专利名称：给油管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及汽车用的给油管及其制造方法。尤其涉及由比现有的SUS436L廉价的材料制成，并且具有与现有材料相当的耐蚀性的给油管。
背景技术：
汽车用的给油管，在美国的法律规定中承担有保证15年或者运行15万英里的寿命的义务，以不锈钢(SUS436L 17Cr-l. 2Mo)为材料的给油管已经实用化。在北美地区行驶的汽车由于暴露在融雪盐环境中，因此对应用于给油管的材料要求优异的耐盐害腐蚀性，以往使用SUS436L。但是，以近来的资源价格的飞涨为背景，产生了 降低材料成本的要求。SUS436L含有1%左右的价格昂贵的Mo，所以即使仅将其替代为不含Mo的AISI439钢(17Cr)，即可得到较大的成本降低效果。但是，如果削减材料的合金元素，则耐蚀性劣化。因此需要利用其他方法来弥补材料的低级化带来的缺点。给油管中的担心腐蚀的部位，是暴露在盐害环境中的给油管的外面侧的间隙结构部。以往，作为提高间隙结构部的间隙部的耐盐害腐蚀性的手段，使用阳离子电沉积涂装。在专利文献I中，公开了对以SUS436管为材料采用凸焊组装成的给油管实施阳离子电沉积涂装的制造方法。但是，根据本发明者们的见解来看，该技术即使在SUS436中防锈也不能说是完全的。因此，不能推定在使用更低级的材料的情况下，用该技术可得到充分的防锈效果。在专利文献2中，公开了对以SUS436为材料组装成的给油管实施静电涂装来防止间隙腐蚀的技术。在专利文献3中，示出了对不锈钢制给油管实施抗碎落(chip resistant ;耐崩裂)涂装，即使发生碎落也确保充分的防锈性的技术。但是，这些技术比电沉积涂装的情况更耗费涂装成本。另一方面，由于在间隙内部不能够涂装，所以得不到充分的防锈效果。对于涂装以外的防锈方法，也提出了各种方案。在专利文献4中，公开了在钝态皮膜由于不锈钢制给油管的组装中的焊接、钎焊、塑性加工等而损坏的部位、间隙部位，配置锌的牺牲阳极来进行牺牲防蚀的技术。但是，在担心腐蚀的所有部位配置锌繁杂、费工。而且，锌是高价的金属。此外，锌在盐害环境中容易消耗所以需求量增加。因此，在给油管中，牺牲防蚀难以说是现实性的技术。现有技术文献专利文献I :日本特开2002-242779号公报专利文献2 :日本特开2004-21003号公报专利文献3 :日本特开2006-231207号公报专利文献4 日本特开2005-206064号公报
发明内容
本发明以使用比SUS436L低级的材料为前提，其目的在于确保作为不锈钢的弱点的耐盐害腐蚀性、特别是间隙结构部的耐蚀性。本发明者们想到了作为廉价的防蚀法，一直以来有实际效果的阳离子电沉积涂装最为合适，认为通过仔细研究电沉积涂装及其对象，能够提高耐蚀性，并且该效果能够实现材料的低级化。因此，首先，对实施了电沉积涂装的SUS436L制给油管的间隙内部的涂膜形成状况进行研究,并且对给油管整体进行盐害腐蚀试验,详细地观察了腐蚀状况。其结果，发现在间隙内部没有形成涂膜的部位，与形成有极少量的涂膜的部位相t匕，腐蚀损伤严重。
假定该间隙内部的涂膜形成状况的不同依赖于间隙形状。因此，接下来为了进一步明确其影响，使用对间隙形状进行各种变化的试样样品(coupon sample)进行了实验。其结果，本发明者们发现如果增大间隙的开口量，则在间隙内部也形成涂膜，可抑制腐蚀，在设定开口量的极限值的同时，将用于满足该条件的手段具体化。本发明是基于上述见解构成的，其要旨如下。( I) 一种给油管，其特征在于，是包含钢管构件和配件部件的给油管，上述钢管构件由以铁素体系不锈钢为材料的钢管成型而成，上述铁素体系不锈钢以质量％计，含有C :O. 015% 以下、Si 0. 01 O. 50%、Mn 0. 01 O. 50%、P 0. 050% 以下、S 0. 010% 以下、N 0. 015%以下、Al 0. 010 0· 100% 和 Cr 13. 0 18· 0%，还含有 Ti 0. 03 O. 30% 和 Nb 0. 03 O. 30% 中的一种或两种，其余量包含Fe和不可避免的杂质，上述配件部件安装于上述钢管构件上，在上述配件部件和上述钢管构件之间，暴露在盐害环境的表面具有间隙结构部，上述间隙结构部的间隙部的开口量为O. 2mm以上，上述间隙部的内部采用电沉积涂装进行了被覆。(2)根据上述(I)所述的给油管，其特征在于，以质量％计，还含有B:O. 0002 O. 0050%和Sn 0. 01 O. 50%中的一种或两种。(3)根据上述(I)或(2)所述的给油管，其特征在于，上述配件部件的材料的成分组成在权利要求I或2中记载的钢管构件的成分组成的范围内。(4)一种给油管的制造方法，是制造上述(I广(3)的任一项所述的给油管的方法，其特征在于，在要安装于钢管构件的配件部件的与钢管构件相对的面上，设置高度为O. 2mm以上的突起，在将上述突起配置于间隙内部的状态下，将配件安装在给油管主体上。(5)根据上述(4)所述的给油管的制造方法，其特征在于，上述配件部件对上述钢管构件安装的安装方法为焊接或钎焊。根据本发明，能够提供稳定地确保耐盐害腐蚀性并且廉价的给油管。
图I是表示存在于给油管的间隙结构部的例子的图。图2是模式地表示改变了间隙的开口量的点焊试片的形状的图。图3是表示间隙的开口量和间隙内部的涂膜形成状况的关系的图。图4是表示间隙的开口量和间隙腐蚀的关系的图。
图5是模式地表示带有突起的间隙试片的形状的图。
具体实施例方式以下，对于本发明进行详细说明。给油管包含如图I中例示的间隙结构部。图I的(a)示出了用于将主管11 (钢管构件)与通气管12 (钢管构件)集束并固定在车体上的配件部件13通过焊接被安装，形成有间隙结构部的形态。在配件部件13与主管11或通气管12的焊接部的附近，形成有间隙15。图I中的(b)是模式地表示(a)中的配件对主管的安装部分的截面的图。再者，图I的(b)中，在左右的间隙15之间，换句话说在主管11和配件部件13的中心附近，主管11和配件部件13不接触，其间也存在空间，但在本发明中所谓“间隙”，是指 焊接部的附近的间隙15，所谓“间隙部”，是指焊接部附近的存在间隙15的附近的部位。
在这样的间隙的内部形成电沉积涂膜通常是困难的。因为间隙开口量过小，因此电沉积涂料液不能侵入到间隙内部。但是，如果增大开口量，则涂料液能够侵入到内部，在间隙形成涂膜，如果形成涂膜则能够确保耐蚀性。这通过以下的试验进行了验证。首先，使用对间隙开口量进行各种变化的样品实施电沉积涂装，详细地研究了间隙内部的涂膜形成状况和间隙开口量的关系。间隙样品是在t0. 8X70X70mm尺寸的金属板上重叠t0. 8X40X40mm尺寸的金属板，将中央部进行点焊来制成的。间隙样品的间隙开口量如图2所示，通过预先在焊接前插入一枚或多枚板厚为O. Γ1. Omm的箔或板作为垫片字型)，并在焊接后取出该垫片，来使其变化。在此所说的间隙开口量定义为，采用将最小单位厚度为10 μ m的宽5mm的金属箔以O. 5mm的侵入深度插入间隙内的方法测定出的能够侵入的金属箔厚度，取4次测定值的平均值。作为电沉积涂装，实施了阳离子电沉积涂装。涂料使用日本 ^ >卜(株)制PN-110，在浴温28 °C，涂装电压170V下通电，选定条件使得涂膜厚度在一般部成为20^25 μ m0烧结条件为170。。X20分钟。涂装结束后，目测观察间隙内部，评价涂膜的形成状况。将间隙内的50%以上的面积被涂装的情况评为“B”，将涂装面积低于50%的情况评为“C”，将间隙内的全部面积被涂装的情况评为“A”。将试验结果的一例示于图3。从该结果可知，开口量为O. 2mm以上，在间隙内可形成较薄的涂膜，如果成为O. 4mm以上，则即使在间隙内部也可形成与一般部同等的涂膜。接着，调查了该经电沉积涂装的间隙样品的耐蚀性。材料是对钢成分进行了各种变化的板厚为O. 8mm的铁素体系不锈钢板，也考虑了钢成分的影响。采用与上述同样的方法制作间隙样品，在实施了电沉积涂装后进行复合循环腐蚀试验。作为腐蚀试验，假定盐害环境，实施经过300循环的JASO方式的复合循环腐蚀试验(JAS0-M609-91规定的循环腐蚀试验(盐水喷雾5%NaCl喷雾，35°C X 2小时，干燥相对湿度20%，60°C父4小时，湿润相对湿度90%，501 X 2小时的反复)。试验结束后，采用显微镜景深法测定间隙内部的腐蚀深度。将试验结果的一例示于图4。从该结果可知，以间隙开口量为O. 2mm以上在间隙内部形成有涂膜的情况下，只要不使用耐蚀性显著差的材料，就可得到充分的耐蚀性。再者，图4中的箭头表示最大腐蚀深度比800 μ m更大。特别是在间隙开口量为O. 4mm以上的情况下，可得到显著的耐蚀性提高效果。另外，即使是SUS436L那样的高级材料，如果涂膜形成不充分，间隙内也被不少地腐蚀，验证了使用低级材料在间隙内实施充分的涂膜形成是优选方法。从该结果来看，本发明的给油管，将间隙部的开口量设为O. 2mm以上。优选的开口量为O. 4mm以上。接着，对于钢管构件的材料进行说明。再者，在本发明中所谓给油管主体，是指作 为钢管构件的、在内部充满燃料气体的主管和通气管。本发明的优点为，与SUS436L相比合金元素含量少，不含有Mo，也不含有Ni、Cu等的提高耐蚀性的元素，是廉价的材料。具体来说，以由以下的成分组成形成的铁素体系不锈钢为材料。C、N :C和N是成为焊接热影响区的晶界腐蚀的原因的元素，使耐蚀性劣化。并且，使冷加工性劣化。因此，C、N的含量应限制为尽可能低的水平，C、N需要设为O. 015%以下。更优选为O. 010%以下。再者，虽然下限没有特别规定，但考虑精炼成本，优选C为O. 0010%以上，N为O. 0050%以上。Si Si作为精炼工序中的脱氧元素是有用的，含有O. 01%以上。另一方面，由于使可加工性劣化，因此不应该大量地含有，设为O. 50%以下。优选的范围为O. 1(Γθ. 30%。Mn Mn也是脱氧元素，作为S固定元素含有O. 01%以上。Mn也使可加工性劣化，因此不应大量地含有，设为O. 50%以下。优选的范围为O. 10 O. 30%。P P是使可加工性显著劣化的元素。因此，P的含量优选为尽可能低的水平。可容许的含量为O. 050%以下。优选为O. 030%以下。S S是使耐蚀性劣化的元素，因此S的含量优选为尽可能低的水平。可容许的含量为
O.010%以下。优选为O. 0050%以下。Cr Cr是确保耐蚀性的基本元素，需要适量的含有，所以含有13. 0%以上。Cr是使可加工性劣化的元素，并且，从抑制合金成本的观点来看，含量设为18.0%以下。Cr含量的优选范围为15. 0 17· 5%，更优选为16. 5 17. 5%。Al Al作为脱氧元素是有用的，含有O. 010%以上。由于使可加工性劣化，因此不应大量地含有，设为O. 100%以下。优选为O. 070%以下。
本发明的给油管的钢管构件，含有Ti和Nb的一种或两种。Ti Ti具有将C、N作为碳氮化物固定，抑制晶界腐蚀的作用。因此，含有O. 03%以上。但是，即使过剩地含有其效果也饱和，并损害可加工性，因此含量设为O. 30%以下。Ti的含量优选为C和N合计含量的5 30倍。更优选为C和N合计含量的1(Γ25倍。Nb Nb与Ti同样具有将C、N作为碳氮化物固定从而抑制晶界腐蚀的作用，因此含有
O.03%以上。但是，如果过剩地含有则损害可加工性，因此含量设为O. 30%以下。Nb的含量优选为C和N的合计含量的5 30倍。更优选为C和N合计含量的1(Γ20倍。B B是对防止二次加工脆化和热加工性劣化有用的元素，是对耐蚀性不造成影响的元素。因此根据需要含有O. 0002%以上。如果含有O. 0050%以上则热加工性反而劣化，所以含量设为O. 0050%以下。优选为O. 0020%以下。Sn:Sn是以微量含量对提高耐蚀性有用的元素，根据需要在不损害廉价性的范围含有。含量低于O. 01%时不体现提高耐蚀性的效果，如果超过O. 50%则成本增加显著化并且可加工性也降低，因此含量设为O. ΟΓΟ. 50%。优选为O. 05、. 40%。由上述成分组成形成的不锈钢，是将在转炉、电炉等中熔炼、精炼成的钢片，采用实施热轧、酸洗、冷轧、退火、精加工酸洗等一般的不锈钢板的制造方法以钢板形式制造的，进而以该钢板为材料，采用电阻焊、TIG焊、激光焊等一般的不锈钢管的制造方法以焊接管的形式制造的。该不锈钢管经过弯曲加工、扩管加工、减径加工的冷态下的塑性加工、点焊、凸焊、MIG焊、TIG焊等的焊接、钎焊，或者采用螺栓螺母的各种配件的安装等的一般的成型、组装工序，被成型为给油管。配件部件的材料，优选与钢管构件为相同材料。因为虽然容易认为即使配件部件被腐蚀，给油管内部的燃料也不会泄漏，但配件部件的腐蚀使间隙内部的环境变严酷，其结果，引发并加速钢管构件侧的间隙腐蚀。接着，对于本发明的给油管的制造方法进行说明。本发明者们对于确保O. 2mm以上的间隙开口量的方法进行了研讨。作为确保开口量的方法，也可以采用上述的插拔垫片的方法，但较繁杂，因此在量产工序中优选更高效的方法。因此，在安装于钢管构件的配件部件侧预先加以设计。即如图5所例示那样，在配件部件13的与钢管构件(图5中，为主管11)相对的面上设置突起51。通过将该突起51的高度设为O. 2mm以上，能够使配件部件13安装在钢管构件时的配件部件13与钢管构件的间隔、即间隙开口量为O. 2mm以上。优选存在多个突起，为了使所有的突起与钢管构件面接触，使开口量稳定化，优选以三点接触。突起的形状虽然没有特别规定，但优选将前端部的截面形状形成为半球形状。因为如果突起前端部平坦，则突起对钢管构件面的接触成为面接触，在间隙内部形成微观的间隙，但如果突起前端部为半球状，则突起对钢管构件面的接触成为点接触，电沉积涂装对于接触部的布散变得容易。该突起可以通过采用压制等一般的塑料加工方法形成。例如，可以仅从突起形成面的相反面进行冲压。该带有突起的配件部件对钢管构件的安装方法，可以采用在给油管制造中通常所采用的方法(例如，钎焊、MIG焊、TIG焊、点焊、使用螺栓螺母的紧固等)。然而，在采用焊接法的情况下，必须使得突起部分不成为接合部。因为如果突起充当接合部，则在焊接时突起发生变形、消失，不能够确保所要求的间隙开口量。实施例基于实施例，更详细地说明本发明。
将表I所示的组成的铁素体系不锈钢，在150kg真空熔炉中熔炼，铸造成50kg的钢锭后，通过加热、热轧、热轧板退火、酸洗、冷轧、退火、精加工酸洗的工序，制作成板厚为
O.8mm的钢板。
权利要求
1.一种给油管，其特征在于，是包含钢管构件和配件部件的给油管，所述钢管构件由以铁素体系不锈钢为材料的钢管成型而成，所述铁素体系不锈钢以质量％计，含有C :0. 015% 以下、Si 0. ΟΓΟ. 50%、Mn 0. ΟΓΟ. 50%、P 0. 050% 以下、S 0. 010% 以下、N :0. 015% 以下、Al 0. 010 0· 100%、和Cr 13. 0 18· 0%, 还含有Ti :0. 03 O. 30%、和 Nb :0. 03 O. 30%中的一种或两种， 其余量包含Fe和不可避免的杂质， 所述配件部件安装于所述钢管构件上， 在所述配件部件和所述钢管构件之间，暴露在盐害环境的表面具有间隙结构部， 所述间隙结构部的间隙部的开口量为O. 2mm以上， 所述间隙部的内部采用电沉积涂装进行了被覆。
2.根据权利要求I所述的给油管，其特征在于，以质量％计，还含有 B 0. 0002 O. 0050%、和 Sn :0. OI O. 50%中的一种或两种。
3.根据权利要求I或2所述的给油管，其特征在于，所述配件部件的材料的成分组成在权利要求I或2中记载的钢管构件的成分组成的范围内。
4.一种给油管的制造方法，是制造权利要求广3的任一项所述的给油管的方法，其特征在于， 在要安装于钢管构件的配件部件的与钢管构件相对的面上，设置高度为O. 2mm以上的关起， 在将所述突起配置于间隙内部的状态下，将配件安装在钢管构件上。
5.根据权利要求4所述的给油管的制造方法，其特征在于，所述配件部件向所述钢管构件安装的安装方法为焊接或钎焊。
全文摘要
一种廉价且耐盐害腐蚀性优异的给油管，其特征在于，包含钢管构件和配件部件，所述钢管构件以按质量%计，含有C0.015%以下、Si0.01~0.50%、Mn0.01~0.50%、P0.050%以下、S0.010%以下、N0.015%以下、Al0.010~0.100%和Cr13.0~18.0%，还含有Ti0.03~0.30%和Nb0.03~0.30%的一种或两种的铁素体系不锈钢为材料，在配件部件和钢管构件之间的暴露在盐害环境中的表面具有间隙结构部，间隙结构部的间隙部的开口量为0.2mm以上，间隙部的内部采用电沉积涂装进行了被覆。
文档编号F02M37/00GK102947116SQ20118002732
公开日2013年2月27日 申请日期2011年6月3日 优先权日2010年6月3日
发明者坂本俊治, 田上利男 申请人:新日铁住金不锈钢株式会社