JP5753389B2 - 印刷版用アルミニウム合金板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明に係る印刷版用アルミニウム合金板は、さらに、Mg:0.005〜0.05質量%およびCu:0.005〜0.05質量%から選択される少なくとも一方を含有するのが好ましい。
はじめに、本発明の一実施形態に係る印刷版用アルミニウム合金板について説明する。
本発明の一実施形態に係る印刷版用アルミニウム合金板は、電解粗面化処理が施され、印刷版の支持体として使用される。
かかる印刷版用アルミニウム合金板は、Si:0.03〜0.15質量%、Fe:0.2〜0.6質量%、Ti:0.005〜0.05質量%、Ni:0.005〜0.10質量%含有するとともに、Mn:0.005〜0.05質量%、Mg:0.005〜0.05質量%およびCu:0.005〜0.05質量%から選択される少なくとも一方を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物からなる組成を有し、かつ中間焼鈍を行わない冷間圧延を行うことにより製造され、板表面に存在する金属間化合物のうち、最大長さが1〜10μmである、Niを含有する金属間化合物の個数密度が200〜4000個/mm2である。
Siは、Al−Fe−Si系金属間化合物を形成して電解粗面化処理時の初期ピットの形成を促進させて、未エッチング部の発生を抑制するとともに電解粗面の均一性を向上させる。また、アルミニウム合金板の強度を向上させる効果も有する。
Si量が0.03質量%未満であると金属間化合物が不足するため初期ピットの形成が不足する。その結果、未エッチング部(率)が増加するとともに、電解粗面が不均一となる。また、アルミニウム合金板の強度も不足する。
一方、Si量が0.15質量%を超えると粗大な金属間化合物が形成される。その結果、電解粗面が不均一となる。
Si量は、0.05〜0.13質量%とするのが好ましく、0.05〜0.10質量%とするのがより好ましい。
Feは、Al−Fe系金属間化合物を形成して電解粗面化処理時の初期ピットの形成を促進させて、未エッチング部の発生を抑制するとともに電解粗面の均一性を向上させる。また、アルミニウム合金板の強度を向上させる効果も有する。
Fe量が0.2質量%未満であると金属間化合物が不足するため初期ピットの形成が不足する。その結果、未エッチング部が増加するとともに、電解粗面が不均一となる。また、アルミニウム合金板の強度も不足する。
一方、Fe量が0.6質量%を超えると粗大な金属間化合物が形成される。その結果、最大長さが1〜10μmである、Niを含有する金属間化合物の個数密度が多くなるとともに、電解粗面が不均一となる。
Fe量は、0.3〜0.5質量%とするのが好ましい。
Tiは、鋳塊組織を微細化する作用を有する。通常、Tiを添加する場合には、Ti:B=5:1の割合とした鋳塊微細化剤(TiB)を、ワッフルあるいはロッドの形態で溶湯(溶解炉、介在物フィルター、脱ガス装置、溶湯流量制御装置のいずれかに投入された、スラブ凝固前の溶湯)に添加する。そのため、含有割合に応じたBも必然的に添加されることとなる。
Ti量が0.005質量%未満であると微細化効果が不十分となり、電解粗面の均一性にも悪影響を及ぼす。
一方、Ti量が0.05質量%を超えると微細化効果が飽和するとともに、粗大な金属間化合物が形成されるようになる。その結果、電解粗面が不均一となる。
Ti量は、0.008〜0.04質量%とするのが好ましく、0.008〜0.02質量%とするのがより好ましい。
Niは、アルミニウム合金板の化学溶解性を向上させ、電解粗面化処理時のエッチング量を増大させる。また、Al−Fe−Si−Ni系金属間化合物を形成させる。この金属間化合物は、Al−Fe−Si系金属間化合物よりも電気化学的な電位が貴であるため、電解粗面化時における初期ピットの形成をより一層促進させることができる。そのため、短時間で均一な電解粗面を形成することが可能となる。
Ni量が0.005質量%未満であると化学溶解性の向上が不十分であるとともに初期ピットの形成能が不十分となる。その結果、電解粗面が不均一となるとともに、未エッチング率が高くなる。また、最大長さが1〜10μmである、Niを含有する金属間化合物の個数密度が少なくなる。
一方、Ni量が0.10質量%を超えると化学溶解性が過剰に促進されるため、電解粗面におけるピットの均一性が損なわれる。また、Al−Fe−Si−Ni系金属間化合物が多く形成されるためにアルミニウム合金板の強度も不足する。
Ni量は、0.007〜0.08質量%とするのが好ましい。Niの上限量は、0.03質量%や0.02質量%などとすることもできる。
Mn、MgおよびCuはいずれも、アルミニウム合金板中に固溶することにより強度を向上させる効果を有する。
Mn量、Mg量およびCu量がいずれも0.005質量%未満であるとその効果が小さい。
一方、Mn量、Mg量およびCu量がそれぞれ0.05質量%を超えると粗大な金属間化合物が形成される。その結果、電解粗面が不均一となる。
なお、Mnの上限量は、0.04質量%、0.02質量%や0.01質量%などとすることができる。
Mgの上限量は、0.03質量%、0.02質量%や0.01質量%などとすることができる。
Cuの上限量は、0.03質量%や0.01質量%などとすることができるが、含有量が高くなるに連れて未エッチング部が増加する傾向にある。
残部はAlと不可避的不純物である。本発明における不可避的不純物としては、Zn、Cr、Zr、Ga、Vなどが挙げられる。これらの不可避的不純物は、総計して0.05質量%以下の含有量であれば本発明の所望する効果を阻害しないので、当該含有量までは組成に含有することを許容することができる。
中間焼鈍を行わずに冷間圧延を行うことにより、製造コストの低減が可能となる。また、連続焼鈍による中間焼鈍を行わないので多数のロールと接触することもない。そのため、板材表面の傷付きを低減させることができる。つまり、当該傷付きの有無を見ることによって中間焼鈍を行ったか否かを容易に判別することができる。
Al−Fe−Si−Ni系金属間化合物などの、Niを含有する金属間化合物は、電解粗面化処理時の初期ピットの起点として作用し、エッチング性および粗面の均一性に顕著な影響を及ぼす。前記したように、Niを含有する金属間化合物であるAl−Fe−Si−Ni系金属間化合物は、その他の金属間化合物であるAl−Fe−Si系金属間化合物などより電気化学的な電位が貴であるため、電解粗面化処理時における初期ピットの形成をより一層促進させる。その結果、短時間で均一な電解粗面を形成することが可能になる。
最大長さが1〜10μmである、Niを含有する金属間化合物の個数密度が200個/mm2未満であると、初期ピットの形成が不足してエッチング性および粗面の均一性が低下する。
一方、最大長さが1〜10μmである、Niを含有する金属間化合物の個数密度が4000個/mm2を超えると粗大なピットが形成され易くなる。その結果、電解粗面が不均一となる。
なお、かかる個数密度は、670〜2830個/mm2とするのが好ましい。
次に、本発明の一実施形態に係る印刷版用アルミニウム合金板の製造方法について説明する。
鋳造工程S1は、前記した組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を鋳造する工程である。
均質化熱処理工程S2は、鋳造工程S1で鋳造した鋳塊を380〜550℃で均質化熱処理を行う工程である。
均質化熱処理を行うことによって、鋳塊の鋳造時に析出される金属間化合物に加えて、鋳塊の均質化熱処理時に析出する金属間化合物も、初期ピットとして作用させることが可能となる。そのため、均一な電解粗面を得ることができるようになる。
均質化熱処理の温度が380℃未満であると、均質化が不十分であることに加え、Niを含有する金属間化合物の析出量が少なく、冷間圧延後の個数密度が不足するため、初期ピットの形成が促進され難くなる。その結果、粗面のエッチング性、均一性が劣る。また、圧延中の動的再結晶が不十分であり、圧延板の結晶組織が不均一となる。
一方、均質化熱処理の温度が550℃を超えると、その後の熱間圧延の温度が高くなり、結晶粒が過剰に成長してしまうため、電解粗面の均一性が損なわれる。従って、均質化熱処理の温度は380〜550℃で行えばよく、380〜530℃とするのが好ましい。
ところで、均質化熱処理の温度が505℃を超えると、380℃以上で析出した最大長さが1〜10μmである、Niを含有する金属間化合物が再固溶し、未エッチング率が若干高くなってしまう。従って、均質化熱処理の温度のより好ましい範囲は380〜505℃であり、さらに好ましい範囲は420〜505℃である。均質化熱処理の時間は、均質化を十分に行うことができればよく、適宜に設定することができる。特に限定されるものではないが、例えば4時間程度とすることができる。なお、経済的には、24時間以内が好ましい。
熱間圧延工程S3は、均質化熱処理工程S2で均質化熱処理を行った温度のままの鋳塊を、炉内冷却および再加熱を行わないですぐに熱間圧延を開始し、圧延終了温度(圧延板の巻取温度)が300〜370℃となるように圧延板を製造する工程である。
後記するように、本発明においては、熱間圧延により製造された圧延板はその後、中間焼鈍を行わない冷間圧延が行われることで印刷版用アルミニウム合金板となる。そのため、電解粗面の均一性を確保するためには板材はできるだけ均一な金属組織を有していることが求められる。従って、圧延板は、熱間圧延が終了した時点で再結晶している必要がある。
熱間圧延の圧延終了温度が300℃未満であると圧延板は巻取り後に再結晶しないため、電解粗面の均一性が劣ってしまう。
一方、熱間圧延の圧延終了温度が370℃を超えると結晶粒径が粗大となり、マクロ組織も粗大となるため、電解粗面の均一性が劣ってしまう。
冷間圧延工程S4は、熱間圧延工程S3で熱間圧延した圧延板に対して中間焼鈍を行わない冷間圧延を行うことで印刷版用アルミニウム合金板を製造する工程である。
冷間圧延工程S4を行うことによって、印刷版用アルミニウム合金板として必要な厚さに調整する。ここまで何度か説明したように、本発明においては冷間圧延を行うにあたって中間焼鈍を行わない。金属間化合物が中間焼鈍によって固溶したり、微細化したりしないようにするためである。また、中間焼鈍を行わないことにより、製造コストの低減と、多数のローラと接触することによる表面の傷付きの低減と、を図っている。
このような他の工程としては、例えば鋳造工程S1で得られた鋳塊の表面を一定の厚さ寸法で面削して偏析を取り除く工程、熱間圧延割れが生じたアルミニウム合金板や線状欠陥が生じたアルミニウム合金板を検出してこれを生産ラインから除く工程、冷間圧延工程S4後にコイルから巻き戻し、所定の長さに切断する工程等を挙げることができる。
表1に示す組成の実施例1〜5、参考例6、実施例7〜9、参考例10および比較例1〜13に係るアルミニウム合金を調製した。なお、実施例1〜5、参考例6、実施例7〜9、参考例10および比較例1〜13に係るアルミニウム合金を合金1〜23として表1に示している。
バーニング処理は、雰囲気温度250℃に設定した空気炉に試験片を挿入し、炉蓋を閉めた後に再び雰囲気温度が250℃に到達してから10分間経過後に炉内から取り出すことで行った。引張試験による引張強さは、板材素材そのまま(表1において「合金板素材」と示す。)の場合は引張強さが170MPa以上のものを良好とし、引張強さが170MPa未満のものを不良とした。また、バーニング処理後の場合は引張強さが130MPa以上のものを良好とし、引張強さが130MPa未満のものを不良とした。前記基準に照らし、板材素材そのままの場合もバーニング処理後の場合も良好であったものの引張強さの評価を「○」とし、少なくとも一方が不良だったものの引張強さの評価を「×」とし、表1中に記載した。
まず、これらの評価をするにあたって、塩酸による粗面化処理は次の条件で行った。
塩酸による粗面化処理は、アルミニウム合金板を5質量%水酸化ナトリウム水溶液中で温度50℃、30秒間脱脂した後、1質量%硝酸中で室温、30秒間中和洗浄した。中和洗浄されたアルミニウム合金板を2質量%塩酸中で電流密度120A/dm2、周波数50Hz、温度25℃の電解条件で10秒間の電解処理する方法にて交流電解粗面化処理した。
電解粗面化処理されたアルミニウム合金板を5質量%水酸化ナトリウム水溶液中で温度50℃、10秒間デスマット処理し、30質量%硝酸中で室温、30秒間中和洗浄した。そして、水洗および乾燥を行い、これを評価試料とした。
未エッチング率=粗面化されていない部分の面積/全体の面積×100・・・(1)
求めた未エッチング率[%]から未エッチング部評価を行った。未エッチング部評価は、未エッチング率が0〜3%のものを◎(極めて良好)とし、未エッチング率が3〜5%のものを○(良好)とし、未エッチング率が5%を超えるものを×(不良)とした。本明細書においては、◎または○を合格とし、×を不合格とした。
なお、実施例1〜5、参考例6、実施例7〜9、参考例10および比較例1〜13に係るアルミニウム合金、すなわち、合金1〜23は、表1中に示す含有量の成分以外にも不可避的不純物を含んでいる。各成分と不可避的不純物の合計は100質量%となる。表1中の「−」は、該当する成分を添加していないことを示し、表1中の下線は、本発明の要件を満たさないことを示す。
特に、実施例1〜4、参考例6、実施例8、9は、未エッチング部評価および均一性評価が極めて良好であった。
比較例2は、Si量が上限値を超えていたので、板材素材そのままおよびバーニング処理後の引張強さが不良となり、引張強さの評価が不合格となった。また、均一性評価が不良となり、塩酸による粗面化処理についての評価が不合格となった。
比較例4は、Fe量が上限値を超えていたので、均一性評価が不良となり、塩酸による粗面化処理についての評価が不合格となった。
比較例6は、Ti量が上限値を超えていたので、均一性評価が不良となり、塩酸による粗面化処理についての評価が不合格となった。
比較例8は、Ni量が上限値を超えていたので、バーニング処理後の引張強さが不良となり、引張強さの評価が不合格となった。また、均一性評価が不良となり、塩酸による粗面化処理についての評価が不合格となった。
比較例12は、Mn量が上限値を超えており、比較例13は、Mg量が上限値を超えていたので、ともに均一性評価が不良となり、塩酸による粗面化処理についての評価が不合格となった。
次に、実施例の中から合金2および合金5を選択し、これらを溶解して鋳造し、鋳塊を製造した。製造した鋳塊を面削して550mmの厚さとし、この鋳塊を表2に示す温度で4時間の均質化熱処理を行い、その温度のまま均質化熱処理の直後に熱間圧延を開始し、表2に示す圧延終了温度で熱間圧延を終了し、厚さ3mmの圧延板を製造した。そして、この圧延板に対して中間焼鈍を行わない冷間圧延を行い、厚さ0.3mmの実施例11、12、14、15、参考例13、16、17および比較例14〜19に係るアルミニウム合金板を製造した。なお、冷間圧延の前後も焼鈍を行わなかった。
表2に、実施例11、12、14、15、参考例13、16、17および比較例14〜19の製造条件および最大長さが1〜10μmである、Niを含有する金属間化合物の個数密度の測定結果と、引張強さの測定結果と、塩酸による粗面化処理についての評価結果と、を併せて示す。なお、実施例12は前記した実施例2と合金の組成および製造条件が同じものである。
なお、表2中の下線は、本発明の要件を満たさないことを示す。
特に、実施例11、12、参考例17は、未エッチング部評価および均一性評価が極めて良好であった。
比較例15は、均質化熱処理温度が上限値を超えていたので、均一性評価が不良となり、塩酸による粗面化処理についての評価が不合格となった。
比較例17は、均質化熱処理温度が下限値未満であり、熱間圧延の圧延終了温度が下限値未満であった。そのため、未エッチング部評価および均一性評価が不良となり、塩酸による粗面化処理についての評価が不合格となった。
比較例19は、熱間圧延の圧延終了温度が下限値未満であったので、均一性評価が不良となり、塩酸による粗面化処理についての評価が不合格となった。
次に、中間焼鈍によるアルミニウム合金板の表面の傷付き易さを調べるため、合金2および合金5を用いて、前記と同様にして鋳塊を製造した。製造した鋳塊を面削して550mmの厚さとし、この鋳塊を表3に示す温度の均質化熱処理を行い、その温度のまま直後に、表3に示す圧延終了温度で熱間圧延を終了し、厚さ3mmの圧延板を製造した。そして、この圧延板を冷間圧延して厚さ0.3mmの実施例18、19および比較例20、21に係るアルミニウム合金板を製造した。なお、比較例20、21は、厚さ2.0mmで、450℃×0sec相当の連続焼鈍ラインによる中間焼鈍を行った。
表3に、実施例18、19および比較例20、21の製造条件とともに、中間焼鈍の有無および板材表面の傷の評価を示す。なお、実施例18、19はそれぞれ、前記した実施例2、5と合金の組成および製造条件が同じである。
これに対し、比較例20、21は、中間焼鈍を行ったので、いずれも板材表面に傷が付いていた。
S2 均質化熱処理工程
S3 熱間圧延工程
S4 冷間圧延工程
Claims (3)
- 電解粗面化処理が施され、印刷版の支持体として使用される印刷版用アルミニウム合金板であって、
Si:0.03〜0.15質量%、Fe:0.2〜0.6質量%、Ti:0.005〜0.05質量%、Ni:0.005〜0.10質量%、Mn:0.005〜0.05質量%含有し、
残部がAlおよび不可避的不純物からなる組成を有し、かつ
均質化熱処理を380〜480℃で行い、
圧延終了温度が300〜370℃となる熱間圧延を行い、
中間焼鈍を行わない冷間圧延を行うことにより製造され、
板表面に存在する金属間化合物のうち、最大長さが1〜10μmである、Niを含有する金属間化合物の個数密度が200〜4000個/mm2である
ことを特徴とする印刷版用アルミニウム合金板。 - さらに、Mg:0.005〜0.05質量%およびCu:0.005〜0.05質量%から選択される少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項1に記載の印刷版用アルミニウム合金板。
- 請求項1または請求項2に記載の印刷版用アルミニウム合金板を製造するための製造方法であって、
請求項1または請求項2に記載の組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を鋳造する鋳造工程と、
前記鋳塊を380〜480℃で均質化熱処理を行う均質化熱処理工程と、
均質化熱処理を行った前記鋳塊を、圧延終了温度が300〜370℃となる熱間圧延を行って圧延板を製造する熱間圧延工程と、
前記圧延板に対して中間焼鈍を行わない冷間圧延を行う冷間圧延工程と、を含む
ことを特徴とする印刷版用アルミニウム合金板の製造方法。
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