ES2232347T3 - Banda de aleacion de aluminio para la fabricacion de placas litograficas y procedimiento de produccion. - Google Patents
Banda de aleacion de aluminio para la fabricacion de placas litograficas y procedimiento de produccion.Info
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Abstract
Una banda litográfica para picado electroquímico, que se fabrica a partir de una banda laminada en caliente que tiene una capa de superficie recristalizada de grano fino, realizada en una aleación de aluminio laminado que, además de las impurezas debidas a la fabricación, contiene los siguientes elementos: 0, 30 - 0, 40% de Fe, 10 0, 10 - 0, 30% de Mg, 0, 05 - 0, 25% de Si, no más de 0, 05% de Mn, no más de 0, 04% de Cu, teniendo la banda litográfica una resistencia a la tensión de Rm> 145 N/mm2 después de un templado de 240ºC/10 min, y adicionalmente la banda litográfica tiene una resistencia a la fatiga de doblamiento inverso perpendicular a la dirección de laminado de > 1250 ciclos en el ensayo de doblamiento inverso y está fabricada a partir de una banda laminada en caliente que tiene una capa de superficie recristalizada en continuo con granos globulíticos de un diámetro medio de < 50 micras.
Description
Banda de aleación de aluminio para la fabricación
de placas litográficas y procedimiento de producción.
La invención se refiere a una banda litográfica
para picado electroquímico, realizada en una aleación de aluminio
laminada, y a un procedimiento para su fabricación.
Se eligen requisitos muy elevados sobre la pureza
y la uniformidad de la superficie de la banda litográfica, por lo
tanto, deben tomarse medidas especiales durante el moldeo del
material precursor para que no se introduzcan en el metal óxidos u
otras impurezas. Los materiales precursores son lingotes de moldeo
rectangulares, que se laminan en finas bandas mediante conformado en
caliente y frío después de que el revestimiento moldeado se lamine.
El laminado final se realiza típicamente usando cilindros de acero
finamente granulados, de manera que se logra una superficie con
acabado laminado. Se hace referencia al producto semiterminado como
una banda offset o una banda litográfica y laminada típicamente en
bobinas.
Se usan como materiales patrón el aluminio puro
(AA1050) y aleaciones del tipo AlMn1 (AA3003, AA3103).
La banda laminada se procesa adicionalmente para
formar soportes de placas de impresión mediante el picado de la
superficie de la banda. Se conocen procedimientos de picado
mecánicos, químicos, y electroquímicos, y combinaciones de estos
procedimientos. El picado electroquímico (EC) se realiza típicamente
en baños de HCl o HNO_{3}; la topografía producida en este caso se
caracteriza por finos canales redondos de < 20 \mum de
diámetro; la placa de impresión se pica en toda su superficie y da
lugar a una apariencia sin textura (sin efectos de rayado). La
textura rugosa se protege mediante anodización, es decir, usando un
recubrimiento delgado de óxido fuerte. Aplicando un recubrimiento
fotosensible a la luz, el soporte de la placa de impresión se
convierte en una placa de impresión offset. Las placas de impresión
se exponen y revelan. En el caso de las placas positivas, el
recubrimiento fotográfico se calienta en el horno a temperaturas que
están en el intervalo que va desde 220-300ºC y
tiempos de templado de 3-10 min; los píxeles se
hacen resistentes a la abrasión mediante el tratamiento térmico, de
manera que la placa de impresión es adecuada para procesos de
presión elevada. En este caso, el soporte de la placa de impresión
de aluminio debe perder la menor fuerza posible, dado que las placas
blandas no pueden manejarse sin doblarlas.
La placa de impresión terminada se introduce en
la prensa de impresión. Es importante la sujeción precisa de la
placa en el cilindro de impresión, de manera que no tenga lugar
ningún movimiento durante el proceso de impresión. La experiencia ha
demostrado que si la placa de impresión no se fija perfectamente y
por lo tanto se tensa cíclicamente por doblamiento o torsión durante
la impresión, tienen lugar roturas de las placas en las prensas de
impresión offset rotatorias de proceso rápido. La causa es una
fractura por fatiga, que conduce a una interrupción inmediata del
proceso de impresión. Por lo tanto, los materiales de aluminio para
las placas de impresión offset deben tener una resistencia a la
fatiga y una resistencia a la fatiga a la flexión invertida lo
suficientemente elevadas, respectivamente, de manera que se evite la
rotura de la placa.
Se sabe que el tipo de material usado tiene una
influencia sobre la resistencia a la fatiga a la flexión invertida:
la experiencia ha demostrado que las placas de impresión offset
realizadas en aleaciones de AlMn (AAA003, AAA3103) tienden a la
rotura de las placas menos que las placas de impresión offset
realizadas en aluminio puro (AA1050). La desventaja de las
aleaciones de AlMn es un comportamiento de picado pobre en los
procesos de EC. Por lo tanto, el material AA1050 se usa
preferentemente para las placas picadas con EC.
Además, los fabricantes de placas de impresión
saben que se da una gran diferencia en la sensibilidad a la rotura
de placas dependiendo de la dirección en la que la placa de
impresión se retire de una banda de aluminio laminada: la
experiencia ha demostrado que si la placa se retira paralela a la
dirección de laminado sujetándola de tal forma que la dirección de
laminado primera apunte en la dirección del proceso de la prensa de
impresión, las placas se rompen significativamente con menos
frecuencia que con la retirada perpendicular a la dirección de
laminado ("dirección transversal"). Para evitar la rotura de
las placas, las placas de impresión para las prensas de impresión
offset rotatorias se retiran por lo tanto preferentemente de la
banda de aluminio laminada paralelas a la dirección de laminado (en
la "dirección longitudinal"). Esta medida representa una gran
restricción con respecto al coste-eficacia cuando se
cortan las bobinas en diferentes formatos de placas de
impresión.
Para aumentar la productividad, se han
desarrollado recientemente prensas de impresión que requieren placas
de impresión offset muy anchas de > 1700 mm de anchura. Las
placas para esta nueva generación de prensas de impresión deben
retirarse de la bobina de aluminio transversalmente a la dirección
de laminado, dado que actualmente, ni los fabricantes del producto
semiterminado ni los fabricantes de placas de impresión pueden
producir anchuras de > 1700 mm. Para las nuevas prensas de
impresión que requieren placas muy anchas, se necesita un material
de aluminio que tenga alta resistencia a la fatiga a la flexión
invertida transversal a la dirección de laminado.
Se puede ver a partir de la descripción que del
mercado de impresión ha surgido un nuevo perfil de requisitos para
las placas de impresión offset. El soporte de aluminio usado como
sustrato tiene que tener en consecuencia las siguientes propiedades
en combinación:
- -
- alta estabilidad térmica, de manera que el sustrato de aluminio no se haga blando cuando el recubrimiento fotográfico se meta en el horno (no recristalizado);
- -
- buen comportamiento de picado en los procesos de EC basados en HCl y HNO_{3}, de forma que el material de aluminio sea utilizable universalmente;
- -
- alta resistencia a la fatiga a la flexión invertida, particularmente en la dirección transversal crítica (en relación con la dirección de laminado), de forma que las placas de impresión se puedan retirar de la bobina de aluminio laminado en cualquier dirección arbitraria.
El objeto de la presente invención es desarrollar
una banda litográfica que tenga una estabilidad térmica elevada,
pueda picarse en procesos EC basados en HCl y HNO_{3} tan bien
como el aluminio puro, de lugar a una apariencia uniforme, sin
textura (sin surcos) después del picado EC, y tenga una resistencia
a la fatiga a la flexión invertida, perpendicular a la dirección de
laminado elevada. Adicionalmente, se va a especificar un
procedimiento con el que, usándolo, pueden fabricarse bandas
litográficas con las propiedades descritas anteriormente.
Este objeto se alcanza según la presente
invención mediante los aspectos especificados en las
reivindicaciones de la patente. Se ha demostrado que las placas de
impresión offset usables comercialmente que tienen una anchura mayor
de 1700 mm pueden así fabricarse, teniendo una resistencia a la
fatiga a la flexión invertida casi tan elevada como el AA 1050 en la
dirección longitudinal.
La nueva banda litográfica se caracteriza por un
intervalo de aleación limitado por un estrecho margen y por la
fabricación de un producto semiterminado controlado, usando el cual,
se produce una banda laminada en caliente recristalizada, de grano
fino. El procesado adicional debe llevarse a cabo también bajo
condiciones controladas, de manera que se mantenga el estado de
microestructura alcanzado en el proceso de laminación.
El desarrollo del nuevo material se llevó a cabo
partiendo del aspecto de mejorar significativamente la resistencia a
la fatiga a la flexión invertida de la banda litográfica laminada en
la dirección transversal, en relación con el material patrón AA
1050. A partir de los experimentos, se determinó que los elementos
de aleación que se encuentran y/o pueden conservarse en el cristal
mixto de aluminio en solución sólida son adecuados para este fin:
solamente aumentan la resistencia de una forma limitada, pero tienen
un efecto positivo sobre el comportamiento de fatiga. Los elementos
Mg, Cu, y Fe son especialmente interesantes a este respecto.
Como ya se ha indicado, se da una gran diferencia
en la sensibilidad a la rotura de las placas y a la resistencia a la
fatiga de doblamiento inverso, respectivamente, dependiendo de la
dirección en la que se retira la placa de impresión /
muestra de la banda de aluminio laminada. Correspondiente a la experiencia en la práctica, se ha determinado en experimentos de laboratorio que la resistencia a la fatiga de doblamiento inverso medida es mayor en un factor de 1,5-4 en las muestras retiradas paralelas a la dirección de laminado ("longitudinal") que en las muestras retiradas perpendiculares a la dirección de laminado ("transversal"). Además, se ha determinado que el análisis del material y las medidas de tecnología de fabricación tienen diferentes efectos sobre las propiedades en las direcciones longitudinal y transversal de la banda laminada texturizada. No hay una correlación fija entre la resistencia a la fatiga de doblamiento inverso en la dirección longitudinal y la resistencia a la fatiga de doblamiento inverso en la dirección transversal.
muestra de la banda de aluminio laminada. Correspondiente a la experiencia en la práctica, se ha determinado en experimentos de laboratorio que la resistencia a la fatiga de doblamiento inverso medida es mayor en un factor de 1,5-4 en las muestras retiradas paralelas a la dirección de laminado ("longitudinal") que en las muestras retiradas perpendiculares a la dirección de laminado ("transversal"). Además, se ha determinado que el análisis del material y las medidas de tecnología de fabricación tienen diferentes efectos sobre las propiedades en las direcciones longitudinal y transversal de la banda laminada texturizada. No hay una correlación fija entre la resistencia a la fatiga de doblamiento inverso en la dirección longitudinal y la resistencia a la fatiga de doblamiento inverso en la dirección transversal.
En los desarrollos de materiales previamente
publicados y patentados, respectivamente, sobre este tema (Patente
de EE.UU. 4.435.230 /Furukawa Aluminium Co.; Patente de EE.UU.
3.911.819/ Swiss Aluminium Ltd.; Patente de EE.UU.
4.729.939/Nishikawa y col.), el comportamiento de fatiga siempre se
observó en la dirección longitudinal, pero no en la dirección
transversal crítica. En el documento anteriormente mencionado
US-A-4.435.230, se describieron
bandas litográficas para picado electroquímico que estaban
realizadas en una aleación de aluminio laminada que contenía los
siguientes elementos: Mg 0,20%, Si 0,20%, Fe 0,30% (véase Ejemplos 8
y 19 en la presente invención). Se determinaron resistencias
tensoras de 17,1 y 17,5 kg/mm^{2}, respectivamente, para estas
bandas litográficas (correspondientes a 168 y 172 N/mm^{2},
respectivamente).
Por lo tanto, es objetivo de la presente
invención, proporcionar una banda litográfica que pueda picarse tan
bien como el aluminio puro en procesos de picado electroquímico
basados en HCl y HNO_{3}, y específicamente de lugar a una
apariencia uniforme, sin surcos, después del picado y tenga una
elevada resistencia a la fatiga de doblamiento inverso
perpendicular a la dirección de laminado.
Este objetivo se consigue según la presente
invención para una banda litográfica según el preámbulo de la
Reivindicación 1 mediante los aspectos característicos de la
Reivindicación 1 y para una banda litográfica según el preámbulo de
la Reivindicación 3, mediante los aspectos de la parte
caracterizadora de la Reivindicación 3. Finalmente, el objetivo se
alcanza mediante un procedimiento para fabricar una banda
litográfica que tiene los aspectos de la parte caracterizadora de la
Reivindicación 5 y mediante un procedimiento para fabricar un
soporte de placas de impresión que tiene los aspectos de la parte
caracterizadora de la Reivindicación 8 y mediante un procedimiento
para fabricar una placa de impresión para impresión offset rotatoria
que tiene los aspectos de la parte caracterizadora de la
Reivindicación 9.
Partiendo de aluminio puro Al99.5 con bajo
contenido en silicio, manganeso, y cobre, se ha determinado que la
adición combinada desde 0,10 a 0,30% de magnesio y 0,30 a 0,40% de
hierro aumenta la resistencia a la fatiga de doblamiento inverso
según el procedimiento de ensayo descrito, hasta valores por encima
de 1250 ciclos, transversal a la dirección de laminado. En una
mejora especialmente ventajosa de la idea de la presente invención,
se determinó que se conseguían más de 1800 ciclos de doblamiento en
la dirección transversal según el procedimiento de ensayo descrito
para una banda litográfica con una composición según la
Reivindicación 3.
Además, el material según la presente invención
proporciona un conjunto de ventajas adicionales sobre los materiales
litográficos previamente conocidos:
- -
- la adición de magnesio fomenta la recristalización en la banda laminada en caliente. La banda laminada en caliente recristalizada es necesaria para evitar una apariencia rayada del soporte de la placa de impresión picada. La experiencia ha demostrado que para evitar los efectos de rayado sobre la superficie de la banda laminada en caliente, deben existir una capa de granos globulíticos de < 50 \mum de diámetro y una capa recristalizada continua; para conseguir de manera fiable esto en la práctica, es deseable una recristalización completa de > 75%, véase la Tabla 1.
- -
- en el material que contiene magnesio, es detectable el aumento de la velocidad de picado, es decir, el picado del recubrimiento de la superficie se alcanza más fácilmente con cargas bajas que con aluminio puro libre de magnesio. Para alcanzar efectos evidentes, debe añadirse al menos 0,10%. Si el contenido excede el 0,3%, el ataque de grabado acelerado, conduce a una textura de picado no homogénea, que es inadecuada para placas de impresión.
- -
- el elemento Fe, en solución sólida sobresaturada, ejerce una influencia positiva sobre la estabilidad térmica. Según los resultados experimentales que existen, un contenido de aleación de 0,30-0,40% de Fe en combinación con una proporción elevada Fe: Si es óptimo. Contenidos inferiores tienen un efecto correspondientemente débil; contenidos superiores son dañinos, dado que el Fe solamente precipita en forma de fases gruesas en el molde, que son preferentemente atacadas durante el posterior ataque de grabado y conducen a una estructura de picado no uniforme.
En principio, también se concibe un aditivo de Cu
para mejorar el comportamiento de fatiga, como se describe, por
ejemplo, en la Patente de EE.UU. 3,911,819/ Swiss Aluminium Ltd. Sin
embargo, el Cu es un aditivo de aleación problemático, dado que los
aditivos de > 0,04% de Cu, que darían como resultado una mejora
del comportamiento de fatiga, tienen efectos desfavorables en el
picado EC, dado que se producen texturas extremadamente no
homogéneas.
Para conseguir una banda litográfica sin surcos
con elevada resistencia a la fatiga de doblamiento inverso
transversal a la dirección de laminado, además del análisis
minuciosamente restringido, es necesaria la fabricación del producto
semiterminado controlada. Después de que se lleven a cabo los
aspectos a) y b) especificados en la Reivindicación 5, se produce
una banda laminada en caliente según la presente invención que tiene
las siguientes características (véase Tabla 1).
La banda laminada en caliente se recristaliza en
continuo en gran medida y tiene granos globulíticos de < 50
\mum de diámetro sobre la superficie. La Figura 1a muestra una
ilustración esquemática de la microestructura de granos de la banda
laminada en caliente según la presente invención en sección
longitudinal. Se pueden reconocer los granos recristalizados
globulíticos de color oscuro, que se extienden sobre más del 75% del
espesor de la banda laminada en caliente total. Las regiones
oblongas grises representan granos no recristalizados. En
comparación, la Figura 1b muestra esquemáticamente la sección
longitudinal a través de una banda laminada en caliente fabricada
patrón, realizada en la aleación AA 1050; hay una microestructura
desigual no homogénea, que se recristaliza parcialmente en trozos
grandes y parcialmente no se recristaliza.
La microestructura se mantiene en principio hasta
la laminación adicional; la estructura homogénea de la banda
laminada en caliente según la presente invención evita efectos de
rayado en el espesor final de la banda.
La banda laminada en caliente según la presente
invención adicionalmente tiene una relación de resistencia residual
de RR= 10-20. La medida del valor RR en la banda
laminada en caliente permite una comprobación en la primera etapa de
la fabricación de los elementos disueltos Fe y Mg, que son
importantes para la resistencia a la fatiga de doblamiento inverso;
un valor RR que esté en el intervalo de 10-20
garantiza la proporción de los elementos en solución sólida que es
necesaria en la banda laminada final para la resistencia a la fatiga
de doblamiento inverso elevada en la dirección transversal. (La
relación de resistencia residual RR es una medida de la proporción
de aleación encontrada en el cristal mixto de aluminio en solución
sólida; el procedimiento de medida para determinar el valor de RR se
describe en la publicación Corrosion Science, Vol. 38, Nº 3, págs.
413-429, 1996).
Según la Reivindicación 5, aspecto c), la banda
laminada en caliente se enrolla en frío. Se debe prescindir del
templado final de la banda laminada en frío, dado que la resistencia
a la fatiga de doblamiento inverso puede aumentarse en la dirección
longitudinal por medio de templado suave (véase Patente de EE.UU.
4,435,230/Furukawa Aluminium Co. y Patente de EE.UU. 3,911,819 /
Swiss Aluminium Ltd.), pero se reduce al mismo tiempo en la
dirección transversal crítica.
Esto quiere decir que el procesado adicional,
hasta el picado EC tiene lugar a < 100ºC con el estado de
microestructura alcanzado en el proceso de laminación.
Las propiedades necesarias para el nuevo perfil
de requisitos de las placas de impresión:
- 1.
- estabilidad térmica elevada,
- 2.
- buen comportamiento de picado en procesos EC basados en HCl y HNO_{3} sin producir efectos de rayado, y
- 3.
- elevada resistencia a la fatiga de doblamiento inversa cuando las placas de impresión se retiran en la dirección transversal,
se determinaron según los
siguientes criterios de
ensayo.
La estabilidad térmica se prueba midiendo la
resistencia en el ensayo de tensión después de que la banda
litográfica se ha templado durante 10 minutos a 240ºC. Este es un
ensayo de templado estándar, que es normal para fabricantes de
placas de impresión y tratamientos de calentamiento en horno de
cubiertas, típicos en la práctica.
Requisito: después de 240ºC/10 minutos el
material debe tener una estabilidad térmica mayor que la de AA1050,
específicamente una Rm > 145 N/mm^{2}.
El que una banda litográfica pueda picarse mal o
bien durante el tratamiento electroquímico depende en gran medida
del proceso concreto del fabricante de placas de impresión. Por lo
tanto, un criterio de ensayo es insuficiente para la evaluación del
comportamiento de picado. En este caso, se prueban las tres
propiedades más importantes: el comportamiento de picado en el baño
de HCl, el comportamiento de picado en el baño de HNO_{3}, y la
tendencia al rayado.
Se pican muestras de 0,5 m^{2} a temperatura
constante y tasas de flujo constantes en un electrolito de 7 g/l de
ácido clorhídrico usando corriente alterna a 50 Hz. El picado EC se
lleva a cabo usando diferentes cargas de picado que están en el
intervalo que va de 500-1500 C/dm^{2}. El picado
de recubrimiento de superficie de las muestras, se alcanza
típicamente en este intervalo; ha desaparecido la superficie final
de laminado de tipo meseta y aparece una estructura de canales que
cubre la superficie.
Posteriormente, las muestras se clasifican según
el progreso del picado. Con este fin, se prueba siempre una muestra
patrón realizada en material AA 1050 y los materiales del ensayo se
evalúan cada uno en comparación con el patrón.
++ picado de recubrimiento de superficie
alcanzado antes que en el patrón,
+ picado de recubrimiento de superficie
alcanzado tan rápido como el patrón.
+- picado de recubrimiento de superficie
alcanzado después que en el patrón,
- picado de recubrimiento de superficie alcanzado
significativamente después que en el patrón.
Requisito: el material tiene que poder picarse
tan bien como el AA 1050, es decir, tiene que obtener una evaluación
de al menos + después del ensayo descrito.
Se picaron muestras de 0,5 m^{2} a temperatura
constante y tasas de flujo constantes en un electrolito de 10 g/l
(=1%) de ácido nítrico usando corriente alterna a 50 Hz. El picado
EC se llevó a cabo usando diferentes cargas de picado que estaban en
el intervalo que va de 500-1000 C/dm^{2}. El
picado de recubrimiento de superficie de las muestras se alcanza
típicamente en este intervalo, es decir, la superficie virgen de
cilindro con una textura final de laminado ha desaparecido y ha sido
sustituida por una estructura de canales que recubre la
superficie.
Posteriormente, las muestras se clasifican según
el progreso del picado. Con este fin, se prueba siempre también una
muestra patrón realizada en material AA 1050 y los materiales del
ensayo se evalúan cada uno en comparación con el patrón.
++ picado del recubrimiento de la superficie
alcanzado antes que en el patrón,
+ picado del recubrimiento de superficie
alcanzado tan rápido como en el patrón,
+- picado de recubrimiento de superficie
alcanzado después que en el patrón,
- picado de recubrimiento de superficie
alcanzado significativamente después que en el patrón.
Requisito: el material se tiene que poder picar
tan bien como el AA 1050, es decir, tiene que obtener una evaluación
de al menos + después del ensayo descrito.
Se puede comprobar usando macromordentado si una
banda litográfica presenta la apariencia sin textura deseada después
del picado EC. Las muestras se tratan en una solución de
macromordentado reciente (500 ml H_{2}O, 375 ml HCl, 175 ml
HNO_{3}, 50 ml HF, atacando durante 30 segundos a 25ºC); el grado
de rayado se determina entonces mediante una comprobación visual. La
evaluación se realiza mediante una comparación con las muestras
patrón, que se clasifican usando grados desde 1 (=muy rayado) hasta
10 (=libre de surcos, sin textura).
Requisito: Cada material debe obtener un grado
\geq5, lo que garantiza una apariencia sin surcos en la mayoría de
los procesos EC.
No hay un procedimiento de prueba estándar para
la tensión especial de las placas de impresión sobre el cilindro de
impresión. La prueba se realizó en un experimento de sucesivos
doblamientos, que la experiencia ha demostrado que proporciona
información sobre la sensibilidad a la rotura de placas.
Con este fin, se retiran de la banda litográfica
muestras de 20 mm de ancho y 100 mm de largo, de manera que el borde
longitudinal de la muestra es perpendicular ("transversal") a
la dirección de laminado de la banda de aluminio. Las muestras se
doblan una y otra vez mediante una máquina con un radio de 30 mm y
se cuentan los ciclos de doblamiento hasta la fractura; para
establecer un recuento de doblamiento, se prueban 10 muestras de
esta forma y se calcula el valor medio de los 10 valores. Este
recuento de doblamiento proporciona una indicación del
comportamiento de deformado y de fatiga del material. Comparando el
recuento de doblamiento de los diferentes materiales, es posible
hacer una afirmación sobre la sensibilidad a la rotura de placas que
guarde correlación con la experiencia de la práctica. Se tiene
cuidado de que se comparen solo espesores de banda iguales, dado
que el espesor influye en gran medida en el comportamiento de
deformado en el ensayo de doblamiento.
Requisito: el material nuevo debe tener un
recuento de doblamiento significativamente superior según este
procedimiento de prueba transversal a la dirección de laminado que
el AA 1050 y al menos un recuento de doblamiento del AA 3103,
específicamente un recuento de doblamiento > 1250 para espesor de
banda de 0,3 mm.
A continuación, se explicará la presente
invención según múltiples formas de realización ejemplares.
Ejemplos 1, 2,
3
Según la presente invención (Tabla
2)
Los ejemplos 1, 2 y 3 tienen la composición de la
aleación según la presente invención. Los materiales precursores
para las bandas son lingotes de molde rectangular de 600 mm de
espesor fabricados según el procedimiento de moldeado continuo. Tras
el moldeado continuo y el deslaminado de la cascarilla del moldeo,
los lingotes se templan usando una temperatura del metal de 580ºC/4h
y se enfrían a una tasa de enfriamiento > 25ºC hasta una
temperatura de 480ºC. Se lleva a cabo entonces la laminación en
caliente, siendo la temperatura final de la laminación en caliente
280-290ºC, siendo la reducción del espesor en el
último pase aproximadamente el 30%, y siendo el espesor de la banda
laminada en caliente 4 mm; la banda laminada en caliente
correspondiente se enfría hasta temperatura ambiente y tiene las
siguientes propiedades:
- -
- una recristalización del 80-85%, vista sobre el espesor de la banda,
- -
- un grano globulítico fino de 20-40 \mum de diámetro, medido en la superficie de la banda laminada en calien- te;
- -
- según la medida de la resistencia eléctrica, se establecieron relaciones de resistencia residual de RR= 13-16 (el valor RR es una medida para el componente de la aleación en solución sólida en el cristal mixto de aluminio; el procedimiento de medida para determinar el valor RR se describe en la publicación Corrosion Science, Vol. 38, Nº 3, págs. 413-429, 1996).
Las propiedades corresponden a los aspectos
esenciales enunciados en la Tabla 1 para bandas laminadas en
caliente hechas de la aleación según la presente invención usando el
procedimiento de fabricación según la presente invención; difieren
significativamente de las bandas laminadas en caliente típicas
hechas del material patrón AA 1050. La microestructura de granos de
una banda laminada en caliente según la presente invención se
muestra esquemáticamente en la Figura 1a. El valor RR en el
intervalo de 10-20 garantiza la proporción elevada
requerida de los elementos de la aleación Mg y Fe encontrados en
solución sólida, que es necesaria para la resistencia a la fatiga de
doblamiento inverso elevada.
La laminación en frío posterior se puede realizar
de diferentes formas, como se mostrará en ejemplos.
En el Ejemplo 1, la fabricación de la banda se
lleva a cabo usando templado intermedio; la tasa de calentamiento es
35ºC/h, la temperatura de templado es 400ºC, y el tiempo de templado
es 2 horas MT.
En el Ejemplo 2, la banda se fabrica usando
templado intermedio, siendo la tasa de calentamiento de 25ºC/s,
siendo la temperatura de templado 450ºC, y siendo el tiempo de
templado 1 min.
En el Ejemplo 3, la fabricación de la banda se
realiza sin templado intermedio.
Los espesores finales son 0,3 mm en cada caso. La
banda no recibe ningún templado adicional, sino que entra en el
proceso de fabricación de placas de impresión en estado laminado en
frío.
La Tabla 2 muestra que las bandas que tienen la
composición de la aleación según la presente invención, después del
procedimiento de fabricación especificado, cumplen los requisitos
con respecto a la estabilidad térmica (Rm> 145 N/mm^{2}) y
ciclos de doblamiento en la dirección transversal (> 1250);
además, tienen muy buen comportamiento de picado en sistemas de HCl
y HNO_{3}, que excede al del material patrón AA 1050 con respecto
a la velocidad de picado. Cuando se fabrican con templado intermedio
(Ejemplos 1,2) las bandas no tienen textura en absoluto y alcanzan
los mejores grados en el ensayo de rayado. Sin embargo, incluso
cuando se fabrican sin templado intermedio (Ejemplo 3), la
superficie picada está a pesar de todo lo suficientemente sin
textura y libre de surcos.
Ejemplos comparativos 6, 7,
8
(Tabla
3)
Las propiedades de los materiales patrón AA1050 y
AA3103 previamente usados para placas de impresión offset se
enuncian en la Tabla 3. Difieren de las bandas según la presente
invención esencialmente en del análisis; la fabricación del producto
semiterminado se realiza de la misma forma que para los ejemplos 1,
2, 3 según la presente invención.
Ejemplos
6+7
El material patrón AA1050 (aluminio puro), cuando
se fabrica con o sin templado intermedio, no cumple los requisitos
con respecto a la estabilidad térmica y la resistencia a la fatiga a
la flexión invertida en la dirección transversal. Cuando el AA 1050
se fabrica con templado intermedio (Ejemplo 6), la banda obtiene una
buena evaluación en la prueba de rayado; cuando se fabrica sin
templado intermedio (Ejemplo 7), la superficie picada presenta una
apariencia con surcos. Para el picado EC en los procesos de HCl y
HNO_{3}, son necesarias cargas mayores para un picado del
recubrimiento de la superficie para AA 1050 que para los ejemplos
según la presente invención.
Ejemplo
8
El material AA 3103 usado para placas de
impresión offset es una aleación que, debido a un contenido de Mn de
aproximadamente el 1%, cumple los requisitos de resistencia y
resistencia a la fatiga de doblamiento inverso. La desventaja del
material es que no es universalmente usable con picado EC; el picado
en el proceso de HNO_{3} no es posible y por tanto no es típico;
es necesaria una carga muy elevada para alcanzar una textura de
mordiente acanalada homogénea que cubre la superficie con picado EC
en el proceso de HCl. No se cumple el requisito del ensayo de
rayado.
Ejemplos comparativos 4, 5, 9,
10
(Tabla
4)
Las propiedades de las bandas litográficas para
placas de impresión offset, que se fabricaron a partir de materiales
que contenían magnesio, pero que de otra manera difieren en el
análisis y/o la producción de bandas de los ejemplos según la
presente invención, se resumen en la Tabla 4.
Los Ejemplos 4, 5, 9 comparten el aspecto de que
cumplen el requisito en el ensayo de rayado. Esto es porque las
bandas se fabricaron aquí, precisamente como los ejemplos 1, 2, 3
según la presente invención, a partir de una banda laminada en
caliente muy recristalizada. Además, pueden determinarse las
siguientes diferencias.
El ejemplo 4 se fabricó usando el análisis y la
fabricación según la presente invención, pero usando un templado
final de 200ºC/1h. La estabilidad térmica es similar y el
comportamiento de picado es igual de bueno en los dos sistemas de
ácidos que en el Ejemplo 3 según la presente invención. Sin embargo,
la resistencia a la fatiga de doblamiento inversa en la dirección
transversal no corresponde al nivel requerido.
El Ejemplo 9 difiere del análisis según la
presente invención en un contenido bajo de Fe < 0,3%; la
fabricación es idéntica al Ejemplo 3. Se puede ver que los
requisitos, con excepción de la estabilidad térmica, se cumplen. Se
puede concluir de esto que es necesario un contenido de Fe mayor
para alcanzar una estabilidad térmica lo suficientemente alta.
El Ejemplo 5 difiere del Ejemplo 3 según la
presente invención en un bajo contenido en Fe < 0,3% y en la
fabricación, que se realizó sin templado intermedio y con templado
final de la banda laminada en frío a 200ºC/1h. Esta variación
corresponde a un material que se describió en la Patente de EE.UU.
4,435,230 (Furukawa Aluminium Co.). Según la memoria descriptiva de
la patente, se distingue por un buen comportamiento de fatiga (en la
dirección longitudinal) y un buen comportamiento de picado en el
proceso de HCl. Puede demostrarse que falta el requisito para la
resistencia a la fatiga de doblamiento inverso en la dirección
transversal crítica y tampoco se alcanza la estabilidad térmica
deseada. El comportamiento de picado, como se describe en la
patente, es bueno.
El Ejemplo 10 es un material que se describió en
la Patente de EE.UU. 3,911,819 (Swiss Aluminium Ltd.). La aleación
se diferencia sobre todo por una adición de Cu. Se atribuye buen
comportamiento de fatiga al material, lo que es comprensible según
el análisis. No hay declaración a cerca del comportamiento de picado
en la patente. Se determinó que las adiciones de Cu > 0,04%
tenían efectos negativos en el picado electroquímico tanto en la
aleación AA 1050 como en la AA 3103. El material que contiene Cu en
el Ejemplo 10, solo es usable para picado puramente mecánico
simplemente, no es adecuado para picado electroquímico en procesos
de HCl o HNO_{3}, dado que no alcanza las cualidades de las bandas
litográficas requeridas.
Se puede ver a partir de la descripción de los
ejemplos comparativos que solo los ejemplos según la presente
invención, tienen la combinación deseada de todas las
propiedades:
- -
- elevada estabilidad térmica,
- -
- buen comportamiento de picado en procesos EC basados en HCl y HNO_{3},
- -
- una apariencia macroscópicamente libre de surcos, y
- -
- una resistencia a la fatiga de doblamiento inverso elevada cuando las placas de impresión se retiran en la dirección transversal crítica,
y por lo tanto tienen la calidad
requerida para una placa de impresión
offset.
| Grado de recristalización | Tamaño de Grano. | Relación de | |
| Proporción sobre el | Diámetro medio de grano medido | resistencia residual | |
| espesor de la capa (%) | en una capa superficial de 200 \mum | Valor RR | |
| Patrón AA 1050 | 0 - 50% | > 50 \mum | 20-30 |
| Material según la | 75-100% | 20-40 \mum | 10-20 |
| presente invención |
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Claims (9)
1. Una banda litográfica para picado
electroquímico, que se fabrica a partir de una banda laminada en
caliente que tiene una capa de superficie recristalizada de grano
fino, realizada en una aleación de aluminio laminado que, además de
las impurezas debidas a la fabricación, contiene los siguientes
elementos:
0,30 - 0,40% de Fe,
0,10 - 0,30% de Mg,
0,05 - 0,25% de Si,
no más de 0,05% de Mn,
no más de 0,04% de Cu,
teniendo la banda litográfica una
resistencia a la tensión de Rm> 145 N/mm^{2} después de un
templado de 240ºC/10 min, y adicionalmente la banda litográfica
tiene una resistencia a la fatiga de doblamiento inverso
perpendicular a la dirección de laminado de > 1250 ciclos en el
ensayo de doblamiento inverso y está fabricada a partir de una banda
laminada en caliente que tiene una capa de superficie recristalizada
en continuo con granos globulíticos de un diámetro medio de < 50
\mum.
2. La banda litográfica según la Reivindicación
1, caracterizada porque las impurezas son individualmente
menores que 0,03% y en suma son menores que 0,10%.
3. Una banda litográfica para picado
electroquímico, que se fabrica a partir de una banda laminada en
caliente con una capa de superficie recristalizada de grano fino,
realizada en una aleación de aluminio laminado con los siguientes
contenidos restringidos:
0,05 - 0,15% de Si
0,30 - 0,40% de Fe
0,15 - 0,30% de Mg
no más de 0,005% de cobre,
no más de 0,01% de manganeso,
no más de 0,01% de cromo,
no más de 0,02% de zinc,
no más de 0,01% de titanio,
no más de 50 ppm de boro,
siendo el aluminio restante y las
impurezas adicionales debidas a la fabricación, en total menos de
0,05%, teniendo la banda litográfica una resistencia de fatiga de
doblamiento inverso perpendicular a la dirección de laminado de >
1250 ciclos en el ensayo de doblamiento inverso y teniendo una
resistencia de tensión de Rm> 145 N/mm^{2} después de un
templado de 240ºC/10 min y está fabricada a partir de una banda
laminada en caliente que tiene una capa de superficie recristalizada
en continuo con granos globulíticos de un diámetro medio de < 50
\mum.
4. La banda litográfica según una de las
Reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la banda
litográfica está fabricada a partir de una banda laminada en
caliente que está recristalizada en continuo hasta más del 75%.
5. Un procedimiento para fabricar una banda
litográfica, caracterizado porque
- a)
- se fabrica un lingote de laminación de un espesor > 500 mm a partir de una aleación según una de las reivindicaciones 1 a 3 en moldeo continuo y se homogeniza durante al menos 2 horas a temperaturas en el intervalo de 480-620ºC;
- b)
- la laminación en caliente se lleva a cabo con una reducción del espesor en el último pase de laminación en caliente en el intervalo de 15-75%, una temperatura final de laminación caliente > 250ºC, y un espesor de banda laminada en caliente de 2-7 mm, de tal forma que la banda laminada en caliente, después de enfriarla hasta temperatura ambiente, tiene granos globulíticos recristalizados en la superficie con un diámetro medio < 50 \mum y una relación de resistencia residual de RR= 10-20;
- c)
- la laminación en frío se lleva a cabo con o sin templado intermedio, siendo el grado de laminación > 60% después del templado intermedio;
- d)
- el procesado adicional hasta el picado EC, mediante estiramiento, desengrasado, corte, y/o decapado, se realiza manteniendo el estado de microestructura alcanzado en el proceso de laminación (a temperaturas < 100ºC).
6. El procedimiento según la Reivindicación 5,
caracterizado porque el templado intermedio se realiza usando
una velocidad de calentamiento lenta (10-75ºC/h) a
una temperatura del metal de 300 - 500º y tiempos de templado de
> 1 hora.
7. El procedimiento según la Reivindicación 5,
caracterizado porque el templado intermedio se realiza usando
una velocidad de calentamiento rápida (5-40ºC/h) a
una temperatura del metal de 400-500º y tiempos de
templado desde 2 seg - 2 min.
8. Un procedimiento para fabricar un soporte de
placa de impresión a partir de una banda litográfica según una de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la banda
litográfica se pica mediante picado electroquímico en baño de HCl o
HNO_{3} bajo corriente alterna y posteriormente se oxida
anódicamente.
9. Un procedimiento para fabricar una placa de
impresión para impresión rotatoria offset a partir de un soporte de
placa de impresión según la reivindicación 8, caracterizado
porque el soporte de placa de impresión está provisto de una capa
sensible a la luz hidrófoba.
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