(57)【要約】【課題】  加工性に優れた耐熱・耐食性複層めっき層を有する配管を提供する。【解決手段】  母材鋼管の表面に、第一層として形成したＮｉ含有率５〜９％、層厚３〜９μｍのＺｎＮｉ合金めっき層と、第一層のＺｎＮｉ合金めっき層上に第二層として被着したＮｉ含有率１０〜１５％、層厚１〜３μｍのＺｎＮｉ合金めっき層と、該第二層のＺｎＮｉ合金めっき層上に形成したクロメート皮膜とからなる複層めっき層を有することを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材鋼管の表面に第一層として形成したＮｉ含有率５〜９％、層厚３〜９μｍのＺｎＮｉ合金めっき層と、該第一層のＺｎＮｉ合金めっき層上に第二層として被着したＮｉ含有率１０〜１５％、層厚１〜３μｍのＺｎＮｉ合金めっき層と、該第二層のＺｎＮｉ合金めっき層上に形成したクロメート皮膜とからなる複層めっき層を有することを特徴とする加工性に優れた耐熱・耐食性めっき層を有する配管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工性に優れた耐熱・耐食性めっき層を有する自動車の配管に係り、より詳しくは母材鋼管の外表面に耐熱・耐食性めっき層としてＺｎＮｉ合金めっき層を有する加工性に優れた配管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の例えば燃料配管では鋼管表面にＺｎめっき層を形成した後にクロメート皮膜を形成した製品が多用されている。しかしながら、めっき層皮膜処理後の製品加工は加工部の耐食性が著しく損なわれ、耐熱性も十分とはいえない。又、低燃費、環境対策面から自動車のエンジンダウンサイジング化（小型化）によるエンジンルーム内の温度の上昇や、それに伴いエンジンルーム内で使用される配管についてもより高耐熱・高耐食性の要求が高まってきている。
【０００３】
ところで、加工性に優れる耐熱・耐食性めっきとしては、基材の表面に第一層としてＮｉめっき層を形成し、ついで前記Ｎｉめっき層上に被着したＺｎＮｉ合金めっき層の表面にクロメート皮膜処理を施した耐熱・耐食性重層メッキ鋼材（特許文献１、特許文献２等参照）や、第一層としてＮｉめっき層を形成し、ついで中間層として酸性浴使用のＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、第三層としてアルカリ性浴使用のＺｎＮｉ合金めっき層を形成する鋼材（特許文献３参照）が提案されている。
【０００４】
しかしながら、燃料配管等の自動車用配管の製造工程としては、生産性やコスト等の観点から長尺の直管鋼管の状態でめっき及びクロメート処理をした後に製品曲げ加工を行うことが望ましいため、前記した従来技術のようなＮｉめっき層上にＺｎＮｉ合金めっき層を単独で形成する場合は、端部のめっき膜厚が厚くなり加工性が悪化することや、Ｎｉめっき層とＺｎＮｉ合金めっき層間の密着性が曲げ加工時に低下し、耐熱性・耐食性が低下しやすいという問題がある。又、Ｎｉめっき層上にＺｎＮｉ合金めっき層を複数形成する場合も浴管理の煩雑さやコストアップの要因となるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２−１２００３４号公報
【特許文献２】特開平１０−１２１２６７号公報
【特許文献３】特開平８−１３４６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記した従来技術の問題、即ち、Ｎｉめっき層上にＺｎＮｉ合金めっき層を単独で形成した配管の場合の加工性悪化の問題、曲げ加工時におけるＮｉめっき層とＺｎＮｉ合金めっき層間の密着性の低下による耐熱性・耐食性の低下の問題、及び、Ｎｉめっき層上にＺｎＮｉ合金めっき層を複数形成する場合のコストアップの問題を解決すべくなされたもので、第一層Ｎｉめっき層を必要とせず低コストで優れた加工性を備えた高品質の、耐熱・耐食性めっき層を有する配管を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、加工性に優れた耐熱・耐食性めっき層に関して鋭意研究を重ねた結果、ＺｎＮｉ合金めっき層のＮｉ含有率を適正に定めることにより、第一層Ｎｉめっき層を形成することなく、曲げ加工部でも優れた耐熱・耐食性を示す複層ＺｎＮｉ合金めっき層の構成を見出した。
ＺｎＮｉ合金めっき層は、耐熱・耐食性に優れる一方、加工性は乏しいが、例えば燃料噴射管の曲げ加工部ではめっき膜厚とＮｉ含有率の影響を大きく受けることが知られている。即ち、ＺｎＮｉ合金めっき層は、未加工部（直管部等）ではめっき膜厚とＮｉ含有率が大きい場合耐食性に有利に作用するが、曲げ加工部ではめっき膜厚が大きくなれば“めっき剥がれ”の危険性が増大し耐食性が低下する可能性が高まり、加工性を考慮しためっき膜厚では所望の耐食性が得られないこと、又、Ｎｉ含有量についても同様で、Ｎｉ含有量が高すぎると加工性が悪化し、加工性を考慮してＮｉ含有量を低くした場合には所望の耐食性が得られないこと、そしてかかる技術的知見に基づいて、基材表面に第一層として形成したＺｎＮｉ合金めっき層上に、当該第一層のＮｉ含有率よりも高いＮｉ含有率のＺｎＮｉ合金めっき層を形成することにより、Ｎｉめっき層を形成しなくても燃料噴射管の曲げ加工部で同等の耐食性を有する複層ＺｎＮｉ合金めっき層の構成を見出したのである。
即ち、本発明に係る加工性に優れた耐熱・耐食性めっき層を有する配管は、母材鋼管の表面に第一層として形成したＮｉ含有率５〜９％、層厚３〜９μｍのＺｎＮｉ合金めっき層と、該第一層のＺｎＮｉ合金めっき層上に第二層として被着したＮｉ含有率１０〜１５％、層厚１〜３μｍのＺｎＮｉ合金めっき層と、該第二層のＺｎＮｉ合金めっき層上に形成したクロメート皮膜とからなる複層めっき層を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、母材鋼管の表面に形成する第一層を加工性に有利な低Ｎｉ含有率のＺｎＮｉ合金めっき層とし、該第一層の上に被着する第二層には耐食性を重視した、前記第一層より高Ｎｉ含有率のＺｎＮｉ合金めっき層としたことにより、表層の第二層が初期防錆性能に優れ、かつ加工時に下層の第一層への悪影響を軽減できるので、例えば複層めっき層形成後の燃料配管の加工工程にも耐えることが可能となり、第一層にＮｉめっき層が存在しなくても燃料配管の曲げ加工部で同等の耐熱・耐食性を得ることができ、生産工程で使用するめっき浴種や製品被覆層数も少なくできることによりめっき液管理の煩雑さやコスト面でも有利である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明において、母材鋼管の表面に形成する第一層のＺｎＮｉ合金めっき層の層厚を３〜９μｍと限定したのは、層厚が３μｍ未満では十分な耐熱・耐食性が得られず、他方、層厚が９μｍを超えると曲げ加工部で目視確認できるめっき剥離が発生するおそれがあり外観品質上問題となるためである。又、第二層のＺｎＮｉ合金めっき層の層厚１〜３μｍと限定したのは、第一層のＺｎＮｉ合金めっき層と同様に、層厚が１μｍ未満では十分な耐熱・耐食性が得られず、他方、層厚が３μｍを超えると曲げ加工部で目視確認できるめっき剥離が発生するおそれがあり外観品質上問題となるためである。
【００１０】
さらに、前記第一層と第二層のＺｎＮｉ合金めっき層のＮｉ含有率をそれぞれ、５〜９％、１０〜１５％に限定したのは、以下に記載する理由による。
即ち、第一層と第二層のＮｉ含有率は、加工性と耐食性を考慮すると第二層が第一層より高Ｎｉ含有率とする必要がある。これは、表層側に耐食性に優れる高Ｎｉ含有のＺｎＮｉ合金めっき層があるため、曲げ加工部でも初期の防錆性能に優れ、かつ加工による悪影響を受けても第一層の上に加工性に劣る第二層が存在するため第一層の低Ｎｉ含有のＺｎＮｉ合金めっき層が悪影響を受けにくいためである。逆に、第一層が第二層より高Ｎｉ含有率である場合は、加工性および表層側の初期防錆性能に劣るため、第一層Ｎｉめっき層を形成した上に第二層ＺｎＮｉめっき層を形成したものに劣る耐食性しか得られない。このため、第一層と第二層のＮｉ含有率は、第二層が第一層より高Ｎｉ含有率である必要がある。具体的には、第一層のＺｎＮｉ合金めっき層のＮｉ含有率が５％未満では、十分な耐熱・耐食性が得られず、他方、９％を超えると曲げ加工部でめっき剥離が発生するおそれがあり、外観品質上問題であるため、第一層のＺｎＮｉ合金めっき層のＮｉ含有率を５〜９％と規定したのである。又、第二層のＺｎＮｉ合金めっき層のＮｉ含有率を１０〜１５％と規定したのは、前記第一層の場合と同様に、１０％未満では、十分な耐熱・耐食性が得られず、他方、１５％を超えると曲げ加工部でめっき剥離が発生するおそれがあり、外観品質上問題となるためである。
【実施例】
【００１１】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は下記実施例によって制限を受けるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で変更・実施することは、全て本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例１】
【００１２】
直径８ｍｍの燃料配管用鋼管を使用し、該鋼管の表面に第一層として、液温１５〜２５℃、電流密度５Ａ／ｄｍ２でＮｉ含有率５％、層厚３μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、次いで第二層として液温１５〜２５℃、電流密度５Ａ／ｄｍ２でＮｉ含有率１０％、層厚１μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、さらに第二層の上にＰＨ４．０、液温３０℃で６０秒間、クロメート皮膜処理を施した。
なお、本実施例における第一層のＺｎＮｉ合金めっき層の形成には、Ｚｎ：９．０ｇ／Ｌ、Ｎｉ：２．２ｇ／Ｌ、ＮａＯＨ：１２５．６ｇ／Ｌ、錯化剤及び光沢剤を適量含むめっき液を、同第二層のＺｎＮｉ合金めっき層の形成には、Ｚｎ：８．０ｇ／Ｌ、Ｎｉ：１．４ｇ／Ｌ、ＮａＯＨ：１３０．０ｇ／Ｌ、錯化剤及び光沢剤を適量含むめっき液を、それぞれ使用した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管をＲ１５で曲げ加工を施し、当該曲げ加工部の外観剥離を目視で観察した。次いで、曲げ加工後の試料を１５０℃で２４時間加熱した後、ＪＩＳＺ２３７１に基づく塩水噴霧試験で耐食性を評価した。これらの試験結果を表１に示す。
【実施例２】
【００１３】
実施例１と同様のめっき層形成方法により、直径８ｍｍの燃料配管用鋼管の表面に第一層としてＮｉ含有率５％、層厚３μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、次いで第二層としてＮｉ含有率１０％、層厚３μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成した後、第二層の上にクロメート皮膜を形成した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管について、実施例１と同様の方法で曲げ加工部の外観剥離試験と塩水噴霧試験を行った結果を表１に示す。
【実施例３】
【００１４】
実施例１と同様のめっき層形成方法により、直径８ｍｍの燃料配管用鋼管の表面に第一層としてＮｉ含有率５％、層厚５μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、次いで第二層としてＮｉ含有率１０％、層厚１μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成した後、第二層の上にクロメート皮膜を形成した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管について、実施例１と同様の方法で曲げ加工部の外観剥離試験と塩水噴霧試験を行った結果を表１に示す。
【実施例４】
【００１５】
実施例１と同様のめっき層形成方法により、直径８ｍｍの燃料配管用鋼管の表面に第一層としてＮｉ含有率５％、層厚５μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、次いで第二層としてＮｉ含有率１０％、層厚３μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成した後、第二層の上にクロメート皮膜を形成した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管について、実施例１と同様の方法で曲げ加工部の外観剥離試験と塩水噴霧試験を行った結果を表１に示す。
【実施例５】
【００１６】
実施例１と同様のめっき層形成方法により、直径８ｍｍの燃料配管用鋼管の表面に第一層としてＮｉ含有率９％、層厚９μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、次いで第二層としてＮｉ含有率１５％、層厚３μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成した後、第二層の上にクロメート皮膜を形成した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管について、実施例１と同様の方法で曲げ加工部の外観剥離試験と塩水噴霧試験を行った結果を表１に示す。
【００１７】
（比較例１）
実施例１と同様のめっき層形成方法により、直径８ｍｍの燃料配管用鋼管の表面に第一層としてＮｉ含有率４％、層厚２μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、次いで第二層としてＮｉ含有率９％、層厚０．８μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成した後、第二層の上にクロメート皮膜を形成した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管について、実施例１と同様の方法で曲げ加工部の外観剥離試験と塩水噴霧試験を行った結果を表１に併せて示す。
【００１８】
（比較例２）
実施例１と同様のめっき層形成方法により、直径８ｍｍの燃料配管用鋼管の表面に第一層としてＮｉ含有率１０％、層厚１０μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、次いで第二層としてＮｉ含有率１６％、層厚４μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成した後、第二層の上にクロメート皮膜を形成した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管について、実施例１と同様の方法で曲げ加工部の外観剥離試験を行った結果を表１に併せて示す。
【００１９】
（比較例３）
実施例１と同様のめっき層形成方法により、直径８ｍｍの燃料配管用鋼管の表面に第一層としてＮｉ含有率１０％、層厚１μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、次いで第二層としてＮｉ含有率５％、層厚３μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成した後、第二層の上にクロメート皮膜を形成した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管について、実施例１と同様の方法で曲げ加工部の外観剥離試験と塩水噴霧試験を行った結果を表１に併せて示す。
【００２０】
（比較例４）
実施例１と同様のめっき層形成方法により、直径８ｍｍの燃料配管用鋼管の表面に第一層としてＮｉ含有率１０％、層厚３μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、次いで第二層としてＮｉ含有率５％、層厚３μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成した後、第二層の上にクロメート皮膜を形成した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管について、実施例１と同様の方法で曲げ加工部の外観剥離試験と塩水噴霧試験を行った結果を表１に併せて示す。
【００２１】
（比較例５）
実施例１と同様のめっき層形成方法により、直径８ｍｍの燃料配管用鋼管の表面に第一層としてＮｉ含有率１０％、層厚１μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、次いで第二層としてＮｉ含有率５％、層厚５μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成した後、第二層の上にクロメート皮膜を形成した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管について、実施例１と同様の方法で曲げ加工部の外観剥離試験と塩水噴霧試験を行った結果を表１に併せて示す。
【００２２】
（比較例６）
実施例１と同様のめっき層形成方法により、直径８ｍｍの燃料配管用鋼管の表面に第一層としてＮｉ含有率１０％、層厚３μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、次いで第二層としてＮｉ含有率５％、層厚５μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成した後、第二層の上にクロメート皮膜を形成した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管について、実施例１と同様の方法で曲げ加工部の外観剥離試験と塩水噴霧試験を行った結果を表１に併せて示す。
【００２３】
（従来例１）
実施例１と同じ燃料配管用鋼管の表面に第一層として層厚０．５μｍのＮｉめっき層を形成し、次いで第二層としてＮｉ含有率８％、層厚５μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、さらに第三層として実施例１と同様の方法によりＮｉ含有率５％、層厚５μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成した後、第三層の上にクロメート皮膜を形成した。
本従来例における第一層のＮｉめっき層は、ワット浴を使用し、液温５２〜５７℃、電流密度５Ａ／ｄｍ２で形成した。又、第二層のＺｎＮｉ合金めっき層は、１００ｇ／ＬのＺｎＣｌ２、１３０ｇ／ＬのＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、２００ｇ／ＬのＮＨ４Ｃｌ、ｐＨ５．７の酸性浴を使用し、液温３４〜３６℃、電流密度３Ａ／ｄｍ２で形成した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管について、実施例１と同様の方法で曲げ加工部の外観剥離試験と塩水噴霧試験を行った結果を表１に併せて示す。
【００２４】
（従来例２）
実施例１と同じ燃料配管用鋼管の表面に従来例１と同様の方法により、第一層として層厚３μｍのＮｉめっき層を形成し、同じく第二層としてＮｉ含有率８％、層厚５μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成し、さらに第三層として実施例１と同様の方法によりＮｉ含有率５％、層厚５μｍのＺｎＮｉ合金めっき層を形成した後、第三層の上にクロメート皮膜を形成した。
得られた複層ＺｎＮｉ合金めっき層を有する燃料配管用鋼管について、実施例１と同様の方法で曲げ加工部の外観剥離試験と塩水噴霧試験を行った結果を表１に併せて示す。
【００２５】
表１の結果より、以下のように考察することができる。
（１）．第一層に加工性に有利な低Ｎｉ含有率のＺｎＮｉ合金めっき層を層厚３〜９μｍ、第二層に耐食性を重視した第一層より高Ｎｉ含有率のＺｎＮｉ合金めっき層を層厚１〜３μｍ形成した実施例１〜５の本発明の燃料配管用鋼管は、いずれも曲げ加工部のめっき剥離現象は皆無であり、かつ当該曲げ加工部の赤錆発生までの時間より明らかなように耐食性にも優れることから、第一層にＮｉめっき層が存在しなくても同等の耐熱・耐食性が配管の曲げ加工部で得られる。
（２）．第一層及び第二層のＺｎＮｉ合金めっき層の層厚が本発明の規定値より外れた比較例１（規定層厚以下）のものは、塩水噴霧試験の結果（曲げ加工部の赤錆発生までの時間）より明らかのように、本発明の実施例１〜５に比べ大きく劣っていることから好ましくない。
（３）．第一層及び第二層のＺｎＮｉ合金めっき層の層厚が本発明の規定値より外れた比較例２（規定層厚以上）のものは、曲げ加工部でめっき剥離が生じたことにより燃料配管用鋼管として採用できない。
（４）．第一層のＮｉ含有率が第二層のＮｉ含有率より高い比較例３〜６は、塩水噴霧試験の結果（曲げ加工部の赤錆発生までの時間）より明らかのようにいずれも本発明の実施例１〜５に比べ大きく劣っていることから好ましくない。
（５）．第一層をＮｉめっき層、第二層及び第三層をＺｎＮｉ合金めっき層で構成した従来例１、２は、曲げ加工には耐え得るものの、塩水噴霧試験の結果（曲げ加工部の赤錆発生までの時間）が本発明の実施例１〜５より劣ることから、複層めっきの構成に問題があることがわかる。
なお、ここでは燃料配管用鋼管のみの実施例について説明したが、本願発明は燃料配管用鋼管のみならず、自動車の各種配管に適用しても同様の作用効果が得られることはいうまでもないため、燃料配管用鋼管以外の他の自動車用配管については実施例を省略した。  
【００２６】
【表１】
2014012873.tif 000002