EP0821074A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus einer Aluminiumlegierung für lithographische Druckplatten - Google Patents

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EP0821074A1
EP0821074A1 EP96810492A EP96810492A EP0821074A1 EP 0821074 A1 EP0821074 A1 EP 0821074A1 EP 96810492 A EP96810492 A EP 96810492A EP 96810492 A EP96810492 A EP 96810492A EP 0821074 A1 EP0821074 A1 EP 0821074A1
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EP
European Patent Office
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strip
cast
tape
rolling
printing plates
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96810492A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günther Höllrigl
Glenn Smith
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3A Composites International AG
Original Assignee
Alusuisse Lonza Services Ltd
Alusuisse Technology and Management Ltd
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Publication date
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Priority to US08/896,539 priority patent/US6439295B1/en
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Priority to JP20020697A priority patent/JP3315059B2/ja
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B3/003—Rolling non-ferrous metals immediately subsequent to continuous casting, i.e. in-line rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N1/00—Printing plates or foils; Materials therefor
    • B41N1/04—Printing plates or foils; Materials therefor metallic
    • B41N1/08—Printing plates or foils; Materials therefor metallic for lithographic printing
    • B41N1/083—Printing plates or foils; Materials therefor metallic for lithographic printing made of aluminium or aluminium alloys or having such surface layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001—Aluminium or its alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4998—Combined manufacture including applying or shaping of fluent material
    • Y10T29/49988—Metal casting
    • Y10T29/49991—Combined with rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a Band made of aluminum or an aluminum alloy for electrolytic roughened, lithographic printing plates, whereby the alloy is continuously cast into a ribbon and the cast strip is then rolled to its final thickness.
  • the invention is therefore based on the object of a method to create the type mentioned, in which the End-thick rolled strip for electrochemical attack has optimal microstructure.
  • the solution to the problem according to the invention is that Rolling to final thickness with a rolling degree of at least 90% and is carried out without further heat supply.
  • the thickness of the cast tape is preferably max. 5 mm, in particular max. 4 mm.
  • An ideal microstructure is achieved if the cast strip max. 3 mm, especially about 2.5 to 2.8 mm.
  • Every strip casting process can be used, ideally rapid solidification with simultaneous hot forming in the casting roll gap is desired.
  • the latter two The casting and rolling process, for example, has properties in which the alloy in the casting roll gap between chilled rolls is cast to the belt.
  • the continuous casting process enables at the same time high solidification speeds and very fine grain sizes in areas near the surface through dynamic recovery immediately after the cast tape emerges from the Casting nip.
  • the further processing of the cast strip is carried out by Reeling the cast tape into a desired bundle Size.
  • that is Band in a suitable for the production of litho sheets Cold rolling mill to the desired final thickness of 150 - 300 ⁇ m rolled.
  • the one that solidifies in the casting roll gap and is partially hot-formed Tape is preferred to prevent grain coarsening no further heat added. Is the thickness of the cast tape but much more than 3mm, e.g. 7mm, so it may be necessary that on the cast tape before rolling to final thickness immediately after exiting a hot rolling pass is carried out in the casting roll gap. For Achieve an optimal structure and at the same time Minimization of processing steps that cause costs however, should be as thin as possible be cast that dispenses with a hot rolling pass can be.
  • Cold rolling without intermediate annealing leads to a strong cold deformed substructure with high dislocation density and thus the preferred microstructure that has a uniform electrochemical attack guaranteed during etching.
  • a tape produced according to the invention has excellent mechanical properties Properties, e.g. high strength, which also during the baking of a photosensitive varnish only insignificant in the production of lithographic printing plates decreases.
  • the tape produced according to the invention is equally suitable for etching in HCL and HNO 3 electrolytes, the advantages of the microstructure obtained being particularly apparent when etching in an HNO 3 electrolyte.
  • alloy for the production of the tape according to the invention can basically all for the production of lithographic Printing plates commonly used aluminum materials be used. Are particularly preferred Alloys from the AA 1xxx, AA 3xxx or AA series 8xxx.
  • lithographic printing plates made from a tape according to the invention After electrolytic etching in an HNO 3 electrolyte, lithographic printing plates made from a tape according to the invention have an etching structure which is improved in comparison with conventionally produced printing plates and at the same time has lower energy consumption.
  • the advantage of a lithographic produced according to the invention Pressure plate compared to a conventionally manufactured one Plate also shows up in that after baking a photosensitive varnish, for example during 10 min at 250 ° C, the produced according to the invention Printing plate has a higher strength.
  • the above-mentioned advantageous microstructure in the area of the strip near the surface essentially results from the rapid solidification on the surface.
  • the secondary phase particles are separated out in the microstructure in a very fine form and in high density.
  • These particles act as the first points of attack for the etching, especially when the electrochemical roughening is carried out in an HNO 3 electrolyte.
  • the particles mentioned have an average distance of less than 5 ⁇ m and thereby form a coherent network of uniform surface attack points. Starting from these first points of attack, distributed uniformly and in high density over the entire strip surface, the growth of the actual three-dimensional roughness pattern begins.
  • the small size of the intermetallic phases mentioned has the further advantage that they considerably shorten the time span of the electrochemical dissolution in the initial phase of the etching, as a result of which electrical energy can be saved. Since the rapid solidification according to the invention preferably causes imbalance phases to occur in the surface areas of the strip, the dissolution rate of the fine particles mentioned is likewise higher than the dissolution rate of the coarse intermetallic phases with an equilibrium composition as are present in conventionally processed materials.
  • Another essential microstructural feature of the The tape produced according to the invention is the small grain size, which are near the surface during strip casting Areas results.
  • the high density of the puncture points the grain boundaries on the surface along with a high defect density in the grains themselves too chemical active targets for continuous education new dimples.
  • Thickness was initially between the casting rolls of a belt casting machine cast a tape with a thickness of 2.5 mm. The strip cast in this way was then subjected to no intermediate annealing Cold rolled to final thickness.
  • the phases were AlFeSi-containing, their size and distribution during solidification in the areas close to the surface due to very different Solidification speed is given.
  • the second essential structural parameter, the grain size was determined at the intermediate thickness of 2.5 mm. It should be noted here that the strip casting material is actually in a slightly deformed casting state, whereas the continuous casting material is in this thickness after soft annealing in the recrystallized state. In this way, two representative grain sizes are compared with each other, since the same rolling degrees to the final state are made from this thickness.
  • the measurement of the number of grains per unit area on the belt surface or in the near-surface cross section led to the following results: surface cross-section Band casting material: 20000 grains / mm 2 48000 grains / mm 2 Continuous casting material: 250 grains / mm 2 520 grains / mm 2
  • the fine grains of the tape casting material are mostly attributable to subgrain formation, their average size is about 5 ⁇ m, while the recrystallization grain after Coil annealing in conventional production is a medium one 70 ⁇ m in size.
  • the continuous casting strip and the strip cast according to the invention are further processed by cold rolling to the desired final thickness of the litho strip in the thickness range from 0.2 to 0.3 mm.
  • An essential property of the litho tape now results from the subsequent process step, the electrochemical roughening, which should produce the most uniform etching structure on the surface.
  • electrolytes from dilute hydrochloric acid (HCL) and on the other hand electrolytes from dilute nitric acid (HNO 3 ) are used.
  • the second structural improvement is the fine grain. Grain boundaries are always weak points in the natural oxide film of aluminum. The finer the grain, the more imperfections are in the overlying Produces oxide film and the higher the nucleation rate for the emergence of dimples.
  • Electrolyte 20 g / l ENT 3 1 g / l Al Room temperature
  • Substrate material AA 1050, identical composition in both cases
  • Counter electrode Sample material
  • litho sheet required a charge quantity of at least 480 coulomb / dm 2 measured at constant voltage, corresponding to an etching time of 60 sec with an initial current density of 20 A / dm 2 , in order to produce a uniform etching structure.
  • the litho sheet produced according to the invention only required a charge of 360 coulombs / dm 2 for the formation of a homogeneous etching structure.
  • the initial current density was 17A / dm 2 and the etching time was 55 seconds.
  • the etching structures produced in the same electrolyte and under conditions as in Example 1 showed the following behavior as a function of the amount of charge used, documented by the images in FIGS. 1 to 3: 1: 450 coulombs / dm 2 , conventionally produced litho sheet 2: 410 coulomb / dm 2 , conventionally produced litho sheet 3: 380 coulombs / dm 2 , Litho sheet produced according to the invention

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus einer Aluminiumlegierung für elektrolytisch aufgerauhte, lithographische Druckplatten wird die Legierung kontinuierlich zu einem Band gegossen und das gegossene Band mit einem Abwalzgrad von mindestens 90% und ohne weitere Wärmezufuhr auf Enddicke gewalzt. Die resultierende Mikrostruktur im oberflächennahen Bereich des Bandes führt zu einem verbesserten elektrolytischen Aetzverhalten. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für elektrolytisch aufgerauhte, lithographische Druckplatten, wobei die Legierung kontinuierlich zu einem Band gegossen und das gegossene Band nachfolgend auf Enddicke gewalzt wird.
Lithographische Druckplatten aus Aluminium, die typischerweise eine Dicke von etwa 0,3 mm aufweisen, haben gegenüber Platten aus anderen Werkstoffen Vorteile, von denen hier nur einige genannt sind:
  • Eine gleichmässige Oberfläche, die sich gut zur mechanischen, chemischen und elektrochemischen Aufrauhung eignet.
  • Eine harte Oberfläche nach dem Anodisieren, was eine grosse Zahl von Abdrucken ermöglicht.
  • Leichtes Gewicht.
  • Niedrige Gestehungskosten.
Der Artikel ALUMINIUM ALLOYS AS SUBSTRATES FOR LITHOGRAPHIC PLATES von F. Wehner und R.J. Dean, 8. Internationale Leichtmetalltagung Leoben-Wien 1987, gibt einen Ueberblick über die Herstellung und Eigenschaften von Bändern für lithographische Druckplatten.
Zur Herstellung lithographischer Druckplatten werden heute überwiegend Aluminiumbänder eingesetzt, die durch Warm- und Kaltwalzen -- unter Einschaltung einer Zwischenglühung --aus Stranggussbarren gefertigt werden. In den letzten Jahren sind auch verschiedentlich Versuche unternommen worden, bandgegossene Aluminiumwerkstoffe zu lithographischen Druckplatten zu verarbeiten, wobei während des Walzens des gegossenen Bandes auf Enddicke jeweils mindestens eine Zwischenglühung eingeschaltet wurde.
Zur Erzielung einer gleichmässigen Aufrauhung beim elektrolytischen bzw. elektrochemischen Aetzen des auf Enddicke gewalzten Bandes ist dessen oberflächennahe Mikrostruktur von entscheidender Bedeutung.
Bisher ist es nicht gelungen, ausgehend von einem Gussband eine lithographische Druckplatte mit einer gegenüber konventionell über Strangguss gefertigten Druckplatten verbesserten Aetzstruktur herzustellen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem das auf Enddicke gewalzte Band ein für den elektrochemischen Aetzangriff optimales Mikrogefüge aufweist.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass das Walzen auf Enddicke mit einem Abwalzgrad von mindestens 90% und ohne weitere Wärmezufuhr durchgeführt wird.
"Ohne weitere Wärmezufuhr" bedeutet hier, dass dem gegossenen Band nach dem Verlassen des Giesswalzspaltes bis zum erfolgten Abwalzen auf Enddicke von aussen keine Wärme zugeführt wird. Wird das gegossene Band, welches nach dem Austritt aus dem Giesswalzspalt noch während einer gewissen Zeitdauer eine verhältnismässig hohe Temperatur aufweist, bereits kurze Zeit nach seiner Herstellung auf Enddicke gewalzt, so kann die Starttemperatur beim Walzen, insbesondere bei grossen Banddicken, erhöht sein. Bei geringen Banddicken entspricht die Verarbeitung auf Enddicke einem Kaltwalzen ohne Zwischenglühung.
Die Dicke des gegossenen Bandes beträgt bevorzugt max. 5 mm, insbesondere max. 4 mm. Eine ideale Mikrostruktur wird erreicht, wenn das gegossene Band max. 3 mm, insbesondere etwa 2,5 bis 2,8 mm, beträgt.
Grundsätzlich kann zur Herstellung des gegossenen Bandes jedes Bandgiessverfahren eingesetzt werden, wobei im Idealfall eine rasche Erstarrung bei gleichzeitiger Warmverformung im Giesswalzspalt erwünscht ist. Die beiden letztgenannten Eigenschaften erfüllt beispielsweise das Giesswalzverfahren, bei dem die Legierung im Giesswalzspalt zwischen gekühlten Walzen zu dem Band gegossen wird. Durch die Weiterverarbeitung des gegossenen Bandes durch Kaltwalzen bleibt die vorteilhafte Gefügestruktur in den oberflächennahen Bereichen infolge rascher Erstarrung erhalten.
Das kontinuierliche Giessverfahren ermöglicht gleichzeitig hohe Erstarrungsgeschwindigkeiten und sehr feine Korngrössen in oberflächennahen Bereichen durch dynamische Erholung unmittelbar nach dem Austritt des gegossenen Bandes aus dem Giesswalzspalt.
Die weitere Verarbeitung des gegossenen Bandes erfolgt durch Aufhaspeln des gegossenen Bandes zu einem Bund gewünschter Grösse. Im darauffolgenden Verarbeitungsschritt wird das Band in einem für die Herstellung von Lithoblechen geeigneten Kaltwalzwerk zur gewünschten Enddicke von 150 - 300 µm gewalzt.
Dem im Giesswalzspalt erstarrten und teilweise warmverformten Band wird zur Verhinderung einer Kornvergröberung bevorzugt keine weitere Wärme zugeführt. Beträgt die Dicke des gegossenen Bandes jedoch wesentlich mehr als 3mm, also z.B. 7mm, so kann es erforderlich sein, dass am gegossenen Band vor dem Walzen auf Enddicke unmittelbar nach dem Austritt aus dem Giesswalzspalt ein Warmwalzstich durchgeführt wird. Zur Erzielung einer optimalen Gefügestruktur und gleichzeitigen Minimierung kostenverursachender Verarbeitungsschritte sollte jedoch nach Möglichkeit auf eine derart geringe Dicke gegossen werden, dass auf einen Warmwalzstich verzichtet werden kann.
Das Kaltwalzen ohne Zwischenglühung führt zu einer stark kaltverformten Substruktur mit hoher Versetzungsdichte und damit zur bevorzugten Mikrostruktur, die einen gleichmässigen elektrochemischen Angriff beim Aetzen garantiert.
Neben dem Vorteil eines gleichmässigen Aetzangriffs weist ein erfindungsgemäss hergestelltes Band ausgezeichnete mechanische Eigenschaften auf, so z.B. eine hohe Festigkeit, die auch während dem Einbrennen eines photosensitiven Lackes bei der Herstellung lithographischer Druckplatten nur unwesentlich abnimmt.
Das erfindungsgemäss hergestellte Band ist zur Aetzung in HCL- und HNO3-Elektrolyten gleichermassen geeignet, wobei die Vorzüge der erzielten Mikrostruktur in besonderem Masse beim Aetzen in einem HNO3-Elektrolyten hervortreten.
Als Legierung zur Herstellung des erfindungsgemässen Bandes können grundsätzlich alle zur Herstellung von lithographischen Druckplatten üblicherweise verwendeten Aluminiumwerkstoffe eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind hierbei Legierungen aus der Reihe AA 1xxx, AA 3xxx oder AA 8xxx.
Lithographische Druckplatten aus einem erfindungsgemäss hergestellten Band weisen nach elektrolytischem Aetzen in einem HNO3-Elektrolyten eine im Vergleich zu konventionell hergestellten Druckplatten verbesserte Aetzstruktur bei gleichzeitig geringerem Energieverbrauch auf.
Der Vorteil einer erfindungsgemäss hergestellten lithographischen Druckplatte gegenüber einer konventionell gefertigten Platte zeigt sich auch darin, dass nach dem Einbrennen eines photosensitiven Lackes, beispielsweise während 10 min bei 250°C, die erfindungsgemäss hergestellte Druckplatte eine höhere Festigkeit aufweist.
Die vorstehend erwähnte vorteilhafte Mikrostruktur im oberflächennahen Bereich des Bandes entsteht im wesentlichen durch die schnelle Erstarrung an der Oberfläche. Als Folge der hohen Erstarrungsgeschwindigkeit erfolgt die Ausscheidung der Sekundärphasenpartikel in der Mikrostruktur in sehr feiner Form und in hoher Dichte. Diese Teilchen wirken als erste Angriffsstellen für das Aetzen, insbesondere wenn das elektrochemische Aufrauhen in einem HNO3-Elektrolyten durchgeführt wird. Die genannten Partikel weisen bei schneller Erstarrung des Bandes auf der Oberfläche einen mittleren Abstand von weniger als 5 µm auf und bilden dadurch ein zusammenhängendes Netz gleichmässiger Oberflächenangriffspunkte. Ausgehend von diesen ersten, gleichmässig und in hoher Dichte über die gesamte Bandoberfläche verteilten Angriffspunkten beginnt das Wachstum des eigentlichen dreidimensionalen Rauheitsmusters. Die geringe Grösse der genannten intermetallischen Phasen hat den weiteren Vorteil, dass sie die Zeitspanne der elektrochemischen Auflösung in der Anfangsphase des Aetzens erheblich verkürzen, wodurch elektrische Energie eingespart werden kann. Da mit der erfindungsgemässen raschen Erstarrung in den Oberflächenbereichen des Bandes bevorzugt Ungleichgewichtsphasen auftreten, ist die Auflösungsgeschwindigkeit der genannten feinen Partikel ebenfalls höher als die Auflösungsgeschwindigkeit der groben intermetallischen Phasen mit Gleichgewichtszusammensetzung, wie sie in konventionell verarbeiteten Werkstoffen vorliegen.
Ein weiteres wesentliches mikrostrukturelles Merkmal des erfindungsgemäss hergestellten Bandes ist die geringe Korngrösse, die sich während des Bandgiessens in den oberflächennahen Bereichen ergibt. Die hohe Dichte der Durchstosspunkte der Korngrenzen an der Oberfläche führt zusammen mit einer hohen Fehlstellendichte in den Körnern selbst zu chemisch aktiven Angriffspunkten für eine kontinuierliche Bildung neuer Aetzgrübchen.
Die vorstehend beschriebene Mikrostruktur in der Bandoberfläche führt zu einer wesentlichen Verbesserung des elektrochemischen Aetzvorgangs zur Ausbildung des bei lithographischen Druckplatten geforderten gleichmässigen Rauheitsmusters. Die Vorteile, die sich bei Verwendung des erfindungsgemäss hergestellten Bandes ergeben, sind die folgenden:
  • Gleichmässige Aetzstruktur als Folge einer hohen Dichte möglicher Aetzangriffspunkte an der Oberfläche
  • Aetzen in einem HNO3-Elektrolyten unter kritischen, elektrochemischen Prozessbedingungen
  • Ausdehnung der Aetzparameter in den Bereich niedriger Ladungsdichte und damit Einsparung von elektrischer Energie
  • Verhinderung von Aetzfehlern in HNO3-Elektrolyten als Folge unerwünschter Passivierungsreaktionen
  • Bildung eines dichten Netzes von Rissen in der Oxidschicht im Passivitätsbereich des anodischen Potentials durch eine hohe Dichte kleiner intermetallischer Partikel mit Ungleichgewichtsstrukturen
  • Bildung eines dichten Netzes von Fehlstellen in der natürlichen Oxidschicht im Passivitätsbereich des anodischen Potentials als Folge einer geringen Korngrösse mit vielen Korngrenzendurchstosspunkten in der Oxidschicht.
Die Vorteilhaftigkeit eines erfindungsgemäss hergestellten Bandmaterials gegenüber einem Bandmaterial aus konventioneller Fertigung ergibt sich aus den nachfolgend zusammengestellten Untersuchungsergebnissen zum Oberflächenzustand der Bänder, der -- wie vorstehend erwähnt -- das Aetzverhalten entscheidend beeinflusst. Das im Vergleich zu herkömmlichen Druckplatten verbesserte Aetzverhalten erfindungsgemäss hergestellter Druckplatten wird an zwei Beispielen erläutert und durch SEM-Aufnahmen dokumentiert; es zeigen bei 1000-facher Vergrösserung
Fig. 1 und 2
die Aetzstruktur konventionell hergestellter Druckplatten;
Fig. 3
die Aetzstruktur einer erfindungsgemäss hergestellten Druckplatte.
Als Werkstoff für die vergleichenden Versuche diente die Legierung AA 1050 (Al99.5). Die herkömmliche Herstellung eines Bandes mit einer Enddicke von 0,3 mm erfolgte über konventionellen Strangguss mit einer Zwischenglühung bei einer Dicke von 2,5 mm und anschliessendem Kaltwalzen auf Enddicke.
Zur erfindungsgemässen Herstellung eines Bandes von 0,3 mm Dicke wurde zunächst zwischen den Giesswalzen einer Bandgiessmaschine ein Band mit einer Dicke von 2,5 mm gegossen. Das derart gegossene Band wurde anschliessend ohne Zwischenglühung auf Enddicke kaltgewalzt.
In der Oberfläche der Bleche mit der Enddicke von 0,3 mm wurde die nachstehende Teilchenzahl intermetallischer Phasen pro Flächeneinheit ermittelt:
Bandgussmaterial: 6250 Teilchen/mm2
Stranggussmaterial: 3400 Teilchen/mm2
Die gleiche Messung im oberflächennahen Querschnitt führte zu folgendem Ergebnis:
Bandgussmaterial: 74000 Teilchen/mm2
Stranggussmaterial: 17500 Teilchen/mm2
In beiden Fällen handelte es sich um AlFeSi-haltige Phasen, deren Grösse und Verteilung während der Erstarrung in den oberflächennahen Bereichen durch stark unterschiedliche Erstarrungsgeschwindigkeit gegeben ist. Die höhere Flächendichte der Teilchen im Querschnitt ergibt sich durch das Plattwalzen der Körner.
Der zweite wesentliche Gefügeparameter, die Korngrösse, wurde bei der Zwischendicke von 2,5 mm ermittelt. Hierbei ist zu beachten, dass das Bandgussmaterial eigentlich in einem leicht verformten Gusszustand vorliegt, wogegen das Stranggussmaterial bei dieser Dicke nach einer Weichglühung im rekristallisierten Zustand vorliegt. Somit werden zwei repräsentative Korngrössen miteinander verglichen, da von dieser Dicke die gleichen Abwalzgrade zum Endzustand vorgenommen werden. Die Messung der Anzahl Körner pro Flächeneinheit an der Bandoberfläche bzw. im oberflächennahen Querschnitt haben zu den folgenden Ergebnissen geführt:
Oberfläche Querschnitt
Bandgussmaterial: 20000 Körner/mm2 48000 Körner/mm2
Stranggussmaterial: 250 Körner/mm2 520 Körner/mm2
Die feinen Körner des Bandgussmaterials sind grösstenteils auf Subkornbildung zurückzuführen, deren mittlere Grösse bei ca. 5 µm liegt, während das Rekristallisationskorn nach Coilglühung bei konventioneller Fertigung eine mittlere Grösse von ca. 70 µm aufweist.
Wie oben erwähnt, erfolgt die weitere Verarbeitung des Stranggussbandes und des erfindungsgemäss gegossenen Bandes durch Kaltwalzen auf die gewünschte Enddicke des Lithobandes im Dickenbereich von 0,2 bis 0,3mm. Eine wesentliche Eigenschaft des Lithobandes ergibt sich nun aus dem nachfolgenden Prozessschritt, der elektrochemischen Aufrauhung, welche eine möglichst gleichmässige Aetzstruktur auf der Oberfläche erzeugen sollte. Dafür werden einerseits Elektrolyte aus verdünnter Salzsäure (HCL) und andererseits Elektrolyte aus verdünnter Salpetersäure (HNO3) verwendet, die je nach dem gewünschten Plattentyp ein charakteristisches Aetzbild unter Einwirkung von Wechselstrom erzeugen.
Wird nun eine Aetzung im Salpetersäure-Elektrolyten vorgenommen, so zeigt die Praxis, dass eine gleichmässige Aetzstruktur nur unter Einhaltung gewisser Aetzparameter zu erreichen ist. Wird zum Beispiel aus wirtschaftlichen Gründen eine zu geringe Ladungsmenge (Coulomb) aufgewendet, so ergeben sich unregelmässige Aetzbilder mit meist streifenartigen Stellen, an denen kein Aetzangriff stattfand. Wird unter diesen kritischen Bedingungen geätzt, so kommen alle feinen Unterschiede in der Gefügestruktur des Substrates (Lithobandes) zum Vorschein und man kann eine Klassierung der verwendeten Lithowerkstoffe feststellen.
Die Ursache für die Empfindlichkeit des HNO3-Elektrolyten auf das elektrochemische Aetzverhalten von Aluminium liegt in seinem anodischen Passivbereich (Passivoxid) und der damit verbundenen erschwerten Keimbildung von Aetzgrübchen (pits). Erst bei einem anodischen Durchbruchspotential von +1,65 V (SCE) wird dieser Passivbereich durch die Bildung von Aetzgrübchen überwunden, während die pit-Bildung in HCL bereits am Korrosionspotential von -0,65 V (SCE) einsetzt. Dies hat bei anodischer Strombelastung im HNO3-Elektrolyten zur Folge, dass die im Gefüge vorhandenen intermetallischen Phasen zuerst im Potentialbereich -0,5 bis -0,3 V (SCE) aufgelöst werden, bevor die Aluminium-Matrix angegriffen wird und "pitting" entsteht. Die Verteilung dieser intermetallischen Phase bildet nun ein erstes Netzwerk von pits auf der geätzten Oberfläche und es ist deshalb wesentlich, in welcher Flächendichte diese Phasen auf der Oberfläche vorhanden sind.
Die erfindungsgemäss verbesserte Gefügestruktur wird nun offensichtlich, da durch die hohe Flächendichte an intermetallischen Phasen viele erste Angriffspunkte auf der noch passiven Aluminium-Oberfläche erzeugt werden.
Im selben Sinne ist die zweite struktuelle Verbesserung des feinen Kornes zu werten. Korngrenzen stellen immer Schwachstellen im natürlichen Oxidfilm von Aluminium dar. Je feiner das Korn, umso mehr Störstellen werden im darüberliegenden Oxidfilm erzeugt und umso höher ist die Keimbildungsrate für die Entstehung von Aetzgrübchen.
An zwei Beispielen wird nun das erfindungsgemäss verbesserte Aetzverhalten demonstriert:
Beispiel 1
Elektrolyt: 20 g/l    HNO3
1 g/l    Al
Raumtemperatur
Substratmaterial: AA 1050, in beiden Fällen identische Zusammensetzung
Gegenelektrode: Probenmaterial
Konventionell hergestelltes Lithoblech benötigte eine bei konstanter Spannung gemessene Ladungsmenge von mindestens 480 Coulomb/dm2, entsprechend einer Aetzdauer von 60 sec bei einer Anfangsstromdichte von 20 A/dm2, um eine gleichmässige Aetzstruktur zu erzeugen.
Hingegen benötigte das erfindungsgemäss hergestellte Lithoblech nur eine Ladungsmenge von 360 Coulomb/dm2 für die Bildung einer homogenen Aetzstruktur. Die Anfangsstromdichte war 17A/dm2 und die Aetzdauer 55 sec.
Beispiel 2
Die im gleichen Elektrolyten und unter Bedingungen wie im Beispiel 1 erzeugten Aetzstrukturen zeigten in Abhängigkeit der aufgewendeten Ladungsmenge folgendes, durch die Bilder der Fig. 1 bis 3 dokumentiertes Verhalten:
Fig. 1: 450 Coulomb/dm2, konventionell hergestelltes Lithoblech
Fig. 2: 410 Coulomb/dm2, konventionell hergestelltes Lithoblech
Fig. 3: 380 Coulomb/dm2, erfindungsgemäss hergestelltes Lithoblech

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für elektrolytisch aufgerauhte, lithographische Druckplatten, wobei die Legierung kontinuierlich zu einem Band gegossen und das gegossene Band nachfolgend auf Enddicke gewalzt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Walzen auf Enddicke mit einem Abwalzgrad von mindestens 90% und ohne weitere Wärmezufuhr durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gegossene Band ohne Zwischenglühung auf Enddicke kaltgewalzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des gegossenen Bandes max. 5 mm, vorzugsweise max. 4 mm, beträgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des gegossenen Bandes max. 3 mm, vorzugsweise etwa 2,5 bis 2,8 mm, beträgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung im Giesswalzspalt zwischen gekühlten Walzen einer Bandgiessmaschine zu dem Band gegossen und durch Kaltwalzen weiterverarbeitet wird, so dass die vorteilhafte Gefügestruktur in den oberflächennahen Bereichen infolge rascher Erstarrung erhalten bleibt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem im Giesswalzspalt erstarrten und teilweise warmverformten Band zur Vermeidung einer Kornvergröberung keine weitere Wärme zugeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am gegossenen Band vor dem Walzen auf Enddicke unmittelbar nach dem Austritt aus dem Giesswalzspalt ein Warmwalzstich durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Legierung aus der Reihe AA 1xxx, AA 3xxx oder AA 8xxx zu dem Band gegossen wird.
  9. Lithographische Druckplatte mit elektrolytisch aufgerauhter Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem mit den Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellten Band gefertigt ist und nach elektrolytischem Aetzen in einem HNO3-Elektrolyten eine im Vergleich zu konventionell hergestellten Druckplatten verbesserte Aetzstruktur bei gleichzeitig geringerem Energieverbrauch aufweist.
  10. Lithographische Druckplatte mit elektrolytisch aufgerauhter Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellten Band gefertigt ist und nach dem Einbrennen eines photosensitiven Lackes eine im Vergleich zu konventionell hergestellten Druckplatten höhere Festigkeit aufweist.
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