JP2008291305A - 平版印刷版用アルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【目的】熱間仕上げ圧延終了後、コイルとして巻き取った段階において、板表層部の再結晶の度合いが均一で、再結晶粒が微細、均一であり、熱間圧延以降に中間焼鈍を行うことなしに最終厚さまで冷間圧延することができ、電解処理時のピットの発生が均一で、ストリークの発生もなく、生産性の向上と製造原価の低減を可能とする平版印刷版用アルミニウム合金板の製造方法を提供する。
【構成】Ｍｇ：０．０５〜１．５％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｓｉ：０．０３〜０．１５％、Ｃｕ：０．０００１〜０．１０％、Ｔｉ：０．０００１〜０．１％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を、５００〜６１０℃の温度域で１時間以上の均質化処理を行った後、開始温度を４３０〜５００℃とし、終了温度を４００℃以上とする熱間粗圧延を行い、熱間粗圧延終了後、熱間仕上げ圧延の開始前に熱間粗圧延材を６０〜３００秒間保持して熱間粗圧延材の表面を再結晶させ、ついで、熱間仕上げ圧延を行い、熱間仕上げ圧延を３２０〜３７０℃の温度で終了してコイルとして巻き取ることにより、熱間仕上げ圧延材の表面の圧延方向と直交する方向における平均再結晶粒径を５０μｍ以下とすることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、平版印刷版用アルミニウム合金板、とくに電気化学的エッチング処理による粗面化に適し、製造時の生産性に優れた平版印刷版用アルミニウム合金板の製造方法に関する。

平版印刷版（オフセット印刷版を含む）の支持体としては、一般にアルミニウム合金板が使用されており、支持体については、感光膜の密着性向上と非画像部の保水性向上の観点から粗面化処理が行われるが、近年は、製版適性や印刷性能が優れていること、コイル材での連続処理が可能なことなどから、支持体用アルミニウム合金板の表面を電気化学的エッチング処理により粗面化する手法が急速に発展している。

また、印刷版の耐刷性の向上のために、アルミニウム合金板を支持体とする印刷版を通常の方法で露光、現像処理した後、加熱温度２００〜２９０℃、加熱時間３〜９分の条件で加熱処理（バーニング処理）することにより画像部を強化することが行われており、バーニング処理時に支持体の強度が低下することのない耐熱性（耐バーニング性）が求められている。さらに、印刷版として処理した場合、アルミニウム合金板支持体の不均一組織、非再結晶部分によるストリークの発生やムラ模様がないことも重要である。

電気化学的エッチング処理により比較的均一な電解粗面化が得られ、上記の強度、耐熱要求を満たすアルミニウム合金板としては、Ａ１０５０（アルミニウム純度９９．５％）相当材あるいはＡ１０５０相当材をベースとして特定量のＭｇ、Ｚｎを共存させた材料などが適用されており（特許文献１参照）、支持体の上に塗布される感光層を適切に選択することによって１０万枚にも及ぶ鮮明な印刷物を得ることが可能となっている。

従来、上記のＡ１０５０を基本とする平版印刷版用アルミニウム合金材は、鋳塊を均質化処理、熱間圧延した後、冷間圧延し、冷間圧延の途中で中間焼鈍処理を施して、圧延板表面の再結晶粒の平均結晶粒径を４０μｍ以下の再結晶組織とした後、２次冷間圧延を行うことにより、電気化学的エッチング処理時のピットの発生を均一にし、印刷版としての処理を行った場合におけるストリークの発生を防止している。しかしながら、中間焼鈍を行うことによる生産性の低下と製造原価の増大は避けられず、改善が望まれている。

熱間圧延後、焼鈍処理を行うことなしに冷間圧延して平版印刷版用アルミニウム合金板を得る方法として、熱間粗圧延と熱間仕上げ圧延からなる熱間圧延において、熱間粗圧延の開始温度を４５０℃以上とし、開始パスから５０ｍ／分以上の圧延速度、圧下量３０ｍｍ以上または１パス圧下率３０％のどちらかを満足する圧延を行い、熱間粗圧延の終了温度を３００〜３７０℃とし、ついで行う熱間仕上げ圧延の終了温度を２８０℃以上とし、コイルとして巻き取ることにより、板表面の再結晶を制御する方法が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００５−１５９１２号公報 特開平１１−３３５７６１号公報

中間焼鈍を省略するためには、熱間仕上げ圧延終了後、コイルとして巻き取った段階で再結晶していることが必要となるが、形成される再結晶粒径が粗大化することなく、中間焼鈍を施した材料と同様に微細、均一であり、また、板表層部の再結晶の度合いが均一であることが重要である。

このような組織を得るために、発明者らは、上記提案の方法をベースとして試験、検討を行った結果、鋳造時のミクロ偏析により、再結晶が生じ難い領域、歪が導入され難い領域が存在すると、熱間圧延終了後に粗大な再結晶粒と微細な再結晶粒が混在し易くなるため、熱間粗圧延の終了時点で微細な再結晶組織を形成させて表層部を均一化し、その後の熱間仕上げ圧延で適度の加工歪を与えて微細且つ均一な再結晶組織を得ることが重要であること、そのためには、熱間粗圧延の開始温度、熱間粗圧延終了から熱間仕上げ圧延までの材料の保持、熱間仕上げ圧延の終了温度の制御が重要であることを見出した。

本発明は、上記の知見に基づいて、さらに試験、検討を重ねた結果としてなされたものであり、その目的は、熱間仕上げ圧延終了後、コイルとして巻き取った段階において、板表層部の再結晶の度合いが均一で、再結晶粒が微細、均一であり、熱間圧延以降に中間焼鈍を行うことなしに最終厚さまで冷間圧延することができ、電気化学的エッチング処理時のピットの発生が均一で、印刷版としての処理を行った場合におけるストリークの発生もなく、生産性の向上と製造原価の低減を可能とする平版印刷版用アルミニウム合金板の製造方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための請求項１による平版印刷版用アルミニウム合金板は、Ｍｇ：０．０５〜１．５％、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｓｉ：０．０３〜０．１５％、Ｃｕ：０．０００１〜０．１０％、Ｔｉ：０．０００１〜０．１％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を、５００〜６１０℃の温度域で１時間以上の均質化処理を行った後、開始温度を４３０〜５００℃とし、終了温度を４００℃以上とする熱間粗圧延を行い、熱間粗圧延終了後、熱間仕上げ圧延の開始前に熱間粗圧延材を６０〜３００秒間保持して熱間粗圧延材の表面を再結晶させ、ついで、熱間仕上げ圧延を行い、熱間仕上げ圧延を３２０〜３７０℃の温度で終了してコイルとして巻き取ることにより、熱間仕上げ圧延材の表面の圧延方向と直交する方向における平均再結晶粒径を５０μｍ以下とすることを特徴とする。

請求項２による平版印刷版用アルミニウム合金板の製造方法は、請求項１において、前記熱間仕上げ圧延後、冷間圧延のみで所定の厚さの板材とすることを特徴とする。

本発明によれば、熱間仕上げ圧延終了後、コイルとして巻き取った段階において、板表層部の再結晶の度合いが均一で、再結晶粒が微細、均一であり、熱間圧延以降に中間焼鈍を行うことなしに最終厚さまで冷間圧延することができ、電気化学的エッチング処理時のピットの発生が均一で、印刷版としての処理を行った場合におけるストリークの発生もなく、生産性の向上と製造原価の低減を可能とする平版印刷版用アルミニウム合金板の製造方法が提供される。

本発明の平版印刷版用アルミニウム合金板における含有成分の意義および限定理由について説明すると、Ｍｇは、大部分がアルミニウムに固溶して、強度および耐熱軟化性（耐バーニング性）を向上させるよう機能する。また、マグネシウム酸化物の形成により電解粗面化時に処理液との濡れ性を向上させ、粗面化が促進される。Ｍｇの好ましい含有量は０．０５〜１．５％の範囲であり、０．０５％未満ではその効果が十分でなく、１．５％を越えると、粗面化処理におけるピットの均一性が低下し非画像部の汚れが生じ易くなる。

Ｆｅは、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物を生成し、またＳｉと共存してＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物を生成し、これらの化合物の分散により、再結晶組織が微細化され、これらの化合物がピット発生の起点となって電解処理時にピットの形成を均一にし且つピットを微細に分布させる。Ｆｅの好ましい含有量は０．１〜０．７％の範囲であり、０．１％未満では化合物の分布が不均一となって、電解処理時のピットの形成を不均一にする。０．７％を越えると、粗大な化合物が生成し、粗面化構造の均一性が低下する。

Ｓｉは、Ｆｅと共存してＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物を生成し、該化合物の分散により、再結晶組織が微細化され、これらの化合物がピット発生の起点となって電解処理時のピットの形成を均一にし且つピットを微細に分布させる。Ｓｉの好ましい含有量は０．０３〜０．１５％の範囲であり、０．０３％未満では化合物の分布が不均一となって、電解処理時のピットの形成を不均一にする。０．１５％を越えると、粗大化合物が生成し、また単体のＳｉの析出が生じ易くなって粗面化構造の均一性が低下する。

Ｃｕは、アルミニウムに固溶し易く、０．００１〜０．１％の含有範囲でピットを微細化する効果を有する。０．１％を越えて含有すると、電解処理時のピットを粗大且つ不均一にし易くなる。

Ｔｉは、鋳塊組織を微細にし、また結晶粒を微細化し、その結果、電解処理時のピット形成を均一にして、印刷版としての処理を行ったときのストリークの発生を防止する。Ｔｉの好ましい含有量は０．０００１〜０．１％の範囲であり、０．０００１％未満ではその効果が小さく、０．１％を越えて含有すると、Ａｌ−Ｔｉ系の粗大な化合物が生成して粗面化構造が不均一となり易い。なお、鋳塊組織の微細化のために、ＴｉとともにＢを添加する場合には、Ｔｉを０．０１％以下の範囲で含有させるのが好ましい。

本発明による平版印刷版用アルミニウム合金板には、Ｐｂ、Ｉｎ、ＳｎおよびＧａのうちの1種以上を、総量で０．００５〜０．０５％添加することにより、電解グレーニング性をさらに向上させることができ、少ない電気量で所望のピットパターンを得ることができる。Ｐｂ、Ｉｎ、Ｓｎ及びＧａからなる群から選択された1種以上の元素の総量が０．００５％より少ない場合はその効果が十分でなく、０．０５％を越えるとピットの形状が崩れ易くなる。

本発明による平版印刷版用アルミニウム合金板の製造は、前記アルミニウム合金の鋳塊を連続鋳造などにより造塊し、得られた鋳塊を均質化処理後、熱間圧延、冷間圧延することにより行われるが、最も特徴とするところは、熱間粗圧延と熱間仕上げ圧延からなる熱間圧延工程において、圧延開始温度、圧延終了温度、粗圧延から仕上げ圧延に移行するまでの保持時間を特定し、仕上げ圧延後、コイルとして巻き取った時の再結晶粒を制御することにより、熱間仕上げ圧延後、中間焼鈍を行うことなく冷間圧延のみで所定の厚さの板材とする点にある。

まず、前記の組成を有するアルミニウム合金の鋳塊の圧延面表層を面削して、ストリークスの原因となる不均一な組織を除去した後、５００〜６１０℃の温度域で１時間以上の均質化処理を行う。この均質化処理により、過飽和に固溶しているＦｅ、Ｓｉを均一に析出させ、電解処理時に形成されるエッチングピットが微細な円形となり耐刷性が向上する。均質化処理温度が５００℃未満では、Ｆｅ、Ｓｉの析出が十分でなく、ピットパターンが不均一になり易い。６１０℃を越える温度で均質化処理を行うと、Ｆｅの固溶量が増大するため、結果的にピット発生の起点となる微細な析出物が減少する。均質化処理の保持時間が１ｈｒ未満では、Ｆｅ、Ｓｉの析出が不十分となりピットパターンが不均一となり易い。

熱間圧延は、通常、熱間圧延ラインにおいて、粗圧延スタンドで熱間粗圧延を行った後、圧延材を仕上げ圧延スタンドに移行して、仕上げ圧延スタンドで熱間仕上げ圧延を行い、熱間圧延材としてコイルに巻き取ることにより行われるが、この場合、本発明においては、熱間粗圧延を４３０〜５００℃で開始し、４００℃以上の温度で終了して、熱間粗圧延終了後、仕上げスタンドに移行して熱間仕上げ圧延を開始する前に、熱間粗圧延材を６０〜３００秒間保持して熱間粗圧延材の表面を再結晶させる。

熱間粗圧延の開始温度が４３０℃未満では、材料の変形抵抗が大きく圧延パス回数が増加して生産性を低下させる。５００℃を超える温度では、圧延中に粗大な再結晶粒が生成して筋状の不均一組織となり易い。熱間粗圧延の終了温度が４００℃未満では、熱間粗圧延終了後の保持による再結晶が不十分となり、均一な表層組織が得難い。また、熱間粗圧延終了後熱間仕上げ圧延開始前の保持時間が６０秒未満では、再結晶が不十分となり、均一な表層組織が得難い。３００秒を超える時間保持すると、再結晶粒が成長して部分的に粗大な再結晶粒が生成し、熱間圧延終了段階で微細な再結晶粒が得難くなる。

ついで、熱間仕上げ圧延を行い、熱間仕上げ圧延を３２０〜３７０℃の温度で終了してコイルとして巻き取る。熱間仕上げ圧延の開始温度が４００℃未満ではこ熱間仕上げ圧延の終了温度が低くなり、再結晶が不十分でストリークの原因となる。熱間仕上げ圧延の終了温度が３２０℃未満では、再結晶が部分的にしか生ぜず、ストリークの原因となる。熱間仕上げ圧延の終了温度が３７０℃を超えると、再結晶粒が粗大となり、ストリークの原因となる。

上記の熱間圧延を行った後、コイルとして巻き取ることによって、熱間仕上げ圧延材の表面の圧延方向と直交する方向における平均再結晶粒径を５０μｍ以下とすることができ、熱間仕上げ圧延後、中間焼鈍を行うことなく冷間圧延のみで所定の厚さの板材とすることが可能となり、生産性の向上とそれに伴って製造コストの低減が達成できる。熱間仕上げ圧延材の表面の圧延方向と直交する方向における平均再結晶粒径のさらに好ましい範囲は４０μｍ以下である。

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明し、本発明の効果を実証する。これらの実施例は、本発明の好ましい一実施態様を示すものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１、比較例１
表１に示す組成を有するアルミニウム合金を溶解、鋳造し、得られた鋳塊の圧延面を５ｍｍ／片面づつ面削して厚さ５００ｍｍとし、各鋳塊について、表２に示す条件で均質化処理、熱間圧延を行い、熱間仕上げ圧延で板厚３ｍｍとして、コイルに巻き取った。熱間圧延後、中間焼鈍を施すことなしに冷間圧延を行い、板厚を０．３ｍｍの冷間圧延材とした。なお、表１〜２において、本発明の条件を外れたものには下線を付した。

コイルに巻き取った熱間仕上げ圧延材、および冷間圧延材を試験材として、コイルに巻き取った熱間仕上げ圧延材から試験材を採取し、以下の方法で、熱間仕上げ圧延材の表面の圧延方向と直交する方向における平均再結晶粒径を測定した。結果を表３に示す。

平均再結晶粒径の測定：試験材の表面を脱脂洗浄後、鏡面研磨した後、パーカー氏液で陽極酸化し、光学顕微鏡の偏光モードで結晶粒観察を行って、圧延方向と直交する方向の結晶粒径を切断法により求めた。

また、冷間圧延材について、以下の方法により、ムラ模様、ストリークスの有無を観察し、未エッチング部の発生についての評価、エッチピットの均一性の評価を行った。結果を表３に示す。

冷間圧延材を、脱脂（溶液：５％水酸化ナトリウム、温度：６０℃、時間：１０秒）−中和処理（溶液：１０％硝酸、温度：２０℃、時間：３０秒）−交流電解粗面化処理（溶液：２．０％塩酸、温度：２５℃、周波数：５０Ｈｚ、電流密度：６０Ａ／ｄｍ^２、時間：２０秒）―デスマット処理（溶液：５％水酸化ナトリウム、温度：６０℃、時間：５秒）−陽極酸化処理（溶液：３０％硫酸―温度：２０℃、時間：６０秒）し、水洗、乾燥して、一定の大きさに切り取り試験片とした。

各試験片について、ムラ模様、ストリークスの有無を観察した。また、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、５００倍の倍率で表面を観察し、視野の面積が０．０４ｍｍ^２となるよう写真を撮影し、得られた写真から未エッチング部の発生、エッチングピットの均一性を評価した。

ムラ模様の有無の観察：試験片の表面にムラ模様が目視で観察されるものを不良（×）、ムラ模様が観察されないものを良好（○）として評価した。
ストリークの有無の観察：試験片の表面にストリークが目視で観察されるものを不良（×）、ストリークが観察されないものを良好（○）として評価した。
未エッチング（未エッチ）部の発生についての評価：未エッチング部が２０％を超えるものは不良（×）、２０％以下のものは良好（○）とした。
エッチピット（ピット）の均一性の評価：円相当直径が１０μｍを越える大きなピットが全ピットに対して面積率で１０％を超えるものは不良（×）、１０％以下のものは良好（○）とした。

表３にみられるように、本発明に従う試験材１〜５はいずれも、ムラ模様、ストリークを生じることがなく、電解処理後のエッチング性に優れ、全面に均一なエッチングピットが形成されている。

これに対して、試験材６はＭｇ量が少ないため、電解処理において十分な粗面化が得られず、また試験材７はＭｇ量が多いため、粗面化処理におけるピットの均一性が低下する。

試験材８は、熱間粗圧延終了後、熱間仕上げ圧延開始までの保持時間が長いため、再結晶粒が成長して部分的に粗大な再結晶粒が生成し、熱間圧延終了段階で微細な再結晶粒が得られず、また、試験材９は、熱間粗圧延終了後、熱間仕上げ圧延開始までの保持時間が短いため、再結晶が不十分となって、板材の表層部に均一な再結晶組織が得られず、ともにムラ模様、ストリークが生じた。

試験材１０は熱間仕上げ圧延の終了温度が低く、再結晶が十分に行われず非再結晶部が生じたため、ムラ模様、ストリークが生じ、電解処理時のピットの均一性も劣るものとなった。試験材１１は均質化処理温度が低いため、Ｆｅ、Ｓｉの析出が十分でなく、電解処理時のピットパターンが不均一となり、未エッチング部も生じた。

Claims (2)

1. Ｍｇ：０．０５〜１．５％（質量％、以下同じ）、Ｆｅ：０．１〜０．７％、Ｓｉ：０．０３〜０．１５％、Ｃｕ：０．０００１〜０．１０％、Ｔｉ：０．０００１〜０．１％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を、５００〜６１０℃の温度域で１時間以上の均質化処理を行った後、開始温度を４３０〜５００℃とし、終了温度を４００℃以上とする熱間粗圧延を行い、熱間粗圧延終了後、熱間仕上げ圧延の開始前に熱間粗圧延材を６０〜３００秒間保持して熱間粗圧延材の表面を再結晶させ、ついで、熱間仕上げ圧延を行い、熱間仕上げ圧延を３２０〜３７０℃の温度で終了してコイルとして巻き取ることにより、熱間仕上げ圧延材の表面の圧延方向と直交する方向における平均再結晶粒径を５０μｍ以下とすることを特徴とする平版印刷版用アルミニウム合金板の製造方法。
2. 前記熱間仕上げ圧延後、冷間圧延のみで所定の厚さの板材とすることを特徴とする請求項1記載の平版印刷版用アルミニウム合金板の製造方法。