(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融めっきされたアルミ系めっき鋼板を表面粗度が調整された圧延ロールによって調質圧延し、鋼板表面に、Ｓｉ含有量：１３質量％以下，層厚５μｍ以上のＡｌ−Ｓｉめっき層を、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金層を介し、該Ａｌ−Ｓｉめっき層の表面粗さがＲａで０．３〜２．０μｍの範囲にあり、かつＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金層を含めためっき層の全厚みｔに対する前記Ａｌ−Ｓｉめっき層の表面最大高さＲmaxの比Ｒmax／ｔが０．８以下となるように形成することを特徴とする燃料タンク用アルミ系めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、深絞り等の加工を施しても加工割れが発生せず、また、めっき層のクラック発生を抑制することで、優れた耐食性を維持する燃料タンク用アルミ系めっき鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用燃料タンクは、鋼板をプレス加工して製造されるため、加工性を重視して溶融Ｐｂ−Ｓｎめっき鋼板が従来から使用されている。溶融Ｐｂ−Ｓｎめっき鋼板製の燃料タンクは、燃料による内面腐食や塩害等による外面腐食に対しても抵抗力がある。
しかし、近年、環境負荷物質軽減の観点から、Ｐｂを使用しない材料が求められている。そこで、環境負荷物質を含まないＡｌ又はＡｌ−Ｓｉめっきを施したアルミめっき鋼板を燃料タンク用素材として使用され始めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
燃料タンクは、図１に示すような複雑形状に鋼板をプレス加工することにより製造されており、燃料タンク本体１にインレットパイプ２，フュエルパイプ３，フュエルリターンパイプ４，サブタンク５，ドレーンプラグ６等の各種部材が取り付けられる。このときのプレス加工は、伸び，圧縮等が複合された複雑な塑性変形を伴う加工である。溶融めっき時に硬質合金層が生成・成長しやすいアルミ系めっき鋼板では、加工時の応力集中に起因してめっき層にクラックが発生しがちである。発生したクラックが下地鋼に達すると、そこを起点として腐食が進行し、短期間に燃料タンクの穴開きに至る危険が高くなる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、Ａｌ−Ｓｉめっき層の有効厚み及び表面粗さを管理することにより、深絞り等の加工を施しても加工割れが発生せず、プレス加工時の応力集中を緩和してめっき層のクラック発生を抑制し、加工後にも優れた耐食性が維持される燃料タンク用アルミ系めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の燃料タンク用アルミ系めっき鋼板の製造方法は、その目的を達成するため、溶融めっきされたアルミ系めっき鋼板を表面粗度が調整された圧延ロールによって調質圧延し、鋼板表面に、Ｓｉ含有量：１３質量％以下，層厚５μｍ以上のＡｌ−Ｓｉめっき層を、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金層を介し、該Ａｌ−Ｓｉめっき層の表面粗さがＲａで０．３〜２．０μｍの範囲にあり、かつＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金層を含めためっき層の全厚みｔに対する前記Ａｌ−Ｓｉめっき層の表面最大高さＲmaxの比Ｒmax／ｔが０．８以下となるように形成することを特徴とする。
【０００５】
【作用及び実施の形態】
アルミ系めっき鋼板の表面には、図２で模式的に示すように、下地鋼の上にＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金層を介してＡｌ−Ｓｉめっき層が形成されている。また、めっき層は、凹凸のある表面をもち、大きな窪みもある。このようなＡｌ−Ｓｉめっき層が形成されためっき鋼板を燃料タンク形状にプレス加工すると、大きな窪みがある部分に応力が集中し、下地鋼に達するクラックが発生しやすい。下地鋼に達したクラックのあるアルミ系めっき鋼板が腐食環境に曝されると、欠陥部を起点とする腐食が進行し、早期に穴開きに至る。
そこで、本発明者等は、クラックの発生状況とＡｌ−Ｓｉめっき層の表面形態との関係を調査した。その結果、Ａｌ−Ｓｉめっき層の表面粗さをＲａで０．３〜２．０μｍの範囲に調整し、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金層を含めためっき層の全厚みｔに対する前記Ａｌ−Ｓｉめっき層の表面最大高さＲmaxの比Ｒmax／ｔを０．８以下に抑えるとき、プレス加工時の応力集中が緩和され、加工用潤滑剤の保持能力が高められ、下地鋼に達するクラックの発生が抑えられることを見出した。
【０００６】
通常の溶融アルミめっきラインで製造されるアルミ系めっき鋼板では、平均厚み２〜５μｍのＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金層を介して層厚５〜２５μｍのＡｌ−Ｓｉめっき層が形成される。燃料タンク用途に要求される耐食性を満足させるためには、Ａｌ−Ｓｉめっき層の層厚を若干厚めの６μｍ以上（好ましくは、８〜１６μｍ）に調整することが必要である。層厚は、たとえば溶融めっき浴から引き上げられためっき原板に付着している溶融めっき金属をガスワイピングする方法等により容易に調整できる。
【０００７】
Ａｌ−Ｓｉめっき層は、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系合金層に比較して軟質で展延性に富む。このＡｌ−Ｓｉめっき層の層厚を５μｍ以上とするとき、プレス加工時の塑性変形に追従するＡｌ−Ｓｉめっき層のメタルフローが確保され、加工後の製品表面もＡｌ−Ｓｉめっき層で覆われる。しかし、一般的にめっき層が厚くなると耐食性は向上するが、溶接性，耐めっき剥離性は低下する。そのため、用途にもよるが、Ａｌ−Ｓｉめっき層は２５μｍ以下にすることが好ましい。
Ａｌ−Ｓｉめっき層の表面凹凸は、アルミ系めっき鋼板のプレス成形に使用される潤滑油を保持するミクロプールとして機能する。潤滑油保持機能は、Ａｌ−Ｓｉめっき層の表面粗さがＲａ≧０．３μｍで顕著になる。しかし、Ｒａで２μｍを超える表面粗さでは、Ａｌ−Ｓｉめっき層の表層凹部に過剰に潤滑油を保持するため、潤滑油の効果が低下してしまう。
【０００８】
Ａｌ−Ｓｉめっき層の表面粗さは、更にめっき層の全厚みｔに対する表面最大高さＲmaxの比Ｒmax／ｔが０．８以下となるように調整することが必要である。比Ｒmax／ｔを０．８以下にすることにより、プレス成形時に応力が集中しやすい窪みが浅くなり、その分だけ応力集中が緩和され、下地鋼に達するクラックの生成が抑制される。比Ｒmax／ｔ≦０．８は展延性のあるＡｌ−Ｓｉめっき層の有効厚みが確保されることも意味し、プレス成形後に下地鋼の露出を防止する上でも有効である。Ａｌ−Ｓｉめっき層表面の凹凸は、溶融めっき後の調質圧延時に圧延ロール表面の凹凸を転写することにより形成されるため、調質圧延ロールの表面粗度によってＡｌ−Ｓｉめっき層の表面粗度を調整できる。
【０００９】
【実施例】
めっき原板として板厚０．８ｍｍの普通鋼板を使用し、還元焼鈍した後、ライン速度９０ｍ／分で浴温６６０℃，Ｓｉ：３〜１３質量％の溶融アルミめっき浴に導入し、ガスワイピングによって付着量を片面当り２０〜６０ｇ／ｍ2に調整したアルミめっき鋼板を製造した。溶融めっき後の調質圧延で使用する調質圧延ロールの表面粗度及びめっき層の全厚みｔを変えることにより、表面粗さＲａ及び比Ｒmax／ｔが種々異なるＡｌ−Ｓｉめっき層をもつアルミ系めっき鋼板を製造した。
【００１０】
得られた各アルミ系めっき鋼板から平板状の試験片を切り出し、加工性試験によって加工割れが発生する限界絞り比から加工性を調査した。また、燃料タンク用途を想定した内面腐食試験及び外面腐食試験により、加工後の試験片の耐食性を調査した。
〔加工性試験〕
半径２０ｍｍ，肩アール５ｍｍのポンチを用い、ブランク径８４ｍｍの試験片を平底円筒状に絞り加工し、加工割れが発生する限界絞り比を求めた。
〔内面腐食試験〕
半径２０ｍｍ，肩アール５ｍｍのポンチを用い、ブランク径８４ｍｍの試験片を絞り比２で平底円筒状に絞り加工した後、蟻酸３５０ｐｐｍを含む水を等量のガソリンと混合することにより調製した腐食試験液に浸漬した。１週間ごとに腐食試験液を取り替えながら、試験片を１０週間継続して浸漬した。１０週間経過した時点で試験片を引き上げ、腐食部の板厚減少率で内面耐食性を評価した。
〔外面腐食試験〕
同じく絞り比２で平底円筒状に絞り加工した試験片に濃度５質量％の塩水を継続噴霧し、噴霧開始から２４０時間経過した時点で試験片の表面を観察した。試験片の表面に発生した赤錆の面積率で外面耐食性を評価した。
【００１１】
表１の調査結果にみられるように、Ａｌ−Ｓｉめっき層の表面粗さをＲａ＝０．３〜２．０μｍの範囲に調整し、比Ｒmax／ｔを０．８以下に抑えた本発明例では、何れも良好な加工性を示し、加工後にもＡｌ−Ｓｉめっき層で下地鋼が覆われているため内面耐食性及び外面耐食性共に良好であった。また、表面粗さをＲａ＝０．３〜２．０μｍの範囲に維持するとき、図３に示すように限界絞り比が高い値を示した。
これに対し、表面粗さＲａが本発明で規定した範囲を外れる比較例では、１．７以下の低い限界絞り比を示し、比Ｒmax／ｔが本発明で規定した範囲を外れる比較例ではプレス成形によってめっき層が剥離した部分を起点とする腐食が発生した。
【００１２】
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【００１３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の燃料タンク用アルミ系めっき鋼板は、ＡｌーＳｉめっき層の表面粗さをＲａ０．３〜２．０μｍの範囲に調整すると共に大きな窪みのある個所での比Ｒｍａｘ／ｔを０．８以下に規制することにより、潤滑油を保持するミクロプールとして機能させながら、Ａｌ−Ｓｉめっき層の有効厚みを確保している。これにより、プレス成形時の加工割れが抑制され、めっき層への応力集中が緩和されるため、伸び，圧縮等が複合した塑性変形を伴う燃料タンク形状への加工に際してもめっき層にクラックが生じることなく、アルミ系めっき鋼鈑本来の優れた耐食性が維持される。よって、深絞り等の加工を施しても加工割れが発生せず、また、めっき層のクラック発生を抑制することで腐食が長期にわたって生じない耐食性に優れた燃料タンクが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  自動車用燃料タンクの概略斜視図
【図２】  アルミ系めっき鋼板の断面図
【図３】  めっき層の表面粗さが限界絞り比に及ぼす影響を示したグラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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