(57)【要約】【課題】  ＳＵＳ４０９Ｌレベルの鋼を素材とする自動車排気系部品において、初期錆びに対する抵抗性を可及的低コストで満足させる自動車排気系部品を提供すること。【解決手段】  質量％で、Ｃｒ：１０．０〜１３．５％を含有する鋼を素材として成形された自動車排気系部品において、外部環境に曝される当該部品の表面に、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のケイ酸塩から成る皮膜を形成させる。皮膜は、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウムの１種または２種以上を含み、もしくはさらに塩基性炭酸亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛あるいは金属亜鉛の腐食生成物を含有させる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃｒ：１０．０〜１３．５％を含有する鋼を素材として成形された自動車排気系部品において、外部環境に曝される当該部品の表面に、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のケイ酸塩から成る皮膜を形成させたことを特徴とする耐初期錆び性に優れた自動車排気系部品。
【請求項２】
前記自動車排気系部品の素材がＳＵＳ４０９Ｌであることを特徴とする請求項１に記載の耐初期錆び性に優れた自動車排気系部品。
【請求項３】
皮膜が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウムの１種または２種以上を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の耐初期錆び性に優れた自動車排気系部品。
【請求項４】
皮膜がさらに、塩基性炭酸亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、金属亜鉛の腐食生成物の１種または２種以上を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐初期錆び性に優れた自動車排気系部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用のエキゾーストマニホールドやマフラーなどの排気系部品に関し、特に外面の初期錆びに対する抵抗性に優れた排気系部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排気系部品は高温に長時間曝されることから、高温強度や耐スケール剥離性、複雑形状に加工するための成形性、排ガス凝結水に対する耐食性、塩害環境に対する耐食性、さらには廉価であること等、種々の特性が要求されており、各種ステンレス鋼が多用されてきている。そして、これらの個々あるいは全ての要求を満たすべく、従来から多くの提案がなされてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１では、Ｓｉ：０．０１〜０．５０％、Ｍｎ：０．０１〜０．５０％、Ｃｒ：１１．０〜１４．０％、P：≦０．０３０％、Ｓ：≦０．００５０％を含み、Ｃ、Ｎ、Ｎｂ、Ｔｉの含有量が、０．０１％≦Ｃ＋Ｎ≦０．０２０％、０．４％≦Ｔｉ＋Ｎｂ≦０．６％、（Ｔｉ＋Ｎｂ）／（Ｃ＋Ｎ）≧３０を満足させる組成とすることによって、溶接部の耐粒界腐食食性を向上させ、機械的特性にも優れる自動車排気系機器用のフェライト系ステンレス鋼が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、Ｃ：０．００１〜０．０１５％、Ｎ：０．００１〜０．０１５％、Ｓｉ：０．５０〜２．０％、Ｍｎ：０．０１〜１．００％、P：０．０１０〜０．０３０％、Ｓ：≦０．００３％、Ｃｒ：１０．０〜１４．０％、Ｎｂ、Ｔｉの１種または２種：２０×（Ｃ＋Ｎ）≦Ｎｂ＋Ｔｉ≦０．６％を含有し、さらに必要に応じてＮｉ、Ｍｏの１種以上を総量で０．３〜２．０％含有させる耐高温塩害腐食性に優れた自動車排気系機器用フェライト系ステンレス鋼が開示されている。
【０００５】
あるいは、特許文献３では、Ｃ：０．０２％未満、Ｓｉ：０．５〜１．５％未満、Ｍｎ：０．２％未満、Ｃｒ：１０〜１４％未満、Ｎｉ：０．０５〜１．０％未満、Ｎｉ：０．０５〜１．０％未満、Ｔｉ：０．０５〜０．３％未満、Ｎｂ：０．３〜０．６％未満、P：０．０６％未満、Ｓ：０．０１％未満を含有させた、耐熱性および溶接部耐食性に優れたエンジン排気部材用フェライト系ステンレス鋼が開示されている。
【０００６】
ところが、最近では前記の如き従来からの諸特性に加えて、部材外面の初期錆び抵抗性が要求されるようになってきている。
ここで言う初期錆びの問題とは、エキゾーストマニホールドやマフラーなど、自動車の使用者が比較的容易に外観を観察できる部材において、自動車の出荷から使用前もしくは使用直後までの短期間に生じる赤錆の問題である。
この初期錆びは、部材の寿命に影響を与えるものではないが、外観上あまり望ましくないため、防止することが必要とされている。
【０００７】
従来、マフラーのエンドプレートやテイルパイプ、あるいは２重管エキマニの外管には１１％Ｃｒ系のＳＵＳ４０９Ｌが多用されてきており、従来から要求されてきている特性だけを満足させるのであればＳＵＳ４０９Ｌで十分な場合でも、初期錆び対策を重視するが故に、より高級な１４Ｃｒ−０．５Ｍｏ系の鋼など従来機能に関しては過剰品質となる材料が適用されるケースが多々ある。
この初期錆びは、広義には耐食性に関する問題の一種ではあるが、従来取り扱われてきた穴開き腐食に代表される腐食進展性に関する問題とは異なって、極めて短期間の軽微な腐食形態に関する問題であるため、解決方法についても従来技術で取られてきたものとは自ずと異なってくる。
すなわち、単に鋼組成を最適化して耐錆び性を向上させるという考え方では、Ｃｒ、Ｍｏなどの合金元素含有量を増加させることになりコスト増が不可避となるため、素材を替えず廉価かつ簡易な一時防錆処理を組み合わせて問題解決を図るとの考え方をとるべきである。しかしながら、前記したような従来技術には、このような解決策は提示されていない。
【特許文献１】特開平６−１８４７０５号公報
【特許文献２】特開平６−２４８３９４号公報
【特許文献３】特開平１０−２０４５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、この初期錆び問題を克服する技術を提供することを目的とするものであり、高温強度や耐スケール剥離性、成形性、排ガス凝結水に対する耐食性、塩害環境に対する耐食性などの排気系部品としての本来機能が十分なＳＵＳ４０９Ｌレベルの鋼を素材とし、さらに初期錆びに対する抵抗性を可及的低コストで満足させる自動車排気系部品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、初期錆び問題が自動車の出荷から使用前もしくは使用直後までの極めて短期間に限定される問題であることから、素材自体の耐食性を向上させるよりも一時的な防錆処理を施すのが現実的手法であると考え、種々の防錆処理方法を検討した。
検討に際して考慮した主な因子は、1)防錆能が高いこと、2)廉価であること、3)環境負荷がないこと、4)自動車使用後の排気系部品の酸化や腐食に影響を与えないこと、などである。
【００１０】
種々の検討の結果、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のケイ酸塩を主成分とした皮膜を排気系部品の表面に形成させることによって、低コストで環境負荷もなく使用後の部品劣化を促進することもなく、且つ初期錆びを極めて有効に防止できることを知見した。本発明は前記知見に基づいて構成したものであり、その要旨は以下の通りである。
【００１１】
（１）質量％で、Ｃｒ：１０．０〜１３．５％を含有する鋼を素材として成形された自動車排気系部品において、外部環境に曝される当該部品の表面に、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のケイ酸塩から成る皮膜を形成させたことを特徴とする耐初期錆び性に優れた自動車排気系部品。
【００１２】
（２）前記自動車排気系部品の素材がＳＵＳ４０９Ｌであることを特徴とする（１）に記載の耐初期錆び性に優れた自動車排気系部品。
【００１３】
（３）皮膜が、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウムの１種または２種以上を含むことを特徴とする（１）または（２）に記載の耐初期錆び性に優れた自動車排気系部品。
【００１４】
（４）皮膜がさらに、塩基性炭酸亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、金属亜鉛の腐食生成物の１種または２種以上を含むことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の耐初期錆び性に優れた自動車排気系部品。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によって、既存のＳＵＳ４０９Ｌレベルの鋼で製造された自動車排気系部品の初期錆び問題が可及的低コストで解消されるので、産業上の効果が極めて大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明について詳細に説明する。
先ず、本発明の対象とする自動車排気系部品の素材は、ＳＵＳ４０９Ｌ（Ｃｒ：１１．０〜１３．５％）相当の耐初期錆び性を有する鋼として、Ｃｒ含有量が１０．０％から１３．５％の範囲にある鋼とする。
なお、コストやその他の特性面で支障が生じない範囲でＣｒ以外の合金元素が含有された鋼でも良い。
【００１７】
該素材の鋼板もしくは鋼管などから、成形、溶接などの加工が施されて組み立てられたマフラーやエキゾーストマニホールドなどの排気系部品の初期錆びが視認される外面に対して防錆処理を施すものとし、組み立て前の鋼板や鋼管に防錆処理を施すことは本発明の対象としない。なぜならば、成形や溶接などの加工の過程で防錆皮膜が損傷を受けて、初期錆び防止効果が減じられるためである。
【００１８】
防錆処理としては、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のケイ酸塩から成る皮膜を前記部品の表面に形成させる。アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のケイ酸塩は、廉価であること、環境負荷性がないことに加えて、水溶性であるとの利点を有する。
このため、皮膜の形成方法としては、水に溶解させたこれらケイ酸塩の水溶液を前記部品に塗布し、その後該部品を昇温して塗布物を乾燥・焼付けさせる形態をとるのが常套であり、有機溶剤などを使用せずに処理できる。
【００１９】
このようにして形成されたアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のケイ酸塩皮膜は、水や酸素、塩化物イオンなどの腐食性物質から鋼表面を隔離するのみならず、乾燥・焼付け後においても依然水溶性であり、水に溶解するとアルカリを生じるため、仮に水などの腐食物質が鋼表面に到達しても鋼表面付着水のｐＨがアルカリ性に維持され、不働態は安定化されて発銹が抑制されるものである。
このようなアルカリ土類金属のケイ酸塩の代表例として、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウムが挙げられ、本発明ではこれらの１種または２種以上を含む塗布物を塗布する。
【００２０】
さらには前記ケイ酸塩に加えて、塩基性炭酸亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、金属亜鉛の腐食生成物の１種または２種以上を皮膜中に含ませても良い。
塩基性炭酸亜鉛、酸化亜鉛、水酸化亜鉛あるいは金属亜鉛の腐食生成物は水溶性が低いが、ｐＨをアルカリ性に緩衝する作用を奏するため、腐食環境条件が過酷な場合や長期にわたって防錆効果を維持したい場合などに、必要に応じて含有させるものとする。
【実施例】
【００２１】
実施例に基づいて、本発明をより詳細に説明する。
ＳＵＳ４０９Ｌの冷延鋼板から、初期錆び再現試験用の７０×１５０ｍｍサイズの試験片を採取し、これに表１に記載の各種防錆処理を施した後、複合サイクル試験（５％ＮａＣｌ噴霧、３５℃×２Ｈｒ→強制乾燥７０℃×４Ｈｒ→湿潤９５％ＲＨ、５０℃×２Ｈｒ）に供し、１週間後の発銹状況を評価した。
発銹の程度は、ステンレス協会が定めるＳＡＲＮ標準写真を参照してＳＡＲＮ評点を付け、評点４以下を不良と評価し、評点５以上を良好と評価した。
【００２２】
【表１】
2005320559.tif 000002
【００２３】
表１に示すようにＮｏ．１〜５の本発明では、比較例Ｎｏ．１０２の１４Ｃｒ−０．５Ｍｏ系鋼（ＳＵＳ４２９）に匹敵する満足すべき耐初期錆び性が得られることを確認した。一方、比較例Ｎｏ．１０１、１０３、および１０４については、耐初期錆び性が不十分であった。
また、本発明Ｎｏ．１〜５については、皮膜形成後の耐酸化性、塩害耐食性についての評価を併せて実施し、皮膜形成による性能劣化がないことを確認している。