CH615461A5

CH615461A5 -

Info

Publication number: CH615461A5
Application number: CH340475A
Authority: CH
Inventors: James A Ford; Sheldon W Dean; Michael J Pryor
Original assignee: Alusuisse
Priority date: 1974-03-18
Filing date: 1975-03-18
Publication date: 1980-01-31
Also published as: AR207139A1; SE413599B; GB1489452A; ZA751664B; AU498293B2; SE7502997L; DE2511831A1; US3911819A; BR7501558A; LU72072A1; JPS50157212A; CA1044922A; FR2264885A1; NL7503213A; FR2264885B1; BE826751A; DE2511831C2; AU7914075A; IT1034395B

Description

Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung sowie die Verwendung der Aluminiumlegierung als Material zur Herstellung einer lithographischen Druckplatte.

Das Offset-Druckverfahren ist ein weit verbreitetes Druckverfahren, bei dem eine Druckplatte derart behandelt wird,

dass Teile der Druckplatte wasserannehmend und andere Teile der Druckplatte annehmend für eine Farbe auf Ölgrundlage sind. Das Druckverfahren besteht darin, zuerst Wasser auf die Platte zu bringen und anschliessend die Farbe. Nach dem Aufbringen von Wasser und Farbe wird die Aluminiumplatte in Berührung mit einer Gummiwalze gebracht, wobei ein Teil der Farbe von der Aluminiumplatte auf die Gummiwalze übertragen wird. Die Gummiwalze wird dann in Berührung mit einem Papierbogen gebracht. Das Bild, das auf dem Papier entsteht, entspricht unmittelbar dem Original auf der Aluminiumplatte. Die Aluminiumplatte wird gewöhnlich durch ein photographisches Verfahren vorbereitet. Bei einer Variante dieses Verfahrens wird eine Schicht aus einem fotosensiblen Polymer auf die Oberfläche der Druckplatte bzw. -folie aufgebracht, die über ein dem zu druckenden Bild entsprechendes Licht- und Schattenmuster belichtet wird. Anschliessend entfernt ein Entwickler die fotosensible Polymerschicht, die nicht belichtet wurde. Aufgrund von Oberflächenspannungswirkungen haftet die Farbe an Flächen, wo die fotosensible Schicht stehenbleibt, während das Wasser an Flächen haftet, wo die ursprüngliche Oberfläche der Aluminiumplatte oder -folie freigelegt ist. Von einer solchen Druckplatte können eine grosse Anzahl von Kopien hergestellt werden, manchmal mehr als eine Million. Weil das sich ergebende Druckbild von der Oberflächenbeschaffenheit der Aluminiumplatte oder -folie abhängt, ist sehr wichtig, dass die ursprüngliche Oberfläche der Platte oder Folie sanft, eben und frei von Defekten ist.

Aluminiumlegierungen werden weithin zur Herstellung von Offset-Druckplatten eingesetzt. Schwierigkeiten traten in Fällen auf, wo die Druckplatten in ausserordentlich langen Produktionsläufen eingesetzt wurden. Diese Schwierigkeiten schliessen Springen oder Reissen und übermässigen Ver-schleiss der Platten ein. Diese Schwierigkeiten, die auf geringer Ermüdungsfestigkeit und übermässigem Verschleiss beruhen, hängen mit der Unfähigkeit der Legierung zusammen, im Betrieb weiter auszuhärten. Gewöhnlich werden Aluminiumlegierungen der US-Bezeichnungen 3003 und 1100 verwendet, die im harten Zustand eine Ermüdungsgrenze von etwa von 7 kg/mm2 bei 500 000 000 Lastwechsel haben.

Die genannten Schwierigkeiten können nicht durch Verwenden von Aluminiumlegierungen gesteigerter Festigkeit beseitigt werden, weil mit den üblichen kommerziellen Verfahren kein Material mit der erforderlichen Breite, Ebenheit und Oberflächenqualität als Legierung hergestellt werden kann, die eine Zugfestigkeit oberhalb von 24,6 kg/mm2 aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aluminiumlegierung zu schaffen, mit der die oben genannten Schwierigkeiten beherrscht werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe weist eine Aluminiumlegierung gemäss der Erfindung 0,2 bis 0,9% Magnesium und 0,35 bis 0,7% Kupfer auf.

Die Aluminiumlegierung nach der Erfindung kann in üblicher Weise hergestellt und für graphische Zwecke oberflächenbehandelt, z. B. gekörnt sein.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Ein weiter Bereich und ein beschränkter bevorzugter Bereich für die Zusammensetzung der Aluminiumlegierung gemäss der Erfindung sind in Tabelle I angegeben.

Tabelle 1

Bestandteil in % (weiter Bereich)

Bestandteil in %

(bevorzugter

Bereich)

Magnesium

0,2-0,75

0,4-0,6

Kupfer

0,45-0,7

0,5-0,6

Eisen

0,1-0,7

0,4-0,65

Silizium

0-0,3

0-0,2

Mangan

0-0,05

Zink

0-0,05

Titan

0-0,03

0,0075-0,015

Chrom

0-0,05

Bor

0-0,02

0,005-0,015

Die wesentlichen Bestandteile der Aluminiumlegierung sind Magnesium und Kupfer. Die anderen in Tabelle I angegebenen Bestandteile können bis maximal zu den in der Tabelle I angegebenen Konzentrationen ohne schädliche Wirkungen verwendet werden. Titan kann als zweckmässiger Zusatz für die Kornverfeinerung beigegeben sein. Selbstverständlich können alle von den als nicht wesentlich angegebenen Elementen in Grössenordnungen von 0,001% vorhanden sein.

Die Legierungsbestandteile der Aluminiumlegierung sind so gewählt, dass die sich ergebende Legierung in ihrem Endzustand ein Minimum von Legierungsbestandteilen hat, die nicht in fester Lösung sind.

Tabelle II gibt die ungefähre feste Löslichkeit der Legierungsbestandteile bei einer Temperatur von etwa 275 °C an. Diese Temperatur wurde deshalb gewählt, weil sie für die letzte vollständige Glühtemperatur repräsentativ ist. In Tabelle II sind ferner die ungefähren Prozentsätze der Legierungsbestandteile angegeben, die unter ungünstigsten Bedingungen nicht in Lösung sind, was der Fall ist, wenn die Legierungsbestandteile in ihren Maximalbeträgen vorhanden sind. Die Summe der nicht in Lösung befindlichen Legierungsbestandteile beträgt gemäss der Tabelle weniger als 0,9%. Die Zusammensetzung der Legierung ist vorzugsweise so gewählt, dass die maximale Menge der Legierungselemente, die nicht in Lösung sind, kleiner als 0,9% und vorzugsweise kleiner als 0,7% ist. Dieser Betrag wird natürlich noch kleiner, wenn die bevorzugten Mengen an Legierungsbestandteilen gemäss der rechten Spalte in Tabelle I in der Legierung vorhanden sind.

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Tabelle 2

Element Löslichkeit in max. max.

Aluminium Prozentsatz Prozentsatz bei etwa ausser Lösung 275 °C bei etwa 275 °C

Mg

8,0

0,75

-

Cu

2,0

0,7

-

Fe

0,02

0,7

0,68

Si

0,15

0,3

0,15

Mn

0,05

-

Zn

45,0

0,05

-

Ti

0,01

0,03

0,02

Cr

0,01

0,05

0,04

B

0,005

0,015

0,01

Beispiele

Eine Reihe von Aluminiumlegierungen, die unterschiedliche Gehalte von Magnesium, Kupfer und Silizium hatten, wurden zu Testzwecken vergossen. Die Zusammensetzung der Barren oder Blöcke sind zusammen mit weiteren Einzelheiten, wie der anfänglichen Homogenisierung in Tabelle III angegeben. Die Barren wurden warm von 38 mm Stärke auf eine Endstärke von 5 mm bei einer Temperatur von 440 °C heruntergewalzt. Die Barren wurden 5 Minuten lang nach jeder Dicken-

3 615 461

Verringerung von 2,5 mm wieder aufgewärmt. Dann wurden die Barren unter einer Dickenverringerung von etwa 10% je Walzenstich von 5 mm auf 2,5 mm heruntergewalzt. Die kaltgewalzten Barren wurden dann für 3 Stunden bei 330 °C geglüht. 5 Einige Barren wurden gesteuert mit 14 °C/h vor und nach dem Anlassen angewärmt und wieder abgekühlt, um die kommerzielle Praxis mit grösseren Abmessungen zu simulieren. Die Barren, welche gesteuert erwärmt und abgekühlt wurden, sind in Tabelle III gesondert bezeichnet.

, 0 Die angelassenen oder weichgeglühten Barren wurden dann um 10% Dickenabnahme je Walzenstich auf 1,52 oder 1,1 mm heruntergewalzt. Die kaltgewalzten Barren wurden dann bei 330 °C für 3 Stunden geglüht. Bei diesem Glühen wurden alle Barren gesteuert um 14 °C/h gekühlt und erwärmt. Das i5 geglühte Material wurde dann um eine Dickenabnahme von 10% je Walzenstich auf eine Dicke von 0,76 mm gewalzt. Dies stellt eine Dickenabnahme von 50% für das 1,52 mm starke Material und eine Dickenabnahme von 30% für das 1,1 mm starke Material dar. Abschliessend wurden die Legierungen 20 geglüht, wie in Tabelle III angegeben.

Die wie oben angegeben behandelten Legierungen wurden auf mechanische Eigenschaften, Streckgrenze, Bruchgrenze und Dehnung hin untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle III angegeben. Die Legierungen wurden auch auf ihre Ermüdungs-25 festigkeit hin untersucht. Die in Tabelle III angegebenen Ermüdungsfestigkeiten stellen diejenige Beanspruchung in kg/mm2 dar, welche die jeweilige Legierung bei 107 Lastwechseln aushielt.

Tabelle 3

Analysierte Legierun- lfd. Nr. Homogenisierung gesteuertes % Kaltverfor- Streck- Bruch- % Dehnung Ermüdungsgen (Gehalt in %) Erwärmen und mungbeim Glühen grenze grenze festigkeit

Abkühlen, Fertigwalzen (kg/mm2) (kg/mm2) (kg/mm2)

Zwi- auf 0,75 mm nach 10 Last-

Mg Cu andere schenglühen wechseln

0,86

0,48

0,25 Si

IIA

H 510 °C/12-16h nein

50

220 °C/lh

17,6

20,6

6,0

10,1

0,86

0,48

0,25 Si

IIB

H 510 °C/12-16h nein

30

135 °C/lh

18,1

20,2

3,0

9,1

0,35

0,46

0,11 Si

12A

H 510 °C/12-16h nein

50

135 °C/lh

18,4

20,0

4,0

9,4

0,35

0,46

0,11 Si

12B

H 510 °C/12-16h nein

30

nein

17,2

17,4

2,0

9,1

0,76

0,56

0,11 Si

18

H 565-590 °C/12hC

nein

50

145 °C/lV2h

19,8

22,4

4,7

9,9

0,63

0,38

0,09 Si

20

H 565-590 °C/12hC

nein

50

205 °C/lV2h

17,0

20,0

5,5

9,8

0,69

0,54

0,10 Si

22

nein nein

50

145 0C/lV2h

18,5

21,5

4,2

10,5

0.45

0,54

0,10 Si

26A

H 565-590 °C/12hC

ja

50

nein

18,5

18.7

2,0

9,7

0,45

0,54

0,10 Si

26B

H 565-590 °C/12hC

ja

50

145 °C/3h

17,7

21,0

5,5

11,0

1,2

0,06

0,2 Si

5050-H36*

H 565-590 °C/12hC

ja

50

145 °C/3h

16,3

18,3

4,0

7,7+(l)

_

0,15

1,2 Mn

19,6

3,5

8,2

0,2 Si

3003-H16

H 590-620°C/8hC

nein

50

nein

17,6

16% plattierte Legierg.

5050-H36

nicht bekannt

ja

15,0

17,4

5,9

7,9

(0,29 mm)

14,6

15,1

4,2

6,4

unplattierte Legierung

1100-H16

nicht bekannt

nein

(0,29 mm)

H - 28 °C/h Erwärmung C-28 °C/h Abkühlung

* 10% plattiert mit 1145-Legierung

(1) bei 7,73 kg/mm2 und Versagen nach 4-106 Lastwechseln bei 8,44 kg/mm2

615461

In Tabelle IV sind die Zusammensetzungen der unter der US-Bezeichnung zitierten AI-Legierungen angegeben.

Tabelle 4

Si

Fe

Cu

Mn

Mg

Cr

Zn

1100

max. 1,0

Si+Fe

0,05-0,20

max. 0,05

max. 0,10

1145

max. 0,55

Si+Fe max. 0,05

max. 0,05

3003

max. 0,6

max. 0,7

0,05-0,20

1,0-1,5

max. 0,10

5050

max. 0,4

max. 0,7

max. 0,20

max. 0,10

1,1-1,8

max. 0,1

max. 0,25

Zustand: H36: % hart, stabilisiert H16:3Ahart

Die Legierungen gemäss der Erfindung haben durchschnittliche Ermüdungsfestigkeiten in der Grössenordnung von 10 kg/ mm2, während übliche Legierungen für die Herstellung von graphischen Platten, die in Tabelle III auch angegeben sind, 2o Ermüdungsfestigkeiten in der Grössenordnung von 7 kg/mm2 haben. Die Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit wird ohne merkliche Änderung der anderen mechanischen Eigenschaften erreicht. Die Streckgrenze und die Bruchgrenze der Legierungen nach der Erfindung liegen geringfügig höher als bei den 25 üblichen Legierungen, während die Dehnung der erfindungsge-mässen Legierungen etwas geringer als bei den untersuchten üblichen Legierungen ist. Die Streckgrenze kann durch Steuern des ersten Glühens kontrolliert werden. Die Angaben in Tabelle III verdeutlichen die Bedeutung des letzten Glühens 30 für das Erreichen einer verbesserten Ermüdungsfestigkeit. Z. B. hat die unter der laufenden Nr. 26 geführte Legierung eine Ermüdungsfestigkeit von 9,7 kg/mm2 in dem nicht geglühten Zustand und eine Ermüdungsfestigkeit von 11 kg/mm2 nach dem Glühen, was einer Verbesserung von 13,4% entspricht. 35 Das Glühen verbesserte ferner die Dehnung, die ein Massstab für die verbleibende Aushärtungsfähigkeit ist, und zwar zwischen 2,0 und 5,5%. Die Streckgrenze wurde durch die Stabilisierung nicht merklich beeinflusst, während die Bruchgrenze nur geringfügig angehoben wurde (2 bis 3,5 kg/mm2). Es kann 4n also festgestellt werden, dass das Glühen eine wichtige Rolle beim Herstellen von Materialien mit hoher Ermüdungsfestigkeit spielt. Die Bedingungen bei dem Glühen wurden so gewählt, dass eine Streckgrenze von etwa 17,5 kg/mm2 erreicht wurde. Ein Material mit einer solchen Streckgrenze kann unter Anwendung üblicher kommerzieller Verfahren hergestellt werden.

Die Musterstücke der unter den laufenden Nummern 12A, 12B, 26A und 26B geführten Legierungen wurden weiter hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit für graphische Platten getestet, indem lithographische Druckplatten aus diesen Legierungen hergestellt wurden. Die Untersuchung der mit solchen Platten sich ergebenden Druckbilder zeigten, dass die Legierungen hervorragend für die Herstellung von Druckplatten geeignet waren. Die gedruckten Bilder waren ausserordentlich scharf, und es konnte keine durch den Oberflächenzustand der Legierung verursachten Fehler festgestellt werden.

Die Aluminiumlegierung gemäss der Erfindung hat überlegene Ermüdungsfestigkeit und ist hervorragend für die Verwendung von lithographischen Druckplatten für langen Lauf, d. h. eine grosse Anzahl von Drucken, geeignet. Bei Druckplatten für extrem grosse Druckserien ist übliche Praxis, eine Beschichtung von elektroplattiertem Kupfer auf die Oberfläche der Druckplatte zu bringen, um eine verschleissbestän-dige Oberfläche zu schaffen. Die Legierung gemäss der Erfindung kann leicht mit Kupfer plattiert werden, und die erhaltene kupferplattierte Oberfläche ist frei von Fehlern. Die Stärke der Kupferplatte liegt im allgemeinen zwischen 0,0125 und 0,125 mm. Die Plattierung kann in üblicher Weise aufgebracht werden.

Claims

615461 PATENTANSPRÜCHE

1. Aluminiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,2 bis 0,9% Magnesium und 0,35 bis 0,7% Kupfer enthält.

2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,4 bis 0,6% Magnesium enthält.

3. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,5 bis 0,6% Kupfer enthält.

4. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,075 bis 0,015% Titan enthält.

5. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,005 bis 0,015% Bor enthält.

6. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass höchstens 0,7% der Legierungselemente sich nicht in fester Lösung befinden.

7. Verwendung einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 zur Herstellung einer lithographischen Druckplatte.