上であることを特徴とする、プレス
成型性と成型後の耐食性に優れた燃料タンク用防錆鋼
板。
【0009】(2)アルミ系被覆層の付着量が片面当り
50g/m2 以下であることを特徴とする前記(1)に
記載のプレス成型性と成型後の耐食性に優れた燃料タン
ク用防錆鋼板。 (3)少なくとも片方のアルミ系被覆層の表面に、Cr
換算で片面当り5〜100mg/m2 のクロメート処理
層を有することを特徴とする、前記(1)または(2)
に記載のプレス成型性と成型後の耐食性に優れた燃料タ
ンク用防錆鋼板。 (4)少なくとも片方の最表面に有機樹脂皮膜層を有す
ることを特徴とする、前記(1)〜(3)に記載のプレ
ス成型性と成型後の耐食性に優れた燃料タンク用防錆鋼
板である。
【0010】以下本発明を詳細に説明する。まず鋼成分
の限定理由を説明する。 C:本発明において、燃料タンクのような複雑な形状に
加工できるだけの高度な深絞り性を有する鋼板であるこ
とが必要である。この目的のためにはC量は少ないほど
好ましく、しかもアルミめっきにより材質が劣化するた
めにC量はより低い値であることが要求される。C量が
0.003%を超えると所定の成型性が得られなくなる
ためにこの値%を上限とする。しかし今後ますます複雑
化するタンクの形状を考えると、望ましくは0.001
8%以下、更に望ましくは0.001%以下である。
【0011】Si:Siは酸素との親和性が強く、溶融
アルミめっき工程で表面に安定な酸化皮膜を形成しやす
い。酸化皮膜が形成されるとめっき浴中でのAl−Fe
反応を阻害してアルミめっき時に不めっきと呼ばれるめ
っき欠陥を形成しやすくなる。またこの元素は鋼板を硬
化させる元素でもあるので、本発明のような高成型性を
要求される鋼板としては少ない方が好ましく、0.03
%以下とする。
【0012】Mn:Mnは鋼板の高強度化に有効な元素
であるが、本発明は軟質な鋼板を目的とするもので、少
ない方が好ましい。Mnが0.3%を超えると鋼が硬化
して延性に富んだ鋼板を製造することは困難であるため
に、Mnは0.3%以下とした。 P:Pは粒界偏析して粒界を脆化させる元素で、また鋼
板の延性、深絞り性を阻害する元素で、少ない方が望ま
しい。従って本発明において、0.02%以下に限定す
る。更に望ましくは0.01%以下である。 N:Cと同様の理由でNも少ない方が好ましく、成型性
確保の観点よりNの上限を0.006%とする。
【0013】Ti:この元素はC,Nを固定する元素と
して知られ、これらの元素でC,Nを固定して実質的に
固溶C,Nを無くした鋼板がIF鋼として知られ、この
ようなIF鋼は軟質であるのは勿論、深絞り性にも優れ
ている。本発明においてもこの目的でTiを添加する。
その添加量は(C+N)の原子当量以上であることが望
ましいが、C,N量が非常に小さいときにはTi量は不
純物レベルでも良い。従って下限は特に設けない。添加
量が多すぎるとその効果が飽和するとともに、TiはA
l−Fe反応を促進する元素で、量が多いと合金層が厚
くなりやすくなり、鋼板加工性を阻害する傾向にある。
従って上限を0.1%とする。
【0014】一般的にC,Nを固定する元素としてTi
以外にNbが使用されるが、本発明においてはTiのみ
の添加とする。Nbは冷延鋼板の再結晶温度を上昇させ
る元素で、焼鈍温度を高くとることは溶融めっき工程の
生産性の阻害に繋がり、浴中の滞在時間が長くなること
から合金層の成長にも繋がりやすい。従って、Nbは不
純物レベルとする。
【0015】次に被覆層の限定理由を説明する。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
たように溶融アルミ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、
鋼板自体の延性をも阻害する。通常の2〜3μm程度の
合金層でも鋼板延性は2〜5ポイント(2〜5%)程度
低下する。従って、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%以上添加しないとこの
合金層低減の効果が薄く、また13%を超えるとその効
果が飽和することに加えてSiが電気化学的にカソード
となりやすいことから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。
【0016】アルミめっきのめっき付着量は、増加する
ほど耐食性が増し、一方でめっき密着性、溶接性が劣化
する傾向がある。厳しい成型、種々の溶接を必要とする
自動車燃料タンク材料としては片面当り50g/m2
下であることが望ましい。一方、合金層厚みは前述した
ようにアルミめっき鋼板の延性に悪影響を及ぼすために
薄い方が好ましい。
【0017】本発明において、鋼板の延性を向上させる
ことがアルミめっき層に発生するクラックの抑制に有効
であるという新しい知見が得られた。アルミめっき後の
鋼板の全伸びが45%以上であると、厳しい成型を施し
てもめっきのクラックが発生しにくく、従って成型後の
耐食性も向上する。この理由から全伸びを45%以上に
限定する。クラック発生が抑制される理由は不明確であ
るが、何らかの応力集中が緩和されると思われる。な
お、上限は大きい方が良いが、60%を超える鋼板の製
造は不経済であるため、60%が事実上の上限となる。
【0018】めっきの後行程として、一次防錆のクロメ
ート処理、表面状態、材質の調整のための調質圧延、潤
滑性を付与するための樹脂被覆等があり得る。本発明に
おいては、めっき後クロメート皮膜を付与することが望
ましい。クロメートの種類としては、無機系、有機物を
含んだ系等があり、また処理法にも塗布法、反応法等あ
るが、いずれも公知のもので構わない。クロメート処理
により、主として溶接性が向上し、このほか当然耐食性
も向上する。このときのクロメートの付着量は、Cr換
算で片面当り5〜100mg/m2 とする。溶接性に対
して5mg/m 2 未満では効果が小さく、また100m
g/m2 以上では効果が飽和してしまうからである。さ
らに最表面には樹脂皮膜を付与することが望ましい。
【0019】この樹脂皮膜は潤滑性、抵抗溶接時の電極
−鋼板間の反応抑制等に寄与して、成型性、溶接性等の
性能を向上させ、総合的に燃料タンクとして優れた性能
を与える。このとき、有機皮膜の膜厚の薄い場合には鋼
板上に直接有機皮膜を付与しても構わないし、この有機
皮膜中にクロメートを添加しても良い。めっき原板の製
造法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て溶製され、鋼片は
連続鋳造法等で製造され、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
げ温度は900℃程度に、捲取温度は600℃以上と高
めに、冷延の圧下率は80%程度と高めにすると良い。
【0020】
【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。 (実施例1)表1に示す鋼を通常の転炉−真空脱ガス処
理により溶製し、鋼片とした後、加熱温度1130〜1
170℃、仕上げ温度870〜920℃、捲取温度60
0〜630℃で熱延を、冷延率約80%で冷延を行い、
板厚0.8mmの冷延鋼帯を得た。一部の材料は熱延条
件をより伸びの出ないよう調整した。これらを材料とし
て、溶融アルミめっきを行った。溶融アルミめっきは無
酸化炉−還元炉タイプのラインを使用し、焼鈍でもこの
溶融めっきライン内で行った。焼鈍温度は800〜85
0℃とした。めっき後ガスワイピング法でめっき厚みを
両面約60g/m2 に調節した。この際のめっき温度は
660℃とし、めっき浴組成としてはAlにSiを添加
した。この浴中には、不純物としてFeが浴中のめっき
機器やストリップから混入することがある。こうして製
造したアルミめっき鋼板の燃料タンクとしての性能を評
価した。このときの評価方法は下に示した方法により、
めっき条件と性能評価結果を表2に示す。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】(1)外観評価 めっき後の外観を目視判定した。 [評価基準] ○:異常なし △:微少な点状不めっき有り ×:不めっき有り (2)めっき後の材質 JIS Z2241に従い、JIS5号試験片にて引張
試験を行い、全伸びを測定した。
【0024】(3)プレス成型性評価 油圧成形試験機により、直径50mmの円筒ポンチを用
いて、絞り比2.4で成形試験を行った。このときのシ
ワ抑え圧は500kgで行い、成形性の評価は次の指標
によった。 [評価基準] ◎:成形可能で、めっき層の欠陥無し △:成形可能で、めっき層にひび割れ有り ×:成形可能で、めっき層剥離有り −:成形不可能(原板に割れが発生)
【0025】(4)成型後耐食性評価 引張試験機に油圧式のビード付き金型を取り付け、板を
油圧で押さえてビード引き抜きを行った。ビードは径4
mm、半円形で、加圧力は600kgfである。こうし
てビード引き抜きを行った試料をガラス性の容器に燃料
とともに封入して耐食性を評価した。試験液はガソリン
+蒸留水10%+蟻酸200ppm、期間は3ヶ月、温
度は室温である。試験後の腐食状況を目視観察した。 [評価基準] ○:赤錆発生0.1%未満 △:赤錆発生0.1〜5%または白錆発生有り ×:赤錆発生5%超または白錆顕著 −:成型性不可のため評価せず
【0026】表2に示すように、鋼中のCやNが高かっ
たり(比較例10,14)、P,Mnが高く延性が不足
したりするとき(比較例12,13)には、プレス加工
性に劣り、燃料タンクのような深絞り加工は困難であ
る。また鋼中のSi等の溶融アルミめっきを阻害する元
素が高いときには(比較例11)、不めっきが多く、不
めっき部より腐食が進行するため当然耐食性も劣化す
る。また鋼中のTiが高すぎるとき(比較例15)や、
アルミめっき中のSi量が少ないとき(比較例16)に
は、合金層が厚く発達し、プレスの際にめっきが剥離し
やすくなり、やはり耐食性が劣化する。一方めっき中の
Siが多すぎても(比較例17)、耐食性が劣化する。鋼
成分が適正であっても、熱延条件のため伸びが低いと
(比較例18)やはり厳しい成型に耐えられない。鋼成
分、めっきの組成が適正であると、プレス成型性、外
観、成型後耐食性の全てに優れた溶融アルミめっき鋼板が
得られる。
【0027】(実施例2)実施例1の表1に示す成分の
冷延鋼帯を原板として、溶融アルミめっきを行った。溶
融アルミめっきの条件も実施例1と同一である。但しめ
っきの成分はAl−9.4%Siで、めっき付着量は両
面均一で、両面で50〜120g/m2 に変化させた。
製造したアルミめっき鋼板の一部にクロム酸−シリカゾ
ル−リン酸−有機樹脂系のクロメート処理を行い、更に
その一部にはエポキシ系の樹脂皮膜で被覆した。これら
の材料の燃料タンクとしての性能を、実施例1と同様の
方法に加え、溶接性を評価した。皮膜構成と性能評価結
果を表3に示す。表3において、付着量は両面の値、C
r付着量、膜厚は片面当たりの値である。
【0028】(1)溶接性評価方法 下記に示す溶接条件でスポット溶接を行い、ナゲット系
が4√t(t:板厚)を切った時点までの連続打点数を
評価した。片面塗装の際には重ね合わせたときに樹脂面
が内側と外側となるようにして評価した。 [溶接条件] 溶接電流:10KA、加圧力:200kg、溶接時間:
12サイクル、電極:Cu系6mm径 [評価基準] ○:連続打点1200点超 △:連続打点400〜1200点 ×:連続打点400点未満
【0029】表3に示すように、アルミめっきの付着量
が両面で120g/m2 であるときや(実施例9)、ク
ロメートの付着量が少ないときには(実施例10)、や
や溶接性が低下するため、これらの条件を避けた方が、
生産性に優れた材料を得ることができる。またクロメー
トや樹脂により、成型後耐食性や溶接性は安定する。
【0030】
【表3】
【0031】
【発明の効果】本発明によって、自動車燃料タンク材料
として必要なプレス成型性、成型後耐食性を兼備した溶
融アルミめっき鋼板を提供することができた。今後Pb
系材料が環境問題で使用が困難となったときの新しい燃
料タンク材として非常に有望であり、産業上の寄与が大
きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C23C 28/00 C23C 28/00 C (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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C:0.003%以下、 Si:0.03%以下、 Mn:0.3%以下、 P:0.02%以下、 N:0.006%以下、 Ti:0.1%以下を含有し、 残部がFe及び不可避的不純物からなる鋼板の表面に、
    重量%でSi:2〜13%を含有し、残部がAl及び不
    可避的不純物からなるアルミ系被覆層を有し、めっき後
    の全伸びが45%以上であることを特徴とする、プレス
    成型性と成型後の耐食性に優れた燃料タンク用防錆鋼
    板。
  2. 【請求項2】 アルミ系被覆層の付着量が片面当り50
    g/m2 以下であることを特徴とする請求項1に記載の
    プレス成型性と成型後の耐食性に優れた燃料タンク用防
    錆鋼板。
  3. 【請求項3】 少なくとも片方のアルミ系被覆層の表面
    に、Cr換算で片面当り5〜100mg/m2 のクロメ
    ート処理層を有することを特徴とする、請求項1または
    2に記載のプレス成型性と成型後の耐食性に優れた燃料
    タンク用防錆鋼板。
  4. 【請求項4】 少なくとも片方の最表面に有機樹脂皮膜
    層を有することを特徴とする、請求項1〜3に記載のプ
    レス成型性と成型後の耐食性に優れた燃料タンク用防錆
    鋼板。
JP33067296A 1996-07-01 1996-12-11 プレス成型性と成型後の耐食性に優れた燃料タンク用防錆鋼板 Expired - Lifetime JP2938402B2 (ja)

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