JPH11269663A - 耐食性、加工性に優れた燃料容器用表面処理鋼板 - Google Patents

耐食性、加工性に優れた燃料容器用表面処理鋼板

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JPH11269663A
JPH11269663A JP1213399A JP1213399A JPH11269663A JP H11269663 A JPH11269663 A JP H11269663A JP 1213399 A JP1213399 A JP 1213399A JP 1213399 A JP1213399 A JP 1213399A JP H11269663 A JPH11269663 A JP H11269663A
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steel sheet
plating
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workability
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Akihiro Miyasaka
明博 宮坂
Shinichi Suzuki
眞一 鈴木
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、耐食性、加工性に優れた燃料容器用
表面処理鋼板に関する。 【解決手段】鋼板表面の少なくとも片面に、第1めっき
層として目付量5〜80g/m2 のZnめっき層を有
し、第1めっき層の上に100〜1000mg/m 2
金属CrおよびCr量として2〜30mg/m2 のCr
水和酸化物とからなる第2めっき層を有する。Znめっ
き層は、Zn、Zn−Fe合金めっきあるいはZn−N
i合金めっきからなる。あるいは片面のみを第1めっき
層および第2めっき層を有し、他面はZnめっきとす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐食性、加工性に優
れた燃料容器用表面処理鋼板に係り、さらに詳しくは、
ガソリン、アルコール、あるいはアルコールを添加した
ガソリン等、いわゆる自動車用燃料を収容保持する容
器、即ち燃料タンク、およびその周辺部品として、自動
車用燃料および外面腐食環境に対する耐食性や加工性に
優れる表面処理鋼板に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ガソリンタンク用に使用されてき
た鋼板は、鋼板に3〜20%のSnを含有するPb−S
n合金をめっきしたターンめっき鋼板が一般的である。
かかるターンめっき鋼板は、ガソリン燃料に対しては耐
食性が良好であり、不可避的に含まれる水分やイオウ分
等によっても腐食されにくい。一方、鋼板を燃料タンク
の形状に成形加工する場合のように、厳しいプレス加工
にも耐え、溶接性も良好である。
【0003】しかし、ターンめっき鋼板はアルコール燃
料およびアルコールとガソリンとの混合燃料、あるいは
燃料劣化で生ずるぎ酸や酢酸などの有機酸を含有する燃
料、のような腐食性が非常に厳しい燃料に対しては、耐
食性が必ずしも充分ではない。また、近年では環境規
制、特に廃車からのPb溶出量規制に伴なって、Pbを
含有しない鋼板が求められている。
【0004】これに対して、アルコール燃料およびアル
コールとガソリンとの混合燃料のような腐食性が非常に
厳しい燃料に対する耐食性が優れた鋼板としては、特開
昭58−45396号公報には、鋼板の表面に厚さ0.
5〜20μmのZnを5〜50%含有するNi合金めっ
きを施すことが開示されている。また、特開昭60−1
21295号公報には、鋼板表面にNiを5〜30%含
有するZn−Ni合金電気めっきを施し、さらにこの上
にSnめっき層を施すことからなる燃料容器用鋼板が開
示されている。
【0005】しかし、これらの技術はめっき層中にピン
ホールが存在すると耐食性が低下する上、ピンホール等
の皮膜欠陥が成形、加工中のクラックとなり、めっき層
の耐食性を低下させるという難点を有している。そし
て、かかる皮膜欠陥を皆無とするのは技術的および経済
的に困難である。
【0006】特開昭62−27587号公報には、鋼板
表面にZnめっきあるいはZn−Ni合金めっきを第1
めっき層とし、該第1めっき層の上にNiの表層めっき
を備えたことを特徴とする鋼板が提案されている。該鋼
板はアルコール燃料およびアルコールとガソリンとの混
合燃料に対する耐食性は優れているものの、表層めっき
金属がNi単体であるためにプレス成形時の摺動抵抗が
大きく、プレス形状が厳しい場合には如何に成形性の高
い鋼板を下地鋼板としても、プレス割れを生ずることが
判明した。また、表層めっき金属にCoを5%以下含有
させてもプレス割れを防止することは困難であった。加
えて、Niは工業用としては比較的高価な金属である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の現状に
鑑みて、燃料タンク内面および外面の腐食環境に対する
耐食性に優れ、かつ厳しいプレス成形性にも耐えられる
鋼板として、耐食性、加工性に優れた燃料容器用表面処
理鋼板を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ガソリンや
アルコール、およびアルコールとガソリンの混合燃料な
どに対する耐食性が優れ、かつ厳しいプレス成形にも耐
えられる加工性を付与する手段を種々検討した結果、つ
いに、鋼板表面にZnあるいはZn合金をめっきした上
に、金属CrおよびCr水和酸化物からなる皮膜を表層
めっきとしてめっきすれば、耐食性を大きく向上させた
上で、プレス成形性も格段に向上できることを見出し
た。かかるZnあるいはZn合金のめっきと金属Crお
よびCr水和酸化物からなる皮膜の重畳効果は従来知ら
れておらず、新規な知見である。
【0009】即ち、本発明の第1発明が要旨とするとこ
ろは、鋼板表面の少なくとも片面に、第1めっき層とし
て目付量5〜80g/m2 のZnめっき層を有し、第1
めっき層の上にさらに100〜1000mg/m2 の金
属CrおよびCr量として2〜30mg/m2 のCr水
和酸化物とからなる第2めっき層を有することを特徴と
する耐食性、加工性に優れた燃料容器用表面処理鋼板、
にある。
【0010】本発明の第2発明が要旨とするところは、
第1発明において、第1めっき層としてのZnめっき層
が、目付量5〜80g/m2 でFeを25重量%以下含
有するZn−Fe合金めっき層からなることを特徴とす
る耐食性、加工性に優れた燃料容器用表面処理鋼板、に
ある。
【0011】本発明の第3発明が要旨とするところは、
第1発明において、第1めっき層としてのZnめっき層
が、目付量5〜80g/m2 でNiを25重量%以下含
有するZn−Ni合金めっき層からなることを特徴とす
る耐食性、加工性に優れた燃料容器用表面処理鋼板、に
ある。
【0012】本発明の第4発明が要旨とするところは、
第1発明、第2発明あるいは第3発明において、第1め
っき層および第2めっき層を鋼板の両面に有することを
特徴とする耐食性、加工性に優れた燃料容器用表面処理
鋼板、にある。
【0013】本発明の第5発明が要旨とするところは、
第1発明、第2発明あるいは第3発明において、第1め
っき層および第2めっき層を鋼板の片面のみに有するこ
とを特徴とする耐食性、加工性に優れた燃料容器用表面
処理鋼板、にある。
【0014】本発明の第6発明が要旨とするところは、
第5発明において、第1めっき層および第2めっき層を
有しない側の鋼板表面に、目付量5〜80g/m2 のZ
nめっき層を有することを特徴とする耐食性、加工性に
優れた燃料容器用表面処理鋼板、にある。
【0015】本発明の第7発明が要旨とするところは、
第6発明において、第1めっき層および第2めっき層を
有しない側の鋼板表面のZnめっき層が、目付量5〜8
0g/m2 でFeを25重量%以下含有するZn−Fe
合金めっき層からなることを特徴とする耐食性、加工性
に優れた燃料容器用表面処理鋼板、にある。
【0016】本発明の第8発明が要旨とするところは、
第6発明において、第1めっき層および第2めっき層を
有しない側の鋼板表面のZnめっき層が、目付量5〜6
0g/m2 でNiを25重量%以下含有するZn−Ni
合金めっき層からなることを特徴とする耐食性、加工性
に優れた燃料容器用表面処理鋼板、にある。
【0017】本発明の第9発明が要旨とするところは、
第1発明、第2発明、第3発明、第4発明、第5発明、
第6発明、第7発明あるいは第8発明において、鋼板
が、重量%で、Bを0.0003〜0.0040%含有
することを特徴とする耐食性、加工性に優れた燃料容器
用表面処理鋼板、にある。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
なお、本発明において%は、特に明記しない限り、重量
%を意味する。第1めっき層としてのZnめっきには、
目付量5〜80g/m2 のZnあるいはZn合金をめっ
きする。本発明の第2めっき層を有していても、第1め
っき層の目付量が5g/m2 未満では防食効果が不充分
であり、80g/m2 を超えるとプレス成形性が低下す
る。より好ましくは、目付量は10〜60g/m2 であ
る。本願発明において、ZnめっきはZn単体であって
も良く、Znを75%以上含有するZn合金であっても
良い。Zn含有量が75%未満では防錆性能が低下す
る。Zn合金めっきの中で、特に、Feを25%以下含
有するZn−Fe合金、あるいはNiを25%以下含有
するZn−Ni合金を第1めっき層とすると、プレス成
形性が一段と改善されるのに加えて、燃料タンク外面の
塗装耐食性もより改善される。
【0019】Zn−Fe合金めっきにおいては、Fe濃
度が25%を超えるとめっき密着性が低下するのに加え
て、加工性がかえって低下する傾向がみられる。Fe濃
度は、より好ましくは5〜14%である。
【0020】Zn−Ni合金めっきにおいては、Ni濃
度が25%を超えると防食効果と加工性がかえって低下
する傾向がみられるので上限は25%とする。Ni濃度
は、より好ましくは7〜14%である。
【0021】本願発明におけるZnめっきにおいては、
耐食性、めっき密着性、成形性などを改善する目的で、
めっき層中にAl、Pb、Sb、C、Si、P、Fe、
Sn、Mg、Mn、Ni、Cr、Co、Cu、Ca、L
i、Ti、B、希土類元素の1種または2種以上を総和
で25%以下含有させることができる。なお、言うまで
もなく、Zn−Fe合金めっきはFeを含有しており、
Zn−Ni合金めっきはNiを含有している。あるいは
不純物として上記の元素を混入したZnめっきであって
も、支障を来すことはない。また、S、As等の元素、
酸化物、炭化物、硫化物等の化合物を分散させためっき
とすることもできる。
【0022】第1めっき層の上には、100〜1000
mg/m2 の金属CrおよびCr量として2〜30mg
/m2 のCr水和酸化物とからなる第2めっき層を形成
する。金属Cr量が100mg/m2 未満であると、加
工後の耐食性が不充分である。また、金属Cr量が増加
するのに従って耐食性は向上するが、1000mg/m
2 を超えると加工時に金属Cr中にクラックを生じ、か
えって耐食性が低下する傾向がみられる。従って、金属
Cr量は100〜1000mg/m2 の範囲が適してい
る。金属Cr量は、より好ましくは200〜500mg
/m2 である。Cr水和酸化物の量は、Cr量として2
〜30mg/m2 の範囲が適している。これはその量が
2mg/m2 未満であると、耐食性が低下するととも
に、燃料タンク外面に塗装される塗料の密着性が低下す
るため好ましくない。一方、その量が30mg/m2
超えると、加工時に金属CrとCr水和酸化物とが剥離
し易くなり、好ましくない。Cr水和酸化物の量は、よ
り好ましくは、Cr量として5〜20mg/m2 であ
る。
【0023】第1めっき層および第2めっき層は、少な
くとも鋼板の片面に施すことが必要であるが、鋼板表面
の両面に施してもよく、あるいは片面だけに施してもよ
い。燃料タンク内に取り付けられる部品のように、鋼板
の両面が燃料に接する場合では、鋼板の両面に第1めっ
き層および第2めっき層を有することが必要である。こ
れに対して、燃料タンク本体のように、鋼板の片面のみ
が燃料に接する場合には、少なくとも鋼板の片面に第1
めっき層および第2めっき層を有していればよく、燃料
タンクの外面に相当する他面側は、必ずしも第1めっき
層および第2めっき層を有する必要はない。勿論、他面
側に第1めっき層および第2めっき層を有していてもよ
く、製造上は両面を同一のめっきとする方が容易であ
る。この場合、両面のめっき種、めっき組成および付着
量を同一としても良く、各面に必要な特性の違いやコス
トを考慮して、両面のめっき種、めっき組成および付着
量を異なるものとしても本願発明を何ら逸脱するもので
はない。
【0024】コストを削減する目的などで、第1めっき
層および第2めっき層を片面のみに有する場合には、他
面側の耐食性を確保するためには、他面側にZnめっき
層を有することが好ましい。この場合、目付量は5〜8
0g/m2 が適する。目付量が5g/m2 未満では防食
効果が不充分であり、80g/m2 を超えても効果は飽
和しているので、経済性の観点から上限は80g/m2
とする。より好ましくは、目付量は20〜60g/m2
である。本願発明において、他面側のZnめっきはZn
単体であっても良く、Znを75%以上含有するZn合
金であっても良い。Zn含有量が75%未満では防錆性
能が低下する。Zn合金めっきの中で、特に、Feを2
5%以下含有するZn−Fe合金、あるいはNiを25
%以下含有するZn−Ni合金は、プレス成形性が一段
と改善されるのに加えて、燃料タンク外面の塗装耐食性
がより改善される。
【0025】Zn−Fe合金めっきにおいては、Fe濃
度が25%を超えるとめっき密着性が低下するのに加え
て、加工性がかえって低下する傾向がみられる。Fe濃
度は、より好ましくは5〜14%である。
【0026】Zn−Ni合金めっきにおいては、Ni濃
度が25%を超えると防食効果と加工性がかえって低下
する傾向がみられるので上限は25%とする。Ni濃度
は、より好ましくは7〜14%である。
【0027】他面側のZnめっきにおいては、耐食性、
めっき密着性、成形性などを改善する目的で、めっき層
中にAl、Pb、Sb、C、Si、P、Fe、Sn、M
g、Mn、Ni、Cr、Co、Cu、Ca、Li、T
i、B、希土類元素の1種または2種以上を含有させる
ことができる。なお、言うまでもなく、Zn−Fe合金
めっきはFeを含有しており、Zn−Ni合金めっきは
Niを含有している。あるいは不純物として上記の元素
を混入したZnめっきであっても、支障を来すことはな
い。また、S、As等の元素、酸化物、炭化物、硫化物
等の化合物を分散させためっきとすることもできる。
【0028】第1めっき層および第2めっき層を片面の
みに有する場合には、他面側のめっきは第1めっき層と
同一のめっき組成および目付量としても良く、それぞれ
の面に要求される特性の違いやコストを考慮して、第1
めっき層とは異なるめっき組成および目付量としても良
い。
【0029】本願発明において、めっき方法は特に限定
されるものではなく、慣用のめっき方法を適用すること
ができる。例えば、第1めっき層は、電気めっき法、溶
融めっき法、合金化溶融亜鉛めっき法、蒸着めっき法な
どを用いることができる。第2めっき層は、電気めっき
法などを用いることができる。例えば、適量の硫酸、ふ
っ素化合物を含む100g/l以下のクロム酸浴を用
い、金属Cr層とCr水和酸化物層とからなる皮膜を同
時に形成させる1ステップ法電解クロム酸処理、あるい
は高濃度のクロム酸浴を用いてCrめっきした後、低濃
度のクロム酸浴を用いてCr水和酸化物層を形成させる
2ステップ法電解クロム酸処理、などを用いることがで
きる。第1めっき層および第2めっき層を片面のみに有
する場合には、他面側のめっきは電気めっき法、溶融め
っき法、合金化溶融亜鉛めっき法、蒸着めっき法などを
用いることができる。この場合、第1めっき層を鋼板の
両面に施した後、片面のみに第2めっき層を施すと、よ
り容易かつ低コストで製造することができる。
【0030】本願発明においては、鋼板中の合金元素と
して、Bを0.0003〜0.0040%含有させるこ
とができるが、これは溶接時の液体金属脆化の防止を目
的としている。Bの含有量が0.0003%未満では添
加効果が充分ではなく、0.0040%を超えて添加し
てももはやその効果は飽和しているのに加えて、加工性
が低下するので、鋼板にBを添加する場合にはその範囲
は0.0003〜0.0040%とする。より好ましく
は、Bの添加量は0.0005〜0.0025%であ
る。本願発明の鋼板の成分は特に限定されるものではな
く、必要な強度、加工性、成形性などに応じて適切な成
分を選択することができる。
【0031】本発明鋼板のZnめっき、Zn−Fe合金
めっきあるいはZn−Ni合金めっきにおいては、めっ
き中に、Al、Pb、Sb、C、Si、P、Fe、S
n、Mg、Mn、Ni、Cr、Co、Cu、Ca、L
i、Ti、希土類元素の1種または2種以上を含有、あ
るいは混入しためっきであっても、支障を来すことはな
い。また、第2めっき層である金属Cr:100〜50
0mg/m2 およびCr水和酸化物:2〜30mg/m
2 とからなる皮膜層中に、S、F、Cl、Al、Pb、
Sb、C、Si、P、Fe、Sn、Mg、Mn、Cr、
Co、Cu、Ca、Li、Ti、希土類元素の1種また
は2種以上を含有、あるいは混入しためっきであって
も、支障を来すことはない。
【0032】さらに、本発明に適用される鋼板は通常の
プロセスで製造される冷延鋼板、熱延鋼板のいずれであ
ってもその効果は充分に発揮されるものであり、鋼板の
履歴によって効果が大きく変化するものではない。
【0033】当然のことながら、本発明鋼板上に、各種
の処理を付加して施すことも勿論可能であり、例えば、
クロメート処理、りん酸塩処理、りん酸塩処理性を向上
させるための処理、潤滑性向上処理、溶接性向上処理、
樹脂塗布処理、等を施したとしても、本願発明の範囲を
逸脱するものではなく、付加して必要とする特性に応じ
て、各種の処理を施すことができる。
【0034】本発明鋼板の強度としては、引張強度が3
00N/mm2 未満の普通鋼あるいは超深絞り用鋼板か
ら、300N/mm2 以上の高強度鋼(300、34
0、400、440N/mm2 級など)などの広範囲に
わたるものである。
【0035】
【実施例】JIS G3141 SPCEの冷延鋼板に
第1表に示すめっきを施した。なお、第1表でNo.
3、7、10の各鋼板においては、冷延鋼板としてBを
第1表に示す含有量で含有させた鋼板を使用した。各鋼
板は脱脂した後、第1表に示す方法でまずZnあるいは
Zn合金をめっきし、引き続いてその上に100〜10
00mg/m2 の金属CrおよびCr量として2〜30
mg/m2 のCr水和酸化物とからなる皮膜層を形成し
た。ここで板厚は0.8mmとした。第1表で、No.
1〜12は本発明例であり、No.13〜17は比較例
である。
【0036】第2めっき層の形成におけるめっき浴組成
およびめっき条件は下記とした。金属Cr量およびCr
水和酸化物量は電解時間を変化させることで制御した。 CrO3 : 75 g/l NaF : 4 g/l H2 SO4 : 0.4 g/l 浴温度 : 50 ℃ カソード電流密度 : 40 A/dm2 ZnめっきあるいはZn合金めっき上のCr水和酸化物
量を測定することは困難であるので、以下の方法で代用
した。即ち、冷延鋼板に同一条件で電解クロム酸処理し
た後に、全Cr量を蛍光X線法で測定し、温度95℃の
強アルカリ水溶液に試験片を浸漬してCr水和酸化物を
溶解させた後に試験片を取出して水洗し、再度蛍光X線
法でCr量を測定し、最初の全Cr量との差をCr水和
酸化物中のCr量とした。金属Cr量は残るCr量とし
た。但し、鋼板中のCr含有量はバックグラウンドとし
て補正した。
【0037】各鋼板から試験片を採取し、加工性、加工
後耐食性を評価した。加工性は円筒深絞り試験における
限界絞り比(=割れずに絞りぬけた最大のブランク径÷
ポンチ径)で評価した。限界絞り比の値が大きいほど、
加工性が良いことを示す。
【0038】また、加工後耐食性は下記の要領で試験し
た。まず、円形試験片を、第1表のTop面が内面とな
るようにして、絞り比2.0で内径50mm、深さ35
mmの円筒状に成形し、凹部に腐食試験溶液を満たした
後に密閉し、30℃で2ヶ月間保持した。腐食試験溶液
は下記の2種類とした。なお、比較例No.13〜15
は成形性が悪く、絞り比2.0の成形ができなかったた
め、絞り比1.8とした。 腐食試験溶液1 ガソリン : 残部 水 : 1.0容量% ぎ酸 : 0.1g/l 腐食試験溶液2 ガソリン : 残部 エタノール : 30容量% ぎ酸 : 0.1g/l 水 : 1.0容量% NaCl : 0.05g/l 加工後耐食性の評価は、腐食試験が終了した後に腐食試
験溶液および前述の凹部の内面の底部および壁部の腐食
状況を目視で観察し、次の5段階評価で評価した。 ◎:まったく異常無し、あるいは極めて軽微な腐食 ○:わずかに腐食 △:部分的に腐食 ×:全面が腐食、あるいは局部腐食 ××:著しい全面腐食あるいは著しい局部腐食
【0039】各評価結果を第1表にあわせて示す。第1
表から明らかなように、本発明例であるNo.1〜12
は加工性、耐食性とも非常に優れており、かつ耐食性は
比較例No.17に示すPb−11%Sn合金めっき鋼
板よりもはるかに優れている。これに対して、比較例N
o.13〜16では耐食性が劣るか、鋼板の加工性が不
充分であった。
【0040】
【表1】
【0041】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は加工性、成
形性と耐食性のいずれにも優れる燃料容器用表面処理鋼
板を提供することを可能としたものであり、産業の発展
に貢献するところが極めて大である。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板表面の少なくとも片面に、第1めっ
    き層として目付量5〜80g/m2 のZnめっき層を有
    し、第1めっき層の上にさらに100〜1000mg/
    2 の金属CrおよびCr量として2〜30mg/m2
    のCr水和酸化物とからなる第2めっき層を有すること
    を特徴とする耐食性、加工性に優れた燃料容器用表面処
    理鋼板。
  2. 【請求項2】 第1めっき層としてのZnめっき層が、
    目付量5〜80g/m2 でFeを25重量%以下含有す
    るZn−Fe合金めっき層からなることを特徴とする請
    求項1に記載の耐食性、加工性に優れた燃料容器用表面
    処理鋼板。
  3. 【請求項3】 第1めっき層としてのZnめっき層が、
    目付量5〜80g/m2 でNiを25重量%以下含有す
    るZn−Ni合金めっき層からなることを特徴とする請
    求項1に記載の耐食性、加工性に優れた燃料容器用表面
    処理鋼板。
  4. 【請求項4】 第1めっき層および第2めっき層を鋼板
    の両面に有する請求項1、2あるいは3に記載の耐食
    性、加工性に優れた燃料容器用表面処理鋼板。
  5. 【請求項5】 第1めっき層および第2めっき層を鋼板
    の片面のみに有する請求項1、2あるいは3に記載の耐
    食性、加工性に優れた燃料容器用表面処理鋼板。
  6. 【請求項6】 第1めっき層および第2めっき層を有し
    ない側の鋼板表面に、目付量5〜80g/m2 のZnめ
    っき層を有することを特徴とする請求項5に記載の耐食
    性、加工性に優れた燃料容器用表面処理鋼板。
  7. 【請求項7】 第1めっき層および第2めっき層を有し
    ない側の鋼板表面のZnめっき層が、目付量5〜80g
    /m2 でFeを25重量%以下含有するZn−Fe合金
    めっき層からなることを特徴とする請求項6に記載の耐
    食性、加工性に優れた燃料容器用表面処理鋼板。
  8. 【請求項8】 第1めっき層および第2めっき層を有し
    ない側の鋼板表面のZnめっき層が、目付量5〜80g
    /m2 でNiを25重量%以下含有するZn−Ni合金
    めっき層からなることを特徴とする請求項6に記載の耐
    食性、加工性に優れた燃料容器用表面処理鋼板。
  9. 【請求項9】 鋼板が、重量%で、Bを0.0003〜
    0.0040%含有する請求項1、2、3、4、5、
    6、7あるいは8に記載の耐食性、加工性に優れた燃料
    容器用表面処理鋼板。
JP1213399A 1998-01-22 1999-01-20 耐食性、加工性に優れた燃料容器用表面処理鋼板 Withdrawn JPH11269663A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6866944B2 (en) * 2000-05-12 2005-03-15 Nippon Steel Corporation Automobile fuel container material excellent in environment compatibility and automobile fuel container

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