CN101182611A - 一种印刷版用铝板基及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种印刷版用铝板基及其制造方法，其材质的组份包括Al、Si、Fe、Mg、Ti和其它杂质，其特征在于：这些组份的重量含量如下：Si：0.05～0.15％，Fe：0.2～0.45％，Mg：0.08～0.25％，Ti：0.005～0.05％；Cu：不大于0.008％，所述其它杂质的单个重量含量不大于0.025％；Al为余量。热轧坯料初次冷轧达到1.4～2.0mm厚度后，进行中间退火处理，中间退火步骤的温度控制在380～420℃，金属保温时间1～4小时，经再次冷轧制得厚度为0.24～0.30mm的铝板基成品；本发明的印刷版用铝板基除具有高的表面质量、好的板形外，还具有抗拉强度和屈服强度更高、烤板性能更好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种变形铝材及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种的印刷版用铝板基及其制备方法。
背景技术
用铝合金板作为板基的平版印刷版广泛用于胶印。通常，平版印刷版紧密地粘接在印版滚筒上。平版印刷版上的图像区域粘附有油墨，而其亲水性的非图像区域就粘附有润版液，如此，使得油墨选择性地分布在其相应的图像部分。相应于图像的油墨必须输送到胶印滚筒的中间滚筒上，然后再输送到纸等介质上，制得印刷物品。由于中间滚筒反复施加作用力到弯曲的平版印刷版上，因此，在平版印刷版的两个端部形成的两个弯曲部分可能从印版滚筒上脱落。印版滚筒重复地压胶印滚筒，上述的脱落部分就重复弯曲，因此可能产生平版印刷版的疲劳断裂。
而且，在曝光和显影之后，平版印刷版一般都需在200℃到300℃温度下进行焙烧处理(后干燥处理)。这样的焙烧处理，可使得图像区域的光敏层进一步硬化，从而可以改善平版印刷版的耐印力，增加可印制的页数，但是，焙烧处理也容易导致铝板机械强度的降低。
胶印技术的高速发展除了需要普通PS版外，还需要更加先进的彩色PS版、和用于高速印刷的CTP版等，因而对铝合金板基也提出更多更高的要求如：除了要求表面质量好、尺寸精度高、板形好、电解粗面化效率高且均一性好、强度高外，同时还要求更好、更稳定的烤板性能。
为解决此类问题，业界在印刷版的铝合金板基的合金晶粒的组分、粒径、铁固溶体的数量、合金的制造工艺等方面都做过改进尝试。
如申请号为CN200610135281.7的中国专利文件公开了一种高印刷用PS版基的制造工艺，其按以下工序步骤进行：以1060、1070、1050或1052合金为原料铸造成合金铸锭，经热轧、第一次冷轧、完全退火、第二、三、四次冷轧至0.27mm，再经拉弯矫、包装后得到成品，据称：其表面质量好，平整、厚度均匀，抗拉强度达到150MPa，但该文件未给出进一步的工艺数值及烤板后的强度数值。
又如申请号为CN200510010005.3的中国专利文件公开了一种印刷用PS版基用铝板的制造方法，该方法的步骤是：.a、按照重量份数比Al：98、Si：＜1.0、Fe：0.3～1.0、Cu：0.03、Zn：0.03、Mg：0.03、Ti：0.05的比例将上述合金成分混合后在温度为720～800℃的条件下熔炼；b、.在温度为690～750℃的条件下铸造成合金铸锭；c.、在温度为500～610℃的条件下使铸锭均匀化退火；d.、在温度为400～540℃的温度下进行热轧；e、由9.0mm冷轧至0.7mm；f、在温度为300℃～500℃的条件下中间退火11h、保温1h后冷轧至0.15mm。据称：该技术解决了现有铝板的组织不良、表面质量差、板形不好、厚度不均匀的问题。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的是要提供一种印刷版用铝板基及其制造方法，其铝板基除具有高的表面质量、好的板形外，还具有抗拉强度和屈服强度更高、烤板性能更好等优点。
为此，本发明的技术解决方案之一是一种印刷版用铝板基，其材质的组份包括Al、Si、Fe、Mg、Ti和其它杂质，其特征在于：这些组份的重量含量如下：Si：0.05～0.15％，Fe：0.2～0.45％，Mg：0.08～0.25％，Ti：0.005～0.05％；Cu：不大于0.008％，所述其它杂质的单个重量含量不大于0.025％；Al为余量。
普遍采用的传统1字头牌号的铝合金制成的PS版基的机械性能较差：室温抗拉强度为140～180Mpa、屈服强度为130～160Mpa、延伸率为1～8％；而烤板后传统1字头牌号的铝合金PS版基的机械性能降低为100～120Mpa，有时会更低，延伸率波动幅度扩大至3～25％以致影响到印刷质量。而本发明的铝板基，通过实测得到的测试数据(如后记载)证明：其组织均匀、成品抗拉强度优良、与目前国内普通1050等1字头牌号的铝合金制成的PS版基相比，表面质量更佳，板型更好，除有更好的室温强度性能，而且模拟烤板的机械性能显著提高，同时电解性能更佳，砂目细腻均匀，能够满足高档次PS版基使用要求。
本发明印刷版用铝板基还进一步包括如下的具体改进：
优选铝板基各组份的重量含量如下：Si：0.06～0.1％，Fe：0.3～0.4％，Mg：0.12～0.2％，Ti：0.005～0.015％；Cu：不大于0.005％，所述单个杂质重量含量不大于0.02％，Al：余量。
所述铝板基在室温下的抗拉强度为170～220Mpa，屈服强度为150～220Mpa，延伸率为2～6％。
经过模拟的烤板条件：280℃烤板温度下、保温8分钟，冷却后所述铝板基的抗拉强度120Mpa以上，延伸率为3～8％。除烤板的机械性能较现有技术提高，同时能保证板基具有更好的机械强度和印刷性能。
相应地，本发明的另一相关技术解决方案是一种如上所述印刷版用铝板基的制造方法，该制造方法包括如下步骤：对调配好组份的材质进行熔炼、铸造、热轧、冷轧、中间退火，
而所述熔炼步骤的熔炼温度控制在740～780℃，所述铸造步骤的铸造温度控制在690～720℃；
所述热轧步骤中，开轧温度控制在460～510℃，终轧温度控制在240～300℃，制得厚度在5.0～6.5mm之间的坯料；
所述坯料经初次冷轧达到1.4～2.0mm厚度后，进行中间退火处理，经再次冷轧制得厚度为0.24～0.30mm的铝板基成品；
所述中间退火步骤的保温温度控制在380～420℃，金属保温时间1～4小时。
研究表明，Mg元素可以起到固溶强化的作用，提高板基的强度，而且在合适的含量范围内，Mg更多地富集于铝板表面，形成微小的易腐蚀的含Mg复合氧化物颗粒，促进腐蚀，进而提高板基的腐蚀速率，为后续的高速粗面化提供可能；Ti元素可以起到晶粒细化作用，以满足需要的晶粒度；过多的钛会增加成本，而且可能因不均匀引起钛沉积；Cu元素和Mg元素的作用类似，适当的铜可以起到固溶强化和提高后续粗面化的均匀性，但若太高，则反而会使板基脆化，而且给后续的热处理加工带来困难。Fe、Si、Cu控制在上述合适的范围，在保证机械性能和烤板性能的同时，确保后续粗面化过程中有合适的腐蚀率，同时粗面化均匀，形成的凹坑大小深度合适。
本发明工艺在实验得到配方基础上，再经过特色的工艺参数包括中间退火步骤加工制得的产品，其表面质量均匀，电解效果良好，与普通1050合金和未经中间退火的产品相比优势明显，能完全适应、满足PS版和印刷厂家对产品力学性能等方面的要求。
本发明制造方法还进一步包括如下的具体改进：
所述中间退火步骤后坯料的总加工率在80％以上。
所述冷轧步骤的道次在4～6之间。
所述初次冷轧的道次数为2～3次，所述再次冷轧的道次数为2～3次。
所述热轧开轧前进行加热，加热其金属保温温度控制在460～510℃、且金属保温3～15小时。
所述熔炼步骤包括除气、除渣、静置、分析、添加中间合金操作。
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
首先，按照实施例某些条件作如下比较例1、2、3、4：
比较例1
材质的化学成分(wt％)：表1
| Si | Fe | Mg | Ti | Cu | 其它单个杂质 | 铝 |
| 0.075 | 0.35 | 0.15 | 0.0091 | 0.008 | ＜0.02 | 余量 |
制造方法：
(1)按表1成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在750℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造温度控制在710℃；
(2)热轧加热保温温度和开轧温度控制在480℃，金属保温时间8小时；
(3)热轧的终轧温度控制在250～290℃，终轧坯料厚度控制在6.0mm；
(4)热轧坯料通过2道次冷轧轧制到中间厚度0.9mm
(5)0.9mm厚度下作中间退火(超出本发明退火规定厚度)，温度控制在390℃，金属保温时间2小时。
(6)中间退火后再经过2个道次冷轧轧制到成品厚度0.27mm。
比较例2
制造方法：
(1)按表1成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在750℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在705℃；
(2)热轧加热保温温度和开轧温度控制在480℃，金属保温时间8小时；
(3)热轧的终轧温度控制在270～300℃，终轧坯料厚度控制在6.0mm；
(4)热轧坯料通过5道次冷轧轧制到成品厚度0.27mm(取消中间退火操作)。
比较例3
材质的化学成分(wt％)：表2
| Si | Fe | Mg | Ti | Cu | 其它单个杂质 | 铝 |
| 0.1 | 0.35 | 0.03 | 0.005 | 0.003 | ＜0.02 | 余量 |
制造方法：
(1)按表2成分计算并备好材料(Mg含量超出本发明规定)，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在760℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在705℃；
(2)热轧加热保温温度和开轧温度控制在480℃，金属保温时间8小时；
(3)热轧的终轧温度控制在260～290℃，终轧坯料厚度控制在6.0mm；
(4)热轧坯料通过2道次冷轧轧制到中间厚度1.5mm；
(5)1.5mm厚度中间退火，温度控制在420℃，金属保温时间4小时。
(6)中间退火后再经过3个道次冷轧轧制到成品厚度0.27mm。
比较例4
国内普遍采用的1050合金化学成分(wt％)：表3
| Si | Fe | Mg | Ti | Cu | 其它单个杂质 | 铝 |
| 0.06 | 0.27 | 0.005 | 0.018 | 0.008 | ＜0.02 | 余量 |
制造方法：
(1)按表3成分计算并备好材料，(Mg含量超出本发明规定)加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在750℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在705℃；
(2)热轧加热保温温度和开轧温度控制在480℃，金属保温时间8小时；
(3)热轧的终轧温度控制在270～300℃，终轧坯料厚度控制在6.0mm；
(4)热轧坯料通过5道次冷轧轧制到成品厚度0.27mm(取消中间退火操作)。
具体实施方式
实施例1：
材质的化学成分(wt％)：表4
| Si | Fe | Mg | Ti | Cu | 其它单个杂质 | 铝 |
| 0.06 | 0.26 | 0.24 | 0.010 | 0.0008 | ＜0.02 | 余量 |
制造方法：
(1)按表4成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在740℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造温度控制在695℃；
(2)热轧加热保温温度和开轧温度控制在500℃，金属保温时间8小时；
(3)热轧的终轧温度控制在260～290℃，终轧坯料厚度控制在6.5mm；
(4)热轧坯料通过3道次冷轧轧制到中间厚度1.4mm；
(5)1.4mm厚度中间退火，温度控制在390℃，金属保温时间3小时。
(6)中间退火后再经过3个道次冷轧轧制到成品厚度0.27mm。
实施例2：
材质的化学成分(wt％)：表5
| Si | Fe | Mg | Ti | Cu | 其它单个杂质 | 铝 |
| 0.07 | 0.32 | 0.20 | 0.015 | 0.004 | ＜0.02 | 余量 |
制造方法：
(1)按表5成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在750℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在700℃；
(2)热轧加热保温温度和开轧温度控制在480℃，金属保温时间8小时；
(3)热轧的终轧温度控制在260～290℃，终轧坯料厚度控制在6.0mm；
(4)热轧坯料通过2道次冷轧轧制到中间厚度1.5mm；
(5)1.5mm厚度中间退火，温度控制在385℃，金属保温时间2小时。
(6)中间退火后再经过3个道次冷轧轧制到成品厚度0.27mm。
实施例3：
材质的化学成分(wt％)：表6
| Si | Fe | Mg | Ti | Cu | 其它单个杂质 | 铝 |
| 0.10 | 0.38 | 0.16 | 0.015 | 0.003 | ＜0.02 | 余量 |
制造方法：
(1)按表6成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在755℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在710℃；
(2)热轧加热保温温度和开轧温度控制在460℃，金属保温时间10小时；
(3)热轧的终轧温度控制在250～280℃，终轧坯料厚度控制在6.0mm；
(4)热轧坯料通过2道次冷轧轧制到中间厚度1.6mm；
(5)1.6mm厚度中间退火，温度控制在420℃，金属保温时间2.5小时。
(6)中间退火后再经过3个道次冷轧轧制到成品厚度0.27mm。
实施例4：
材质的化学成分(wt％)：表7
| Si | Fe | Mg | Ti | Cu | 其它单个杂质 | 铝 |
| 0.08 | 0.36 | 0.14 | 0.012 | 0.001 | ＜0.02 | 余量 |
制造方法：
(1)按表7成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在745℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在700℃；
(2)热轧加热保温温度和开轧温度控制在470℃，金属保温时间8小时；
(3)热轧的终轧温度控制在260～290℃，终轧坯料厚度控制在6.0mm；
(4)热轧坯料通过2道次冷轧轧制到中间厚度1.7mm；
(5)1.7mm厚度中间退火，温度控制在390℃，金属保温时间2小时。
(6)中间退火后再经过3个道次冷轧轧制到成品厚度0.27mm。
实施例5：
材质的化学成分(wt％)：表8
| Si | Fe | Mg | Ti | Cu | 其它单个杂质 | 铝 |
| 0.09 | 0.36 | 0.18 | 0.025 | 0.003 | ＜0.02 | 余量 |
制造方法：
(1)按表8成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在755℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在708℃；
(2)热轧加热保温温度和开轧温度控制在480℃，金属保温时间6小时；
(3)热轧的终轧温度控制在260～290℃，终轧坯料厚度控制在6.0mm；
(4)热轧坯料通过2道次冷轧轧制到中间厚度1.8mm；
(5)1.8mm厚度中间退火，温度控制在395℃，金属保温时间2小时。
(6)中间退火后再经过3个道次冷轧轧制到成品厚度0.27mm。
实施例6
材质的化学成分(wt％)：表9
| Si | Fe | Mg | Ti | Cu | 其它单个杂质 | 铝 |
| 0.12 | 0.42 | 0.10 | 0.025 | 0.005 | ＜0.02 | 余量 |
制造方法：
(1)按表9成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在760℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在715℃；
(2)热轧加热保温温度和开轧温度控制在490℃，金属保温时间4小时；
(3)热轧的终轧温度控制在260～290℃，终轧坯料厚度控制在6.0mm；
(4)热轧坯料通过2道次冷轧轧制到中间厚度1.9mm；
(5)1.9mm厚度中间退火，温度控制在410℃，金属保温时间2小时。
(6)中间退火后再经过3个道次冷轧轧制到成品厚度0.27mm。
实施例7
材质的化学成分(wt％)：表10
| Si | Fe | Mg | Ti | Cu | 其它单个杂质 | 铝 |
| 0.12 | 0.44 | 0.08 | 0.030 | 0.008 | ＜0.02 | 余量 |
制造方法：
(1)按表10成分计算并备好材料，加入熔炼炉中进行熔化，熔炼温度控制在770℃，经精炼、除渣、搅拌、分析和调整成分后进入静置炉，静置、精炼、除气、除渣、在铝液中加入Al-5Ti-1B丝后进入铸造机铸造成铸锭，铸造工艺参数：铸造温度控制在720℃；
(2)热轧加热保温温度和开轧温度控制在510℃，金属保温时间3小时；
(3)热轧的终轧温度控制在260～290℃，终轧坯料厚度控制在5.5mm；
(4)热轧坯料通过2道次冷轧轧制到中间厚度2.0mm；
(5)2.0mm厚度中间退火，温度控制在400℃，金属保温时间1.5小时。
(6)中间退火后再经过3个道次冷轧轧制到成品厚度0.27mm。
对上述系列实施例和比较例所得产品按YS/T 421进行测试性能指标，其中模拟烤板性能测试是在280℃下保温8分钟后出炉冷却后进行，该方法更接近印刷厂家烤版工艺，因此更能够体现该发明内容的先进性，而且对比较例和实施例所得到的产品进行了电解性能的比较，具体指标和比较结果如表11：
表11
| 项目 | 室温力学性能 | 模拟烤板性能 | 表面和板型质量 | ||||
| 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(％) | 抗拉强度(MPa) | 屈服强度(MPa) | 延伸率(％) | ||
| 比较例1 | 158 | 150 | 3 | 115 | 100 | 6 | 一般 |
| 比较例2 | 217 | 208 | 3 | 120 | 101 | 8 | 差 |
| 比较例3 | 163 | 145 | 5 | 105 | 97 | 17 | 一般 |
| 比较例4 | 165 | 146 | 7 | 108 | 100 | 16 | 一般 |
| 实施例1 | 183 | 168 | 2.5 | 124 | 110 | 4 | 优 |
| 实施例2 | 186 | 172 | 3.5 | 130 | 118 | 4.5 | 优 |
| 实施例3 | 188 | 173 | 2.5 | 129 | 116 | 3.5 | 优 |
| 实施例4 | 181 | 170 | 3 | 125 | 114 | 6 | 优 |
| 实施例5 | 185 | 175 | 3 | 126 | 114 | 5 | 优 |
| 实施例6 | 205 | 190 | 2.5 | 135 | 121 | 3 | 优 |
| 实施例7 | 178 | 162 | 3 | 126 | 117 | 5.5 | 优 |
| 行业标准 | H18≥150 | - | ≥1 | ≥100(280℃*5min) | - | - | 一般 |
产品电解性能比较结果见表12：
表12
| 项目 | 比较例 | 实施例 |
| 导电性 | 一般 | 优 |
| 砂目结构 | 粗且局部不均匀 | 细腻且均匀 |
| 砂目密度 | 一般 | 优 |
| 横向和纵向粗糙度差异 | 一般 | 优 |
| 涂布后压延方向纹络是否明显 | 明显 | 不明显 |
| 电解后氧化性能 | 一般 | 优 |
从上述测试数据对比可见：按照本发明组分配比以及特色加工方法制得产品，其各个性能指标均优于组分配比不符、不经过退火、或不在规定厚度下退火所得之比较例产品的相应性能指标；而且，与目前国内普通1050合金制成的PS版基性能相比，本发明的铝板基除了产品组织和性能非常稳定、最终产品的电解性能、表面以及板型质量均属优良外，还有更好的室温强度和更优的模拟烤版性能。
Claims (10)
1.一种印刷版用铝板基，其材质的组份包括Al、Si、Fe、Mg、Ti和其它杂质，其特征在于：这些组份的重量含量如下：Si：0.05～0.15％，Fe：0.2～0.45％，Mg：0.08～0.25％，Ti：0.005～0.05％；Cu：不大于0.008％，所述其它杂质的单个重量含量不大于0.025％；Al为余量。
2.如权利要求1所述印刷版用铝板基，其特征在于：所述铝板基各组份的重量含量如下：Si：0.06～0.1％，Fe：0.3～0.4％，Mg：0.12～0.2％，Ti：0.005～0.015％；Cu：不大于0.005％，所述单个杂质重量含量不大于0.02％，Al：余量。
3.如权利要求1所述印刷版用铝板基，其特征在于：所述铝板基在室温下的抗拉强度为170～220Mpa，屈服强度为150～220Mpa，延伸率为2～6％。
4.如权利要求1所述印刷版用铝板基，其特征在于：经过模拟的烤板条件：280℃烤板温度下、保温8分钟，冷却后所述铝板基的抗拉强度为不低于120Mpa，延伸率为3～8％。
5.一种如权利要求1～4之一所述印刷版用铝板基的制造方法，该制造方法包括如下步骤：对调配好组份的材质进行熔炼、铸造、热轧、冷轧、中间退火，其特征在于：
所述熔炼步骤的熔炼温度控制在740～780℃，所述铸造步骤的铸造温度控制在690～720℃；
所述热轧步骤中，开轧温度控制在460～510℃，终轧温度控制在240～300℃，制得厚度在5.0～6.5mm之间的坯料；
所述坯料经初次冷轧达到1.4～2.0mm厚度后，进行中间退火处理，再经再次冷轧制得厚度为0.24～0.30mm的铝板基成品；
所述中间退火步骤的保温温度控制在380～420℃，金属保温时间1～4小时。
6.如权利要求5所述印刷版用铝板基的制造方法，其特征在于：所述中间退火步骤后坯料的总加工率在80％以上。
7.如权利要求5所述印刷版用铝板基的制造方法，其特征在于：所述冷轧步骤的道次为4～6。
8.如权利要求5所述印刷版用铝板基的制造方法，其特征在于：所述初次冷轧的道次数为2～3，所述再次冷轧的道次数为2～3。
9.如权利要求5所述印刷版用铝板基的制造方法，其特征在于：所述热轧开轧前进行加热，加热保温温度控制在460～510℃、且金属保温3～15小时。
10.如权利要求5所述印刷版用铝板基的制造方法，其特征在于：所述熔炼步骤包括除气、除渣、静置、分析、添加中间合金操作。
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