HUT57129A

HUT57129A - Method for electrolytic etching aluminium stencil plates

Info

Publication number: HUT57129A
Application number: HU91713A
Authority: HU
Inventors: Philip Adrian Atkinson; Nicholas James Brattan
Original assignee: Du Pont Howson Ltd
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1991-11-28
Also published as: CS58091A3; AU7197691A; NO910882L; NO910882D0; ZA911605B; JPH0770800A; BR9100958A; FI910745A0; IE910722A1; CA2037594A1; HU910713D0; FI910745A; GB9005035D0; EP0445959A1

Description

Eljárás alumínium nyomólemezek elektrolitikus maratására

Du Pont-Howson Ltd., Leeds, Nagy-Britannia

Feltalálók: ATKINSON, Philip Adrián, Leeds,

BRATTAN, Nicholas James, Leeds,

Nagy-Britannia

A bejelentés napja: 1991. 03. 05.

Elsőbbsége: 1990. 03. 06. (90 05035.2) Nagy-Britannia

A jelen találmány alumíniumnak, aluminiumötvözeteknek és alumíniummal bevont lemezeknek elektrolitikus maratására vonatkozik; közelebbről, de nem kizárólagosan alumíniumnak, aluminiumötvözeteknek és alumíniummal bevont lemezeknek a litográfiái nyomólemez-gyártás fényre érzékeny lemezeihez szükséges alaplemez előállításával kapcsolatos.

A fényre érzékeny lemezeknek azon típusa, amelyre ez a találmány vonatkozik hagyományosan egy olyan alaplemezből áll, amelyet fényre érzékeny anyaggal vonnak be. Ha a lemezt a sokszorosítandó képnek megfelelően fénysugárral megvilágítjuk, • · akkor a bevonat megváltoztatja a jellemzőit a fénysugárnak kitett részeken úgy, hogy a bevonatot az alaplemezről, a képet, nem alkotó részeken egy megfelelő előhívó segítségével szelektív módon el lehet távolítani, annak érdekében, hogy ezáltal egy nyomtatásra alkalmas kép [illetve egy (ki)maratásnak ellenálló felület] maradjon vissza. Az úgynevezett negatív működésű berendezéseknél a bevonat fénysugárnak ki nem tett részét eltávolítják. A bevonat azon részei, amelyeket nem távolítanak el, és amelyek ilyenformán a sokszorosítandó képet alkotják, általában víztaszító és festékszivó tulajdonságuak, míg az alaplemeznek az előhívás során szabaddá vált részei általában vizszivó és festéktaszitó tulajdonságuak.

Ennélfogva nyilvánvaló, hogy az alaplemez felszínének olyannak kell lennie, hogy a sokszorosítandó kép erősen tudjon rátapadni és olyan, hogy az vizzel könnyen nedvesíthető legyen. Ismert módszer az, hogy a sokszorosítandó kép tapadásának javítását és a képet nem alkotó részeken a nedvesitési jellemzők javítását az alaplemez érdesítésével (hagyományos elnevezéssel: maratásával) segítik elő még a fényre érzékeny bevonat felvitele előtt.

A maratott alaplemez felszíni durvaságát vagy érdességét például a középvonaltól való átlagos eltérés mérésével, az átlagos érdességgel lehet jellemezni.

A litográfiái nyomólemez-gyártás fényre érzékeny nyomólemezeinek alaplemezén megkívánt szemcsézettség milyensége a kész nyomólemezekkel szemben támasztott igényektől függ. így a finom szemcsézettség - azaz sekély bemélyedések - a féltónusok jobb reprodukcióját eredményezik, míg a durdva szemcsézettség - azaz mély bemélyedések - a képet nem alkotó részek jobb nedvesitési jellemzőit eredményezik. Azonban mindkét esetben egyaránt fontos, hogy a bemélyedések egyenletesen helyezkedjenek el az alaplemez felszínén, és azok elég közel legyenek egymáshoz, úgyhogy a bemélyedések között inkább csúcsok mint lapos kiemelkedések képződjenek .

A litográfiái nyomólemez-gyártásban az alaplemez elektrolitikus módszerrel történő maratása ismert módszer. A maratást általában úgy végzik, hogy az alaplemezt egy megfelelő elektrolitba belementik, majd szinuszos váltóáram hatásának teszik ki.

Alumínium és aluminiumötvözet alaplemezek maratására hagyományosan sósavat használtak elektrolitként. Azonban sósav alkalmazása esetén nehéz finom, egyenletes szemcsézettséget kapni és ennélfogva szükséges az elektrolit savkoncentrációjának a gondos kézbentartása, hogy biztosítsuk az állandó minőséget. Különösen igaz ez alumínium ötvözetek igy 3103-as (DIN 1745/76 és DIN 1712/76 szerint), alumínium-mangán ötvözet alaplemezként való használata esetén. Ilyen ötvözetek alaplemezként való alkalmazása különösen előnyös fokozott szilárdsága, repedésállősága és 200°C feletti hőállósága miatt, amely a nyomólemezen lévő kép kikeményitése során lép fel - ilyenformán növelik a lehúzható nyomatok számát.

Az alumínium alaplemezek maratásánál sósav-foszforsav keveréknek elektrolitként való használata ismert módszer. Míg ez a • ·· ··

- 4 módszer egyenletes szemcsézettséget képes eredményezni, nagymenynyiségü üledék képződik az alaplemezen, amely oda vezethet, hogy a lemez fényre érzékeny bevonata a lemez tárolása során oldhatatlanná válik. Ezért az üledéket általában el kell távolítani. A sósav-foszforsav keverék elektrolitként való alkalmazásának egy további hátránya, hogy az eljárás az előállítható szemcsézettség milyensége szempontjából rugalmatlan.

A sósavnak, illetve a sósav-foszforsav keveréknek a használata bizonyos alumínium ötvözetek alkalmazása esetén további hátrányokkal jár, mivel ezen mindkét elektrolit megtámadja az ötvözetben lévő szennyezőket és bemaródásokat okoz a felszínen.

Sósavnak 1-4 szénatomszámu monokarbonsavakkal együtt, elektrolitként való alkalmazása szintén ismert módszer. Ezen módszerrel finom, homogén szemcseszerkezetü alumínium és aluminiumötvözet alaplemezeket lehet előállítani. Azonban a sósav és a monokarbonsav relatív mennyiségének folyamatos nyomonkövetésére bonyolult analitikai módszerek szükségesek. Ezenfelül adalékoknak, mint például monokarbonsavaknak a sósavas elektrolitban való használata környezetvédelmi szempontból is kifogásolható lehet.

A jelen találmány egyik célja az volt, hogy alumínium, aluminiumötvözetek és alumíniummal bevont lemezek elektrolitikus maratására egy olyan eljárást adjunk, amely finom, homogén szemcseszerkezetet eredményez és amelynél nincs szükség az elektrolit komplex kémiai analízisére.

Meglepő módon úgy találtuk, hogy az alumínium, alumínium5 ötvözetek vagy alumíniummal bevont lemezek maratásánál finom, homogén szemcseszerkezetet lehet elérni, ha a hagyományos szinuszos hullámalaku váltakozó áram helyett négyszögletes hullámalaku váltakozó áramot használunk.

Ennek megfelelően a jelen találmány egy olyan eljárást javasol alumíniumból, aluminiumötvözetből vagy alumíniummal bevont lemezből készült lapoknak elektrolitikus maratására, melynek során a lapot vizes elektrolitba merítjük és váltakozó áramot vezetünk keresztül az elektroliton, ahol a váltakozó áramnak négyszögletes hullámalakja van.

Általában sósavat használunk és a sósavkoncentráció az elektrolitban 3-20 g/dm³ között van, és az elektrolitikus maratást vélszerü 5-45 V közötti feszültségen végrehajtani, még célszerűbben 10-35 V között 15 másodperc-4 perc közötti ideig, hogy egy olyan felületdurvitást kapjunk, amelynek átlagos érdessége - például egy Ránk Taylor Hobson Talysurffel-való mérés szerint 0,3-1,0 mikrométer. Az elektrolit hőmérséklete bármilyen megfelelő érték lehet, célszerűen 25-34°C. Egy másik lehetőség, hogy salétromsavat használunk, amely esetben 5-30 g/dm³ közötti koncentrációt lehet használni.

A négyszöghullámu váltakozó áram frekvenciája célszerűen 20-100 Hz, még célszerűbben 40-70 Hz. A feszültséget mindegyik félciklusban kívánságnak megfelelően lehet megválasztani, a célszerűségi tartományon belül. A pozitiv és negatív félciklusban feszültség értékek egymáshoz viszonyított célszerű aránya 1:2 és 1:1 között (pozitiv:negativ) van. Lehetséges ezenfelül az egyes félciklusok időperiódusának variálása is, miközben a frekvenciát a célszerűségi tartományon belül tartjuk. A pozitív és negatív félciklusbani időperiódusok egymáshoz viszonyított célszerű aránya 1:2 és 1:1 között (pozitív:negatív) van.

A maratást az alumíniumból, aluminiumötvözetből vagy alumíniummal bevont lemezből készült lapnak az elektrolitba való belemerítésével és a négyszöghullámu váltakozó áramnak az elektroliton való átbocsátásával hajtjuk végre, melynek során a lapot elektródaként használjuk. Egy második, hasonló lemezt használhatunk második elektróda gyanánt. Egy másik lehetőség, hogy a maratást folyamatos eljárásként hajtjuk végre úgy, hogy az alumíniumot, aluminiumötvözetet vagy az alumíniummal bevont lemezt folyamatos szalagban bocsátjuk keresztül az elektroliton. Ebben az esetben a négyszöghullámu váltakozó áram bevezetésére szolgáló elektródák például szénelektródák lehetnek, amelyek a szalag közelében vannak elhelyezve.

Maratás után az alumíniumot, alumniumötvözetet vagy alumíniummal bevont lemezt megfelelő elektrolitban eloxálhatjuk, célszerűen egyenáram segítségével. Ezt követően a lap maratott felületét, illetve a maratott és eloxált felületét; (ez az eset is lehetséges), be lehet vonni egy fényre érzékeny anyaggal, hogy fényre érzékeny lemezt kapjunk. A fényre érzékeny anyag lehet egy pozitív működésű anyag, mint például kinon-diazid és novolakk műgyanta vagy egy negativ működésű anyag, mint például egy fotopolimerizálható műgyanta. A fényre érzékeny lemezt ezután sokszorosítandó képnek megfelelően megvilágítjuk és megfelelő módon

kezeljük,‘hogy egy litográfiái nyomólemezt kapjunk.

A jelen találmány jobb megértése érdekében és, hogy bemutassuk hogy azt hogyan lehet megvalósítani, hivatkozni fogunk - csak példaként - az alábbi ábrákra, ahol:

1. a és l.b ábrákon látható egy szinuszos hullámalaku, illetve egy négyszögletes hullámalaku váltakozó áramnak megfelelő hullámalak,

2. -5. ábrák a 3103-os (DIN 1745/76 és DIN 1712/76 szerint) alumi- nium-mangán ötvözetből készült, elektrolitikusan maratott lapok elektronmikroszkópos felvételei; amelyek közül a

2. ábrán egy ötvözetből készült lap látható, amely a jelen találmánynak megfelelően lett maratva; a

3. ábrán egy ötvözetből készült lap látható, amely sósavas elektrolitban lett maratva szinuszhullámu váltakozó áram felhasználásával; a

4. ábrán egy ötvözetből készült lap látható, amely monokarboxll-savval adalékolt sósavas elektrolitban lett maratva szinuszhullámu váltakozó áram felhasználásával; és az

5. ábrán egy ötvözetből készült lap látható, amely monokarboxil-savval adalékolt sósavas elektrolitban lett maratva négyszöghullámu váltakozó áram felhasználásával;

6.-9. ábrák a 1050-es (DIN 1745/76 és DIN 1712/76 szerint)

99, 5%-os kohóaluminiumból készült, elektrolitikusan

maratott lapok (scanning) elektronmikroszkópos felvételei; amelyek közül a

6. ábrán egy alumíniumból készült lap látható, amely a jelent találmánynak megfelelően lett maratva; a

7. ábrán egy alumíniumból készült lap látható, amely sósavas eleketrolitban lett maratva szinuszhullámu váltakozó áram felhasználásával; a

8. ábrán egy alumíniumból készült lap látható, amely monokarboxil-savval adalékolt sósavas elektrolitban lett maratva szinuszhullámu váltakozó áram felhasználásával; a

9. ábrán egy alumíniumból készült lap látható, amely monokarboxil-savval adalékolt sósavas elektrolitban lett maratva négyszöghullámu váltakozó áram felhasználásával .

A következő példák a találmány további bemutatására szolgálnak .

1. példa

3103-as (DIN 1745/76 és DIN 1712/76 szerint) lapokat 10-20 g/dm^ koncentrációjú nátrium-hidroxid-oldatban zsírtalanítottunk 35-40’C-on 30 másodperig, majd leöblítettük azokat.

A lapokat ezután elektrolitikusan marattuk 7 g/dm^ koncentrációjú sósav felhasználásával 26-28°C-on, 16-18 V kapocsfeszültségü és 50 Hz frekvenciájú négyszöghullámu váltakozó áram felhasználásával. Az eredményként kapott maratott lapok átlagos érdessége • · • · · ·

- 9 0,6-0,8 mikrométer volt. Az egyik lap felszínének részlete a 2. ábrán látható.

1. összehasonlító példa

3103-as (DIN 1745/76 és DIN 1712/76 szerint) aluminium-mangán ötvözetből készült lapokat ugyanúgy zsírtalanítottunk, öblítettünk és marattunk, mint az 1. példában, csak szinuszhullámu váltakozó áramot használtunk. Az eredményként kapott maratott lapok átlagos érdessége 0,6-0,8 mikrométer volt. Az egyik lap felszínének részlete a 3. ábrán látható.

2. összehasonlító példa

3103-as (DIN 1745/76 és DIN 1712/76 szerint) aluminium-mangán ötvözetből készült lapokat ugyanúgy zsírtalanítottunk és öblítettünk mint az 1. példában. A lapokat ezután elektrolitikusan marattuk 8-10 g/dm³ sósavat és 15-30 g/dm³ egyfajta monokaraboxil-savat tartalmazó elektrolit felhasználásával 26-28°Con, 16-18 V kapocsfeszültségü és 50 Hz frekvenciájú szinuszhullámu váltakozó áram felhasználásával. Az eredményként kapott maratott lapok átlagos érdessége 0,6-0,8 mikrométer volt. Az egyik lap felszínének részlete a 4. ábrán látható.

3. összehasonlító példa

3103-as (DIN 1745/76 és DIN 1712/76 szerint) aluminium-mangán ötvözetből készült lapokat ugyanúgy zsírtalanítottunk, öblítettünk és marattunk, mint a 2. összehasonlító példában, csak négyszöghullámu váltakozó áramot használtunk. Az eredményként kapott maratott lapok átlagos felületi érdessége 0,6-0/8 mikrométer volt. Az egyik lap felszínének részlete az 5. ábrán látható.

2. példa

1050-es (DIN 1745/76 és DIN 1712/76 szerint) 99,5 %-os kohóaluminiumból készült lapokat zsírtalanítottunk, öblítettünk és marattunk ugyanazon körülmények között, mint az 1. példában. Az egyik lap felszínének részlete a 6. ábrán látható.

4. összehasonlító példa

1050-es (DIN 1745/76 és DIN 1712/76 szerint) 99,5 %-os kohóalumíniumból készült lapokat zsírtalanítottunk, öblítettünk és marattunk ugyanazon körülmények között, mint az 1. összehasonlító példában. Az gyík lap felszínének részlete a 7. ábrán látható.

5. összehasonlító példa

1050-es (DIN 1745/76 és DIN 1712/76 szerint) 99,5 %-os kohóalumíniumból készült lapokat zsírtalanítottunk, öblítettünk és marattunk ugyanazon körülmények között, mint a 2. összehasonlító példában. Az gyík lap felszínének részlete a 8. ábrán látható.

6. összehasonlító példa

1050-es (DIN 1745/76 és DIN 1712/76 szerint) 99,5 %-os kohóalumíniumból készült lapokat zsírtalanítottunk, öblítettünk és • · • · · • ···· ·· · marattunk ugyanazon körülmények között, mint a 3. összehasonlító példában. Az gyik lap felszínének részlete a 9. ábrán látható.

7. példa

3103-as (DIN 1745/76 és DIN 1712/76) alumínium-mangán ötvözetből készült lapokat 10-20 g/dm³ koncentrációjú nátrium-hidroxid-oldatban zsírtalanítottunk 35-40°C-on 30 másodpercig, majd leöblítettük azokat. A lapokat ezután elektrolitikusan marattuk 16 g/dm³ koncentrációjú salétromsav felhasználásával 26-28°Con. 50 Hz frekvenciájú és 18-20 V feszültségű négyszöghullámu váltakozó áramot használtunk. Az eredményként kapott lapok átlagos érdessége 0,6-0,8 mikron volt.

7. összehasonlító példa

3103-as (DIN 1745/76 és DIN 1712/76) alumínium-mangán ötvözetből készült lapokat ugyanúgy zsírtalanítottunk, öblítettünk és marattunk, mint a 7. példában, csak szinuszhullámu váltakozó áramot használtunk. Az eredményként kapott maratott lapok átlagos érdessége 0,6-0,8 mikron volt.

A 2. ábrának a 3. ábrával és a 6. ábrának a 7. ábrával való összehasonlításából tiszitán látszik, hogy ha alumínium vagy aluminiumötvözet maratásánál a szokványos sósavas elektrolitot használjuk úgy négyszöghullámu váltakozó áram alkalmazása a hagyományos szinuszhüllámu váltakozó áram helyett jóval finomabb és homogénebb alaplemez felszínt eredményez.

• «··· ·

A 2. és 6. ábrának a 4., illetve a 8. ábrával való összehasonlítása megmutatja, hogy a szokványos sósavas elektrolit használatával, de négyszöghullámu váltakozó áram alkalmazásával kapott maratott alumínium vagy aluminiumötvözet alaplemeznek ugyanolyan finom és homogén felszíne van, mint amelyet sósav-monokarboxilsav keverékelektrolit használatával és szinuszhullámu váltakozó áram alkalmazásával lehet kapni. Ezenfelül az 5. és 9. ábrából az is látható, hogy nem érünk el további előnyöket sósav-monokarbonsav keverékelektrolit használatával, ha azt négyszöghullámu váltakozó árammal együtt alkalmazzuk. Tovább egy ilyen módszer éppenséggel hátrányos a sósav és a monokarbonsav relatív koncentrációjának folyamatos nyomonkövetéséhez szükséges műszaki komplexitás miatt.

Claims

1. Eljárás egy alumíniumból, aluminiumötvözetból vagy alumíniummal bevont lemezből készült lap elektrolitikus maratására, amely eljárás magában foglalja a lapnak egy vizes elektrolitba való belemerítését és váltakozó áramnak az elektroliton való átbocsátását, azzal jellemezve, hogy a váltakozó áramnak négyszögletes hullámalakja van.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az elektrolit sósav koncentrációja 3-20 g/dm³.

3. Az 1. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az elektrolit salétromsav koncentrációja 5-30 g/dm³.

4. Az 1., 2. vagy 3. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a maratást 5-45 V feszültségtartomány mellett végezzük.

5. Az 1-4. igénypontok szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a maratást 15 másodperctől 4 percig végezzük.

6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az említett váltakozó áram frekvenciája 20-100 Hz tartományba esik.

7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az említett négyszöghullámnak mind pozitív, mind negatív félciklusa van és az említett pozitív illetve negatív félciklusokban a feszültségek aránya 1:1 és 1:2 között van.

8. A 7. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az említett pozitív és negatív félciklus idejének aránya 1:1 és

1:2 között van.

• · · ·

9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy legalább egy elektróda egy aliminiumból, aluminiumötvözetből vagy alumíniummal bevont lemezből készült lapból van.

10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy egy alumíniumból, aluminiumötvözetből vagy alumíniummal bevont lemezből készített folyamatos szalagot vezetünk keresztül az elektroliton.

11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy olyan munkafázist, amelyben a maratott felszint eloxáljuk.

12. Az 1-11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy tartalmaz egy olyan végső munkafázist, amelyben az alaplemezt egy fényre érzékeny anyaggal vonjuk be.