CN101405415A - 无碳化铝的铝合金 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造用于石版印刷版载体的铝带的铝合金、一种石版印刷版载体用的铝合金的制造方法，其中在电解氧化铝之后的铝合金制造过程中，将液态铝在铝合金浇注之前输入多级净化步骤，本发明还涉及一种石版印刷版载体用的铝带及其在石版印刷版载体的相应应用。本发明的目的是提出一种制造用于石版印刷版载体的铝带的铝合金和一种石版印刷版载体的相应铝带，用这种铝合金或铝带可制造带有几乎气密性涂层的石版印刷版载体，该铝合金的碳化铝含量低于10ppm，优选低于1ppm。

Description

无碳化铝的铝合金

技术领域

本发明涉及一种制造用于石版印刷版载体的铝带的铝合金、一种制造石版印刷版载体的铝合金的方法，其中在电解氧化铝后的铝合金制造过程中将液态铝输入多步净化步骤，本发明还涉及一种石版印刷版载体的铝带及其在石版印刷版载体的相应应用。

背景技术

用铝合金制成的石版印刷版载体必须能够满足现代印刷技术提出的很高的要求。一方面，用铝带制成的印刷版载体必须适合进行均匀的打毛处理，并可用机械的、化学的和电化学的打毛方法以及这些方法的组合。另一方面，印刷版在曝光和显影后常常要在3至10分钟退火时间的情况下进行220至300℃之间的烧渗过程，以使涂敷的感光层固化。一方面，为了满足上述要求已研发了各种铝合金。另一方面，对印刷版载体的涂层区进行了改进，以期在印刷时进一步提高印刷版载体的稳定性及其使用寿命。几乎是气密性的新式涂层已获得了良好的结果。但用迄今可用的铝合金制成的印刷版载体往往会在印刷版载体和涂层之间产生气泡。这种气泡的生成势必导致涂层裂纹并由此导致印刷版的报废。

发明内容

在这种背景下，本发明的目的是提出一种制造用于石版印刷版载体的铝带的铝合金和一种用于石版印刷版载体的相应的铝带，用这种铝合金或铝带可制造适用于几乎气密性涂层的石版印刷版载体。其次，本发明的目的在于提出一种用于制造相应铝合金的方法以及所述铝带在石版印刷版载体的一种有利使用。

根据本发明的第一方面，上述目的通过使铝合金的碳化铝含量小于10ppm(百万分之一)，优选小于1ppm来实现。今人惊奇地发现，用具有相当小的碳化铝含量的铝合金制成的印刷版载体可使用气密性的涂层，因为产生气泡极少。估计极微量的碳化铝(Al₄C₃)及其与湿气反应形成甲烷的情况下会导致气密性涂层下面生成气泡。令人惊奇地发现，特别是印刷版载体的铝合金的成分对气泡形成起重要的作用，虽然人们迄今为止认为这实际上是通过印刷版载体表面试验得出的一种现象而已。因此，迄今为止的铝合金并未在使碳化铝含量尽可能少方面进行优化。然而业已证明在碳化铝含量小于10ppm时显示出气泡生成明显减少，且相应的铝合金可用于制造合格的印刷版载体。本发明铝合金的碳化铝含量可控制在小于1ppm，从而防止了在印刷版载体的气密性涂层过程中生成气泡。

为了保证对石版印刷版载体提出的其它机械、化学或电化学要求，这种铝合金的其他成分主要对应于型号为AA1XXX、AA3XXX、AA8XXX、尤其是AA1050或AA3103的铝合金。众所周知，这些铝合金至少部分地满足了对石版印刷载体提出的要求并至今用于其制造。通过本发明把碳化铝含量减小到小于10ppm或1ppm，上述铝合金的良好的机械、化学和电化学性能也可用于带有气密性涂层的印刷版载体。

除上面给出的铝合金外，本发明的铝合金可具有下列按重量百分比计的铝合金成分：

0.05％≤Mg≤0.3％，

Mn≤0.3％，

0.4％≤Fe≤1％，

0.05％≤Si≤0.5％，

Cu≤0.04％，

Ti≤0.04％，

不可避免的杂质单种最大为0.01％，总计最大为0.05％，其余为铝。

申请人在申请号05022772的在先欧洲专利申请中保护的这种铝合金具有良好的化学和电化学打毛性能和改良的机械性能，特别是在进行烧渗过程后。

另一种铝合金具有按重量百分比计的下列合金成分：

0.1％≤Mg≤0.3％，

Mn≤0.05％，

0.3％≤Fe≤0.4％，

0.05％≤Si≤0.25％，

Cu≤0.04％，

Ti≤0.04％，

不可避免的杂质单种为最大0.01％，总计最大为0.05％，其余为铝。

这种铝合金以其在机械稳定性、化学和电化学可打毛性方面的均衡性能而特别适合制造石版印刷版载体。再者，这种铝合金通过本发明减少碳化铝含量对制造带有几乎气密性的涂层的印刷版载体可达到决定性的改进。

根据本发明的第二方面，上述目的就方法而言是这样实现的，即通过一步或多步净化步骤，使该铝合金中的碳化铝含量减少到小于10ppm，尤其是小于1ppm。铝合金的净化步骤迄今为止旨在使别的杂质例如碱土金属或碱金属减少，其中当然碳化铝也从铝熔液中被除掉。由于这个原因，常规制造的铝合金的碳化铝含量明显高于本发明的值。但业已证明，在浇注铝合金之前通过使单步熟知的净化步骤与去除碳化铝的有目的地协调一致以及通过其与常规净化步骤的组合可在制造铝合金时可以达到很少的碳化铝。因此根据本发明，下述对铝合金的净化步骤和处理步骤既可单独使用又可组合使用。

根据本发明方法的第一方案，在氧化铝电解后将液态铝输送到搅拌站，在该处把惰性气体吹入液态铝中同时进行搅拌，在该搅拌站的搅拌持续时间和惰性气体吹入铝熔液的持续时间至少为10分钟，最好15分钟。众所周知，迄今为止在搅拌站吹入惰性气体和搅拌主要是去除铝熔液中的碱金属或碱土金属。为此，一般6至8分钟的搅拌和吹气时间就足够了。但令人惊奇地发现，特别是在氧化铝电解时进入铝熔液中的碳主要导致在铝熔液中形成碳铝化合物，通过较长时间的搅拌和吹入惰性气体可明显地减少这种化合物。正是由于这个原因，无法给出最长的持续时间。但实验表明，为了兼顾经济性和有效去除铝合金中的碳化铝，可把搅拌和吹气的持续时间延长到大约15至20分钟。

作为延长搅拌时间的替代或对延长搅拌时间的增加，通过使输送到搅拌站的液态铝至少部分是用冷金属制成，实现熔融铝的碳化铝含量的减少。冷金属指的是已经从氧化铝的电解中得出的铝，这种铝在电解后已经过若干处理步骤，例如已通过搅拌站处理。所以供入的冷金属的碳化铝含量一般比来自电解的液态铝的碳化铝含量低得多。估计是在电解时由于所用的石墨电极烧损而导致从氧化铝产生的铝熔液的碳化铝含量增加的缘故。

在搅拌站搅拌液态铝时，通过添加氟化铝可使本发明铝合金的碳化铝含量进一步减少。氟化铝可去除碱金属钠、钙和锂，但也可通过氧化去除钛和磷之类的特殊元素。但是同时可以确定，铝熔液的碳化铝含量也减少了。

根据本发明方法的又一种改进的实施方式，为了进一步减少碳化铝含量，把铝输入炉中以添加合金成分，其中铝在炉中至少静置30分钟以上，优选至少多于60分钟。然后通过搅拌并添加合金成分在炉中进行合金化。这样就可使熔液碳铝化合物(其绝大多数都包含在先前吹入铝熔液中的气体的气泡中)与这些气泡一起漂移到铝熔液的表面上并在该处形成熔液的要清除出去的浮渣的一部分。

如果用活性和/或惰性气体冲洗炉子，则不但能够用气体将其他的碳铝化合物从铝熔液中冲洗出来，而且同时还可使添加的合金成分均匀地分布在铝熔液中。

进一步从铝熔液中去除不希望物质尤其是碳铝化合物通过以下方式实现，即把铝合金输入旋转式脱气装置中并且使用惰性和/或活性气体混合物，尤其是用氩、氮和/或氯的混合物进行气体冲洗。通过这种旋转式脱气装置可把在添加合金成分时进入铝熔液中的碳铝化合物以及其他不希望的化合物从铝合金的熔液中清除出去。

优选地，对铝合金进行至少一次偏析处理，处理时把铝合金加热到稍微超过铝合金的固相温度，这样就可从铝合金中挤出熔融的、严重掺杂的相。铝合金的这种严重掺杂的相另外含有碳铝化合物，用这种方式可把这种化合物从铝熔液中清除出去。

最后，通过在连铸前或带坯连铸前对铝合金进行过滤处理可进一步改进用于制造碳化铝含量少的石版印刷版载体用的铝合金的本发明方法，其中这种过滤器对粒径小于或等于5微米的颗粒物具有高的过滤效率。不言而喻，这种过滤器的过滤效率对粒径明显大于5微米的大颗粒物同样也是很高的。业已证明，碳化铝通常主要存在于粒径大于10微米的杂质颗粒物中，所以通过铝合金的过滤实现了碳化铝含量的进一步减少。由于铝合金的过滤就在铝合金浇注之前进行，所以特别是在与前述措施结合时，这个过滤步骤起着重要的作用。为了保证这种过滤，例如使用二级过滤器，这种过滤器由第一陶瓷泡沫过滤器和一个后置的深床过滤器组成。优选地，在两个过滤器之间添加颗粒细化材料，以保证通过滤饼结构达到陶瓷泡沫过滤器的尽可能高的效率和后置深床过滤器的长的使用寿命。

根据本发明的第三方面，上述提供石版印刷版载体用的铝带的目的是这样实现的，即这种铝带通过对根据本发明的铝合金进行连续或不连续浇注并且随即进行热成型和/或冷成型制成，其中，这种本发明铝合金特别是在使用本发明方法的情况下制成的。这样，本发明的铝带就可用一种碳化铝极少的材料制成，从而这种铝带是适合用于制造带气密性涂层的印刷版载体的理想材料。

铝带表面和芯部材料只有少量碳铝化合物的铝带可以通过以下方式获得，即通过铝带的退火和除油除去石版印刷版载体用的铝带上的残留轧制润滑油。

优选地，铝带第一次除油用酸性或碱性介质，随即用酸洗过程进一步净化，这样就能更彻底地去除表面上的碳化铝。就这样获得了表面上碳铝化合物更少的铝带。如前所述，本发明铝带的铝合金本身只含很少的碳铝化合物，从而与铝带几乎无碳化铝的表面一起提供了一种石版印刷版载体用的就涂敷气密性涂层而言理想的铝带。

最后，根据本发明的第四方面，有关该铝带的使用方面的目的是这样实现的，即本发明的铝带用于制造带有气密性涂层的石版印刷版载体。

存在多种可能性，来实现和改进制造用于石版印刷版载体的铝带的本发明铝合金、本发明铝合金的制造方法以及用于石版印刷版载体的本发明铝带及其应用。为此，一方面可参考独立权利要求1、5和13的从属权利要求，另一方面可参阅结合附图进行的制造铝合金的本发明方法实施例的说明。

附图说明

在附图中，唯一的一幅图示意地示出了本发明铝合金的一个实施例的制造工序。

具体实施方式

根据唯一的图示出的实施例，本发明铝合金的制造从氧化铝的电解1开始。然后液态铝被输入搅拌站2，作为直接从氧化铝获得铝的一种替代方案或补充方案，如附图所示，可把冷金属3输入搅拌站。如前所述，冷金属所含的碳化铝比直接由氧化铝制成的铝熔液的碳化铝少，因为后者由于石墨电极的烧损而附加地含有碳化合物并由此也含有碳化铝。为了从铝熔液中去掉碳化铝，在搅拌站2中吹入惰性气体或混合气体，并使搅拌比一般规定的时间长。最少的吹气和搅拌时间应为10分钟和20分钟之间。但也可设定更长的搅拌和吹气时间。然后，铝熔液被输入炉4中。随即在炉4中用活性和/或惰性气体进行气体冲洗并添加铝合金成分。气体冲洗导致铝熔液中的碳化铝含量的进一步减少。紧接着，铝合金在炉中静置一定的时间，以便先前溶解在铝熔液中的气泡有足够的时间到达铝熔液的表面。铝熔液在炉中的静置时间可为15至90分钟，优选为30至60分钟。在用活性和/或用惰性气体冲洗的构成中到达铝熔液表面的气泡通过熔液铝合金的去除浮渣从熔液除掉并由此从铝合金中清除掉。浮渣因此含有从铝熔液中冲洗出的碳化铝。

在炉4中处理后，液态铝合金被输入旋转式脱气装置5中，该装置例如按SNIF方法(旋转喷头式惰性浮选法)工作，例如用氩和/或氯冲洗。通过小气泡又使杂质浮到熔池表面，其中氯的冲洗尤其引起钠和钾杂质凝结成盐，盐随气泡淀积在铝合金的浮渣层内。然后再除去浮渣层。

最后，本发明铝合金在浇注前最好用过滤器6过滤，该过滤器对粒径小于或等于5微米的颗粒具有很高的过滤效率。例如过滤器6用于这种颗粒可达到至少50％的过滤效率。由于碳化铝通常粘附在粒径大多为大约10微米的较大的颗粒上，所以通过该过滤步骤可有效地进一步减少铝合金的碳化铝含量。然后这种铝合金被输入连续的或不连续的浇注工艺7、8。

作为任选方案，铝合金可在一个未示出的偏析站进行至少一次偏析处理，偏析处理时，铝合金被加热到稍微高于固相温度。铝熔液的严重掺杂的相在低于固相温度时熔化，所以可从铝熔液中压出并除掉。由于掺杂的相一般也含有碳化铝，通过这种有选择的偏析，进一步减少了它在本发明铝合金中的含量。

在过滤后和紧接在浇注之前的铝合金勺样表明，碳化铝含量极小，不到1ppm。

Claims (15)

1.一种制造用于石版印刷版载体的铝带的铝合金，其中所述铝合金的碳化铝含量小于10ppm、优选小于1ppm，其特征为，

所述铝合金具有按重量百分比计的下列合金成分：

0.05％≤Mg≤0.3％，

        Mn≤0.3％，

0.4％≤Fe≤1％，

0.05％≤Si≤0.5％，

        Cu≤0.04％，

        Ti≤0.04％，

不可避免的杂质单种最大为0.01％，总计最大为0.05％，其余为铝。

2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征为，

该铝合金具有按重量百分比计的下列合金成分：

0.1％≤Mg≤0.3％，

       Mn≤0.05％，

0.3％≤Fe≤0.4％，

0.05％≤Si≤0.25％，

        Cu≤0.04％，

        Ti≤0.04％，

不可避免的杂质单种最大为0.01％，总计最大为0.05％，其余为铝。

3.一种用于制造石版印刷版载体的铝合金尤其是权利要求1或2所述的铝合金的方法，其中在电解氧化铝之后的铝合金制造过程中，将液态铝在铝合金浇注之前输入多个净化步骤，并通过一个或多个净化步骤使所述铝合金中的碳化铝含量减少到小于10ppm，优选小于1ppm，其特征为，

在氧化铝电解后将液态铝输送到一个搅拌站，在此处把惰性气体吹入液态铝中同时进行搅拌，在所述搅拌站的搅拌持续时间和惰性气体吹入铝熔液中的持续时间至少为10分钟，优选为15分钟。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征为，

所述铝合金的其他成分对应于型号为AA1XXX、AA8XXX或AA3XXX、优选是AA1050或AA3103的铝合金。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征为，

输入搅拌站的液态铝至少部分地由冷金属制成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征为，

在搅拌站搅拌所述液态铝时添加氟化铝。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征为，

在添加合金成分时，铝被输入炉中并在炉中静置至少30分钟以上，优选为至少多于60分钟，然后通过搅拌并添加合金成分在炉中进行合金化。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征为，

在所述炉中用惰性和/或活性气体进行气体冲洗。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征为，

在经过炉后，铝合金被输入一个旋转式脱气装置中，并用惰性和/或活性气体的混合气尤其是用氩、氮和/或氯冲洗。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征为，

对所述铝合金进行至少一次偏析步骤。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征为，

所述铝合金在连铸或带坯连铸之前被过滤，其中所用的过滤器对粒径小于或等于5微米的颗粒具有高的过滤效率。

12.一种用于石版印刷版载体的铝带，其通过一种铝合金尤其是根据权利要求1或2所述的铝合金的连续或不连续的浇注后随即用热成型和/或冷成型制成，其中所述铝合金用根据权利要求3至11中任一项所述的方法制造。

13.根据权利要求12所述的铝带，其特征为，

石版印刷版载体的铝带上的残留轧制润滑油通过铝带的退火和除油去除。

14.根据权利要求12或13所述的铝带，其特征为，

所述铝带第一次除油使用酸性或碱性介质，随即使用酸洗工艺进一步净化。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的石版印刷版载体用铝带在制造带有一层气密性涂层的石版印刷版载体中的应用。