JPH10265967A

JPH10265967A - プレス成形性及び耐食性に優れた燃料タンク用防錆鋼板

Info

Publication number: JPH10265967A
Application number: JP7545997A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Isaki; 輝明伊崎; Masahiro Fuda; 雅裕布田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】良好なプレス成形性及び耐食性を有し、併せ
て溶接性にも優れる自動車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】重量％でＳｉ２〜１３％を含有する溶融
アルミめっき鋼板の片面又は両面に、潤滑剤を０．５〜
２０重量％含有する膜厚が０．１〜２μであるような有
機樹脂クロメート皮膜を有し、そのアルミめっき付着量
が、片面当たり６０ｇ／ｍ² 以下であることを特徴とす
る、燃料タンク用防錆鋼板。また樹脂クロメート皮膜が
片面の場合、他面にはクロム酸−シリカに代表される無
機系クロメート皮膜を処理することも可能である。【効果】本発明によるアルミめっき鋼板は、優れたプ
レス成形性及び高耐食性と同時に、良好な溶接特性を有
する自動車燃料タンク用素材である。

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形性および耐食性を有す
る防錆鋼板に関する。

【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、その使用材料には、優れ
た深絞り特性は勿論のこと、成型後の衝撃による耐割れ
性が良いことも要求される。これに加えて、フィルター
目詰まりに繋がるような腐食生成物の生成が少なく、耐
孔あき腐食性の良好な材料で、しかも容易に安定して溶
接できる材であることも重要である。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富
むためプレス成形性に優れ、またスポット溶接やシーム
溶接性にも優れている。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素材も使用されており、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軽減からＰｂを
使用しない材料の開発が急がれている。

【０００３】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に、課題が幾つかある。その一つ
は加工性で、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、この部分を起点と
してめっき剥離やめっき層クラックを生じやすい。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、再加熱によりめっき層の
性状改質が有効であることを提示した。この方法はアル
ミめっき層の延性を向上させ、地鉄からめっき表層に至
る貫通クラックの低減には有効であるが、実タンクの連
続プレス成形性向上には充分でない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のプレ
ス成形性を向上させかつ優れた耐食性を備える、新しい
燃料タンク用アルミめっき鋼板を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、特願平８
−２８７９９７号で提案したように、既にアルミめっき
鋼板の抵抗溶接性を改善し、かつ耐食性にも優れた皮膜
処理を開発した。しかし、安定した実タンクの連続プレ
ス成形性で更なる向上が必要であることがわかり、研究
を続けた結果、樹脂クロメート皮膜に一定量の潤滑剤を
含有させ、皮膜に潤滑性を付与することにより、連続プ
レス成形性をも向上できることを知見した。また標準的
な有機塗装処理である、クロメート処理後の樹脂塗装処
理に比べて、一工程で処理が可能なため、経済的にも優
れた処理である。さらには低温で硬化可能な樹脂を使用
することにより、特別な乾燥炉を必要とせず、従来のク
ロメート処理設備で処理可能であるという利点も有す
る。

【０００６】本発明は、以上のような考え、知見に基づ
いて得られたもので、その要旨は、（１）重量％でＳｉ：２〜１３％をめっき層中に含有す
る両面溶融アルミめっき鋼板の片面又は両面に、潤滑剤
を０．５〜２０重量％含有する膜厚が０．１〜２μｍで
ある有機樹脂クロメート皮膜を被覆したことを特徴とす
るプレス成形性および耐食性に優れた燃料タンク用防錆
鋼板。（２）溶融アルミめっき鋼板のアルミめっき付着量が、
片面当たり６０ｇ／ｍ²以下である前記（１）記載のプ
レス成形性および耐食性に優れた燃料タンク用防錆鋼
板。（３）片面は有機樹脂クロメート皮膜、他面は、無機ク
ロメート処理、無機クロメート上に有機皮膜処理、有機
皮膜処理のいずれかを処理した前記（１）記載のプレス
成形性及び耐食性に優れた燃料タンク用防錆鋼板であ
る。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。まずめっ
き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３
ポイント程度低下する。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。

【０００８】また、一般的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アルミ
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たり６０ｇ／
ｍ² とすることが望ましい。より望ましくは片面当たり
４０ｇ／ｍ² 以下である。また、あまり少ないと耐食性
劣化が大きいため、２０ｇ／ｍ² 以上とすることが望ま
しい。アルミ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。本発明においては、めっきの後工
程で、潤滑剤を含有する樹脂クロメート処理を行うもの
とする。本処理は主としてプレス成形性，溶接性及び耐
食性向上を目的としたものである。樹脂クロメート中に
はその他に耐食性向上の目的からシリカ、クロメートの
黄色さを低下させる目的からリン酸等を添加することが
可能である。

【０００９】本発明に言う樹脂クロメート皮膜の効果
は、完全に解明されていないが、樹脂塗布による鋼板表
面の接触抵抗増大による溶接性向上をはじめ、樹脂皮膜
のバリアー効果及びＣｒ含有による耐食性向上である。
樹脂クロメート皮膜の膜厚は、０．１〜２μｍに限定す
る。０．１μｍ未満では樹脂として健全な膜を形成する
ことが不可能なため、プレス成形性向上が望めず、また
接触抵抗値も上がらない。一方、２μｍを超える皮膜で
は、抵抗値が増大しすぎて電極と鋼板、あるいは鋼板と
鋼板の導通が妨げられて溶接自体が不可能となるためで
ある。

【００１０】次に、プレス成形性向上を目的に添加する
潤滑剤であるが、樹脂が水系であるため、水に容易に分
散溶解することが必要である。潤滑剤としては、エステ
ル系、ワックス系、ステアリン酸系、シリコン系、特殊
オレフィン系やパラフィンワックス系がある。発明者ら
の実験では、いずれの潤滑剤でも相応の効果を発揮する
が、中でもステアリン酸系が有効であった。次に、図１
に、ステアリン酸系潤滑剤を用い、皮膜中添加量を変化
させた場合のバウデン摩擦係数変化（測定条件：１０ｍ
ｍ径鋼球、荷重５００ｇ、ｎ＝５の平均値）と直径７０
ｍｍ−深さ４０ｍｍの円筒絞りを行ったサンプルの外面
部をテーピングした時のテープの黒化度を示す。添加量
０．５重量％から効果が認められ、潤滑剤添加量が増す
につれて加工性は向上する。しかし、２０重量％を越え
ると、その効果は飽和傾向にあること、及び樹脂クロメ
ート液中への分散、溶解が難しく、液がゲル化する現象
も見られた。よって潤滑剤の添加量は、重量％で０．５
％以上、２０重量％以下、好ましくは、０．５〜１５％
が望ましい。

【００１１】本発明において樹脂クロメート皮膜の組成
は特に定めないが、樹脂／クロム酸比が異なると皮膜の
性能は変化する。例えば樹脂／クロム酸比が小さいと、
適正な接触抵抗値が得られずに溶接性に劣る傾向があ
る。一方、樹脂／クロム酸比が大きいと耐食性に劣り、
また溶接性もやや劣化する。従って、樹脂／クロム酸比
は１〜８程度が好ましい。本発明において使用可能な樹
脂は、例えばアクリル酸または／及びメタアクリル酸エ
ステル、カルボン酸ビニルエステル、ビニルエーテル、
スチレン、アクリルアミド、アクリロニトリル、ハロゲ
ン化ビニルなどのエチレン系不飽和化合物及びエポキ
シ、ウレタン、ポリエステル等がある。前述したよう
に、これらの中でもとりわけ従来のクロメート設備を使
用するような場合には低温焼付けの可能なエマルジョン
タイプの樹脂が望ましい。

【００１２】また、この他の溶融アルミめっき鋼板の後
処理としては、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、めっきの解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。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Ｃ，Ｎ等浸入型元素含有量
の少ないＩＦ鋼の適用が望ましく、さらには溶接後の溶
接気密性、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。

【００１３】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８００℃程度と低めに、巻き取り温度は６０
０℃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。ところで、樹脂クロメート片面処理材のも
う一方の面の処理であるが、必要に応じて選択すればよ
い。即ち無機クロメート皮膜は成形性の厳しくない部
分、例えばタンク内面に使用されるセパレーターやサブ
タンク等の部品に使用できる。潤滑と溶接性を要求する
部分、例えばタンク外面には有機皮膜処理や無機クロメ
ート上に有機皮膜処理が使用できる。タンク外面は最終
工程で厚膜塗装が施されるため、めっき上の薄膜に対す
る耐食性の要求度は小さい。但し、塗料密着性は必要
で、有機皮膜単層よりは、無機クロメート上に有機皮膜
処理をした方がより安定してはいる。ここで言う無機ク
ロメートは、一般的に知られている塗布型、反応型、電
解型のいずれでもよい。また、該有機皮膜に対して前述
した潤滑剤を添加することも可能である。

【００１４】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】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、冷延工程を行い、冷延鋼板（板厚０．８ｍｍ）を
得た。これを材料として、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、焼鈍もこの溶融めっきライン内で行った。焼鈍
温度は８００〜８５０℃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基本的にＡｌ−２
％Ｆｅとし、これにＳｉを添加した。この浴中のＦｅは
浴中のめっき機器やストリップから供給されるものであ
る。こうして製造したアルミめっき鋼板に表２、表３に
示す浴を標準組成として樹脂クロメート処理及び無機ク
ロメート処理を行った。何れのクロメート皮膜の膜厚
（Ｃｒ付着量）共に、リンガーロールによって調節し、
８０℃の温風にて乾燥、成膜を行った。更には有機皮膜
処理も一般に実施されるエポキシ樹脂、アクリル樹脂や
ポリエチレン樹脂の焼き付けタイプを実施した。こうし
て製造した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った。めっき
条件と性能評価結果を表４に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】（１）プレス成形性評価円筒絞り試験油圧成形試験機により、直径７０ｍｍの円筒ポンチを用
いて、絞り比２．３で成形試験を行った。このときのシ
ワ抑え圧は１０００ｋｇで行い、成形性の評価は、成形
円筒の外観及びテーピングによるテープの黒化度を目視
判定した。（評価基準） ◎：成形可能で、めっき層の欠陥なく、テープの黒化も
ない〇：成形可能で、めっき層の欠陥ないが、テープが僅か
に黒化する △：成形可能で、めっき層に僅かに疵発生し、テープも
黒化する ×：成形可能で、めっき層に剥離が発生する

【００１９】バウデン摩擦係数測定１０ｍｍφのステンレス製鋼球を用い、荷重５００ｇに
て、バウデン法により測定した。測定は、同一箇所を１
０回走査し、その平均値で評価した。（評価基準） ◎：摩擦係数≦０．１〇：０．１＜摩擦係数≦０．２５ △：０．２５＜摩擦係数≦０．４ ×：０．４＜摩擦係数

【００２０】（２）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
２５ｍｍの平底円筒絞り加工した試料に、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。なお試験面は樹
脂クロメート処理面とした。（試験条件）試験液：ガソリン＋蒸留水１０％＋蟻酸２００ｐｐｍ試験期間：４０℃で１ケ月放置（評価基準）〇：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

【００２１】

【表４】

【００２２】

【発明の効果】本発明は、自動車燃料タンク材料として
必要なプレス成形性と耐食性を備え、かつ溶接特性にも
優れた溶融アルミめっき鋼板を提供するもので、今後Ｐ
ｂ系材料が環境問題で使用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、産業上の寄与も大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステアリン酸系潤滑剤添加量とバウデン摩擦係
数及び円筒絞りを行った外面部をテーピングした後のテ
ープの黒化状態を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％でＳｉ：２〜１３％をめっき層中
に含有する両面溶融アルミめっき鋼板の片面又は両面
に、潤滑剤を０．５〜２０重量％含有する膜厚が０．１
〜２μｍである有機樹脂クロメート皮膜を被覆したこと
を特徴とするプレス成形性および耐食性に優れた燃料タ
ンク用防錆鋼板。
【請求項２】溶融アルミめっき鋼板のアルミめっき付
着量が、片面当たり６０ｇ／ｍ² 以下である請求項１記
載のプレス成形性および耐食性に優れた燃料タンク用防
錆鋼板。
【請求項３】片面は有機樹脂クロメート皮膜、他面
は、無機クロメート処理、無機クロメート上に有機皮膜
処理、有機皮膜処理のいずれかを処理した請求項１記載
のプレス成形性及び耐食性に優れた燃料タンク用防錆鋼
板。