(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ  ：０．０６％以下、
Ｃｒ：１６〜２５％、
Ｎｉ：６〜２０％、
Ｃｕ：０．２％〜２％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、少なくとも燃料タンクの外面となる表面に、Ｚｎ，Ａｌの１種または２種からなる厚みが１〜２００μｍの被覆層を有し、かつ、その表面での水の接触角が５０度以下であることを特徴とする耐応力腐食割れ性に優れた燃料タンク用表面被覆オーステナイト系ステンレス鋼。
【請求項２】
質量％で、
Ｓｉ：１〜４％、
Ｍｏ：０．２〜２％
の１種または２種を、さらに含有することを特徴とする請求項１に記載の耐応力腐食割れ性に優れた燃料タンク用表面被覆オーステナイト系ステンレス鋼。
【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素材として用いられるオーステナイト系ステンレス鋼に関するもので、さらに詳しくは、融雪塩の付着等によって発生する応力腐食割れを防止した表面被覆オーステナイト系ステンレス鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＵＳ３０４鋼に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼は、優れた加工性、耐食性を有するため、ビルの外壁、手摺り、柵のような大気環境中で使用されている。ただし、大気環境中においても付着する海塩粒子量が多く、しかも使用温度が高い場合、材料に引張応力が作用する場合、応力腐食割れを発生する危険性がある。
【０００３】
応力腐食割れを防止する手段としては、鋼中ニッケル含有量の高い、例えばインコネル６００のようなニッケル基合金を用いたり、あるいはニッケルを含有しないフェライト系ステンレス鋼が用いられる。ただし、ニッケル基合金は素材価格が高く、またフェライト系ステンレス鋼については、加工性の点でＳＵＳ３０４鋼に比較して劣る。
【０００４】
また、表面処理によってステンレス鋼の耐応力腐食割れ性を向上させる取り組みも行われており、特開平６−１７５０３２号公報に開示されているように、ステンレス鋼の表面に亜鉛球を投射し、ステンレス表面に亜鉛を付着させると共に、さらに硬質金属球を投射し、ステンレス表面に圧縮応力を作用させ、応力腐食割れ寿命を長寿命化させる方法が示されている。
しかし、このようなステンレス鋼も成形されると、素材段階でステンレス鋼表面に導入された圧縮応力が引張応力へと変化し、十分な耐応力腐食割れ性を発揮できない場合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、成形後、ステンレス鋼表面に引張応力が作用する場合においても、応力腐食割れの発生を防止し、耐応力腐食割れ性に優れた燃料タンク用表面被覆オーステナイト系ステンレス鋼の提供を課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、表面にＺｎ、Ａｌの１種または２種からなる被覆を施し、その表面の水との濡れ性を限定することにより、オーステナイト系ステンレスにおける耐応力腐食割れ性を向上できることを見いだし、本発明に至ったものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
（１）質量％で、Ｃ：０．０６％以下、Ｃｒ：１６〜２５％、Ｎｉ：６〜２０％、Ｃｕ：０．２％〜２％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、少なくとも燃料タンクの外面となる表面に、Ｚｎ，Ａｌの１種または２種からなる厚みが１〜２００μｍの被覆層を有し、かつ、その表面での水の接触角が５０度以下であることを特徴とする耐応力腐食割れ性に優れた燃料タンク用表面被覆オーステナイト系ステンレス鋼。
（２）質量％で、Ｓｉ：１〜４％、Ｍｏ：０．２〜２％の１種または２種を、さらに含有することを特徴とする前記（１）に記載の耐応力腐食割れ性に優れた燃料タンク用表面被覆オーステナイト系ステンレス鋼。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では、主に自動車用の燃料タンクに用いられるオーステナイト系ステンレス鋼に発生する応力腐食割れを防止すべく鋭意検討した結果、ステンレス鋼中に銅を適量添加し、さらに必要に応じて、シリコンあるいはモリブデンを適量添加し、さらにその表面に厚みが１μｍから２００μｍのＺｎ，Ａｌの１種または２種からなる被覆層を形成し、かつ、被覆層表面での水の接触角を５０度以下とすることによって防止できることを見いだしたものである。
【０００８】
以下、本発明を詳しく説明する。
まず、基材のオーステナイト系ステンレス鋼の成分について説明する。
Ｃは、溶接熱影響部でクロム炭化物として析出し、その周囲にクロム欠乏層を形成して耐食性の低下を生じるため、その含有量は０．０６％以下とする。
【０００９】
Ｎｉは、ステンレス鋼の加工性の向上に不可欠であり、少なくとも６％以上必要である。ただし２０％を超えると、加工性の向上に対するニッケルの効果が飽和するため、２０％をニッケルの上限値とする。
【００１０】
Ｃｒは、ステンレス鋼の耐食性向上に不可欠であり、少なくとも１６％以上は必要となる。これ以下では十分な耐食性を得ることができない。ただし、２５％を超えると耐食性向上の寄与が飽和するため、２５％を上限とする。
【００１１】
Ｃｕは、本発明に極めて重要な元素であり、被覆層との密着性の向上およびステンレス鋼の耐応力腐食割れ性の向上に必須な元素となる。その効果を得るためには、少なくとも０．２％以上の添加が必要となる。一方、２％を超えて添加してもその効果が飽和し、逆に熱間圧延時に粒界割れの発生原因となるため、２％を上限値とする。
【００１２】
このような成分濃度に調整されたオーステナイト系ステンレス鋼表面にＺｎ，Ａｌの１種または２種からなる被覆層を形成する。
被覆層の形成方法は、溶融メッキ、電気メッキ、溶射、塗装、イオンプレーティング等のいずれの方法でも良いが、被覆層の導電性が良好であることが不可欠となる。また、被覆層と下地ステンレス鋼との密着性を向上させるために各種の下地処理を行う場合も、下地のステンレス鋼と被覆層とが良好な導電性を有する限りは、本発明の目的を損なうものではない。このように電位的に卑な金属がステンレス鋼表面に存在することによって、大気環境中で示すステンレス鋼の腐食電位が卑な方向へ移行し、応力腐食割れを発生する電位域より外れ、応力腐食割れの発生が防止されることとなる。
【００１３】
この効果を得るためには、被覆層の厚みは少なくとも１μｍ以上必要となるが、２００μｍを超えると加工時に剥離を生じやすくなることから、２００μｍを上限とする。
【００１４】
さらに、自動車の燃料タンクの外面のように直接、雨がかりがない部位では、結露によって被覆オーステナイト系ステンレス鋼表面に部分的に薄い水膜が形成するため、ＺｎやＡｌによる下地オーステナイト系ステンレス鋼の電位降下の及ぶ範囲が限定される。
この問題を解決するために、発明者らは鋭意検討した結果、被覆ステンレス鋼表面の水の接触角を５０度以下にすることによって、結露時に被覆ステンレス鋼のほぼ全面を水膜が覆うこととなり、ＺｎやＡｌによる電位降下の効果を十分に発現することを見出した。水の接触角は４２度以下とすることにより、ＺｎやＡｌによる電位降下の効果をさらに十分に発揮させることが出来る。
【００１５】
接触角の低減は、下地のステンレス鋼表面の凹凸を増加させること、あるいは被覆層表面に水酸イオンのような親水基を付与させることによって達成できるが、金属表面の水の接触角を５０度以下にできればいかなる方法によっても構わない。
【００１６】
さらに、腐食環境が厳しい場合には、鋼中にさらにＳｉあるいはＭｏを添加するか、被覆層中にＭｇ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｎｉの１種または２種以上を添加することが有効となる。
【００１７】
鋼中へのＳｉあるいはＭｏの添加は、なんらかの不測の理由で被覆層が剥離し、ステンレス鋼に応力腐食割れが進行する場合においても、割れの進行を有効に防止することができる。
そのためには、少なくともＳｉの含有量を１％以上とすることが必要である。ただし、Ｓｉ含有量が４％を超える場合は、加工性を劣化させるため、４％を上限値とする。
【００１８】
Ｍｏについては、その効果を発現させるには少なくとも０．２％以上の含有量が必要であるが、２％を超えて添加するすると逆に耐応力腐食割れ性を劣化させることから、２％をその上限値とする。
【００１９】
被覆層中へのＭｇ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｎｉの添加は、被覆層が腐食した場合に形成される腐食生成物の被覆層への密着性を向上させ、被覆層自体の寿命を長寿命させる効果を有するものと推定される。
【００２０】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について述べる。
本発明では、冷延・焼鈍後、酸洗処理を施したいわゆる２Ｂ仕上げ材を実験に用いた。各試験片ともそれぞれ、１０本の試験片を用いた。表１に、ステンレス鋼中の成分元素濃度および亜鉛メッキあるいはアルミニウムメッキの厚みを示すと共に、ダブルＵベンド試験片を用いて４００サイクルの人工海水を用いた乾湿繰り返し試験を実施した場合の、応力腐食割れの発生の有無を示す。乾湿繰り返し条件は、３５℃の人工海水噴霧が４時間、７０℃での乾燥が２時間、そして５０℃での湿潤工程が２時間の、計８時間が１サイクルである。
【００２１】
このようなサイクルで４００サイクルまで試験を実施した場合、海浜地区においても、少なくとも数１０年に及ぶ実曝露に相当すると考えられるが、本発明法に従ってステンレス鋼中成分を調整すると共に、ステンレス鋼表面に適切な厚みの亜鉛あるいはアルミニウムを主成分とする被覆層を形成し、かつ被覆層表面での接触角が５０度以下の場合に、優れた応力腐食割れ性を示すことが分かる。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【発明の効果】
本発明から得られる表面被覆オーステナイト系ステンレス鋼は、燃料タンクの外面環境中において優れた耐応力腐食割れ性を示し、融雪塩が付着する厳しい腐食環境においても優れた耐応力腐食割れ性を示す。