DE971124C - AEtzmittel fuer Druckplatten aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen - Google Patents

AEtzmittel fuer Druckplatten aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen

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DE971124C
DE971124C DED14423A DED0014423A DE971124C DE 971124 C DE971124 C DE 971124C DE D14423 A DED14423 A DE D14423A DE D0014423 A DED0014423 A DE D0014423A DE 971124 C DE971124 C DE 971124C
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acid
etchant
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etching
magnesium
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DED14423A
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English (en)
Inventor
John Alexander Easley
Harry Edward Swayze
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Dow Chemical Co
Original Assignee
Dow Chemical Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/16Acidic compositions
    • C23F1/22Acidic compositions for etching magnesium or alloys thereof

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Description

  • Ätzmittel für Druckplatten aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen Das Ätzen von Druckplatten aus Magnesium oder seinen Legierungen wird gewöhnlich mit Salpetersäure ausgeführt, die in geeigneter Weise mit Wasser verdünnt ist, indem man- die Säurelösung gegen die Metallplatte spritzt oder.schleudert. Die Säurelösung greift die bloßgelegten Teile des Metalls an, d. h. die Teile der Platte, die bei der Entwicklung von dem lichtempfindlichen Material befreit worden sind. Der übrige Teil der Metalloberfläche wird durch die Reservage vor dem direkten Angriff der Säure geschützt, die die Reservage nicht durchdringt. Mit fortschreitender Ätzung löst sich das Metall an den bloßgelegten Teilen der Platte. -Sobald eine geringe Ätztiefe durch die Säure auf diesem Wege erreicht ist, macht sich ein Säureangriff in seitlicher Richtung auf dem Metall mit dem säurebeständigen Bild bemerkbar, wodurch die Reservage um ihre Kanten herum leicht unterschnitten werden kann. Ehe eine beträchtliche Menge des das Relief bildenden Metalls durch den seitlichen Angriff weggelöst wird, wird die'Ätzlösung abgespült, die abgespülte Platte getrocknet und die getrocknete Platte dann behandelt, um das metallische Relief vor dem seitlichen Angriff durch die Säure zu schützen, wenn die Platte einer weiteren Ätzung unterworfen wird. Ein Verfahren zur Schaffung dieses Schutzes besteht darin, den Gegenstand in allen vier Richtungen, also von Norden, Süden, Osten und Westei, mit einem säurebeständigen, puderförmigen, als »Ätzpuder« bezeichneten Material so einzupudern, daß dieser Puder alle Seiten der einzelnen Teile des Metallreliefs bedeckt. Nach jedem Pudern wird der Puder »eingebrannt«, d. h., die gepuderte und geätzte Platte wird erhitzt, um das säurebeständige Material zu schmelzen und es in Form eines säurebestän.dig-en Überzuges zu fixieren. Der so durch Pudern oder auf andere Weise geschützte Gegenstand wird dangt zum zweiten Male geätzt. Diese Ätzung verstärkt die Tiefe der ersten Ätzung, ohne das Reliefmetall anzugreifen, dessen Seiten gegen die Säure geschützt sind.
  • Die zweite Ätzung wird wie die erste abgebrochen, bevor ein wesentlicher Angriff auf die Seiten des Reliefs unterhalb der geschützten Teile erfolgt ist; und wie oben wird die geätzte Platte wiederum gespült, getrocknet und durch Puderung geschützt, um einen säurebeständigen Überzug auf allen Seiten der neuerdings gebildeten Reliefteile aufzubringen. Die Platte ist dann für eine dritte Ätzung fertig, die in ähnlicher Weise wie die vorhergehenden Ätzungen ausgeführt wird. Die Platte wird also abwechselnd einer Ätzung, einer Schutzbehandlung des Reliefs, wiederum einer Ätzung usw. unterworfen, um das Relief deutlicher hervorzubringen. während gleichzeitig der Angriff der Säure auf das Metall, welches das Bild in Reliefform trägt, unterbunden wird, bis eine genügende Ätztiefe auf der Oberfläche der Platte, die nicht mit Reservage bedeckt ist, hervorgebracht ist, um den Anforderungen beim Druck zu entsprechen. Die Zahl der durch die Säure bewirkten Ätzungen beträgt gewöhnlich drei, vier oder fünf, was vom Charakter des Bildes und der erforderlichen Ätztiefe abhängt. Diese Arbeitsstufen sind in der Technik bekannt und werden auf verschiedene Weise durchgeführt.
  • Obgleich die Säure das Metall schnell wegätzt, benötigt man für die gesamte Durchführung der Herstellung der Druckoberfläche bei Anwendung mehrerer Säureätzungen ungewöhnlich viel Zeit. Das liegt hauptsächlich daran, daß das Abspülen, das Trocknen und das Schützen des Reliefs zwischen jeder Ätzung, um ein Unterschneiden des Bildes zu vermeiden, ehe eine genügende Ätztiefe erreicht ist, weit zeitraubender als die Durchführung der eigentlichen Ätzung ist.
  • Die Erfindung gründet sich auf der Entdeckung, daß man der Säure, die auf das zu ätzende Metall geschleudert wird, bestimmte Mittel zusetzen kann, die einen entfernbaren säurebes-tändngen Film hervorbringen, der die lösende Wirkung der Säure begrenzt insofern, als die lösende Wirkung der Säure auf die Oberfläche des Werkstückes nicht ungünstig beeinflußt wird, während die lösende Wirkung in seitlicher Richtung, die das Metall im Relief weglöst und die Reservage unterschneidet, wesentlich verringert wird. Dadurch wird eine tiefere Ätzung erhalten, ohne daß wesentliche Teile der Oberfläche im Reli.eif verlorengehen. Und es werden eine oder mehrere, wenn nicht alle Schutzbehandlungen zur Verhinderung einer seitlichen Anätzung des Reliefs nach dessen Ausbildung überflüssig. Durch das Wegfallen einer oder mehrerer, wenn nicht aller Schutzbehandlungen wird die Herstellung der geätzten Endplatte beschleunigt, und es werden Arbeit und Material im wesentlichen Umfange eingespart.
  • In Verbindung mit der Bewertung der Einwirkungen der Mittel, die der Säure erfindungsgemäß zur Begrenzung ihrer Ätzwirkung zugefügt werden, wird der Ausdruck »Ätzfaktor« benutzt. Darunter wird das Verhältnis der Ätztiefe neben einer Reservagegrenzlinie zur Hälfte des Metallbreitenverlustes am oberen Teil der Oberfläche des Reliefs unterhalb der Reservagegrenzlinie verstanden. Der Ätzfaktor liefert ein.Maß für den seitlichen Angriff der Säure, d. h. parallel zur Oberfläche der Druckplatte, im Vergleich zum Angriffsmaß in die Tiefe, d. h. senkrecht zur Oberfläche. Der Ätzfaktor variiert bis zu einem gewissen Grade mit der angegriffenen Fläche wie auch mit der Ätztiefe. Zu Vergleichszwecken können diese Veränderungen vernachlässigt werden, wenn die angegriffene Metalloberfläche neben der Reservage wenigstens 0,05 cm breit und die Ätzung bis zu einer Tiefe von wenigstens 0,013 cm durchgeführt ist.
  • Bei Untersuchungen mit Salpetersäurelösungen. die aus i biss So Gewichtsprozent 11 N 03 in Wasser be- stehen, liegen die beobachteten Ätzfaktoren zwischen etwa 1,5 und 7, wenn eine Platte aus einer Magnesiumlegierung angewandt wird, die aus 3 9/o Aluminium, i °/o Zink, o,2 % Mangan, Rest Magnesium besteht, und die Säurelösung mit Hilfe eines Luftstromes od. dgl. heftig gegen die Platte geschleudert wird, bis diese bis zu einer Tiefe von 0,025 cm geätzt ist.
  • Durch die Erfindung wird der Ätzfaktor der Salpetersäure wesentlich erhöht, wodurch, wie bereits erwähnt, die Gesamtzeit, die zur Erzeugung der gewünschten Relieftiefe in der Metalloberfläche erforderlich ist, verringert wird.
  • Bei der Durchführung der Erfindung wird Salpetersäure angewandt, die mit Wasser auf eine geeignete Konzentration gebracht worden ist. Im allgemeinen ist es nicht erwünscht, die Säure sehr weit zu verdünnen, da hierdurch die Einwirkungsgeschwindigkeit auf das Metall verringert wird. Andererseits kann bei ungenügender Verdünnung die Säureeinwirkung zu stark sein und die Reservage angegriffen werden, wenn die Konzentration bei über So Gewichtsprozent H N 03 liegt. Im allgemeinen eignen sich Konzentrationen im Bereich von 3 bis 2o Gewichtsprozent H N 03 am besten. Ein bevorzugter Konzentrationsbereich ist der zwischen 5 und ioGewichtsprozent. Im allgemeinen ist eine Konzentration von 7 Gewichtsprozent H N 03 befriedigend.
  • Gemäß der Erfindung wird zu der in geeigneter Weise (mit Wasser) verdünnten Salpetersäure- Lösung ein Mittel zugesetzt, welches den Ätzfaktor erhöht. Für diesen Zweck geeignete -Mittel sind die in Wasser unlöslichen gesättigten aliphatischen Säuren, die unter normalen Bedingungen entweder flüssig sind oder bei mäßig erhöhten Temperaturen flüssig werden, wieSäuren mit 5 bis 26Kohlenstoffatomen, d. h. Valeriansäure bis Cerotinsäure in den homologen Reihen der gesättigten aliphatischen Säuren. Wirksame Mengen der gesättigten aliphatischen Säure hängen von der Konzentration der I I N 03 in der wäßrigen Salpetersäurelösung ab. Im allgemeinen muß die -Ienge der angewandten gesättigten aliphatischen Säure mehr oder weniger erhöht werden, sobald die Konzentration der H N 03 in der Salpetersäurelösung erhöht wird. Übermäßige --engen aliphatischer Säure stören die Ätzwirkung der Salpetersäure, während zu kleine .Mengen eine Erhöhung des Ätzfaktors verhindern. Es müssen -Mengen zwischen diesen Extremen angewandt werden, und zwar am besten solche, die das o,o5- bis 4fache von der in der wäßrigen Salpetersäurelösung enthaltenen H N 03 an gesättigter aliphatischer Säure enthalten.
  • Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel i Eine Platte aus einer Magnesiumlegierung mit 3 '°/o Aluminium, i o/o Zink und o,2 °/o Mangan, Rest --Magnesium, wird in der üblichen Weise mit einer üblichen lichtempfindlichen Email überzogen und dann durch ein photographisches Negativ belichtet, das aus einer Reihe von parallel zueinander stehenden, abwechselnd durchscheinenden und undurchsichtigen Linien besteht, wobei die Breite der Linien wenigstens 0,3 cm beträgt. N ach der Belichtung wird die Platte entwickelt; es hinterbleibt eine Reihe von parallelen Reservagelinien, die den durchscheinenden Linien des Negativs entsprechen, wobei die Zwischenräume des, bloßgelegten Metallis zwischen jeder Reservagelinie wenigstens 0,3 cm breit sind.
  • Durch Vermischen von verdünnter Salpetersäure und Laurinsäure wurde folgendes Ätzmittel hergestellt: ioo/oige; Sal.petersäurelösung ............... 98 Gewichtsteile Laurinsäure .......... 2 Gewichtsteile Die Mischung wird auf 65° erhitzt. Sie bildet zwei flüssige Phasen und wird durch Rühren ständig in Bewegung gehalten, während sie durch einen Zerstäuber unter einem Druck von 2,1 at gegen die zu ätzende Platte geschleudert wird. Nach 30 Sekunden wird die Zerstäubung unterbrochen, die Platte abgespült und getrocknet.
  • Die bloßgelegten Metallteile der Platte waren bis zu einer Tiefe von o,o97 cm geätzt, wobei die Breite der Linien der Reservage leicht vermindert war, was einem Ätzfaktor von etwa 64 entsprach.
  • Die gleiche Konzentration Salpetersäure ohne irgendwelchen Zusatz ergab einen. Ätzfaktor von etwa 6, wenn die Ätztiefe o,o97 cm erreicht hatte. Beispiel e Das Atzmittel hat folgende Zusammensetzung: 7o/oige Salpetersäure . . 99,1 Gewichtsteile Palmitinsäure . ...... o,9 Gewichtsteile Eine dem Beispiel i entsprechende Platte mit einer ähnlichen Reservage wird mit dem gerührten Ätzmittel in ähnlicher Weise bei etwa 9o° 30 Sekunden lang geätzt. Die Platte wird dann abgespült und getrocknet. Es ergab sich eine , Ätztiefe von o,145 cm mit einem Ätzfaktor von etwa 41.
  • Die gleiche Salpetersäurekonzentration ohne Zusatz ergibt einen Ätzfaktor von etwa 5. Beispiel 3 Das Ätzmittel hat die Zusammensetzung: 7o/oige Salpetersäure ... 98 Gewichtsteile Stearinsäure .......... 2 Gewichtsteile Eine Beispiel i entsprechende Platte mit der gleichen Reservage wird mit der gerührten Ätzlösung bei etwa 9o° 2o Sekunden lang geätzt, abgespült und getrocknet. Die Ätztiefe betrug 0,097 cm, der ätzfaktor etwa 21.
  • Beispiel Das Ätzmittel hat folgende Zusammensetzung: 8o/oige Salpetersäure ... 9i Gewichtsteile Caprvlsäure .......... 9 Gewichtsteile Eine Beispiel i entsprechende Platte mit der gleichen Reservage wird mit dem gerührten Ätzmittel bei normaler Temperatur 30 Sekunden lang geätzt, abgespült und getrocknet. Die Ätztiefe beträgt etwa o,o64 cm, der Ätzfaktor ist etwa io. Auf 8 % H N 03 verdünnte Salpetersäurelösung allein bringt einen Ätzfaktorr von etwa 4,5 hervor.
  • Beispiel s Das Ätzmittel hat folgende Zusammensetzung: 8o/oige Salpetersäure ... 85 Gewichtsteile Valeriansäure ........ 15 Gewichtsteile Die Mischung wird auf 9o° erhitzt, wobei sich die Valeriansäure löst. Eine Beispiel i entsprechende Platte mit einer entsprechenden Reservage wird mit der gerührten Ätzlösung bei 9o° io Sekunden lang geätzt, abgespült und getrocknet. Die Platte ist bis zu einer Tiefe von o,o84 cm geätzt; der.erhaltene Ätzfaktor ist etwa 15.
  • Obwohl bei den vorstehenden Beispielen die Ätzmittel durch Luftzerstäubung gegen die zu ätzende Platte geschleudert werden, während das Ätzmittel gerührt wird, können selbstverständlich andere Verfahren dazu benutzt werden, das Ätzmittel gggen den zu ätzenden Metallgegenstand zu schleudern. Derartige Spritzmethoden sind in der Technik bekannt. Bei den üblichen Spritzverfahren zur Aufbringung der Ätzsäure auf den zu ätzenden Gegenstand schlägt eine Reihe von Schaufeln das Ätzmittel gegen die zu ätzende Platte, die über das Ätzmittel gehalten wird. Die Ätzsäure tropft nach der Beispritzung in das. Bad zurück. Bei dieser Arbeitsweise wird. das Ätzmittel durch die Schläger beständig bewegt, wodurch eine gleichförmige Verteilung der verschiedenen. Bestandteile im Ätzmittel gesichert ist. Eine solche Vermischung ist auch bei der Arbeit nach dem vorliegenden Verfahren erwünscht, wenn die dabei benutzten Flüssigkeiten bei Temperaturen angewandt werden, bei denen eine Vermischung unvollständig ist und mehr als eine flüssige Phase in der Ätzlösung vorhanden ist.
  • In der folgenden Tabelle sind die bevorzugten Mengenverhältnisse für die aliphatische Säure und die H N 03 in dem Ätzmittel bei den einzelnen aliphatischen Säuren der Beispiele angegeben.
    Gewichtsverhältnis
    Aliphatische Säure aliphatiSche Säure
    zu H N 03
    Laurinsäure o,o5 bis 0,75
    Palmitinsäure 0,05 bis 0,75
    Stearinsäure 0,05 bis 0,75
    Caprylsäure o,65 bis 3
    Valeriansäure i bis 4

Claims (7)

  1. .PATENTANSPRÜCHE: i. Ätzmittel für Druckplatten aus Magnesium und Magnesiumlegierungen; dadurch.- gekennzeichnet, daß es aus einer. wäßrigen Mischung von Salpetersäure mit einer gesättigten aliphatischen Säure mit 5 bis 26 C-Atomen be.5teht, die nur in der Carboxylgruppe eine Hydroxylgruppe hat.
  2. 2. Ätzmittel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Salpetersäurelösung 3 bis 5o Gewichtsprozent H N 03 enthält und die Menge der gesättigten aliphatischen Säure das 0,05- bis 4fache derjenigen der H N 03 ausmacht.
  3. 3. Ätzmittel nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß -die gesättigte al.iphatische Säure Laurin-, Palmitin-, Stearin-, Capryl-oder Valeriansäure ist.
  4. 4. Ätzmittel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesättigte aliphatische Säure Laurin-, Palmitin- oder Stearins-äure isst und ihrGewicht das 0,05-bi-s o,75faahe des Gewichts der H N 03 in der Lösung ausmacht.
  5. 5. Ätzmittel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesättigte aliphatische Säure Caprylsäure ist und ihr Gewicht das 0,65- bis- 3fache des Gewichts den- H N 03 in der Lösung ausmacht.
  6. 6. Ätzmittel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gesättigte aliphatische Säure Valeriansäure ist und ihr Gewicht das i- bis. 4fache des Gewichts der H N 03 in der Lösung ausmacht.
  7. 7. Verfahren zum Ätzen von Druckplatten aus Magnesium und seinen Legierungen mit einem Ätzmittel nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzmittel bei einer Temperatur angewendet wird, bei der die aliphatische Säure im flüssigen Zustand erhalten wird.
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