DE19956692A1

DE19956692A1 - Lithoband und Verfahren zu seiner Herstellung

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Publication number: DE19956692A1
Application number: DE19956692A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Von Asten; Bernhard Kernig; Barbara Grzemba
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG; Vaw Aluminium AG
Current assignee: Hydro Aluminium Deutschland GmbH
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-01-11
Anticipated expiration: 2019-11-26
Also published as: DE19956692B4; USRE40788E1; DE50008568D1

Abstract

Es wird ein Lithoband für den Einsatz als Offset-Druckplatten beschrieben, das eine Zusammensetzung von 0,05-0,25% Si, 0,30-0,40% Fe, 0,10-0,30% Mg, max. 0,05% Mn und max. 0,04% Cu aufweist. DOLLAR A Das Band wird aus einem Stranggußbarren obiger Zusammensetzung hergestellt, der bis an eine Dicke von 2-7 mm warmgewalzt wird. Das Restwiderstandsverhältnis des Warmbandes beträgt RR = 10-20. Das Kaltwalzen erfolgt ohne oder mit Zwischenglühungen, wobei der Abwalzgrad nach der Zwischenglühung > 60% beträgt. Die Weiterverarbeitung bis zur EC-Aufrauhung findet mit dem im Walzprozeß eingestellten Gefügezustand bei < 100 C statt. DOLLAR A Das Lithoband zeichnet sich durch eine hohe thermische Stabilität, ein gutes Aufrauhverhalten in EC-Prozessen und eine hohe Biegewechselbeständigkeit senkrecht zur Walzrichtung aus.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lithoband für die elektrochemische Aufrauhung, bestehend aus einer gewalzten Aluminiumlegierung und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

An die Reinheit und Gleichmäßigkeit der Lithoband-Oberfläche werden sehr hohe Anforderungen gestellt, deshalb müssen bereits beim Gießen des Vormaterials besondere Vorkehrungen getroffen werden, damit keine Oxide oder andere Verunreinigungen in das Metall gelangen. Vormaterial sind rechteckige Gußbarren, die nach dem Abfräsen der Gußhaut durch Warm- und Kaltumformung zu dünnen Bändern ausgewalzt werden. Das Fertigwalzen geschieht üblicherweise mit fein geschliffenen Stahlwalzen, so daß stan dardmäßig eine sogen. mill-finish-Oberfläche erzielt wird. Das Halbzeug wird als Offsetband oder Lithoband bezeichnet und übli cherweise zu Coils aufgerollt.

Als Standardwerkstoffe kommen Reinaluminium (AA1050) sowie Le gierungen vom Typ AlMn1 (AA3003, AA3103) zur Anwendung.

Das gewalzte Band wird zu Druckplattenträgern weiterverarbeitet, indem die Bandoberfläche aufgerauht wird. Es sind mechanische, chemische und elektrochemische Aufrauhungen sowie Kombinationen dieser Verfahren bekannt. Die elektrochemische (EC-)Aufrauhung wird standardmäßig in Bädern auf HCl- oder HNO₃-Basis vorgenom men; die dabei erzeugte Topographie ist durch feine runde Mulden < 20 µm Durchmesser gekennzeichnet; die Druckplatte ist flächen deckend aufgerauht und zeigt ein strukturloses Aussehen (ohne Streifigkeitseffekte). Die Aufrauhstruktur wird durch Anodisa tion, d. h. mit einer dünnen harten Oxidschicht geschützt. Durch das Aufbringen einer lichtempfindlichen Fotoschicht wird aus dem Druckplattenträger eine Offset-Druckplatte. Die Druckplatten werden belichtet und entwickelt. Im Fall von Positivplatten wird die Fotoschicht bei Temperaturen im Bereich von 220-300°C und Glühzeiten von 3-10 min eingebrannt; durch die thermische Be handlung werden die Bildpunkte abriebfest, so daß die Druck platte für hohe Auflagen geeignet ist. Dabei soll der Al-Druck plattenträger möglichst wenig an Festigkeit verlieren, da sich weiche Platten nicht mehr knickfrei handhaben lassen.

Die fertige Druckplatte wird in die Druckmaschine eingesetzt. Wichtig ist eine exakte Einspannung der Platte auf dem Druck zylinder, so daß beim Druckprozeß kein Bewegungsspielraum ent steht. Wenn die Druckplatte nicht ideal fixiert ist und deshalb beim Drucken zyklisch auf Biegung oder Torsion beansprucht wird, treten erfahrungsgemäß bei den schnell laufenden Rollenoffset druckmaschinen Plattenreißer ("plate cracking") auf. Ursache ist ein Ermüdungsbruch, der zur sofortigen Unterbrechung des Druck prozesses führt. Al-Werkstoffe für Offset-Druckplatten müssen deshalb eine hinreichend hohe Ermüdungsfestigkeit bzw. Biege wechselfestigkeit besitzen, so daß "plate cracking" vermieden wird.

Es ist bekannt, daß der eingesetzte Werkstofftyp einen Einfluß auf die Biegewechselfestigkeit hat: Offset-Druckplatten aus AlMn-Legierungen (AA3003, AA3103) neigen erfahrungsgemäß weniger zu Plattenreißern als Offset-Druckplatten aus Reinaluminium (AA 1050). Nachteil der AlMn-Legierungen ist ein schlechtes Aufrauh verhalten in EC-Prozessen. Deshalb wird für EC-aufgerauhte Plat ten vorzugsweise der Werkstoff AA 1050 eingesetzt.

Bei Druckplatten-Herstellern ist außerdem bekannt, daß ein gro ßer Unterschied in der Empfindlichkeit gegenüber "plate crack ing" besteht je nach Richtung, in der die Druckplatte einem gewalzten Al-Band entnommen wird: bei Entnahme der Platte par allel zur Walzrichtung mit Einspannung derart, daß die frühere Walzrichtung in Laufrichtung der Druckmaschine weist, reißen die Platten erfahrungsgemäß wesentlich seltener als bei der Entnahme senkrecht zur Walzrichtung ("Querrichtung"). Zur Vermeidung von Plattenreißern werden deshalb Druckplatten für Rollenoffset druckmaschinen dem gewalzten Al-Band vorzugsweise parallel Walz richtung (in "Längsrichtung") entnommen. Diese Maßnahme stellt eine starke Einschränkung hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit beim Aufschneiden des Coils in verschiedene Druckplatten-Formate dar.

Zur Steigerung der Produktivität sind in letzter Zeit Druck maschinen entwickelt worden, die überbreite Offsetdruckplatten < 1700 mm Breite erfordern. Die Platten für diese neue Druck maschinen-Generation müssen dem Aluminium-Coil quer zur Walz richtung entnommen werden, da z. Zt. weder Halbzeughersteller noch Druckplattenhersteller Breiten < 1700 mm produzieren kön nen. Für die neuen Druckmaschinen, die überbreite Platten benö tigen, ist ein Al-Werkstoff mit hoher Biegewechselfestigkeit quer zur Walzrichtung gefragt.

Aus der Beschreibung geht hervor, daß sich aus dem Druckmarkt ein neues Anforderungsprofil für die Offset-Druckplatte ergibt. Der als Substrat eingesetzte Aluminium-Träger sollte demnach die folgende Kombination von Eigenschaften besitzen:

- eine hohe thermische Stabilität, damit das Al-Substrat beim Einbrennen der Fotoschicht nicht weich wird (nicht rekri stallisiert);
- ein gutes Aufrauhverhalten in EC-Prozessen auf HCl und HNO₃- Basis, damit der Al-Werkstoff universell einsetzbar ist;
- eine hohe Biegewechselfestigkeit, insbesondere in der kri tischen Querrichtung (bezogen auf die Walzrichtung), damit die Druckplatten dem gewalzten Aluminium-Coil in beliebiger Richtung entnommen werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lithoband zu entwickeln, das eine hohe thermische Stabilität besitzt, sich in EC-Prozessen auf Basis von HCl und HNO₃ genausogut wie Reinalumi nium aufrauhen läßt, nach der EC-Aufrauhung ein gleichmäßiges, strukturloses (streifenfreies) Aussehen zeigt und das eine hohe Biegewechselfestigkeit senkrecht zur Walzrichtung aufweist. Ferner soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem bei Litho bändern die vorstehend beschriebenen Eigenschaften hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentan sprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Es hat sich gezeigt, daß damit technisch einsetzbare Offset-Druckplatten mit einer Breite von mehr als 1700 mm hergestellt werden können, die eine nahezu genauso hohe Biegewechselfestigkeit wie AA 1050 in Längsrichtung aufweisen.

Das neue Lithoband zeichnet sich durch einen eng limitierten Legierungsbereich und durch eine kontrollierte Halbzeugfertigung aus, mit der ein feinkörniges, rekristallisiertes Warmband er zeugt wird. Auch die weitere Verarbeitung muß unter kontrollier ten Bedingungen erfolgen, damit der im Walzprozeß eingestellte Gefügezustand beibehalten wird.

Die Entwicklung des neuen Werkstoffs erfolgte unter dem Ge sichtspunkt, die Biegewechselfestigkeit von gewalztem Lithoband in Querrichtung gegenüber dem Standardwerkstoff AA 1050 deutlich zu verbessern. Anhand von Versuchen wurde festgestellt, daß hierzu Legierungselemente geeignet sind, die sich im Aluminium- Mischkristall in fester Lösung befinden und/oder halten lassen: sie erhöhen die Festigkeit nur bedingt, haben aber eine positive Wirkung auf das Ermüdungsverhalten. In diesem Zusammenhang sind insbesondere die Elemente Mg, Cu und Fe interessant.

Wie schon erwähnt, besteht ein großer Unterschied in der Emp findlichkeit gegenüber "plate cracking" bzw. der Biegewechsel festigkeit je nach Richtung, in der die Druckplatte/Probe dem gewalzten Al-Band entnommen wird. In Übereinstimmung mit den Erfahrungen in der Praxis wurde in Laborversuchen festgestellt, daß die gemessene Biegewechselfestigkeit bei Proben-Entnahme parallel Walzrichtung ("längs") um den Faktor 1,5-4 höher ist als bei der Proben-Entnahme senkrecht zur Walzrichtung ("quer"). Darüber hinaus wurde festgestellt, daß sich Werkstoff-Analyse und fertigungstechnische Maßnahmen unterschiedlich auf die Eigenschaften in Längs- und Querrichtung des texturbehafteten gewalzten Bandes auswirken. Zwischen der Biegewechselfestigkeit in Längsrichtung und der Biegewechselfestigkeit in Querrichtung besteht keine feste Korrelation.

In den bisher zu diesem Thema veröffentlichten bzw. patentierten Werkstoffentwicklungen (US-Patent 4 435 230/Furukawa Aluminium Co.; US-Patent 3911819/Swiss Aluminium Ltd.) wurde stets das Ermüdungsverhalten in Längsrichtung, nicht aber in der kriti schen Querrichtung betrachtet.

Ausgehend von Reinaluminium Al 99,5 mit niedrigen Gehalten an Silizium, Mangan und Kupfer wurde festgestellt, daß die kombi nierte Zugabe von 0,10 bis 0,30% Magnesium und 0,30 bis 0,40% Eisen die Biegewechselfestigkeit nach der beschriebenen Prüf methode auf Werte oberhalb von 1250 Zyklen quer zur Walzrichtung steigert. In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens wurde festgestellt, daß bei einem Lithoband mit einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 3 nach der beschriebe nen Prüfmethode Biegezyklen von über 1800 in Walzquerrichtung erreicht werden.

Darüber hinaus bietet der erfindungsgemäße Werkstoff eine Reihe weiterer Vorteile gegenüber den bisher bekannten Litho-Werk stoffen:

- der Mg-Zusatz fördert die Rekristallisation im Warmband. Das rekristallisierte Warmband ist notwendig, um ein strei figes Erscheinungsbild des aufgerauhten Druckplattenträgers zu vermeiden. Die Erfahrung hat gezeigt, daß zur Vermeidung von Streifigkeitseffekten an der Warmbandoberfläche ein globulitisches Korn < 50 µm Durchmesser und eine durch gehend rekristallisierte Schicht vorliegen sollte; um dies in der Praxis sicher zu erreichen, ist eine Durchrekristal lisation < 75% anzustreben, s. Tabelle 1.
- bei dem Mg-haltigen Werkstoff ist eine Erhöhung der Auf rauh-Geschwindigkeit festzustellen, d. h. die erforderliche flächendeckende Aufrauhung wird bei geringeren Ladungen erreicht als bei Mg-freiem Reinaluminium. Um merkliche Effekte zu erzielen, muß der Zusatz mindestens 0,10% be tragen. Übersteigt der Gehalt 0,3%, führt der beschleunigte Ätzangriff zu einer inhomogenen Aufrauhstrukur, die für Druckplatten ungeeignet ist.
- das Element Fe übt - in übersättigter fester Lösung - einen positiven Einfluß auf die thermische Stabilität aus. Nach den vorliegenden Versuchsergebnissen ist ein Legierungs gehalt von 0,30-0,40% Fe in Kombination mit einem hohen Fe : Si-Verhältnis optimal. Niedrigere Gehalte haben eine entsprechend schwache Wirkung; höhere Gehalte sind schäd lich, da sich das Fe lediglich in Form grober Phasen im Guß ausscheidet, die beim späteren Ätzangriff bevorzugt an gegriffen werden und zu einer ungleichmäßigen Aufrauhstruk tur führen.

Zur Verbesserung des Ermüdungsverhaltens kommt grundsätzlich auch ein Cu-Zusatz in Frage, wie es beispielsweise in US-Patent 3 911 819/Swiss Aluminium Ltd. beschrieben wird. Cu ist aber ein problematischer Legierungszusatz, da Zusätze < 0,04% Cu, die eine Verbesserung des Ermüdungsverhaltens zur Folge hätten, sich ungünstig auf die EC-Aufrauhung auswirken, da extrem inhomogene Strukturen entstehen.

Um ein streifenfreies Lithoband mit hoher Biegewechselfestigkeit quer zur Walzrichtung zu erreichen, ist neben der eng limitier ten Analyse eine kontrollierte Halbzeugfertigung erforderlich. Nach Durchführung der im Patentanspruch 5 angegebenen Merkmale a) und b) wird ein erfindungsgemäßes Warmband mit den folgenden Kennwerten erzeugt (vgl. Tabelle 1).

Das Warmband ist weitgehend durchrekristallisiert und weist an der Oberfläche globulitische Körner < 50 µm Durchmesser auf. Abb. 1a zeigt in schematischer Darstellung das Korngefüge des erfindungsgemäßen Warmbandes im Längsschnitt. Man erkennt die dunkel gefärbten globulitisch rekristallisierten Körner, die sich über mehr als 75% der gesamten Warmbanddicke erstrecken. Die grauen langgestreckten Bereiche stellen nicht rekristalli sierte Körner dar. Im Vergleich dazu zeigt Abb. 1b schematisch den Längsschnitt durch ein standardmäßig gefertigtes Warmband aus der Legierung AA 1050; es liegt ein inhomogenes Mischgefüge vor, das teilweise grob rekristallisiert, teilweise nicht rekri stallisiert ist. Beim weiteren Abwalzen bleibt das Gefüge prinzipiell erhalten; der homogene Aufbau des erfindungsgemäßen Warmbandes verhindert Streifigkeitseffekte an Bandendicke.

Das erfindungsgemäße Warmband weist außerdem ein für den Werk stoff charakteristisches Restwiderstandsverhältnis von RR = 10- 20 auf. Die Messung des RR-Wertes im Warmband ermöglicht im frühen Fertigungsstadium eine Kontrolle der - für die Biegewech selfestigkeit wichtigen - gelösten Elemente Fe und Mg; ein RR- Wert im Bereich von 10-20 garantiert den Anteil der Elemente in fester Lösung, der im fertig abgewalzten Band für eine hohe Biegewechselfestigkeit in Querrichtung erforderlich ist. (Das Restwiderstandsverhältnis RR ist ein Maß für den im Al-Misch kristall in fester Lösung befindlichen Legierungsanteil; das Meßverfahren zur Bestimmung des RR-Wertes ist in der Veröffent lichung Corrosion Science, Vol. 38, No. 3, pp. 413-429, 1996 beschrieben.)

Das Warmband wird gemäß Anspruch 5 Merkmal c) kaltgewalzt. Auf eine Endglühung des kaltgewalzten Bandes muß verzichtet werden, da die Biegewechselfestigkeit durch eine Entfestigungsglühung zwar in Längsrichtung gesteigert werden kann (vgl. US-Patent 4 435 230/Furukawa Aluminium Co. und US-Patent 3 911 819/Swiss Aluminium Ltd.), dabei in der kritischen Querrichtung jedoch abnimmt.

Dies bedeutet, daß die Weiterverarbeitung bis zur EC-Aufrauhung mit dem im Walzprozeß eingestellten Gefügezustand bei < 100°C stattfindet.

Prüfkriterien

Die für das neue Anforderungsprofil von Druckplatten erforder lichen Eigenschaften

1. eine hohe thermische Stabilität,
2. ein gutes Aufrauhverhalten in EC-Prozessen auf HCl und HNO₃-Basis ohne Erzeugung von Streifigkeitseffekten und
3. eine hohe Biegewechselfestigkeit bei Entnahme der Druckplatten in Querrichtung

wurden nach den folgenden Prüfkriterien ermittelt.

1. Thermische Stabilität

Die thermische Stabilität wird durch eine Messung der Festigkeit im Zugversuch geprüft, nachdem das Lithoband 10 min bei 240°C geglüht worden ist. Es handelt sich um einen Standard-Glühtest, der bei Druckplatten-Herstellern üblich ist und die in der Pra xis gängigen Einbrennbehandlungen abdeckt.
Anforderung: der Werkstoff soll nach 240°C/10 min eine höhere thermische Stabilität als AA 1050, nämlich Rm <145 N/mm² besit zen.

2. Aufrauhverhalten

Ob sich ein Lithoband bei der elektrochemischen Behandlung gut oder schlecht aufrauhen läßt, ist stark vom jeweiligen Prozeß des Druckplatten-Herstellers abhängig. Deshalb reicht für die Bewertung des Aufrauhverhaltens ein Prüfkriterium nicht aus. Hier wurden die drei wichtigsten Eigenschaften geprüft: das Aufrauhverhalten im HCl-Bad, das Aufrauhverhalten im HNO₃-Bad und die Neigung zur Streifigkeit.

Aufrauhtest in HCl

Proben von 0,5 m² werden bei konstanter Temperatur und konstan ten Strömungsverhältnissen in einem Elektrolyten von 7 g/l Salz säure mit Wechselstrom von 50 Hz aufgerauht. Die EC-Aufrauhung erfolgt mit verschiedenen Aufrauhladungen im Bereich von 500- 1500 C/dm². In diesem Bereich wird üblicherweise eine flächen deckende Aufrauhung der Proben erreicht: die plateauartige mill finish Oberfläche ist verschwunden und eine flächendeckende Muldenstruktur entstanden. Anschließend wird eine Klassifizierung der Proben nach Fort schritt der Aufrauhung durchgeführt. Dazu wird eine Standard- Probe aus Werkstoff AA 1050 immer mitgeprüft und das Testmateri al jeweils im Vergleich zum Standard bewertet.

Klassifizierung

++ flächendeckende Aufrauhung früher erreicht als beim Standard,
+ flächendeckende Aufrauhung genauso schnell erreicht wie beim Standard,
+- flächendeckende Aufrauhung später erreicht als beim Standard,
- flächendeckende Aufrauhung deutlich später erreicht als beim Standard.
Anforderung: der Werkstoff soll mindestens genauso gut aufrauh bar sein wie AA 1050, d. h. nach dem beschriebenen Test minde stens eine Bewertung von + erhalten.

Aufrauhtest in HNO₃

Proben von 0,5 m² werden bei konstanter Temperatur und konstan ten Strömungsverhältnissen in einem Elektrolyten von 10 g/l (= 1%) Salpetersäure mit Wechselstrom von 50 Hz aufgerauht. Die EC-Aufrauhung erfolgt mit verschiedenen Aufrauhladungen im Be reich von 500-1000 C/dm². In diesem Bereich wird üblicherweise eine flächendeckende Aufrauhung der Proben erreicht, d. h. die walzblanke Oberfläche mit mill finish Struktur ist verschwunden und durch eine flächendeckende Muldenstruktur ersetzt.

Anschließend wird eine Klassifizierung der Proben nach Fort schritt der Aufrauhung durchgeführt. Eine Standard-Probe aus Werkstoff AA 1050 wird immer mitgeprüft und das Testmaterial jeweils im Vergleich zum Standard bewertet.

Klassifizierung

Streifigkeitstest

Ob ein Lithoband nach der EC-Aufrauhung das gewünschte struktur lose Erscheinungsbild zeigt, kann mit einer Makroätzung über prüft werden. Die Proben werden in einer frisch angesetzten Makroätzlösung (500 ml H₂O, 375 ml HCl, 175 ml HNO₃, 50 ml HF, Ätzung 30 Sekunden bei 25°C) behandelt; danach wird durch opti sche Prüfung der Streifigkeitsgrad bestimmt. Die Bewertung er folgt durch einen Vergleich mit Standardproben, die mit Noten von 1 (= sehr streifig) bis 10 (= streifenfrei, strukturlos) klassifiziert sind.

Anforderung

Jeder Werkstoff muß eine Note ≧ 5 erhalten, die in den meisten EC-Prozessen ein streifenfreies Erscheinungsbild garantiert.

3. Biegewechselfestigkeit in Querrichtung

Für die spezielle Beanspruchung der Druckplatten auf dem Druck zylinder existiert kein Standard-Prüfverfahren. Die Prüfung erfolgte in einem Hin- und Herbiegeversuch, der erfahrungsgemäß eine Aussage über die Empfindlichkeit gegenüber Plattenreißern erlaubt.

Dazu werden dem Lithoband Proben von 20 mm Breite und 100 mm Länge entnommen, so daß die Längskante der Probe senkrecht ("quer") zur Walzrichtung des Al-Bandes liegt. Die Probe wird maschinell über einen Radius vom 30 mm hin- und hergebogen und die Biege zyklen bis zum Bruch gezählt; für die Ermittlung einer Biegezahl werden 10 Proben auf diese Weise geprüft und aus den 10 Werten der Mittelwert gebildet. Diese Biegezahl liefert einen Hinweis auf das Umform- und Ermüdungsverhalten des Werkstoffs. Beim Vergleich der Biegezahlen verschiedener Werkstoffe ist eine Aussage über die Empfindlichkeit gegenüber Plattenreißern mög lich, die mit Erfahrungen aus der Praxis korreliert. Es wird darauf geachtet, daß nur gleiche Banddicken miteinander ver glichen werden, da die Dicke das Umformvermögen im Biegetest stark beeinflußt.
Anforderung: der neue Werkstoff soll nach dieser Prüfmethode quer zur Walzrichtung eine deutlich höhere Biegezahl als AA 1050 und mindestens die Biegezahl von AA 3103, nämlich eine Biegezahl < 1250 für 0,3 mm Banddicke aufweisen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbei spiele erläutert.

Erfindungbeispiele 1, 2, 3 (Tabelle 2)

Die Beispiele 1, 2 und 3 weisen die erfindungsgemäße Legierungs zusammensetzung auf. Vormaterial für die Bänder sind nach dem Strangguß-Verfahren hergestellte rechteckige Gußbarren von 600 mm Dicke. Nach dem Stranggießen und Abfräsen der Gußhaut werden die Barren mit einer Metalltemperatur von 580°C/4 h geglüht und mit einer Abkühlrate von < 25°C/h auf eine Temperatur von 480°C abgekühlt. Danach folgt das Warmwalzen, wobei die Warmbandend temperatur 280-290°C, die Dickenreduzierung im letzten Stich von ca. 30% und die Warmbanddicke 4 mm beträgt; das jeweilige Warm band wird auf Raumtemperatur abgekühlt und weist folgende Eigen schaften auf:

- eine Rekristallisation von 80-85% über die Banddicke gesehen,
- ein feines globulitisches Korn von 20-40 µm Durchmesser gemessen an der Warmband-Oberfäche;
- bei Messung des elektrischen Widerstands werden Restwider stands-Verhältnisse von RR = 13-16 ermittelt (der RR- Wert ist ein Maß für den im Al-Mischkristall in fester Lösung befindlichen Legierungsanteil;
das Meßverfahren zur Bestimmung des RR-Wertes ist in der Veröffentlichung Corrosion Science, Vol. 38, No. 3, pp. 413- 429, 1996 beschrieben.)

Die Eigenschaften entsprechen den in Tabelle 1 aufgelisteten wesentlichen Merkmalen für Warmbänder aus der erfindungsgemäßen Legierung mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren; sie unterscheiden sich signifikant von typischen Warmbändern aus dem Standardwerkstoff AA 1050. Das Korngefüge eines erfindungsgemäßen Warmbandes ist schematisch in Abb. 1a wiedergegeben. Der RR- Wert im Bereich von 10-20 garantiert den erforderlichen hohen Anteil der in fester Lösung befindlichen Legierungselemente Mg und Fe, der für eine hohe Biegewechselfestigkeit erforderlich ist.

Das anschließende Kaltwalzen kann in unterschiedlicher Weise erfolgen, wie beispielhaft gezeigt wird.

In Beispiel 1 erfolgt die Bandherstellung mit einer Zwischen glühung; die Aufheizrate beträgt 35°C/h, die Glühtemperatur 400°C und die Glühdauer 2 Stunden MT.

In Beispiel 2 wird das Band mit einer Zwischenglühung gefertigt, wobei die Aufheizrate 25°C/s, die Glühtemperatur 450°C und die Glühdauer 1 min beträgt.

In Beispiel 3 erfolgt die Bandfertigung ohne Zwischenglühung. Die Enddicken sind jeweils 0,3 mm. Das Band erhält keine weitere Glühung, sondern geht im kaltgewalzten Zustand in den Prozeß der Druckplatten-Herstellung.

Tabelle 2 zeigt, daß die Bänder mit der erfindungsgemäßen Legie rungszusammensetzung nach den angegebenen Herstellungsverfahren die Anforderungen hinsichtlich thermischer Stabilität (Rm < 145 N/mm²) und Biegezyklen in Querrichtung (<1250) erfüllen; sie weisen außerdem ein sehr gutes Aufrauhverhalten im HCl- und HNO₃-System auf, das hinsichtlich Aufrauhgeschwindigkeit den Standard-Werkstoff AA 1050 übertrifft. Bei Fertigung mit Zwi schenglühung (Beispiele 1, 2) sind die Bänder völlig strukturlos und erreichen im Streifigkeitstest Bestnoten. Aber auch bei einer Fertigung ohne Zwischenglühung (Beispiel 3) ist die aufge rauhte Oberfläche noch hinreichend strukturlos und streifenfrei.

Vergleichsbeispiele 6, 7, 8 (Tabelle 3)

In Tabelle 3 sind die Eigenschaften der bisher für Offset-Druck platten eingesetzten Standardwerkstoffe AA1050 und AA3103 aufge führt. Sie unterscheiden sich von den erfindungsgemäßen Bändern im wesentlichen durch die Analyse; die Halbzeug-Herstellung erfolgte in gleicher Weise wie für die Erfindungsbeispiele 1, 2, 3.

Beispiele 6+7: Der Standard-Werkstoff AA1050 (Reinaluminium) erfüllt - bei Fertigung mit und ohne Zwischenglühung - die An forderungen hinsichtlich thermischer Stabilität und Biegewech selfestigkeit in Querrichtung nicht. Bei der Fertigung von AA 1050 mit Zwischenglühung (Beispiel 6) wird das Band im Streifig keitstest gut bewertet; bei einer Fertigung ohne Zwischenglühung (Beispiel 7) zeigt die aufgerauhte Oberfläche ein streifiges Aussehen. Bei der EC-Aufrauhung im HCl- und HNO₃-Prozeß sind für AA 1050 höhere Ladungen für eine flächendeckende Aufrauhung erforderlich als für die erfindungsgemäßen Beispiele.

Beispiel 8: Bei dem für Offset-Druckplatten eingesetzten Werk stoff AA 3103 handelt es sich um eine Legierung, die aufgrund eines Mn-Gehalts von ca. 1% die Anforderungen an die Festigkeit und Biegewechselfestigkeit erfüllt. Nachteil des Werkstoffes ist, daß er bei der EC-Aufrauhung nicht universell einsetzbar ist: eine Aufrauhung im HNO₃-Prozeß ist nicht möglich und des halb unüblich; bei der EC- Aufrauhung im HCl-Prozeß ist zur Erzielung einer homogenen flächendeckenden Beizmuldenstruktur eine sehr hohe Ladung erforderlich. Die Anforderung des Strei figkeitstests wird nicht erfüllt.

Vergleichsbeispiele 4, 5, 9, 10 (Tabelle 4)

In Tabelle 4 sind die Eigenschaften von Lithobändern für Offset- Druckplatten zusammengefaßt, die aus Mg-haltigen Werkstoffen hergestellt wurden, sich aber ansonsten in der Analyse und/oder der Band-Herstellung von den Erfindungsbeispielen unterscheiden.

Ein gemeinsames Merkmal der Beispiele 4, 5, 9 ist, daß sie im Streifigkeitstest die Anforderung erfüllen. Dies ist darin begründet, daß die Bänder hier - genau wie die erfindungsgemäßen Beispiele 1, 2, 3 - aus einem weitgehend rekristallisierten Warm band hergestellt wurden. Darüber hinaus sind die folgenden Unterschiede festzustellen.

Beispiel 4 wurde mit der erfindungsgemäßen Analyse und Her stellung, aber mit einer Endglühung von 200°C/1h gefertigt. Die thermische Stabilität ist ähnlich und das Aufrauhverhalten in beiden Säure-Systemen genauso gut wie für das erfindungsgemäße Beispiel 3. Die Biegewechselfestigkeit in Querrichtung entspricht jedoch nicht dem geforderten Niveau.

Beispiel 9 unterscheidet sich von dem erfindungsgemäßen Analyse durch einen niedrigen Fe-Gehalt < 0,3%; die Fertigung ist iden tisch mit Beispiel 3. Es ist festzustellen, daß die Anforderun gen - mit Ausnahme der thermischen Stabilität - erfüllt werden. Daraus ist zu folgern, daß zur Erzielung einer hinreichend hohen thermischen Stabilität ein höherer Fe-Gehalt erforderlich ist.

Beispiel 5 unterscheidet sich von dem erfindungsgemäßen Bei spiel 3 durch einen niedrigen Fe-Gehalt < 0,3% sowie die Ferti gung, die ohne Zwischenglühung und mit einer Endglühung des kaltgewalzten Bandes bei 200°C/1h durchgeführt wurde. Diese Variante entspricht einem Werkstoff, der in US-Patent 4 435 230 (Furukawa Aluminium Co.) beschrieben wird. Laut Patentschrift zeichnet sie sich durch ein gutes Ermüdungsverhalten (in Längs richtung) und ein gutes Aufrauhverhalten im HCl-Prozeß aus. Es ist festzustellen, daß die Anforderung an die Biegewechselfe stigkeit in der kritischen Querrichtung verfehlt und auch die gewünschte thermische Stabilität nicht erreicht wird. Das Auf rauhverhalten ist - wie im Patent beschrieben - gut.

In Beispiel 10 handelt es sich um einen Werkstoff, der in US- Patent 3 911 819 (Swiss Aluminium Ltd.) beschrieben wird. Die Legierung ist vor allem durch einen Cu-Zusatz gekennzeichnet. Dem Werkstoff wird ein gutes Ermüdungsverhalten attestiert, das aufgrund der Analyse verständlich ist. Eine Aussage über das Aufrauhverhalten fehlt in dem Patent. - Es wurde festgestellt, daß sich Cu-Zusätze < 0,04% sowohl in AA 1050 - wie in AA 3103- Legierungen bei der elektrochemischen Aufrauhung negativ aus wirken. Der Cu-haltige Werkstoff in Beispiel 10 ist nur für rein mechanische Aufrauhungen einsetzbar, für eine elektrochemische Aufrauhung in HCl- oder in HNO₃-Prozessen ist er ungeeignet, da mit ihm die geforderten Lithoband-Qualitäten nicht erreicht werden.

Aus der Beschreibung der Vergleichsbeispiele geht hervor, daß nur die erfindungsgemäßen Beispiele die gewünschte Kombination aller Eigenschaften

- eine hohe thermische Stabilität,
- ein gutes Aufrauhverhalten in EC-Prozessen auf HCl und HNO₃- Basis,
- ein makroskopisch streifenfreies Erscheinungsbild und
- eine hohe Biegewechselfestigkeit bei Entnahme der Druck platten in der kritischen Querrichtung

und damit die für eine Offset-Druckplatte geforderte Qualität besitzen.

Tabelle 1

Kennwerte Warmband

Claims

1. Lithoband für die elektrochemische Aufrauhung, bestehend aus einer gewalzten Aluminiumlegierung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aluminiumlegierung neben herstellungsbedingten Verunreinigungen folgende Elemente enthält
0,30-0,40% Fe
0,10-0,30% Mg
0,05-0,25% Si
max. 0,05% Mn
max. 0,04% Cu,
sowie eine Biegewechselbeständigkeit senkrecht zur Walz richtung von < 1250 Zyklen im Wechselbiegetest aufweist und nach einer Glühung von 240°C/10 min eine Zugfestigkeit von Rm < 145 N/mm² besitzt.

2. Lithoband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungen einzeln kleiner als 0,03% und in der Summe weniger als 0,10% betragen.

3. Lithoband nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn zeichnet durch eine Legierung mit folgenden limitierten Gehalten
Si 0,05-0,15%
Fe 0,30-0,40%
Mg 0,15-0,30%
max. 0,005% Kupfer,
max. 0,01% Mangan,
max. 0,01% Chrom,
max. 0,02% Zink,
max. 0,01% Titan,
max. 50 ppm Bor,
Rest Aluminium und weitere herstellungsbedingte Verunreini gungen, in der Summe weniger als 0,05%.

4. Lithoband nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Warmband hergestellt wird, das zu mehr als 75% durchrekristallisiert ist und in der Oberflächenschicht globulitische Körner mit einem mittleren Korndurchmesser < 50 µm besitzt.

5. Verfahren zur Herstellung eines Lithobandes, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Walzbarren von einer Dicke < 500 mm aus einer Le gierung nach Anspruch 1, 2 oder 3 im Strangguß herge stellt und bei Temperaturen im Bereich von 480-620°C mindestens 2 h homogenisiert wird;
b) das Warmwalzen mit einer Dickenreduzierung im letzten Warmstich im Bereich von 15-75%, einer Warmbandend temperatur < 250°C und einer Warmbanddicke von 2-7 mm erfolgt, so daß das Warmband nach der Abkühlung an Raumtemperatur an der Oberfläche globulitische, rekri stallisierte Körner mit einem mittleren Durchmesser < 50 µm und ein Restwiderstandsverhältnis von RR = 10- 20 aufweist;
c) das Kaltwalzen ohne oder mit Zwischenglühungen er folgt, wobei nach der Zwischenglühung der Abwalzgrad < 60% beträgt;
d) die weitere Verarbeitung bis zur EC-Aufrauhung durch Recken, Entfetten, Schneiden und/oder Beizen unter Beibehaltung des im Walzprozeß eingestellten Gefüge zustandes (bei Temperaturen < 100°C) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenglühung mit langsamer Aufheizgeschwindig keit (10-75°C/h) bei 300-500°C Metalltemperatur und Glühzeiten < 1 h erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenglühung mit schneller Aufheizgeschwindig keit (5-40°C/s) bei 400-500°C Metalltemperatur mit Glüh zeiten von 2 s-2 min erfolgt.

8. Verfahren zur Herstellung eines Druckplattenträgers aus einem Lithoband nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lithoband durch eine elektrochemische Aufrauhung im HCl- oder HNO₃-Bad unter Wechselstrom aufgerauht und an schließend anodisch oxidiert wird.

9. Verfahren zur Herstellung einer Druckplatte für den Rollen offset-Druck aus einem Druckplattenträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckplattenträger mit einer lichtempfindlichen, hydrophoben Schicht versehen wird.