專利名稱：給油管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車用的給油管及其制造方法。尤其涉及由比現(xiàn)有的SUS436L廉價(jià)的材料制成，并且具有與現(xiàn)有材料相當(dāng)?shù)哪臀g性的給油管。
背景技術(shù)：
汽車用的給油管，在美國(guó)的法律規(guī)定中承擔(dān)有保證15年或者運(yùn)行15萬(wàn)英里的壽命的義務(wù)，以不銹鋼(SUS436L 17Cr-l. 2Mo)為材料的給油管已經(jīng)實(shí)用化。在北美地區(qū)行駛的汽車由于暴露在融雪鹽環(huán)境中，因此對(duì)應(yīng)用于給油管的材料要求優(yōu)異的耐鹽害腐蝕性，以往使用SUS436L。但是，以近來(lái)的資源價(jià)格的飛漲為背景，產(chǎn)生了 降低材料成本的要求。SUS436L含有1%左右的價(jià)格昂貴的Mo，所以即使僅將其替代為不含Mo的AISI439鋼(17Cr)，即可得到較大的成本降低效果。但是，如果削減材料的合金元素，則耐蝕性劣化。因此需要利用其他方法來(lái)彌補(bǔ)材料的低級(jí)化帶來(lái)的缺點(diǎn)。給油管中的擔(dān)心腐蝕的部位，是暴露在鹽害環(huán)境中的給油管的外面?zhèn)鹊拈g隙結(jié)構(gòu)部。以往，作為提高間隙結(jié)構(gòu)部的間隙部的耐鹽害腐蝕性的手段，使用陽(yáng)離子電沉積涂裝。在專利文獻(xiàn)I中，公開了對(duì)以SUS436管為材料采用凸焊組裝成的給油管實(shí)施陽(yáng)離子電沉積涂裝的制造方法。但是，根據(jù)本發(fā)明者們的見解來(lái)看，該技術(shù)即使在SUS436中防銹也不能說(shuō)是完全的。因此，不能推定在使用更低級(jí)的材料的情況下，用該技術(shù)可得到充分的防銹效果。在專利文獻(xiàn)2中，公開了對(duì)以SUS436為材料組裝成的給油管實(shí)施靜電涂裝來(lái)防止間隙腐蝕的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)3中，示出了對(duì)不銹鋼制給油管實(shí)施抗碎落(chip resistant ;耐崩裂)涂裝，即使發(fā)生碎落也確保充分的防銹性的技術(shù)。但是，這些技術(shù)比電沉積涂裝的情況更耗費(fèi)涂裝成本。另一方面，由于在間隙內(nèi)部不能夠涂裝，所以得不到充分的防銹效果。對(duì)于涂裝以外的防銹方法，也提出了各種方案。在專利文獻(xiàn)4中，公開了在鈍態(tài)皮膜由于不銹鋼制給油管的組裝中的焊接、釬焊、塑性加工等而損壞的部位、間隙部位，配置鋅的犧牲陽(yáng)極來(lái)進(jìn)行犧牲防蝕的技術(shù)。但是，在擔(dān)心腐蝕的所有部位配置鋅繁雜、費(fèi)工。而且，鋅是高價(jià)的金屬。此外，鋅在鹽害環(huán)境中容易消耗所以需求量增加。因此，在給油管中，犧牲防蝕難以說(shuō)是現(xiàn)實(shí)性的技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2002-242779號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2004-21003號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開2006-231207號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開2005-206064號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以使用比SUS436L低級(jí)的材料為前提，其目的在于確保作為不銹鋼的弱點(diǎn)的耐鹽害腐蝕性、特別是間隙結(jié)構(gòu)部的耐蝕性。本發(fā)明者們想到了作為廉價(jià)的防蝕法，一直以來(lái)有實(shí)際效果的陽(yáng)離子電沉積涂裝最為合適，認(rèn)為通過(guò)仔細(xì)研究電沉積涂裝及其對(duì)象，能夠提高耐蝕性，并且該效果能夠?qū)崿F(xiàn)材料的低級(jí)化。因此，首先，對(duì)實(shí)施了電沉積涂裝的SUS436L制給油管的間隙內(nèi)部的涂膜形成狀況進(jìn)行研究,并且對(duì)給油管整體進(jìn)行鹽害腐蝕試驗(yàn),詳細(xì)地觀察了腐蝕狀況。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在間隙內(nèi)部沒有形成涂膜的部位，與形成有極少量的涂膜的部位相t匕，腐蝕損傷嚴(yán)重。
假定該間隙內(nèi)部的涂膜形成狀況的不同依賴于間隙形狀。因此，接下來(lái)為了進(jìn)一步明確其影響，使用對(duì)間隙形狀進(jìn)行各種變化的試樣樣品(coupon sample)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。其結(jié)果，本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)如果增大間隙的開口量，則在間隙內(nèi)部也形成涂膜，可抑制腐蝕，在設(shè)定開口量的極限值的同時(shí)，將用于滿足該條件的手段具體化。本發(fā)明是基于上述見解構(gòu)成的，其要旨如下。( I) 一種給油管，其特征在于，是包含鋼管構(gòu)件和配件部件的給油管，上述鋼管構(gòu)件由以鐵素體系不銹鋼為材料的鋼管成型而成，上述鐵素體系不銹鋼以質(zhì)量％計(jì)，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%，還含有 Ti 0. 03 O. 30% 和 Nb 0. 03 O. 30% 中的一種或兩種，其余量包含F(xiàn)e和不可避免的雜質(zhì)，上述配件部件安裝于上述鋼管構(gòu)件上，在上述配件部件和上述鋼管構(gòu)件之間，暴露在鹽害環(huán)境的表面具有間隙結(jié)構(gòu)部，上述間隙結(jié)構(gòu)部的間隙部的開口量為O. 2mm以上，上述間隙部的內(nèi)部采用電沉積涂裝進(jìn)行了被覆。(2)根據(jù)上述(I)所述的給油管，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，還含有B:O. 0002 O. 0050%和Sn 0. 01 O. 50%中的一種或兩種。(3)根據(jù)上述(I)或(2)所述的給油管，其特征在于，上述配件部件的材料的成分組成在權(quán)利要求I或2中記載的鋼管構(gòu)件的成分組成的范圍內(nèi)。(4)一種給油管的制造方法，是制造上述(I廣(3)的任一項(xiàng)所述的給油管的方法，其特征在于，在要安裝于鋼管構(gòu)件的配件部件的與鋼管構(gòu)件相對(duì)的面上，設(shè)置高度為O. 2mm以上的突起，在將上述突起配置于間隙內(nèi)部的狀態(tài)下，將配件安裝在給油管主體上。(5)根據(jù)上述(4)所述的給油管的制造方法，其特征在于，上述配件部件對(duì)上述鋼管構(gòu)件安裝的安裝方法為焊接或釬焊。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供穩(wěn)定地確保耐鹽害腐蝕性并且廉價(jià)的給油管。


圖I是表示存在于給油管的間隙結(jié)構(gòu)部的例子的圖。圖2是模式地表示改變了間隙的開口量的點(diǎn)焊試片的形狀的圖。圖3是表示間隙的開口量和間隙內(nèi)部的涂膜形成狀況的關(guān)系的圖。圖4是表示間隙的開口量和間隙腐蝕的關(guān)系的圖。
圖5是模式地表示帶有突起的間隙試片的形狀的圖。
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)于本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。給油管包含如圖I中例示的間隙結(jié)構(gòu)部。圖I的(a)示出了用于將主管11 (鋼管構(gòu)件)與通氣管12 (鋼管構(gòu)件)集束并固定在車體上的配件部件13通過(guò)焊接被安裝，形成有間隙結(jié)構(gòu)部的形態(tài)。在配件部件13與主管11或通氣管12的焊接部的附近，形成有間隙15。圖I中的(b)是模式地表示(a)中的配件對(duì)主管的安裝部分的截面的圖。再者，圖I的(b)中，在左右的間隙15之間，換句話說(shuō)在主管11和配件部件13的中心附近，主管11和配件部件13不接觸，其間也存在空間，但在本發(fā)明中所謂“間隙”，是指 焊接部的附近的間隙15，所謂“間隙部”，是指焊接部附近的存在間隙15的附近的部位。
在這樣的間隙的內(nèi)部形成電沉積涂膜通常是困難的。因?yàn)殚g隙開口量過(guò)小，因此電沉積涂料液不能侵入到間隙內(nèi)部。但是，如果增大開口量，則涂料液能夠侵入到內(nèi)部，在間隙形成涂膜，如果形成涂膜則能夠確保耐蝕性。這通過(guò)以下的試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。首先，使用對(duì)間隙開口量進(jìn)行各種變化的樣品實(shí)施電沉積涂裝，詳細(xì)地研究了間隙內(nèi)部的涂膜形成狀況和間隙開口量的關(guān)系。間隙樣品是在t0. 8X70X70mm尺寸的金屬板上重疊t0. 8X40X40mm尺寸的金屬板，將中央部進(jìn)行點(diǎn)焊來(lái)制成的。間隙樣品的間隙開口量如圖2所示，通過(guò)預(yù)先在焊接前插入一枚或多枚板厚為O. Γ1. Omm的箔或板作為墊片字型)，并在焊接后取出該墊片，來(lái)使其變化。在此所說(shuō)的間隙開口量定義為，采用將最小單位厚度為10 μ m的寬5mm的金屬箔以O(shè). 5mm的侵入深度插入間隙內(nèi)的方法測(cè)定出的能夠侵入的金屬箔厚度，取4次測(cè)定值的平均值。作為電沉積涂裝，實(shí)施了陽(yáng)離子電沉積涂裝。涂料使用日本 ^ >卜(株)制PN-110，在浴溫28 °C，涂裝電壓170V下通電，選定條件使得涂膜厚度在一般部成為20^25 μ m0燒結(jié)條件為170。。X20分鐘。涂裝結(jié)束后，目測(cè)觀察間隙內(nèi)部，評(píng)價(jià)涂膜的形成狀況。將間隙內(nèi)的50%以上的面積被涂裝的情況評(píng)為“B”，將涂裝面積低于50%的情況評(píng)為“C”，將間隙內(nèi)的全部面積被涂裝的情況評(píng)為“A”。將試驗(yàn)結(jié)果的一例示于圖3。從該結(jié)果可知，開口量為O. 2mm以上，在間隙內(nèi)可形成較薄的涂膜，如果成為O. 4mm以上，則即使在間隙內(nèi)部也可形成與一般部同等的涂膜。接著，調(diào)查了該經(jīng)電沉積涂裝的間隙樣品的耐蝕性。材料是對(duì)鋼成分進(jìn)行了各種變化的板厚為O. 8mm的鐵素體系不銹鋼板，也考慮了鋼成分的影響。采用與上述同樣的方法制作間隙樣品，在實(shí)施了電沉積涂裝后進(jìn)行復(fù)合循環(huán)腐蝕試驗(yàn)。作為腐蝕試驗(yàn)，假定鹽害環(huán)境，實(shí)施經(jīng)過(guò)300循環(huán)的JASO方式的復(fù)合循環(huán)腐蝕試驗(yàn)(JAS0-M609-91規(guī)定的循環(huán)腐蝕試驗(yàn)(鹽水噴霧5%NaCl噴霧，35°C X 2小時(shí)，干燥相對(duì)濕度20%，60°C父4小時(shí)，濕潤(rùn)相對(duì)濕度90%，501 X 2小時(shí)的反復(fù))。試驗(yàn)結(jié)束后，采用顯微鏡景深法測(cè)定間隙內(nèi)部的腐蝕深度。將試驗(yàn)結(jié)果的一例示于圖4。從該結(jié)果可知，以間隙開口量為O. 2mm以上在間隙內(nèi)部形成有涂膜的情況下，只要不使用耐蝕性顯著差的材料，就可得到充分的耐蝕性。再者，圖4中的箭頭表示最大腐蝕深度比800 μ m更大。特別是在間隙開口量為O. 4mm以上的情況下，可得到顯著的耐蝕性提高效果。另外，即使是SUS436L那樣的高級(jí)材料，如果涂膜形成不充分，間隙內(nèi)也被不少地腐蝕，驗(yàn)證了使用低級(jí)材料在間隙內(nèi)實(shí)施充分的涂膜形成是優(yōu)選方法。從該結(jié)果來(lái)看，本發(fā)明的給油管，將間隙部的開口量設(shè)為O. 2mm以上。優(yōu)選的開口量為O. 4mm以上。接著，對(duì)于鋼管構(gòu)件的材料進(jìn)行說(shuō)明。再者，在本發(fā)明中所謂給油管主體，是指作 為鋼管構(gòu)件的、在內(nèi)部充滿燃料氣體的主管和通氣管。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為，與SUS436L相比合金元素含量少，不含有Mo，也不含有Ni、Cu等的提高耐蝕性的元素，是廉價(jià)的材料。具體來(lái)說(shuō)，以由以下的成分組成形成的鐵素體系不銹鋼為材料。C、N :C和N是成為焊接熱影響區(qū)的晶界腐蝕的原因的元素，使耐蝕性劣化。并且，使冷加工性劣化。因此，C、N的含量應(yīng)限制為盡可能低的水平，C、N需要設(shè)為O. 015%以下。更優(yōu)選為O. 010%以下。再者，雖然下限沒有特別規(guī)定，但考慮精煉成本，優(yōu)選C為O. 0010%以上，N為O. 0050%以上。Si Si作為精煉工序中的脫氧元素是有用的，含有O. 01%以上。另一方面，由于使可加工性劣化，因此不應(yīng)該大量地含有，設(shè)為O. 50%以下。優(yōu)選的范圍為O. 1(Γθ. 30%。Mn Mn也是脫氧元素，作為S固定元素含有O. 01%以上。Mn也使可加工性劣化，因此不應(yīng)大量地含有，設(shè)為O. 50%以下。優(yōu)選的范圍為O. 10 O. 30%。P P是使可加工性顯著劣化的元素。因此，P的含量?jī)?yōu)選為盡可能低的水平?？扇菰S的含量為O. 050%以下。優(yōu)選為O. 030%以下。S S是使耐蝕性劣化的元素，因此S的含量?jī)?yōu)選為盡可能低的水平?？扇菰S的含量為
O.010%以下。優(yōu)選為O. 0050%以下。Cr Cr是確保耐蝕性的基本元素，需要適量的含有，所以含有13. 0%以上。Cr是使可加工性劣化的元素，并且，從抑制合金成本的觀點(diǎn)來(lái)看，含量設(shè)為18.0%以下。Cr含量的優(yōu)選范圍為15. 0 17· 5%，更優(yōu)選為16. 5 17. 5%。Al Al作為脫氧元素是有用的，含有O. 010%以上。由于使可加工性劣化，因此不應(yīng)大量地含有，設(shè)為O. 100%以下。優(yōu)選為O. 070%以下。
本發(fā)明的給油管的鋼管構(gòu)件，含有Ti和Nb的一種或兩種。Ti Ti具有將C、N作為碳氮化物固定，抑制晶界腐蝕的作用。因此，含有O. 03%以上。但是，即使過(guò)剩地含有其效果也飽和，并損害可加工性，因此含量設(shè)為O. 30%以下。Ti的含量?jī)?yōu)選為C和N合計(jì)含量的5 30倍。更優(yōu)選為C和N合計(jì)含量的1(Γ25倍。Nb Nb與Ti同樣具有將C、N作為碳氮化物固定從而抑制晶界腐蝕的作用，因此含有
O.03%以上。但是，如果過(guò)剩地含有則損害可加工性，因此含量設(shè)為O. 30%以下。Nb的含量?jī)?yōu)選為C和N的合計(jì)含量的5 30倍。更優(yōu)選為C和N合計(jì)含量的1(Γ20倍。B B是對(duì)防止二次加工脆化和熱加工性劣化有用的元素，是對(duì)耐蝕性不造成影響的元素。因此根據(jù)需要含有O. 0002%以上。如果含有O. 0050%以上則熱加工性反而劣化，所以含量設(shè)為O. 0050%以下。優(yōu)選為O. 0020%以下。Sn:Sn是以微量含量對(duì)提高耐蝕性有用的元素，根據(jù)需要在不損害廉價(jià)性的范圍含有。含量低于O. 01%時(shí)不體現(xiàn)提高耐蝕性的效果，如果超過(guò)O. 50%則成本增加顯著化并且可加工性也降低，因此含量設(shè)為O. ΟΓΟ. 50%。優(yōu)選為O. 05、. 40%。由上述成分組成形成的不銹鋼，是將在轉(zhuǎn)爐、電爐等中熔煉、精煉成的鋼片，采用實(shí)施熱軋、酸洗、冷軋、退火、精加工酸洗等一般的不銹鋼板的制造方法以鋼板形式制造的，進(jìn)而以該鋼板為材料，采用電阻焊、TIG焊、激光焊等一般的不銹鋼管的制造方法以焊接管的形式制造的。該不銹鋼管經(jīng)過(guò)彎曲加工、擴(kuò)管加工、減徑加工的冷態(tài)下的塑性加工、點(diǎn)焊、凸焊、MIG焊、TIG焊等的焊接、釬焊，或者采用螺栓螺母的各種配件的安裝等的一般的成型、組裝工序，被成型為給油管。配件部件的材料，優(yōu)選與鋼管構(gòu)件為相同材料。因?yàn)殡m然容易認(rèn)為即使配件部件被腐蝕，給油管內(nèi)部的燃料也不會(huì)泄漏，但配件部件的腐蝕使間隙內(nèi)部的環(huán)境變嚴(yán)酷，其結(jié)果，引發(fā)并加速鋼管構(gòu)件側(cè)的間隙腐蝕。接著，對(duì)于本發(fā)明的給油管的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明者們對(duì)于確保O. 2mm以上的間隙開口量的方法進(jìn)行了研討。作為確保開口量的方法，也可以采用上述的插拔墊片的方法，但較繁雜，因此在量產(chǎn)工序中優(yōu)選更高效的方法。因此，在安裝于鋼管構(gòu)件的配件部件側(cè)預(yù)先加以設(shè)計(jì)。即如圖5所例示那樣，在配件部件13的與鋼管構(gòu)件(圖5中，為主管11)相對(duì)的面上設(shè)置突起51。通過(guò)將該突起51的高度設(shè)為O. 2mm以上，能夠使配件部件13安裝在鋼管構(gòu)件時(shí)的配件部件13與鋼管構(gòu)件的間隔、即間隙開口量為O. 2mm以上。優(yōu)選存在多個(gè)突起，為了使所有的突起與鋼管構(gòu)件面接觸，使開口量穩(wěn)定化，優(yōu)選以三點(diǎn)接觸。突起的形狀雖然沒有特別規(guī)定，但優(yōu)選將前端部的截面形狀形成為半球形狀。因?yàn)槿绻黄鹎岸瞬科教?，則突起對(duì)鋼管構(gòu)件面的接觸成為面接觸，在間隙內(nèi)部形成微觀的間隙，但如果突起前端部為半球狀，則突起對(duì)鋼管構(gòu)件面的接觸成為點(diǎn)接觸，電沉積涂裝對(duì)于接觸部的布散變得容易。該突起可以通過(guò)采用壓制等一般的塑料加工方法形成。例如，可以僅從突起形成面的相反面進(jìn)行沖壓。該帶有突起的配件部件對(duì)鋼管構(gòu)件的安裝方法，可以采用在給油管制造中通常所采用的方法(例如，釬焊、MIG焊、TIG焊、點(diǎn)焊、使用螺栓螺母的緊固等)。然而，在采用焊接法的情況下，必須使得突起部分不成為接合部。因?yàn)槿绻黄鸪洚?dāng)接合部，則在焊接時(shí)突起發(fā)生變形、消失，不能夠確保所要求的間隙開口量。實(shí)施例基于實(shí)施例，更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
將表I所示的組成的鐵素體系不銹鋼，在150kg真空熔爐中熔煉，鑄造成50kg的鋼錠后，通過(guò)加熱、熱軋、熱軋板退火、酸洗、冷軋、退火、精加工酸洗的工序，制作成板厚為
O.8mm的鋼板。
權(quán)利要求
1.一種給油管，其特征在于，是包含鋼管構(gòu)件和配件部件的給油管，所述鋼管構(gòu)件由以鐵素體系不銹鋼為材料的鋼管成型而成，所述鐵素體系不銹鋼以質(zhì)量％計(jì)，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%, 還含有Ti :0. 03 O. 30%、和 Nb :0. 03 O. 30%中的一種或兩種， 其余量包含F(xiàn)e和不可避免的雜質(zhì)， 所述配件部件安裝于所述鋼管構(gòu)件上， 在所述配件部件和所述鋼管構(gòu)件之間，暴露在鹽害環(huán)境的表面具有間隙結(jié)構(gòu)部， 所述間隙結(jié)構(gòu)部的間隙部的開口量為O. 2mm以上， 所述間隙部的內(nèi)部采用電沉積涂裝進(jìn)行了被覆。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的給油管，其特征在于，以質(zhì)量％計(jì)，還含有 B 0. 0002 O. 0050%、和 Sn :0. OI O. 50%中的一種或兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的給油管，其特征在于，所述配件部件的材料的成分組成在權(quán)利要求I或2中記載的鋼管構(gòu)件的成分組成的范圍內(nèi)。
4.一種給油管的制造方法，是制造權(quán)利要求廣3的任一項(xiàng)所述的給油管的方法，其特征在于， 在要安裝于鋼管構(gòu)件的配件部件的與鋼管構(gòu)件相對(duì)的面上，設(shè)置高度為O. 2mm以上的關(guān)起， 在將所述突起配置于間隙內(nèi)部的狀態(tài)下，將配件安裝在鋼管構(gòu)件上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的給油管的制造方法，其特征在于，所述配件部件向所述鋼管構(gòu)件安裝的安裝方法為焊接或釬焊。
全文摘要
一種廉價(jià)且耐鹽害腐蝕性優(yōu)異的給油管，其特征在于，包含鋼管構(gòu)件和配件部件，所述鋼管構(gòu)件以按質(zhì)量%計(jì)，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%，還含有Ti0.03~0.30%和Nb0.03~0.30%的一種或兩種的鐵素體系不銹鋼為材料，在配件部件和鋼管構(gòu)件之間的暴露在鹽害環(huán)境中的表面具有間隙結(jié)構(gòu)部，間隙結(jié)構(gòu)部的間隙部的開口量為0.2mm以上，間隙部的內(nèi)部采用電沉積涂裝進(jìn)行了被覆。
文檔編號(hào)F02M37/00GK102947116SQ20118002732
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者坂本俊治, 田上利男 申請(qǐng)人:新日鐵住金不銹鋼株式會(huì)社