DE60117916T2

DE60117916T2 - Aluminiumlegierung für lithographische druckplatte

Info

Publication number: DE60117916T2
Application number: DE60117916T
Authority: DE
Inventors: Theodor Rottwinkel; Skingley David WRIGHT; Richard Gary Hamerton; Mark Jeremy BROWN; John Andrew Ward
Original assignee: Novelis Inc Canada
Current assignee: Novelis Inc Canada
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2021-12-12
Also published as: ES2259311T3; EP1341942A1; WO2002048415A1; JP4107489B2; JP2004515652A; AU2002222144A1; DE60117916D1; US20040047759A1; US20060254680A1; EP1341942B1; US20110056595A1; ATE320513T1; EP1676931A3; EP1676931A2

Description

Diese Erfindung betrifft eine Aluminium-Legierung, die zur Verarbeitung in ein lithograpisches Blech geeignet ist, welches gute mechanische Eigenschaften mit guten Elektrogranulierungs-Eigenschaften zeigt.
Derzeit besteht der Markt lithograpischer Bleche größtenteils aus Produkten im Bereich der 1XXX- und 3XXX-Legierungen. Während der Elektrogranulation werden die 1XXX-Legierungen sowohl mit Salpetersäure- als auch Salzsäure-Elektrolyten verwendet und weisen generell die besseren Granulations-Ergebnisse auf. Die 3XXX-Legierungen und hauptsächliche die AA3103 werden dann verwendet, wenn größere Festigkeiten vom Drucker gefordert sind, können jedoch nur in Salzsäure granuliert werden und auch dann nicht von allen Plattenherstellern.
Mit dem Auftreten größerer, schnellerer Pressen, die für den Markt von hochqualitativen Produkten verwendet werden, haben die Anmelder ein Erfordernis in Bezug auf eine Legierung für eine Platte ermittelt, die die guten Granulations-Ergebnisse einer AA1050A mit den Festigkeits-Eigenschaften einer AA3103 kombiniert.
Die EP-A-1 065 071 offenbart eine Aluminium-Legierung, die in ein lithograpisches Blech zu verarbeiten ist, welche eine Zusammensetzung in Gew-% von 0,05–0,25 Silizium; 0,30–0,40 Eisen; 0,10–0,30 Magnesium; maximal 0,05 Mangen; maximal 0,04 Kupfer und Restaluminium mit unvermeidlichen Verunreinigungen aufweist.
Bereits existierende Legierungen so wie die AA1050A werden durch den Erwärmungs-(stoving)-Schritt, der dazu verwendet wird, die bearbeitete lithograpische Platte zur Verfügung zu stellen, nachteilig beeinflusst. Es wurde herausgefunden, dass das Erwärmen die Festigkeit reduziert und einen Verzug des lithograpischen Blechmaterials durch eine Erholung oder Rekristallisation des stark kaltverformten Metalls bewirkt.
Eine sinnvolle Anzeige eines wahrscheinlichen Grads an Verzug, der eintreten mag, wird durch das Messen eine Veränderung der Bruchfestigkeit (UTS) oder Andruckfestigkeit (PS), die durch das Erwärmen bewirkt wird, zur Verfügung gestellt. Ein großer Verlust der Festigkeit zeigt ein nicht akzeptables Niveau von Verzug und Schwierigkeiten bei der Handhabung und bei der Befestigung am Einsatzort an.
Somit wird gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Aluminium-Legierung zur Verfügung gestellt, die zum Bearbeiten in ein lithograpisches Blech geeignet ist, wobei die Legierung eine Zusammensetzung in Gew-% aufweist:

Mg 0,05 bis 0,30

Mn 0,06 bis 0,25

Fe 0,11 bis 0,40

Si bis zu 0,25

Ti bis zu 0,03

B bis zu 0,01

Cu bis zu 0,01

Cr bis zu 0,03

Zn bis zu 0,15

Unvermeidliche Verunreinigungen bis zu 0,05 jeweils und 0,15 insgesamt,
Rest Aluminium.

Die Legierung ist neben der Darstellung guter mechanischer und Elektrogranulations-Eigenschaften vergleichsweise billig herzustellen und enthält Legierungselemente in geringeren Mengen als eine AA3103. Darüber hinaus weist die Legierung einen zusätzlichen kommerziellen Vorteil der Bereitstellung eines Potentials für reduzierte Bestände für Hersteller und deren Verbraucher zur Verfügung. Es wurde ebenfalls herausgefunden, dass die Legierung einer Erweichung widersteht, die mit dem Erwärmen oder Erhitzen bei Temperaturen über 240 °C oder sogar 270 °C verbunden sind.
Es ist insbesondere überraschend, dass vergleichsweise geringe Mengen von Magnesium und Mangan ausreichen, um deutlich verbesserte mechanische Eigenschaften zu erzielen, während immer noch eine adäquate Elektrogranulation in Salzsäure und in einigen Ausführungsformen speziell in Salpetersäure möglich ist.
Mangan liegt in einer Menge von 0,06 bis 0,25 Gew-%, vorzugsweise in einer Menge von 0,06 bis 0,20 Gew-% vor. Mangan stellt eine maximale Erwärmungsfestigkeit und einen minimalen Festigkeitsabfall verglichen mit Blechen im Zustand wie kaltgewalzt zur Verfügung. Das optimale obere Niveau des Mangan wird durch ein Gleichgewicht zwischen dem gewünschten Erwärmungswiderstand auf der einen Seite und dem Einstellen eines gewünschten Niveaus an Zeiligkeit und Verfärbung nach der Elektrogranulation auf der anderen Seite bestimmt.
Vorzugsweise liegt Kupfer in einer Menge von bis zu 0,005%, besonders bevorzugt bis zu 0,003% vor.
Titan liegt in Gesamtmengen von bis zu 0,03 Gew-% vor. Vorzugsweise ist das Titanium bis zu 0,28% frei, d.h. in fester Lösung vorliegend und nicht als beispielsweise Bord TiB₂ gebunden. Vorzugsweise liegt Titanium in einer Gesamtmenge von bis zu 0,015 Gew-%, ganz besonders bevorzugt von bis zu 0,010 Gew-% vor. Generell unterstützt ein niedrigeres Titan-Niveau ein besseres Körnen. Ein Kornfeiner kann vorliegen oder nicht; wenn er vorliegt, ist zusätzliches Titan über das in dem jungfräulichen Metall zu findende präsent. Wenn festgestellt wurde, dass der Gehalt an freiem Titanium zu hoch ist, kann dieses einen schädlichen Effekt auf die Eignung aufweisen, das geformte lithograpische Blech in Salpetersäure zu körnen, auch wenn es immer noch in Salzsäure körnbar ist. Das Niveau an Titan erfordert vorzugsweise eine Steuerung. Wenn zu viel freies Titanium vorliegt, ist dies für das Granulation schädlich; Titan in Kombination mit Bor ist nicht schädlich.
Bor liegt vorzugsweise in einer Menge von bis zu 0,002% vor.
In einer Ausführungsform kann Zink in einer Menge von bis zu 0,05 Gew-% vorliegen. Alternativ hierzu wurde herausgefunden, dass ein Zink-Gehalt im Bereich von 0,01 bis 0,15 Gew-% dahingehend vorteilhaft ist, dass die Legierung durch Elektrogranulation in Salpetersäure zufriedenstellend gekörnt werden kann. In einer solchen Ausführungsform wird der Zink-Gehalt der Legierung typischerweise im Bereich von 0,01 bis 0,1 Gew-% und besonders bevorzugt von etwa 0,01 bis 0,08 Gew-% sein. Besonders bevorzugte Zink-Gehalte werden im Bereich von 0,015 bis 0,06 Gew-% und überaus bevorzugt von etwa 0,02 bis 0,05 Gew-% liegen.
Zirkon kann typischerweise in Mengen von bis zu 0,019 Gew-%, beispielsweise bis zu 0,015 Gew-% und insbesondere von bis zu 0,005 Gew-% vorliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt keine beabsichtigte Hinzufügung von Zirkon vor.
In einer Ausführungsform liegt Eisen in einer Menge von 0,20 bis 0,40% vor. Silizium kann in einer Menge von 0,05 bis 0,15%, beispielsweise 8,09 bis 0,15%, vorliegen. Es wurde herausgefunden, dass derartige Legierungen gute Festigkeits-Eigenschaften sowohl in der Ausführungsform wie gewalzt als auch erwärmt aufweisen und einigermaßen kosteneffektiv bei der Verwendung bei der hochvolumigen Produktion lithograpischer Bleche sind.
Silizium in Lösung verändert die Reaktivität des Blechs während der Elektrogranulation. Wenn die Menge an vorliegendem Silizium zu klein ist, bilden sich zu viele Vertiefungen während der Granulation und die Oberfläche ist für lithograpische Bleche nicht geeignet. Wenn die Menge an vorliegenden Silizium zu groß ist, bilden sieh während der Elektrogranulation zu wenige und zu große Vertiefungen.
Eisen in Lösung weist einen ähnlichen Effekt wie Silizium in Bezug auf die Elektrogranulation auf. Zusätzlich bildet Eisen intermetallische Phasen, die als Partikel im Blech vorliegen. Das Vorliegen zu vieler dieser eisenhaltigen Partikel ist für die Granulation schädlich.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein lithograpisches Blech, das aus der Legierung ausgebildet ist, zur Verfügung gestellt. In einem solchen lithograpischen Blech kann Titan in einer Menge vorliegen, die ausreicht, bis das Blech in der Lage ist, in Salpetersäure elektrogranuliert zu werden, obwohl beachtet werden sollte, dass in einigen Ausführungsformen der Erfindung das Vorliegen von Titan nicht für die Eignung wesentlich ist, in Salpetersäure elektrogranuliert zu werden. Vorzugsweise liegt freies Titan generell in einer Menge von bis zu 0,028 Gew-% vor, jedoch nur von bis zu 0,019 Gew-%, beispielsweise bis zu 0,015 Gew-% für die Granulation in Salpetersäure. In einer Ausführungsform liegt TiB₂ bis zu 170 ppm vor, dessen Gehalt kann jedoch höher sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein fallend vergossener Gussblock (DC cast ingot), der die Legierung umfasst, zur Verfügung gestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Bearbeiten einer wie oben definierten Aluminium-Legierung zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren die Schritte des Gießens, optionalen Homogenisierens, optionalen Warmwalzens, des Kaltwalzens und einer optionalen Zwischenglühung umfasst.
In einer Ausführungsform ist der Gussschritt ein fallender Gieß-(DC casting)-Schritt. Die fallend gegossenen Gussblöcke werden vor dem Homogenisierungs-Schritt geschält. Die Homogenisierung wird dazu verwendet, die richtige Menge an Eisen und Mangan in fester Lösung zu erhalten. Andere Guss-Optionen beinhalten das Walzen-Gießen oder Band-Gießen. Wenn diese kontinuierlichen Gießprozesse verwendet werden, mag das Homogenisieren und Schälen nicht notwendig sein. Dies liegt daran, dass die schnelle Abkühlung beim kontinuierlichen Gießen eine Menge von Eisen und Mangan in fester Lösung hält.
Eine Wärmebehandlung nach dem Gießen und vor dem Warmwalzen beeinflusst sowohl den Festigkeitsverlust während des Erwärmens und das Ergebnis der Elektrogranulation. In einigem Ausmaß sind diese Effekte widerläufig und eine optimale Behandlung muss herausgefunden werden. Zwei alternative Homogenisierungs-Verfahren werden dabei ins Auge gefasst. Zuerst ist dies ein Zweistufen-Homogenisieren, das als Typ 2 bezeichnet wird. Dieses beinhaltet eine langsame Erhitzung der Legierung auf eine Temperatur höher als die Walztemperatur und das Halten bei dieser Temperatur. Während der Erwärmung auf diese Temperatur und während des Haltens wird Mangan in Lösung übergehen. Der Gussblock wird dann auf die Warmwalz-Temperatur abgekühlt und entweder nach dem Halten über eine gewisse Zeitdauer oder direkt nach Erreichen der Warmwalz-Temperatur gewalzt. Einiges Mangan wird während der Abkühlung aus der Lösung ausscheiden, der Prozess ist jedoch langsam und der Großteil des Mangans wird in übersättigter Lösung verbleiben. Dies reduziert den Festigkeitsverlust während des nachfolgenden Erwärmens, neigt jedoch dazu, das Elektrogranulations-Ergebnis schädlich zu beeinflussen. Ein Beispiel dieser Behandlung ist: langsame Erwärmung auf 550 bis 610 °C und Halten in diesem Temperaturbereich für typischerweise 1 bis 10 Stunden. Dies wird von einer Abkühlung auf die Walztemperatur und dem Warmwalzen bei einer Temperatur zwischen 450 und 550 °C gefolgt. Alternativ kann die Homogenisierung mit einer Erwärmung auf Walztemperatur (als Typ 1 bezeichnet) durchgeführt werden. Dies beinhaltet die Erwärmung der Legierung wie vergossen (und geschält) auf die Warmwalz-Temperatur, typischerweise 450 bis 550 °C durch eine Rampenerhitzung und ein Halten bei dieser Temperatur von 1 bis 16 Stunden vor dem Warmwalzen. Diese Behandlung verbraucht weniger Energie und benötigt weniger Zeit als die Typ 2-Behandlung und ist daher kostengünstiger. Die Typ 1-Behandlung minimiert jedoch die Menge an in Lösung genommenem Mangans. Dies ist vorteilhaft für die Elektrogranulation, jedoch ist der Festigkeitsverlust während dem nachfolgenden Erwärmen größer. Variationen oder Kombinationen dieser zwei Behandlungen können erforderlich sein, um die optimale Kombination von Festigkeit nach dem Erwärmen und guten Elektrogranulations-Ergebnissen zu erzielen.
Dort wo ein Zwischenglüh-Schritt vorliegt, kann dieser direkt nach dem Warmwalzen oder während des Kaltwalzens durchgeführt werden. Die Zwischenglühung kann als Haubenglühung durchgeführt werden, wobei sie in diesem Fall vorzugsweise bei 300 bis 500 °C, beispielsweise für 1 bis 5 Stunden, durchgeführt wird. Alternativ hierzu kann die Zwischenglühung kontinuierlich erfolgen, wobei sie in diesem Fall vorzugsweise bei 450 bis 600 °C, vorzugsweise für weniger als 10 Minuten, beispielsweise für bis zu 5 Minuten und noch bevorzugt dabei bis zu 1 Minute durchgeführt wird. Vorzugsweise wird zumindest eine Druckluft-Abschreckung angewendet. Es wird bevorzugt, schnell abzukühlen, um Mangan und Eisen in fester Lösung zu halten.
In einer Ausführungsform ist die Kaltwalz-Reduktion der Blechdicke größer als 30%, vorzugsweise größer als 50%.
Ein Elektrogranulations-Schritt kann ebenso bereitgestellt werden. Vorzugsweise ist die Legierung in der Lage, in Salzsäure elektrogranuliert zu werden, ganz besonders bevorzugt sowohl in Salzsäure als auch in Salpetersäure.
Weitere Schritte, die zur Verfügung gestellt werden können, sind die Anodisieren und das Erwärmen. Erwärmungs-Versuche werden typischerweise bei 240 °C für 10 Minuten oder bei 270 °C für 10 Minuten durchgeführt, um die photosensitive Beschichtung vor dem Drucken zu härten. In den unten angegebenen Beispielen wird das Erwärmen durch Erhitzen der Platte auf 240 °C für 10 Minuten, oder wo dies vermerkt ist, bei 270 °C für 10 Minuten, simuliert. Drucker verwenden weniger Zeit als 10 Minuten, typischerweise 3 Minuten in kontinuierlichen Öfen und bis zu 7 Minuten in anderen, und das simulierte Erwärmen ist daher ein besonders scharfer Test, da der Grad einer Weichung sowohl mit der Zeit als auch der Temperatur des Erwärmens ansteigt. Die Platte erweicht über den Mechanismen der Erholung und Rekristallisation des Gefüges und die inhärente Anisotropie der Platte kann zu Problemen in Bezug auf Unebenheiten führen. Wie oben erwähnt, minimiert die vorliegende Erfindung derartige Probleme. Üblicherweise wird ein möglichst geringer Abfall der Streckgrenze erforderlich sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ausformen eines lithograpischen Blechs zur Verfügung gestellt, dass die Elektrogranulation eines Aluminium-Metallblechs, das aus der oben erwähnten Legierung ausgebildet wurde, in Salpetersäure-Elektrolyt umfasst, bis eine Gesamt-Ladungszufuhr von oberhalb 82 kC/m² aufgebracht ist, wobei die Oberfläche des lithograpischen Blechs einen körnigen Aufbau umfasst. Vorzugsweise beträgt die Gesamt-Ladungszufuhr etwa 87 kC/m². Der körnige Aufbau kann eine Gesamtabdeckung der Oberfläche des Materials und eine ausreichendere Rauheit zur Verfügung stellen, um eine gute Anhaftung einer lichtsensitiven Beschichtung zusammen mit gutem Abrieb-Widerstand und Wasser-Rückhalteeigenschaften nach dem Anodisieren und einer anodischen Nachbehandlung zu ermöglichen.
Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf und wie dargestellt in den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
die 1a und 1b jeweils die Prüffestigkeit und die Bruchfestigkeit bei Schlussdicke im Zustand wie gewalzt (H18, d.h. mit einer Zwischenglühung) und nach dem Erwärmen für Magnesium- und Mangan-Zusätze zeigt;
die 2a und 2b jeweils die Streckgrenze und die Bruchfestigkeit bei Schlussdicke in dem Zustand wie gewalzt und nach dem Erwärmen für andere Magnesium- und/oder Mangan-Zusätze zeigt;
die 3a und 3b ähnliche Eigenschaften im H19-Zustand (ohne Zwischenglühung) zeigen;
die 4a bis 4d die Streckgrenze und das Ergebnis einer Salpetersäure-Granulation für verschiedene Legierungs-Zusammensetzung bei unterschiedlichen Homogenisierungs- und Glüh-Bedingungen zeigen;
die 5a und 5b jeweils die Streckgrenze und die Bruch-Festigkeit für verschiedene Behandlungen im H18-Zustand gegen den Gesamt-Titan-Gehalt zeigen;
die 6a und 6b ähnliche Eigenschaften im H19-Zustand zeigen;
7 die Bruchfestigkeit verschiedener Legierungen unter variablen Behandlungs-Bedingungen zeigt;
8 die Bruchfestigkeit verschiedener Legierungen unter verschiedenen Behandlungs-Bedingungen gegenüber der Glüh-Temperatur zeigt.
die 9a bis 9c zeigen das Erweichungs-Verhalten verschiedener Legierungen über die Erwämungs-Temperatur.
BEISPIEL 1 (Vergleich)
Eine Reihe von Legierungen, die auf der Standard-Zusammensetzung AA1050A basierten, wurden vergossen, gewalzt und im Labor elektrogranuliert, um die Effekte einzelner Zusätze verschiedener Elemente auf die Zug-Eigenschaften und das Ergebnis der Elektrogranulation zu untersuchen. Die verwendeten Zusammensetzungen sind in Tabelle 1 gezeigt:
TABELLE 1. Zusammensetzung und TEP für Legierungs-Versuche von AA1050A + Mn oder Mg

Zn, Cu, Cr und Zr sämtlich = 0,001 Gew-% für alle in Tabelle 1 gezeigten Varianten.
* Freies Ti ist das Ti in der festen Aluminium-Lösung und beinhaltet nicht das mit Bor als TiB₂ Partikel kombinierte Ti.

Die in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen sind auf die nächstliegende signifikante Zahl gerundet und Std bedeutet typisches AA1050A mit den gezeigten Zusammensetzungen.
Gewalzte Blöcke von etwa 70mm Dicke und 180mm Breite sowie 200mm Länge wurden aus Gussblöcken, die in großen Buch-Formen gegossen wurden geschält. Die gewalzten Blöcke wurden durch langsames Erhitzen auf 600 °C und Halten für einige Stunden, gefolgt von einer 2-Stunden-Abkühlung auf 500 °C für 10 Stunden homogenisiert, um ein Gleichgewicht der Lösung vor dem Warmwalzen zu erzielen. Diese Zwei-Stufen-Homogenisierung ist ein Beispiel der Typ 2-Vorerhitzung. Die Walsblöcke wurden auf eine Zwischendicke von etwa 9mm mit einer ersten Abschlusstemperatur von etwa 150 °C warmgewalzt und es wurde ihnen ermöglicht, an Luft abzukühlen. Ein nachfolgendes Kaltwalzen auf eine Schlussdicke von 0,3mm wurde mit einer Zwischenglühung bei etwa 2 mm Dicke durch Erwärmen auf etwa 450 °C und Halten für 2 Stunden erreicht. Die Zugeigenschaften des Blechs mit Schlussdicke vor und nach einer simulierten Erwärmungs-Behandlung für 10 Minuten bei 240 °C wurden in Längs- und Transversal-Orientierung (in Bezug auf die Walzrichtung) gemessen.
Die 1a und 1b zeigen jeweils die Streckgrenze und die Zug-Festigkeit bei Schlussdicke im Zustand wie gewalzt (H18) und nach Erwärmen für die Mangan- und Magnesium-Zusätze. Es kann ersehen werden, dass auch kleine Magnesium-Zusätze einen signifikanten Verfestigungs-Effekt und somit höhere Festigkeit im Walzzustand ergibt. Der Abfall der Festigkeit infolge des Erwärmens ist jedoch ebenfalls groß. Die maximale Erwärmungs-Festigkeit (und minimaler Abfall bei der Festigkeit) wird bei den Mangan enthaltenden Legierungen gesehen.
BEISPIEL 2
Weitere Experimente wurden durchgeführt, um einen breiteren Bereich von Magnesium- und Mangan-Zusätzen in Kombination zu untersuchen.
Eine Reihe von in Buch-Formen gegossenen Legierungen sind in Tabelle 2 gezeigt:
TABELLE 2. AA1050A + Mn + Mn-Versuchslegierungen

Zn, Cu, Cr und Zr sämtlich = 0,001 Gew-% für alle in Tabelle 2 gezeigten Varianten.
* Freies Ti ist das Ti in der festen Aluminium-Lösung und beinhaltet nicht das mit Bor als TiB₂ Partikel kombinierte Ti.

Die in Tabelle 2 angegebenen Zusammensetzungen sind auf die nächsten signifikanten Zahlen gerundet und Std bedeutet eine typische AA1050A mit den gezeigten Zusätzen.
Gewalzte Blöcke wurden auf eine ähnliche Weise wie der in Beispiel 1 beschriebene erzeugt. Zusätzlich zu der oben beschriebenen Standard-Zweistufen-Vorerwärmung (Typ 2) wurde eine Reihe von Blöcken mit einer Erwärmung bis zum Walzen (Typ 1) homogenisiert. Dieses besteht aus einer Rampenerwärmung auf die Walztemperatur von 500 °C und einem Halten für einige Stunden (gesamter Erhitzungs-Zyklus etwa 16 Stunden). Die Blöcke wurden entweder auf eine Schlussdicke mit einer Zwischenglühung wie oben beschrieben gewalzt, um dem Material einen H18-Zustand zu geben, oder ohne jede Zwischenglühung, um dem Material den H19-Zustand zu geben. Die H19-Route ist ökonomischer, während die H18-Route eine Möglichkeit ergibt, die Lösung und die Kornstruktur und somit das Erwärmungs- Ergebnis und die Oberflächen-Streifigkeit im Produkt mit Schlussdicke zu steuern.
Die mechanischen Eigenschaften dieser Materialien bei Schlussdicke vor und nach der Erwärmungs-Behandlung sind in den 2 (H18) und 3 (H19) gezeigt. Es ist ersichtlich, dass die H18-Festigkeit nach dem Erwärmen für die meisten Zusammensetzungen geringer als für das H19-Material ist.
Andere Ergebnisse sind:

– Eine Vorerwärmung des Typs 1 ergibt üblicherweise eine niedrigere Erwärmungs-Festigkeit als verglichen mit der Vorerwärmung des Typs 2
– Die H19-Behandlung ergibt durchgehend eine höhere Festigkeit im Zustand wie gewalzt; und
– die Vorerwärmung des Typs 2 resultiert im niedrigsten Abfall während der Erweichung. Dies stimmt mit der Erholung überein, die über die Lösung eher als über die dispersen Systeme gesteuert wird.

BEISPIEL 3
Proben mit Schlussdicke, die in der gleichen Weise wie der in den Beispielen 1 und 2 vorbereitet waren und aus den gleichen Gießprozessen stammten, wurden in einer 3%-igen Natriumhydroxid-Lösung bei 60 °C für 10 Sekunden vorgereinigt und in einem Zwillings-Zellsystem im Labormaßstab, das in einem Flüssigkeitskontakt-Modus betrieben wurde, granuliert. Das Elektrolyt war 1%-ige Salpetersäure. Die aufgebrachte Spannung war 14V Wechselstromspannung (konventionelle Sinuswellen-Quelle). Der Raum zwischen jeder Elektrode betrug 15 mm und die Gegenelektroden waren konventionell imprägnierter Graphit, wie er industriell verwendet wird. Es hat sich gezeigt, dass diese Anordnung Oberflächen erzeugt, die ähnlich denjenigen sind, die kommerziell unter Verwendung von Standard 1050A-lithograpischem Qualitätsmaterial produziert werden. Die Zeit, die benötigt wurde, um eine voll granulierte. Oberfläche auf einem derartigen Material zu erzeugen, beträgt etwa 30 Sekunden und die Gesamt-Ladungszufuhr ist etwa 87 kC/m². Aufgrund der symmetrischen Natur der Anordnung ist die Stromdichte vorwärts und rückwärts etwa gleich.
Das Ergebnis der Elektrogranulation dieser Materialien in Salpetersäure ist in Tabelle 3 angegeben:
TABELLE 3. Salpetersäure-Granulation Laborversuche

✓✓

Gut

✓

Akzeptabel

✕

Nicht akzeptabel

✕✕

Schlecht

Die 4a bis 4d zeigen Karten der Elektrogranulations-Eigenschaften für Homogenisierungs-Behandlungen des Typs 1 und des Typs 2 im H18- oder H19-Zustand. Die 4a und 4b zeigen die Granulation und die Streckgrenze, die nach dem Erwärmen für 10 Minuten bei 240 °C bei Typ 1 bzw. Typ 2-Homogenisierung in H18-Zuständen resultiert. Die 4c und 4d zeigen ähnliche Resultate für die Homogenisierung des Typs 1 bzw. Typs 2 im H19-Zustand. Dabei besteht eine ausreichende Überlappung zwischen den guten Festigkeits-Eigenschaften und dem guten Granulations-Ergebnis in dem getesteten Legierungsbereich.
BEISPIEL 4
Titan ist ein wichtiges Element beim Elektrogranulations-Ergebnis in Salpetersäure. Dementsprechend wurde eine Mangan-Magnesium-Variante im mittleren Niveau ausgewählt und Gussblöcke wurden mit einem Bereich von Titan-Niveaus vergossen, wie es in Tabelle 4 gezeigt ist, sowie wärmebehandelt und gewalzt wie im Beispiel 2: TABELLE 4. Titan-Unilegierungs-Varianten

Cu, Cr und Zr sämtlich = 0,001 Gew-% für sämtliche in Tabelle 4 gezeigte Varianten.
*Titan ist in Al in fester Lösung vorliegendes und nicht mit B als TiB₂-Partikel kombiniertes Titan.

Die 5 und 6 zeigen, dass die Festigkeitswerte dieses Systems innerhalb des Bereichs der untersuchten Niveaus nahezu unabhängig von dem Titan sind (mit der Ausnahme von <100ppm Titan für die H19-Vorerwärmungs-Variante des Typs 2). Die nachfolgenden Ergebnisse können gesehen werden:

– Eine Vorerwärmung des Typs 2 ergibt eine höhere Festigkeit, die am meisten für H19-Proben gesehen werden kann; und
– die sehr geringe zusätzliche Festigkeit, die in den H19-Proben mit einem Titan-Gehalt oberhalb 100ppm erzielt wurde, kommt von der zusätzlichen Kaltreduktion, die dazu verwendet wurde, die Unterschiede zwischen den experimentellen und den erwarteten kommerziellen Walz-Schemata (0,3mm verglichen mit 0,7mm) zu untersuchen.

Das Granulations-Ergebnis ist in Tabelle 5 gezeigt:
TABELLE 5. Ti Unilegierungs-Varianten, Ergebnis der Salpetersäure-Granulation
Generell unterstützt ein niedrigeres Niveau an freiem Titan eine bessere Granulation.
BEISPIEL 5
Versuche im kommerziellen Maßstab wurden wie folgt durchgeführt:
Zwei Versuche wurden mit den in Tabelle 6 aufgelisteten Legierungen durchgeführt. Die bereits existierenden Litho-Legierungen wurden zum Vergleich eingesetzt. Gussblöcke dieser Legierungen wurden mit Maßen von 4250mm Länge mal 1300mm Breite mal 600mm Tiefe fallend vergossen (DC cast) und vorgeschält. Die Homogenisierung vor dem Warmwalzen war eine Typ 2-Homogenisierung und in diesem Fall wurde der Gussblock auf 600°C ± 10°C für etwa 4 Stunden erhitzt und anschließend auf 500°C ± 10°C abgekühlt und warmgewalzt.
Material, das dazu bestimmt ist, im H18-Zustand zu sein, wurde auf 4,2mm warmgewalzt und anschließend auf eine Schlussdicke von 0,28 mm mit einer Zwischenglühung bei etwa 2,2 mm kaltgewalzt. Material, das dazu bestimmt war, im H19-Zustand zu sein, wurde auf 3,5mm warmgewalzt und anschließend auf eine Schlussdicke von 0,28mm ohne Zwischenglühung kaltgewalzt.
TABELLE 6. Kommerzielle Unilegierungs-Versuche Legierungszusammensetzung
Die mechanischen Eigenschaften dieser Legierungen sind in 7 gezeigt und zeigen wiederum, dass die neue Legierung (in sämtlichen Varianten) im H19-Zustand nach dem Erwärmen eine hohe-Festigkeit aufweist.
BEISPIEL 6
8 zeigt, dass die Erwärmungs-Ergebnisse bei Abschlussdicke der als 1. Version in Tabelle 6 gekennzeichneten Legierung unabhängig von der Zwischenglüh-Temperatur verglichen mit der AA1050A-Legierung sind. Dies stimmt mit dem Erwärmungs-Widerstand überein, der durch das Mangan in fester Lösung gesteuert wird, welches eine hohe feste Löslichkeit über diesen Temperaturbereich aufweist. Eisen weist eine sehr geringe Löslichkeit auf, die aus einer hohen Antriebskraft für die Eisen-Ausscheidung während der Zwischenglühung herrührt. Infolgedessen wird üblicherweise eine hohe Zwischenglühungs-Temperatur dazu verwendet, Eisenlösungs-Niveaus im AA1050A-Produkt hoch zu halten. Ein Vorteil der neuen Legierung ist der, dass sie im H18-Zustand für Anwendungen mit einer Zwischenfestigkeit unter Verwendung einer vergleichsweise niedrigen Zwischenglühungs-Temperatur geliefert werden könnte, wodurch Produktionskosten eingespart werden können.
Die 1. Version gemäß Tabelle 6 wurde gegenüber normalen Platten getestet, von denen typischerweise 4% aufgrund von Platten-Bruch versagten. Mit einer Probe von 3500 Platten versagten aus diesem grund nur 1,5%, was eine deutliche Verbesserung darstellt.
Sämtliche der Versionen gemäß Tabelle 6 wurden sowohl mit Salpetersäure- als auch Salzsäure-Elektrolyten behandelt und die Granulation und die mechanischen Eigenschaften wurden als akzeptabel erachtet. Dies ist ein anderer überraschender Vorteil gegenüber der AA1050A, welche oft zu streifigen Elektrogranulations-Defekten neigt, wenn sie im H19-Zustand geliefert wird.
BEISPIEL 7
Eine weitere Serie von kommerziellen Legierungen wurde vergossen, homogenisiert und unter Verwendung der in Beispiel 5 beschriebenen Bedingungen gewalzt. Die verwendeten Zusammensetzungen sind in Tabelle 7 gezeigt.
Die Blöcke wurden entweder auf eine Schlussdicke mit einer Zwischenglühung gewalzt, wie dies oben auch geschah, um dem Material den H18-Zustand zu geben, oder ohne Zwischenglühung, um dem Material einen H19-Zustand zu geben. Das Erwärmen wurde für 10 Minuten bei verschiedenen Temperaturen ausgeführt, um die Aktionen eines Druckers zu simulieren und die Resultate sind in den 9a–c gezeigt. Hieraus kann ersehen werden, dass das Material aus diesem Legierungen im H19-Zustand eine höhere Festigkeit als im H18-Zustand aufweist. Bei höheren Back-Temperaturen weist das Material, das Mangan enthält, im H19-Zustand deutlich bessere mechanische Eigenschaften als das Vergleichsmaterial in einem ähnlichen Zustand auf.
TABELLE 7
BEISPIEL 8
Legierungen mit dem Zusammensetzungen I, II und III, wie sie im Folgenden dargelegt sind, wurden in Blechmaterialien in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 geformt und Experimente wurden ausgeführt, um das Elektrogranulations-Ergebnis in Salpetersäure zu untersuchen.
TABELLE 8 Legierungs-Zusammensetzungen
Elektrogranulation
Eine weitere Reihe von Proben des aus den Zusammensetzungen I, II und III ausgebildeten Blechs wurden unter Verwendung einer Typ 2-Homogenisierung vorbereitet und wie in Beispiel 3 elektrogranuliert, mit der Ausnahme, dass die aufgebrachte Spannung geringer als der Standard war, um die Sensitivität zu demonstrieren.
Die Oberflächen der Proben nach der Elektrogranulation wurden einer visuellen Inspektion unterzogen, um das Granulations-Ergebnis einzuschätzen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 gezeigt. Sämtliche Proben, die mit der reduzierten Spannung granuliert wurden, hatten die gleiche Menge an hindurchgeführter Ladung.
TABELLE 9
Legende

✕

= Schlecht

0

= Grenzwertige Akzeptanz

✓

= Akzeptabel

✓✓

= Gut

Die Ergebnisse zeigen, dass durch Einfügen von Zink in die Legierung bei 0,02 und 0,05 Gew-%-Zusätzen die Granulations-Ergebnisse im H19-Zustand (mit einer Homogenisierung des Typs 2) verbessert werden.

Claims

Aluminium-Legierung, geeignet zur Verarbeitung in eine lithographische Druckplatte, wobei die Legierung eine Zusammensetzung (in Gew.-%) aufweist von: Mg 0,05 bis 0,30 Mn 0,06 bis 0,25 Fe 0,11 bis 0,40 Si bis zu 0,25 Ti bis zu 0,03 B bis zu 0,01 Cu bis zu 0,01 Cr bis zu 0,03 Zn bis zu 0,15

Unvermeidliche Verunreinigungen bis zu jeweils 0,05 und 0,15 in ihrer Gesamtheit, Rest Aluminium.
Legierung gemäß Anspruch 1, wobei Mg in einer Menge von 0,06 bis 0,30 Gew.-% vorliegt.
Legierung gemäß Anspruch 2, wobei Mg in einer Menge von 0,10 bis 0,30 Gew.-% vorliegt.
Legierung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Mn in einer Menge von 0,06 bis 0,20 Gew.-% vorliegt.
Legierung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei bis zu 0,028 Gew.-% freiem Ti vorliegt.
Legierung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Ti in einer Gesamtmenge von bis zu 0,015 Gew.-% vorliegt.
Legierung gemäß Anspruch 6, wobei Ti in einer Gesamtmenge von bis zu 0,010 Gew.-% vorliegt.
Legierung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei bis zu 0,019 Gew.-% Zr vorliegen.
Legierung gemäß Anspruch 8, wobei bis zu 0,005 Gew.-% Zr vorliegen.
Legierung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei keine vorsätzliche Hinzufügung von Zr stattfindet.
Legierung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Fe in einer Menge von etwa 0,20 bis 0,40 Gew.-% vorliegt.
Legierung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Si in einer Menge von etwa 0,05 bis 0,15 Gew.-% vorliegt.
Legierung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Si in einer Menge von 0,09 bis 0,15 Gew.-% vorliegt.
Legierung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Zn in einer Menge von 0,05 Gew.-% vorliegt.
Legierung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 13, wobei Zn in einer Menge von 0,01 bis 0,1 Gew.-% vorliegt.
Legierung gemäß Anspruch 15, wobei Zn in einer Menge von 0,015 bis 0,06 Gew.-% vorliegt.
Legierung gemäß Anspruch 16, wobei Zn in einer Menge von etwa 0,02 bis etwa 0,05 Gew.-% vorliegt.
Aluminium-Legierung gemäß Anspruch 1, aufweisend eine Zusammensetzung (in Gew.-%) von: Mg 0,10 Mn 0 , 10 Zn 0,02 bis 0,05 Fe 0, 30 Si 0, 08

Ti 0,006

Unvermeidliche Verunreinigungen bis zu jeweils 0,05, 0,15 gesamt, Rest Aluminium.
Lithographische Druckplatte, gebildet aus der Legierung gemäß einem der voranstehenden Ansprüche.
Lithographische Druckplatte gemäß Anspruch 19, wobei Ti in einer Menge vorliegt, die ausreicht, es der Platte zu ermöglichen, in Salpetersäure elektrogranuliert zu werden.
Ein im Hartguss direkt vergossener Gussblock, umfassend eine Legierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
Verfahren zum Bearbeiten einer Aluminium-Legierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Vergießen, optional Homogenisieren, optional Warmwalzen, Kaltwalzen, optional Zwischenglühen.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei der Gießschritt durch Direkt-Hartgießen ausgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 22 oder 23, wobei der Homogenisierungsschritt durch Aufheizen der vergossenen Legierung auf eine Temperatur von 550 bis 610°C für 1 bis 10 Stunden und anschließendes Abkühlen auf eine Warmwalztemperatur von zwischen 450 und 550°C durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 22 oder 23, wobei der Homogenisierungsschritt durch Rampen-Aufheizung der vergossenen Legierung auf eine Temperatur von 450 bis 550°C für 1 bis 16 Stunden und anschließendes Warmwalzen bei dieser Temperatur durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 25, welches nicht den optionalen Zwischenglühschritt umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei das Zwischenglühen ein Chargen-Zwischenglühen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Zwischenglühung bei 300 bis 500°C für 1 bis 5 Stunden durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei die Zwischenglühung eine kontinuierliche Zwischenglühung ist.
Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei die kontinuierliche Zwischenglühung bei 450 bis 600°C für weniger als 10 Minuten durchgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 22 bis 30, des Weiteren umfassend den Schritt der Elektrogranulierung.
Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei die Legierung in Salzsäure elektrogranuliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei die Legierung in Salpetersäure elektrogranuliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 31, wobei die Legierung in der Lage ist, in sowohl Salzsäure als auch Salpetersäure elektrogranuliert zu werden.
Verfahren zur Ausformung einer lithographischen Druckplatte, umfassend die Elektrogranulation eines Aluminium-Metallblechs in einem Salpetersäure-Elektrolyt, bis eine gesamte Ladungs-Einspeisung von mehr als 82 kC/m² aufgebracht ist, wobei die Oberfläche der lithographischen Druckplatte eine körnige Struktur umfasst und wobei das Metallblech aus einer Legierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 ausgebildet ist.
Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei eine gesamte Ladungs-Einspeisung von etwa 87 kC/m² aufgebracht wird.