HU181155B

HU181155B - Method for producing lithographic plates made of aluminium alloy

Info

Publication number: HU181155B
Application number: HU80801816A
Authority: HU
Inventors: Alan Gray
Original assignee: British Aluminium Co Ltd
Priority date: 1979-07-20
Filing date: 1980-07-18
Publication date: 1983-06-28
Also published as: GB2057010A; FR2461595B1; IT8023578A0; US4360401A; NL8004170A; FR2461595A1; GB2055895A; GB2057010B; DE3027600A1; JPS5653095A; ES8102922A1; SE8005261L; ES493510A0; IT1132212B; YU184580A

Description

Eljárás alumíniumötvözetből készült litográfiái lemezek előállítására

A találmány alumíniumötvözetből készült litográfiái lemezek előállítására vonatkozik.

Alumíniumötvözetből készült litográfiái lemezek nem-szemcsés állapotban kerülhetnek felhasználásra bizonyos nem-kritikus alkalmazásoknál, de rendszerint elektrokémiai úton vagy mechanikusan szemcsésítik érdesített felület kialakítása érdekében. Ez növeli a lemezfelület vízvisszatartó tulajdonságait és segíti valamely fényérzékeny bevonat megtapadását. Az elektrokémiai szemcsésítést szokásosan úgy vég- 1 zik. hogy váltakozó feszültséget kapcsolnak valamely híg savoldatba merített alumíniumötvözetből készült lemezre. Ezt gyakran megelőzi egy gyenge előkezelés valamely alkalikus oldatban, szokásosan nátriumhidroxid-oldatban. a hengerlésnél használt kenőanyag- 1 maradék és a hulladék eltávolítása érdekében.

Az elektrokémiai szemcsésítés különösen jó eredményeket ad, de ez költséges. Abban az esetben, ha „kétoldalas’’ lapokra van szükség, ez további költségeket jelent. 2

Végeztek már kísérleteket szemcsésített litográfiái lemezek alumíniumból vagy alumíniumötvözetekből való előállítására alkalikus oldatban való egyszerű kémiai marás útján. Az ilyen eljárás gazdaságilag előnyös, mivel oly módon vitelezhető ki. hogy szalag 2 alakú anyagot folyamatosan vezetnek keresztül valamely megfelelő alkalikus oldaton és így automatikusan kétoldalas lapokat kapnak. Kereskedelmi tisztaságú alumínium vagy bármely eddig javasolt ötvözet használata esetén azonban az eredmények 3i gyengék voltak az elektrokémiai szemcsésítéshez hasonlítva és nem voltak alkalmasak elég jó minőségű litográfiái lemezek készítésére.

Munkánk során jelentős mértékű tapasztalatra 5 tettünk szert alumínium és alumíniumötvözetek alkalikus marása terén más célú. így építészeti termékek előállításánál, ahol durvább szemcsésítés is elfogadható. Kereskedelmi tisztaságú alumínium alkalikus oldatba történő marásánál az oldódási fo0 lyamat például katódos szabályozás közben megy végbe. A reakciósebességet a katódos folyamat szabályozza, amelyet a hidrogénfejlődés sebessége mutat. Ismeretes, hogy a reakciósebesség jelentős mértékben növelhető az alumíniumnál elektropozi5 tívabb elemeknek az ötvözésnél való hozzáadása útján. A folyamat pontos menete nem teljesen ismert, de úgy véljük, hogy az így képződött fémközötti részecskék megkönnyítik a hidrogénfejlődési folyamatot és elősegítik a gödröcskék kialakulj lását az egyes fémközötti részecskéket körülvevő alumíniumban. Ennek megfelelően kísérleteket végeztünk vasat, ónt és mangánt magukban foglaló alumíniumötvözeteken a marási folyamat meggyorsítást· érdekében. Ezek az elemek a marási folyamat 5 meggyorsulását okozzák, de ezeket nehéz bevinni megfelelő sűrűségben és egyenletes eloszlásban, így nem eredményezi a gödröcskék megfelelő sűrűségeloszlását.

Egy más a fentiekkel kapcsolatban közelebbi 0 megoldás abban áll, hogy az alumíniumnál elektro181155 negatívabb elemeket adnak az alumíniumhoz. Ismeretes, hogy magnézium hozzáadása alkalikus marásnál a gödröcskék egységesebb és sűrűbb eloszlását eredményezi a felületeken. Különösen magnézium és szilícium hozzáadása ismert építészeti termékek készítésénél. Ezek előállítása során a marás matt felületet szolgáltat, azonban a felület túlságosan durva litográfiái lapokhoz. A pontos mechanizmus nem teljesen ismert ebben az esetben sem, de úgy véljük, hogy a maró oldat előnyösen a magnéziumszilicid fémközötti részeket támadja meg és ezután kerül sor az alumínium marására az így képződött gödröcskékben.

Alumínium/kalcium-ötvözetek már jónéhány éve ismertek, de ezek a legutóbbi időkig csak kis mértékben kerültek még felhasználásra, ekkor is •csak olyan öntött termékek készítésére, ahol a jó hőállóság volt a követelmény. A legújabb időkben olyan alumínium/kalcium-ötvözetek kerültek alkalmazásra, ahol a kalciumhozzáadás az eutektikus pontnál vagy annak közelében volt, amelyek előre meghatározható nagyon jó rugalmassági tulajdonságokkal rendelkeznek. Kalciumnak alumíniumhoz való előzőekben felsorolt adagolása nem javította azonban az alkalikus marás jellemzőit. Azt találtuk azonban, hogy az alumínium és a kalcium bizonyos ötvözetei oly módon marathatok alkalikus oldatban, hogy használhatók litográfiái lemezekként.

A találmány tárgya eljárás litográfiái lemezek készítésére, amely abban áll, hogy valamely 0,1-4,5% Ca-t. a fennmaradó részben pedig normál szennyezőket magában foglaló alumíniumot tartalmazó ötvözetből készült lemez legalább egyik oldalát alkalikusan maratjuk mindaddig, ameddig egy sűrű, lényegében egyenletes eloszlású 0.2 pm és 3,0 pm közötti átlagos mélységű gödröcskékkel rendelkező felület nem képződik a maratott oldalon. Az ötvözet előnyösen legfeljebb 2.0% Mn-t foglal magában és legfeljebb 6.0% Zn-t is tartalmazhat.

A Ca mennyisége előnyösen 0.2-2.5%. elsősorban pedig 0.3-1.2%. bár ha Mn van jelen az ötvözetben. akkor az előnyös Ca-tartomány 0,2-2.5%. az Mn-mennyiség pedig 0.05-2.0%. előnyösen 0,1-1,5%.

Az ötvözet további elemeket is tartalmazhat. így 0,04-1,5% Fe-t, 0,03-5,0% Si-t. 0.005-1.0% Cu-t és 0.01-0.5% Cr-t, vagy ezek bármely kombinációját foglalhatja magában.

Az alkalikus marató oldatot úgy készíthetjük, hogy alkálifémhidroxidokat vagy ammóniát oldunk vízben, előnyösen nátriumhidroxid-oldatot használunk. Az ilyen oldatok koncentrációja 20 g/liter és 270 g/liter, előnyösen 20 g/liter és 100 g/liter között van. a marási hőmérséklet pedig 15-100 °C. előnyösen 40—80 C hőmérséklettartományban mozog. A maratáshoz használt oldatot úgy alkalmazhatjuk, hogy az ötvözetet bernerítjük az oldatba vagy az oldattal megpermetezzük az ötvözet felületét.

A találmány szerinti eljárást és a litográfiái lemezeket a következőkben példák útján ismertetjük a csatolt rajzokra hivatkozva. E rajzok közül az la-7a. ábrák a gödröcskemélységet tüntetik fel adott mélységű gödröcskék számához viszonyítva különböző ötvözetekre, az .13 lb-7b. ábrák a megfelelő felületprofilokat szemléltetik, míg a

8a., b. és c. ábrák további felületprofilokat mutatnak be.

Valamely a kívánt kalcium-mennyiséget tartalmazó ötvözetet félfolyamatos vagy folyamatos öntéssel készítünk, majd melegen és hidegen a kívánt méretre hengereljük azt. Az így előállított lemezt oly módon szemcsésíthetjük litográfiái lemez készítése érdekében, hogy azt 5 percre nátriumhidroxid-oldatba merítjük (50-100 g/1 50-70 °C-on). Az oldat koncentrációját és hőmérsékletét természetesen a kívánt maratási sebesség függvényében választhatjuk meg. Amennyiben 200 g/1 töménységű NaOH-oldatot használunk 80 °C-on, már egy perc alatt megfelelő szemcsésített felületet készíthetünk, míg 50 °C-on 40 g/1 NaOH-oldat használata esetén 10 perces bemerítésre van szükség. Kívánt esetben alkalmazhatunk olyan nátriumhidroxid-oldatot is. amelyhez valamely oxidáló szert adunk (a maratás meggyorsítása érdekében), A nátriumhidroxid-oldat tartalmazhat még komplexképzőket, felületaktív anyagokat és habzásgátlókat is.

A komplexképzők a polihidroxikarbonsavsókból kerülnek ki. ilyenek a nátriumglukonát. a szorbitol és az EDTA. A felületaktív anyagok a szulfonsavak, karbonsavak és foszforsavak fluor- vagy nátrium-alkilsói lehetnek, de kikerülhetnek a primer, szekunder és tercier hosszúláncú aminokból, kvaterner ammóniumsókból és az etilénoxid-vegyületekből is.

Habzásgátló szerek a szerves szilíciumvegyületek. alkilglikoiéterek vagy alkilszulfonátok lehetnek.

Bemerítésnél kétoldalas lemezeket kapunk. A szemcsésített lemezeket ezután megtisztítjuk a piszoktól salétromsavba vagy foszforsavba történő bemerítéssel, majd mossuk és eloxáljuk. A készítendő lemeztípustól függően fényérzékeny polimer-bevonatot vihetünk rá a lemezre egyvonalban. ahogy ez a gyakorlatban az előérzékenyített lapok készítésénél szokásos, vagy a fényérzékeny bevonatot felvihet! a lemezre a felhasználó is.

Az ily módon készített litográfiái nyomólemezek a következő előnyöket mutatják. Az elektrokémiai szemcsésítéssel egyenértékű vagy jobb szemcsés felületeket készíthetünk ezzel a módszerrel, amelynek során a lemezeket egyszerűen csak bemerítjük viszonylag nem költséges vegyszerek oldatába vagy ezekkel bepermetezzük a lemezeket. Nincs szükség a szemcsésítési folyamat előtti tisztításra vagy zsírtalanításra. A lemezek mindkét oldala egyidejűleg szemcsésíthető külön költségek nélkül és így az eljárás nagyon alkalmas kétoldalas lemezek készítésére. A lemezek mechanikai tulajdonságai kedvezőbbek, mint a meglevő ötvözetekből készült lemezeké, mivel a találmány szerinti lemezek nagy szilárdsága egyesül a jó hajlékonysággal. így például Al-Ca-ötvözetekből készült lemezek szakítószilárdsága 170-230 N/mm² tartományban van. nyúlása 6%, míg a hagyományos litográfiái lemezek szakítószilárdsága 150 N/mm² és nyúlása 3%. A lemezek alakíthatóságát növelhetjük, ha Zn-t adunk az ötvözethez, de ez nem befolyásolja döntően a szilárdsági tulajdonságokat és a szemcsésítést. Az 1. táblázatban a tipikus jellemzőket adjuk meg.

-2181155

1. Táblázat

A gödröcskemélységek eloszlása (l i-7a. ábrák)

Szakító- 0.2% szilárd- tömítő Nyúlás ság szilárd- % (N/mm²) ság (N/mm²)

1% Ca	179	160	6.5
3% Ca	222	173	6,0
4.5% Ca	262	192	4,0
1% Ca 1% Zn	180	159	7.0
3% Ca 1% Zn	222	175	7.0
1% Ca 1.5% Mn	239	210	5,0

Ily módon, ha kis mennyiségű Ca-t adunk normál tisztaságú Al-hez. olyan ötvözetet kapunk, amelyben a Ca finoman eloszlik fémközötti részecskék alakjában és megfelelő alkalikus oldatban történő maratásnál ezek a részecskék finomeloszlású gödröcskék ²⁰képződését segítik elő. így litográfiái használatra alkalmas szemcsésített felület keletkezik.

Azt találtuk, hogy Mn hozzáadása a biner ötvözethez olyan szerkezetet alakít ki. amelyben a gödröcskék mélyebbek lesznek ugyanolyan maratás ²⁵esetén és ezen túlmenően a gödröcskék belső felülete mikro-érdessé válik. E jelenség okát nem tudjuk megadni. Mn hozzáadása tehát javítja a lemez szilárdsági jellemzőit.

A 2. táblázatban az átlagos és a legnagyobb ³⁰gödröcskemélységeket adjuk meg számos — a találmány szerinti eljárással — szemcsésített ötvözetre és összehasonlításul feltüntetjük egy kereskedelmi forgalomban levő, elektrolitikusan maratott lemez megfelelő adatait. ³⁵

2. Táblázat

	Átlagos Legnagyobb ^4C
Ötvözet	Marás
	gödröcskemélység

Ezeket a grafikonokat egy Talysurf profiloméier adatai alapján készítettük és számítógéppel számítottuk. Ezek a grafikonok a gödröcskemélységet mutatják (vízszintes tengely) adott mélységű gödröcskék számához viszonyítva (függőleges tengely).

Feületi profilok (lb—7b. ábrák)

Ezek korrigált profilok (nagy hullámzások kiigazítása érdekében a hengerelt felületen), amelyek a gödröcskék finomságát és sűrűségét mutatják. Függőleges nagyítás 2000-szeres. vízszintes nagyítás 100-szoros. Egy jóminőségű finoman szemcsésített lemez tehát szűk mélységtartományú gödröcskékkel rendelkezik kis átlagmélységű gödröcskék körül, ahogy az la., lb.. 2a.. és 2b. ábrák mutatják. A bemutatott kereskedelmi lemezfelület (7a.. 7b. ábiák) egy durvaszemcsézetű lap. amely sósavban való elektrolitikus maratással készült.

A 8. ábra egy vázlatos maratási diagram, amelyet a következő ötvözetek alkalikus oldattal való maratási után kaptunk:

a) Ai—1% Ca ötvözet

b) Al—1% Ca—1,5% Mn ötvözet viszonylag mélyebb gödröcskéket mutat, mint a

c) Al—1 % Ca-1.5% Mn ötvözet megnagyobbodott gödröcskét mutat mikroérdes finom gödröcskékkel. amelyek átlagmélysége közelítőleg 0,1 pm és legnagyobb mélysége közelítőleg 0,3 pm.

Azt találtuk, hogy Fe. Si vagy Cu bevitele növeli a lemez szilárdságát, de durvább szemcsézetű lapot eredményez, míg Mn bevitele egyaránt növeli a szilárdságot és javítja a szemcsefinomságot.

Magától értetődik természetesen, hogy a fenti ötvözetekből készített lemezek elektrolitikusan is sze ncsésíthetők.

Kereskedelmi	Elektro-
litolemez	litikus	2.5 Mm	7,0 p:n
(7a. 7b. ábra) 99.6%	(HC1)
tisztaságú Al Al-1% Ca	Kémiai
(2a. 2b. ábra) Al-1% Ca	(NaOH)	0.4 pm	3—3.5 pm
1% Zn	Kémiai
(la. lb. ábra)	(NaOH)	0.5 pm	3—3,5 pm
Al-4.5% Ca	Kémiai
(3a. 3b. ábra)	(NaOH)	1.0 pm	4-4.5 pm
Al-1.0% Ca	Kémiai
-1.5% Mn	(NaOH)	1.0 pm	3.0 pm
BA 3003	Kémiai
(4a. 4b. ábra)	(NaOH)	1.4 pm	4.5 pm
BA 3003	Kémiai
(5a. 5b. ábra)	(NaOH+ +NaNO₂)	1.6 pm	5.5 pm
BA 1260	Kémiai
(6a. 6b. ábra)	(NaOH)	3.5 pm	7.5 pm

⁴⁵ Szabadalmi igénypontok:

Claims

1. Eljárás litográfiái lemezek készítésére, azzal jellemezve, hogy valamely 0.1-4,5% Ca-t, a fennmaradó részben pedig normál szennyezőket magában ⁵⁰ foglaló alumíniumot tartalmazó ötvözetből készült lemez legalább egyik oldalát alkalikusan maratjuk mindaddig, ameddig egy sűrű, lényegében egyenletes eloszlású. 0.2 pm és 3.0 pm közötti átlagos mélységű gödröcskékkel rendelkező felület nem képződik a ⁵⁵ maratott oldalon.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy olyan ötvözetet maratunk. amely legfeljebb 2.0% Mn-t tartalmaz.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás fogana^u tosítási módja, azzal jellemezve, hogy olyan ötvözetet maratunk, amely legfeljebb 6.0% Zn-t tartalmaz.

4. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy

-3181155 olyan ötvözetet használunk, amely 0,2-2,5% Ca-t tartalmaz.

5. A 4. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy olyan ötvözetet használunk, amely 0,3-1,2% Ca-t tartalmaz.

6. A 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy olyan ötvözetet használunk, amely 0,2-2,5% Ca-t és 0,05-2,0% Mn-t tartalmaz.

7. A 6. igénypont szerinti eljárás foganatosítási 10 módja, azzal jellemezve, hogy olyan ötvözetet használunk, amely 0,1-1,5% Mn-t tartalmaz.

8. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy további elemekként 0,04-1,5% Fe-t, 0,01-5,0% 15 Mg-t, 0,03-1,5% Si-t, 0,005-1,0% Cu-t és 0,01-0,5% Cr-t tartalmazó vagy ezek kombinációját ntagában foglaló ötvözetet használunk.

9. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az 20 alkalmazott alkalikus marató oldatot úgy készítjük, hogy alkáli fémhidroxidokat vagy ammóniát oldunk vízben.

10. A 9. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a maratást nátrium- 2’5 hidroxid-oldattal végezzük.

11. A 9. vagy 10. igénypont szerinti eljárás foga- natosítási módja, azzal jellemezve, hogy olyan oldatot használunk, amelynek a koncentrációja 20-270 g/1. 30

12. A 11. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az oldat koncentrációja 20-100 g/1.

13. A 9—12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a 35 maratást 15 °C és 100 ⁶C közötti hőmérsékleten végezzük.

14. A 13. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a maratast 40 °C és 80 °C közötti hőmérsékleten végezzük.

15. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a

5 maratást úgy végezzük, hogy az ötvözetet bemerítjük az oldatba.

16. Az 1—14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a maratást úgy végezzük, hogy a marató oldatot rápermetezzük az ötvözetre.

17. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy olyan marató oldatot használunk, amely az alkálifémperoxidok, perszulfátok, nitritek, nitrátok, klorátok, perldorátok és kloritek közül kikerülő oxidáló szert tartalmaz.

18. Az 1-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy olyan marató oldatot használunk, amelyhez alkálifémfluoridokat adunk.

19. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy olyan marató oldatot használunk, amely a polihidroxikarbonsavsók, így a nátriumglukonát. a szorbitol vagy EDTA közül kikerülő komplexképzőt tartalmaz.

20. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy olyan marató oldatot használunk, amely a szulfonsav, karbonsavak és a foszforsavak fluor- vagy nátrium-alkilsói, hosszú láncú primer szekunder vagy tercier aminok, kvaterner ammóniumsók és az etilénoxid-vegyületek közül kikerülő felületaktív anyagot tartalmaz.

21. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a szerves szilíciumvegyületek, alkilglikoléterek és az alkilszulfonátok közül kikerülő habzásgátló anyagot tartalmazó marató oldatot használunk.