DD298364A5

DD298364A5 - Elektrochemisches granulieren von aluminium

Info

Publication number: DD298364A5
Application number: DD90341254A
Authority: DD
Inventors: Osvaldo Gobbetti
Original assignee: ��@�K@�K@�Kk��
Priority date: 1989-06-05
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1992-02-20
Also published as: ATE114740T1; EP0401601A1; IT8984942A0; BR9002643A; DE69014418D1; IT1235332B; DE69014418T2; KR910001093A; JPH0324289A; CA2018180A1; HUT54316A; ZA904194B; HU903321D0; EP0401601B1; AU5617690A; US5064511A

Abstract

Elektrochemisches Koernen von Aluminium- oder Aluminiumlegierungsflaechen. Aluminium oder seine Legierungen werden elektrochemisch durch Anwendung von Wechselstrom und einem waeszrigen Elektrolyt gekoernt, der spezifische Mengen von Salzsaeure und einer Oxysaeure und/oder einer Dikarbonsaeure, vorzugsweise Milchsaeure und/oder bzw. Bernsteinsaeure, einschlieszt. So gekoerntes Aluminium (oder eine Legierung davon) kann mit einer fotoempfindlichen Schicht beschichtet werden, wodurch eine Druckplatte erhalten wird. Vor der Beschichtung mit der fotoempfindlichen Schicht kann die Platte mit Hilfe von an sich bekannten Verfahren anodisch oxydiert werden.{Koernen, elektrochemisch; Aluminium; Elektrolyt; Salzsaeure; Oxysaeure; Dikarbonsaeure; Milchsaeure; Bernsteinsaeure; Beschichtung, fotoempfindlich; Druckplatte}

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verfahren der Körnung einer Aluminiumoberfläche durch Anwendung von Wechselstrom und Einsatz geeigneter Elektrolyte für die Herstellung von Druckmatrizen.

Wie im Bereich der Behandlung von Aluminiumoberflächen, besser als Körnen bezeichnet, bekannt ist, umfaßt ein derartiges Verfahren das Aufrauhen der Metalloberfläche, um sie einerseits für das Festhalten der fotoempfindlichen Schicht, die auf diese Weise besser am Substrat während des Drückens haften wird, und andererseits für das Festhalten von Wasser bei den nichtdruckenden Flächenanteilen vorbehandeln. Das Prinzip des Offsetdruckens basiert auf dem chemisch-physikalischen Gleichgewicht zwischen den hydrophilen und hydrophoben Teilen, und die Basis eines derartigen Gleichgewichtes wird durch ein gutes Aufrauhen der Metallsubstratoberfläche bestimmt.

Mit einem „guten Aufrauhverfahren" meint man ein Verfahren, das in der Lage ist, gleichmäßig auf die Aluminiumoberfläche einzuwirken, um eine Reihe von Löchern zu erzeugen, die einen gleichen Abstand voneinander aufweisen, und die eine Häufigkeit pro Flächeneinheit aufweisen, die so hoch wie möglich ist, und die Tiefen aufweisen, die so homogen wie möglich sind. Der Urund für diese Forderungen ist in der Tatsache zu suchen, daß, je größer die Häufigkeit der Löcher ist, die durch das Körnen bewirkt werden, desto stärker wird die Adhäsion der fotoempfindlichen Schicht am Metall sein und desto größer wird daher die Anzahl der Kopien sein, die die Druckplatte liefern kann. Außerdem wird aus dem gleichen Grund die Benetzbarkeit der nichtdruckenden Flächenanteile mit Wasser größer sein.

Das wird unverkennbar im äußersten Fall bis zur Trennung des lipophilen Anteils, d. h., des druckenden Anteils, und des hydrophilen nichtdruckenden Anteils beitragen. Das ist der Fall, weil die Druckfarbe während des Drückens auf den lipophilen Flächen fixiert wird, die wie gesagt wurde, din fotoempfindliche Schicht bilden.

ein weiterer sehr wichtiger Parameter schließt bei der gleichen Häufigkeit der Anzahl von Löchern, die pro Flächeneinheit gebildet werden, die mittlere Tiefe der gleichen ein. In dieser Hinsicht muß dargelegt werden, daß die Hersteiler von Druckplatten versuchen, einen Kompromiß zwischen flachen Löchern, die das sogenannte feine Korn bewirken, das eine bessere Reproduktion dos zu druckenden Bildes gestattet, kleine Mengen an Wasser erfordert, aber gleichzeitig leichter den Schleier des absorbierten Wassers löst, und zwar mit dem Risiko der Bildung des sogenannten Farbschleiers, und tiefen Löchern zu erreichen, die das sogenannte grobe Korn bewirken, und die, wenn sie einerseits nicht die gleiche gute Reproduktion wie das feine Korn gestatten, eine größere Befeuchtbarkeit der nichtdruckenden Flächenanteile erlauben und schließlich eine größere Zuverlössigekeit für den Drucker.

Die Tiefe der Löcher, die beim Körnen erhalten werden, wird mit einer Vorrichtung gemessen, die als »Rauheitsmesser" (Oberflächenmeßgerät) bezeichnet wird, und die eine sehr empfindliche Spitze besitzt, die auf der grobgemachten Oberfläche bewegt wird. Das Signal, das durch diese Spitze aufgenommen wird, wird elektronisch verstärkt und liefert ein Maß für die Lochtiefe.

Der am meisten verwendete Wert für die Rauigkeitsmessung ist Ra (mittlere Rauhigkeit), und dieser zeigt den Mittelwert der Abstände des Oberflächenprofils oberhalb und unterhalb einer Bezugslinie, die als eine Linie definiert wird, die so gezogen

wurde, daß die Summe der Flächen, die durch das Oberflächenprofil über der Linie eingeschlossen wird, gleich der Summe jener unterhalb der Linie ist.

Ra wird normalerweise in Mikrometern gemessen. Wie den Fachleuten bekannt ist, kann jetzt der vorangehend aufgezeigte Effekt des Vergröberns, besser als Körnen bekannt, mit

einer einfachen wäßrigen Lösung von Salzsäure (HCI) mit Konzentrationen von 3 bis 15g/l durch Hindurchgehen von

Wechselstrom zwischen der Aluminiumplatte und einer Gegenelektrode mit einer Stromdichte von 2 bis 5 Ampere/dm² über 30"

bis 120" erhalten werden.

Durch Verändern der verschiedenen angeführten Parameter ist es tatsächlich möglich, bei diesem System eine Varä nderung der Tiefe der Körnungslöcher zu erhalten, um aber eine akzeptable Homogenität der Oberfläche zu erhalten, ist es erforderlich, sehr

sorgfältig die Konzentration der Säure und des aufgelösten Aluminiums, das in Chloridform vorhanden ist, zu überwachen.

Außerdem ist bei den unteren Konzentrationsgrenzen von HCI das erhaltene Korn fein, aber es gibt ausreichend Flächen, die

vollständig und inhomogen flach sind. Bei hohen Konzentrationen ist die Homogenität der Vergröberung größer, aber es sind große Wahrscheinlichkeiten der Bildung von ,Metallstaub" zu verzeichnen, der dann schwer zu beseitigen ist.

Gemischte Elektrolyte, wie beispielsweise HCI und Phosphorsäure, liefern bessere Ergebnisse, und zwar darin, daü ein

niedrigerer Ra-Wert und eine höhere Homogenität erhalten werden können, aber sie bringen ziemlich große Probleme der

Bildung von schwarzem Aluminiummetallpulver mit sich, der eben im Gebiet als „Staub" bezeichnet wird. Ein weiterer Elektrolyt, der mit guten Ergebnissen eingesetzt wird, ist die Salpetersäure, die jedoch ernsthafte Probleme einer Urnweltverschmutzung insoweit mit sich bringt, wie es sich um die Behandlung von gasförmigen und flüssigen abgehenden Medien handelt, d. h. um Abgase und Abwasser. Bestimmte Patente, siehe Gb 1598701, zitieren anstelle dessen Elektrolyte, die noch Salzsäure einschließen und die ebenfalls Monokarbonsäuren mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen enthalten. Nach jenem Patent ist das so erhaltene Korn zufriedenstellender, kann besser angesichts des Erhaltene von höheren Werten auf

der Ra-Skala kontrolliert werden und ist homogener als das, das mittels der bisher bekannten Verfahren erhalten wird; jedoch bringen die Elektrolyte einen Geruch mit sich, dor unangenehm ist, und sie sind daher vom hygienischen Standpunkt aus unerwünscht.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, wäßrige Elektrnlytlösungen zu liefern, die gestatten, daß eine noch feinere Trennung

hinsichtlich der Rauhigkeitswerte Ra erhalten wird als das mit den vorangehend erwähnten bekannten Verfahren möglich ist.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung Ist es, wäßrige Lösungen von Elektrolyten auf der Basis von Verbindungen zu liefern, die im

allgemeinen in Pulverform vorliegen, und die eine weit geringere Verunreinigung mit sich bringen, zumindestens vom

Gesichtspunkt ihres Geruches aus, und zwar verglichen mit den Lösungen der Karbonsäuren. Entsprechend einem ersten Merkmal dieser Erfindung wird eine wäßrige Lösung von Elektrolyten zur Vr rfügung gestellt, die Salzsäure in einer Konzentration von 2,5 bis 20g/l und mindestens eine Säure, ausgewählt aus der Gruppe der Oxysäuren, Dikarbonsäuren und deren Derivate und Mischungen, in einer Konzentration von 1 bis 100g/l einschließt. Vorteilhafterweise umfassen die Oxysäuren: Glykolsäure, Milchsäure, Alphaoxybuttersäure, Mandelsäure, Glyzerinsäure, Apfelsäure, Weinsäure, Mesoweinsäure, Zitronensäure. Die Dikarbonsäuren und ihre Derivate umfassen: Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebazinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Hamimellitsäure, Trimellitsäure, Trimesonensäure

sowie Bernsteinsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid und Phthalsäureanhydrid.

Ensprechönd einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren der Aufrauhung der Oberfläche oder Körnung vorgelegt,

das das elektrolytische Behandeln von Aluminiumplatten in einer wäßrigen Lösung von Elektrolyten, wie vorangehend erwähnt wurde, einschließt, indem Wech«"'strom mit einer Spannung von 5 bis 42 Volt, vorzugsweise 10 bis 30 Volt, und mit einer

Stromdichte von 1,5 bis 10 Ampere/dm² über eine Dauer von 30" bis 5' und bei einem Abstand zwischen der Platte un i der Elektrode zwischen 10 und 250mm und bei einer Temperatur zwischen 10 und 40°C, vorzugsweise zwischen 15 und 3O⁰C,

hindurchgeht.

Vorteilhafterweise kann, wenn eine Metallplatte oder Matrize in Übereinstimmung mit dem vorangehend aufgezeigten Verfahren erst einmal behandelt wurde, sie in wäßrigen Lösungen anodisch oxydiert werden, die Schwefelsäure, Phosphorsäure, Oxalsäure oder andere Säuren enthalten, einzeln oder in unterschiedlichen Kombinationen miteinander, und

zwar entsprechend einem bereits in großem Umfang bekannten Verfahren, und sie kann mit fotoeriipfindlichen Schichten beschichtet werden, wie den Fachleuten bekannt ist.

Die Erfindung wird weiter mittels der folgenden Beispiele der praktischen Ausführungen veranschaulicht. Beispiel 1

Zwei Platten, die jeweils eine Oberfläche von 3dm² aufweisen, hergestellt aus einer Aluminiumlegierung, die 99,52% Aluminium, 0,11 %Silizium,0,32%Eisen,0,018%Kupfer,0,006%Mangan, 0,001 %Chrom,0,003%Nickel,0,005%Zink,0,019%Titan enthält, wurden in einer wäßrigen Lösung getaucht, die Salzsäure mit einer Konzentration von 10g/l und Zitronensäure mit 6iner Konzentration von 20g/l enthält. Der Abstand zwischen den zwei Platten betrug 160mm. Der Strom wurde über 2' mit den folgenden Ergebnissen angelegt.

Volt	A/dm²	Ra (u)	Oberflächenaussehen
15	5,1	0,42	fein, ausreichend homogenes Korn
18	6,3	0,70	mittlere Körnigkeit, gut homogen
21	7	0,85	ausreichend grob und homogene Körnigkeit

Konzentrationen	Volt	/Vdm²	Ra (u)
HC112 g/l
Milchsäure 10g/l	18	4,2	0,53
HCI12g/l
Glykolsäure20g/I	18	7,8	0,77
HCI12g/l
Glykolsäure20g/I	20	9,1	0,92

Konzentrationen	Volt	A/dm'	Ra (u)
HCI3,5g/l
Milchsäure 10g/l	20	2,1.	0,32
HCI3,5g/l
Milchsäure 20g/l	20	2,7	0,55
HCI10g/l
Milchsäure 40g/l	20	6,5	0,63

Beispiel 2

Zwei Platten aus der Aluminiumlegierung, die die Zusammensetzung des Beispiels 1 aufweist, wurden in einer wäßrigen Lösung getaucht, die Salzsäure und Glycolsäure einschließt, indem sie mit einem gegenseitigen Abstand von 200mm angeordnet und elektrochemisch übar 1*45" m't folgenden Ergebnissen gekörnt wurden:

Oberflächenaussehen feine und homogene Körnigkeit mittlere, sehr homogene Körnigkeit grobe, sehr homogene Körnigkeit

Beispiel 3

Zwei Platten aus der Aluminiumlegierung, die 97,98% Aluminium, 0,30% Silizium, 0,54% Eisen, 0,006% Kupfer, 1,15% Mangan, 0,002% Magnesium, 0,003% Chrom, 0,005% Zink, 0,009% Titan enthält, wurden in einer wäßrigen Lösung angeordnet, die Salzsäure und Milchsäure enthält, und zwar bei einem gegenseitigen Abstand von 180mm. Wechselstrom wurde über 2'30" mit den folgenden Ergebnissen angelegt:

Oberflächenaussehen

sehr feine Körnigkeit, ziemlich homogen feine Körnigkeit, gut homogen mittlere Körnigkeit, außergewöhnlich homogen

Beispiel 4

Zwei Platten aus der Aluminiumlegierung dergleichen Zusammensetzung wie im Beispiel 3 wurden in einer wäßrigen Lösung, die Salzsäure und Bernsteinsäure enthält, bei oinem gegenseitigen Abstand von 160 mm angeordnet. Wechselstrom wurde über 2' mit den folgenden Ergebnissen angelegt:

Oberflächenaussehen

ziemlich feine Körnigkeit, sehr homogen mitt'ere, sehr homogene Körnigkeit mittlere Körnigkeit, außergewöhnlich homogen

Beispiel 5

Zwei Platten aus der Aluminiumlegierung, die aus 98,55% Aluminium, 0,066% Silizium, 0,67% Eisen, 0,070% Kupfer, 0,004% Mangan, 0,60% Magnesium, 0,001 % Chrom, 0,004% Nickel, 0,006% Zink, 0,024% Titan besteht, wurden in einer wäßrigen Lösung, die Salzsäure, Milchsäure und Bernsteinsäure enthält, bei einem gegenseitigen Abstand von 200 mm angeordnet. Wechselstrom wurde über 1 '25" mit den folgenden Ergebnissen angelegt:

Konzentrationen Volt A/dm² Ra (u) Oberflächenaussehen

HCI12g/l

Milchsäure 10g/l Bernsteinsäure 5g/l 21 5,3 0,51 ausreichend fein und homogen

HCI12g/l

Milchsäure 10g/l Bernsteinsäure 10g/l 21 7,4 0,67 mittlere, sehr homogene Körnigkeit

HCI12g/l

Milchsäure lOg/l Bernsteinsäure 10g/l 25 8,8 0,77 ziemlich grobe körnigkeit, sehr homogen In den Beispielen 1 bis 5 wurden die Ra-Werte durch Benutzung eines Taylor Hobson Subtronic 3P (Dänemark) Oberflächenmeßgerätes (Rauhigkeitsmeßgerät) ermittelt. Nach ihrer elektrolytischen Behandlung kann die Platte, die wie vorangehend angeführt ,gekörnt" ist, einer anodischen Oxydation unterworfen werden, indem Gleichstrom durch eine weitere wäßrige Elektrolytlösung, wie beispielsweise von Schwefelsäure, Phosphorsäure, Oxalsäure oder einer Mischung dieser, geführt wird. Schließlich kann die so anodisch oxydierte Platte mit einer iutoempfindlichen Schicht beschichtet werden, wie es im allgemeinen

im Fachgebiet durchgeführt wird.

Konzentrationen	Volt	A/dm²	Ra(u)
HCMOg/l
Bernsteinsäure 10g/l	18	6,5	0,54
HCI10g/l
Bernsteinsäure 20g/l	18	8,5	0,69
HCI10g/l
Bernsteinsäure 40g/l	18	11,2	0,71

Claims

1. Elektrolyt für das elektrolytische Körnen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, der eine wäßrige Lösung von Salzsäure in einer Konzentration von 2,5 bis 20g/l und mindestens einer weiteren Säure, die unter mindestens einer Oxysäure, zumindestens einer Dikarbonsäure oder ihrer Derivate und deren Mischungen ausgewählt wird, mit einer Konzentration von 1 bis 100g/l einschließt.

2. Elektrolyt nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Oxysäure aus der Gruppe ausgewählt wird, die Glykolsäure, Milchsäure, Al phaoxybuttersäure, Mandelsäure, Glycerinsäure, Apfelsäure, Weinsäure, Mesoweinsäure und Zitronensäure einschließt.

3. Elektrolyt nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Dikarbonsäure aus der Gruppe ausgewählt wird, die Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebazinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Hamimellitsäure, Trimellitsäure, und Trimesonensäure einschließt.

4. Elektrolyt nach einem jeden der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte Derivat einer Dikarbonsäure aus der Gruppe ausgewählt wird, die Bernsteinsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid und Phthalsäureanhydrid einschließt.

5. Verfahren des Aufrauhens oder Körnens der Oberfläche, das die elektrolytische Behandlung einer oder mehrerer Aluminiumplatten in einer wäßrigen Lösung der Elektrolyte nach einem jeden der vorangegangenen Patentansprüche einschließt, indem Wechselstrom mit einer Spannung von 5 bis 42 Volt, vorzugsweise 10 bis 30 Volt, und mit einer Stromdichte von 1,5 bis 10 Ampere/dm² über eine Dauer von 30" bis 5' und bei einer Temperatur von 10 bis 4O⁰C, vorzugsweise von 15 bis 3O⁰C, angelegt wird, wobei der Abstand zwischen der Platte und einer entsprechenden Elektrode zwischen 10 und 250 mm zu finden ist.

6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es oine Stufe der anodischen Oxydation der gekörnten Platte einschließt, die das Tauchen der Platte in einem anodischen Oxydationsbad umfaßt, das einen anodischen Oxydationselektrolyten aufweist, der unter der Schwefelsäure, Phosphorsäure, Oxalsäure und einer Mischung davon ausgewählt wird, und das Hindurchführen von Gleichstrom durch das Bad.

7. Verfahren nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Stufe der Beschichtung der anodisch oxydierten Platte mit mindestens einer fotoempfindlichen Schicht einschließt.