KR20190042064A

KR20190042064A - 알루미늄-망간-아연 합금

Info

Publication number: KR20190042064A
Application number: KR1020197008482A
Authority: KR
Inventors: 조나단 볼
Original assignee: 노벨리스 인크.
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2019-04-23
Also published as: BR112019002424A2; US20180056698A1; CN109642301A; WO2018044835A3; EP3507390A2; WO2018044835A2

Abstract

본원에는 리소그래피 인쇄판들로서 사용하기에 바람직함 알루미늄 합금들 및 알루미늄 합금들을 제조하는 방법들이 설명된다. 본원에 설명된 알루미늄 합금들 및 알루미늄 합금들을 제조하는 방법들은 현재 인쇄 업계에서 요구되는 기계적 물리적 속성들을 가지나, 표면 결함이 없는 리소그래피 인쇄판들을 제공한다.

Description

알루미늄-망간-아연 합금

관련 출원 상호 참조

본 출원은 그 전문이 본원에 참고로 인용되는 2016년 9월 1일자로 출원된 "알루미늄-망간-아연 합금"이라는 명칭의 미국 가 특허 출원 번호 62/382,321의 이익을 주장한다.

기술분야

본 발명은 일반적으로 야금(metallurgy)에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 알루미늄 합금 리소그래피 판들에 관한 것이다.

본원에서 달리 명시하지 않는 한, 이 섹션에 설명된 자료들은 본 출원의 청구범위에 대한 종래 기술이 아니고 이 섹션에 포함된 것으로 종래 기술로 자인되지 않는다.

알루미늄 합금 시트들은 보통 롤-투-롤 및 시트-피드 인쇄 기술들을 위한 인쇄판들로 채용된다. 고강도, 높은 굴곡도 및 미세한 결함이 없는 합금을 포함하여 인쇄용으로 사용되는 통상적인 알루미늄 합금은 현재 업계의 요구를 충족시키지 못한다. 압연된 시트의 표면 상태를 제어하여 무결함 표면들을 제조하는 것이 바람직하다.

알루미늄 합금 AA1050A는 리소그래피 인쇄판들로 사용되어져 왔다. 그러나, 더 큰 판 포맷들은 합금 AA1050A가 제공하는 것보다 더 우수한 내열성과 피로 강도를 필요로 한다. AA1050A의 강도를 높이기 위한 접근법들에는 망간(Mn)을 포함하거나 포함하지 않고 마그네슘(Mg)의 양을 증가시킨 알루미늄 합금 시트들을 제조하는 것이 포함된다. 하나의 접근법은 Al, 0.2 중량%(wt. %) Mg 합금(그 전문이 이에 의해 참고로 인용되는 "Aluminum alloy strip used for making lithographic plate and method of production(리소그래피 판 제조용으로 사용되는 알루미늄 합금 스트립 및 생산 방법)"이라는 명칭의 유럽 특허 번호 EP 1,065,071) 및 다른 선호되는 Al, 0.1 wt. % Mg, 0.1 wt. % Mn 합금(그 전문이 이에 의해 참고로 인용되는 "Aluminium alloy for lithographic sheet (리소그래피 시트용 알루미늄 합금)"이라는 명칭의 WIPO 특허 출원 번호 PCT/GB2001/005434)을 채용했다.

이러한 합금들은 일반적으로 리소그래피 인쇄기들에 의해 요구되는 기계적 속성들을 가지지만, 처리 중에 특정 유형들의 결함들이 공통적으로 발생한다. 예를 들어, 열간 압연 중에 금속/금속 산화물 입자들이 합금 표면 밖으로 뽑아내어져 시트상의 다른 위치에 재증착되어, 구멍들을 만들고 표면에 금속/금속 산화물 입자들이 압연될 수 있다. 추가 압연시, 이들 중 많은 부분이 잔존하여 표면에 결함이 생긴다. 이러한 입자들을 화학적으로 제거하려는 시도가 이루어져 왔다(예를 들어, 그 전문이 이에 의해 참고로 인용되는 "Conditioning of a litho strip(리소 스트립의 컨디셔닝)"이라는 명칭의 유럽 특허 번호 EP 1,896,631 참조). 문헌의 요약 및 상기한 금속/금속 산화물 결함들의 예들은 G. Buytaert "Study of the (Sub) Surface on Rolled Commercially Pure Aluminium Alloys(압연된 공업용 순알루미늄 합금에 관한 표면(아래)에 대한 연구)", Ph.D. Thesis, Vrije Universiteit Brussel, 2005학년도-6에서 찾아볼 수 있다.

업계에서 현재 큰 어려움 없이 리소그래피 인쇄판들로도 가공될 수 있는 우수한 기계적 속성들을 갖는 합금들에 대한 업계의 요구가 오래 전부터 있어 왔다.

실시 예라는 용어 및 유사한 용어들은 본 발명 및 아래 청구범위의 모든 주제를 광범위하게 지칭하도록 의도된다. 이러한 용어들을 포함하는 표현들은 본원에 설명된 주제를 제한하거나 아래 청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본원에서 다뤄지는 본 발명의 실시 예들은 이 발명의 내용이 아니라, 아래 청구범위에 의해 정의된다. 이 발명의 내용은 본 발명의 다양한 측면의 상위 수준의 개요이고 아래 구체적인 내용 섹션에서 더 설명되는 개념들 중 일부를 소개한다. 이 발명의 내용은 청구된 주제의 주요한 또는 본질적인 특징들을 식별하도록 의도되지도, 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 별도로 사용되도록 의도되지도 않는다. 주제는 본 발명의 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면 및 각 청구항의 적절한 부분들을 참조하여 이해되어야 한다.

본 발명의 실시예들은 알루미늄 합금으로서, 약 0.05 - 0.15 wt. %의 규소(Si), 약 0.3 - 0.5 wt. %의 철(Fe), 약 0.05 - 0.6 wt. %의 망간(Mn), 약 0.04 wt. %이하의 마그네슘(Mg), 약 0.01 - 0.5 wt. %의 아연(Zn), 약 0.04 wt. %이하의 타이타늄(Ti), 약 0.01 wt. %이하의 크롬(Cr), 약 0.04 wt. %이하의 구리(Cu), 약 0.03 wt. %이하의 불순물들, 및 그 나머지로서 알루미늄(Al)을 포함하는, 알루미늄 합금을 포함한다. 일부 비-제한적인 예에서, Mn은 약 0.05 - 0.3 wt. %, 약 0.05 - 0.15 wt. %, 또는 약 0.05 - 0.09 wt. %의 양이 존재할 수 있다. 몇몇 경우, Mg는 약 0.02 wt. % 이하, 또는 약 0.01 wt. % 이하의 양이 존재할 수 있다. 일부 예에서, Zn은 약 0.05 - 0.25 wt. %, 약 0.05 - 0.1 wt. %, 또는 예를 들어, 최소 약 0.02 wt. %의 양이 존재할 수 있다.

본원에는 또한 알루미늄 합금 리소그래피 판으로서, 약 0.05 - 0.14 wt. %의 규소(Si), 약 0.07 - 0.1 wt. %의 철(Fe), 약 0.05 - 0.1 wt. %의 망간(Mn), 약 0.006 - 0.06 wt. %의 아연(Zn), 약 0.01 wt. %이하의 타이타늄(Ti), 약 0.03 wt. %이하의 불순물들, 및 그 나머지로서 알루미늄(Al)을 포함하는, 알루미늄 합금 리소그래피 판이 개시된다. 일부 예에서, 알루미늄 합금 리소그래피 판은 약 0.05 wt. % 미만의 마그네슘(Mg)을 더 함유한다. 일부 비-제한적인 예에서, 알루미늄 합금 리소그래피 판은 약 200 메가 파스칼(MPa) 미만의 최대 인장 강도를 갖는다. 일부 측면에서, 알루미늄 합금 리소그래피 판은 Fe 및/또는 Mg 오염물이 없는 표면을 가질 수 있다.

본원에는 또한 알루미늄 합금 평판으로서, 약 0.05 - 0.14 wt. %의 규소(Si), 약 0.07 - 0.1 wt. %의 철(Fe), 약 0.05 - 0.1 wt. %의 망간(Mn), 약 0.006 - 0.06 wt. %의 아연(Zn), 약 0.01 wt. %이하의 타이타늄(Ti), 약 0.03 wt. %이하의 불순물들, 및 그 나머지로서 알루미늄(Al)을 포함하며, (i) 용융된 알루미늄 합금 조성물을 제공하는 단계, (ii) 상기 용융된 알루미늄 합금 조성물로 알루미늄 합금 잉곳을 주조하는 단계, (iii) 알루미늄 합금 압연 잉곳을 제공하기 위해 상기 알루미늄 합금 잉곳을 스캘핑(scalping)하는 단계, (iv) 상기 알루미늄 합금 압연 잉곳을 균질화하는 단계, (v) 중간 게이지 알루미늄 합금 압연 제품을 제공하기 위해 상기 알루미늄 합금 압연 잉곳을 열간 압연하는 단계, (vi) 상기 중간 게이지 알루미늄 합금 압연 제품을 어닐링하는 단계(즉, 냉각하는 동안 인터어닐링(interannealing)하는 단계 또는 자기 어닐링하는 단계), (vii) 최종 게이지 알루미늄 합금 압연 제품을 제공하기 위해 상기 중간 게이지 알루미늄 합금 압연 제품을 냉간 압연하는 단계, 및 (viii) 알루미늄 합금 리소그래피 판 블랭크를 제공하기 위해 상기 최종 게이지 알루미늄 합금 압연 제품을 절단하는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성되는, 알루미늄 합금 리소그래피 판이 개시된다. 알루미늄 합금 리소그래피 판은 약 0.05 중량% 미만의 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다. 알루미늄 합금 리소그래피 판은 총량 약 0.11 중량% 미만, 약 0.09 중량% 미만, 또는 약 0.07 중량% 미만의 Fe 및 Mg를 포함할 수 있다. 일부 비-제한적인 예에서, 알루미늄 합금 리소그래피 판은 Fe 및/또는 Mg 오염물이 없는 표면을 가질 수 있다. 균질화하는 단계는 1-스테이지 균질화 또는 2-스테이지 균질화를 포함할 수 있다.

본 명세서는 다음의 첨부된 도면들을 참조하며, 상이한 도면들에서 동일한 참조 부호들의 사용은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타내도록 의도된다.
도 1은 두 가지 야금 조건에서 본원에 설명된 합금들에 대한 안정 강도(PS)(MPa 단위)의 그래프이다.
도 2는 다양한 열 처리 이후 본원에 설명된 합금들에 대한 항복 강도(MPa 단위)의 그래프이다.
도 3은 다양한 열 처리 이후 본원에 설명된 합금들에 대한 최대 인장 강도(MPa 단위)의 그래프이다.
도 4는 다양한 열 처리 이후 본원에 설명된 합금들에 대한 연신율(% 단위)의 그래프이다.

본 발명의 실시 예들의 주제는 법에 명시된 요건들을 충족하기 위해 여기서 구체적으로 설명되지만, 본 설명은 반드시 추후 청구범위의 범위를 제한하도록 의도되지는 않는다. 청구된 기술요지는 다른 방법들로 구현될 수 있고, 상이한 요소들 또는 단계들을 포함할 수 있으며, 다른 기존의 또는 장차 기술들과 함께 사용될 수 있다. 본 설명은 개별적인 단계들의 순서 또는 요소들의 배열이 명백하게 설명될 때를 제외하고는 다양한 단계 또는 요소 사이 임의의 특정한 순서 또는 배열을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 예시적인 예들은 본원에서 논의된 개괄적인 주제를 독자에 소개하기 위해 제공되며 개시된 개념의 범위를 제한하도록 의도되지는 않는다. 다음의 섹션들은 예시적인 실시 예들을 설명하기 위해 동일한 부호들이 동일한 요소들 및 방향 설명을 나타내는 도면들을 참조하여 다양한 추가 실시 예 및 예를 설명하지만, 본 발명을 예시적인 실시 예들과 같이 제한하기 위해 사용되어서는 안 된다.

달리 명시되지 않는 한, 이하 명세서에 제시되는 수치 파라미터들은 본 발명에 의해 수득하고자 하는 원하는 속성들에 따라 달라질 수 있는 근사치들이다. 각 수치 파라미터는 적어도, 청구범위의 균등론의 적용을 제한하려는 시도가 아니라, 적어도 보고된 유효 자릿수의 수를 고려하고 통상의 반올림 기술들을 적용하여 해석되어야 한다. 본 발명의 넓은 범위를 제시하는 수치 범위들 및 파라미터들이 근사치들이지만, 특정 예들에 제시된 수치 값들은 가능한 정확하게 보고된다. 그러나 모든 수치 값은 본질적으로 각각의 시험 측정에서 보여지는 표준 편차로 인해 반드시 발생하는 특정 오차들을 포함한다. 또한, 본원에 개시되는 모든 범위는 그 안에 포함되는 임의의 그리고 모든 부분 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 언급된 범위는 최소값 1과 최대값 10 사이의 임의의 그리고 모든 하위 범위; 즉, 1 이상의 최소값으로 시작하는(예를 들어, 1 내지 6.1), 그리고 10 이하의 최대값으로 끝나는(예를 들어, 5.5 내지 10) 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 또한, "본원에 인용"되는 것으로 언급된 임의의 참조 문헌은 그 전체가 인용된 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태들 "하나의", "한" 및 "그"는 명시적으로 그리고 명백하게 하나의 지시 대상으로 제한되지 않는 한 복수 대상을 포함한다는 것이 주의되어야 한다.

본 설명에서, 알루미늄 산업 지정자들, 이를테면 "시리즈" 또는 "AA1xxx"로 식별되는 합금들이 언급된다. 알루미늄 및 그것의 합금들을 명명하고 식별하는 데 가장 보편적으로 사용되는 번호 지정 체계의 이해를 위해, 알루미늄 협회(The Aluminum Association)에 의해 발행된, "가공용 알루미늄 및 가공용 알루미늄 합금들에 대한 국제 합금 지정 및 화학 조성 제한(International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys)" 또는 "주물 및 잉곳 형태의 알루미늄 합금들에 대한 알루미늄 협회 합금 지정 및 화학 조성 제한의 등록 기록(Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot)" 양자를 참조한다. 이하의 알루미늄 합금들은 합금의 총 중량을 기준으로 한 그것들의 중량 퍼센트(wt. %) 단위 원소 조성 면에서 설명된다. 각 합금의 특정 예들에서, 나머지는 불순물들의 합에 대해 0.15%의 최대 wt. %를 갖는 알루미늄이다.

본 출원에서 합금 조질 또는 상태가 언급된다. 가장 통상적으로 사용되는 합금 조질 설명에 대한 이해는 "미국 국가 표준(ANSI) H35 합금 및 조질 지정 지시제(American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems)"를 참조한다. H1 상태 또는 조질은 변형도 경화(strain hardening) 이후 알루미늄 합금을 나타낸다. H2 상태 또는 조질은 변형도 경화 다음 부분 어닐링 이후 알루미늄 합금을 나타낸다. H3 상태 또는 조질은 변형도 경화 및 안정화 이후 알루미늄 합금을 나타낸다. HX 상태 또는 조질 다음의 두 자릿수(예를 들어, H1X)는 최종 변형도 경화의 정도를 나타낸다.

본원에 사용되는, "주조 금속 물품", "주조 물품" 등과 같은 용어들은 호환 가능하고 직접 냉각 주조(직접 냉각 공동-주조를 포함함) 또는 반-연속 주조, 연속 주조(예를 들어, 트윈 벨트 캐스터, 트윈 롤 캐스터, 블록 캐스터 또는 임의의 다른 연속 캐스터를 포함함), 전자기 주조, 핫 탑 주조(hot top casting) 또는 임의의 다른 주조 방법에 의해 만들어지는 제품을 지칭한다.

본원에서 사용되는 용어 슬래브는 일반적으로 대략 15 mm보다 크고 대략 200 mm 이하의 범위 내 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭한다. 예를 들어, 슬래브는 약 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, 55 mm, 60 mm, 65 mm, 70 mm, 75 mm, 80 mm, 85 mm, 90 mm, 95 mm, 100 mm, 105 mm, 110 mm, 115 mm, 120 mm, 125 mm, 130 mm, 135 mm, 140 mm, 145 mm, 150 mm, 155 mm, 160 mm, 165 mm, 170 mm, 175 mm, 180 mm, 185 mm, 190 mm, 195 mm, 또는 200 mm보다 큰 두께를 가질 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 판은 일반적으로 5 mm 내지 50 mm의 범위 내 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭한다. 예를 들어, 판은 약 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 또는 50 mm의 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭할 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 시트는 일반적으로 약 4 mm 미만의 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭한다. 예를 들어, 시트는 4 mm 미만, 3 mm 미만, 2 mm 미만, 1 mm 미만, 0.5 mm 미만, 0.3 mm 미만, 또는 0.1 mm 미만의 두께를 가질 수 있다.

본원에서 사용되는 용어 호일은 일반적으로 0.1 mm 미만의 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭한다. 예를 들어, 호일은 0.1 mm 미만, 0.09 mm 미만, 0.08 mm 미만, 0.07 mm 미만, 0.06 mm 미만, 0.05 mm 미만, 0.04 mm 미만, 0.03 mm 미만 또는 0.025 mm 미만의 두께를 가질 수 있다.

본원에서 사용되는 "실온"의 의미는 약 15 ℃ 내지 약 30 ℃, 예를 들어 약 15 ℃, 약 16 ℃, 약 17 ℃, 약 18 ℃, 약 19 ℃, 약 20 ℃, 약 21 ℃, 약 22 ℃, 약 23 ℃, 약 24 ℃, 약 25 ℃, 약 26 ℃, 약 27 ℃, 약 28 ℃, 약 29 ℃, 또는 약 30 ℃의 온도를 포함할 수 있다.

본원에는 리소그래피 인쇄판들의 제조용 및 다른 용도들에 바람직한 강도, 성형성, 내부식성, 전기연마성(electrograinability) 및 표면 상태를 나타내는 알루미늄 합금들이 설명된다. 비-제한적인 실시 예들에서, 베이스 합금은 1xxx 시리즈 합금이다.

알루미늄 합금 조성들

여기서는 본 발명에 따른 알루미늄 합금의 실시 예들이 제시된다. 앞에서의 실시 예들의 어떠한 제한도 없이, 알루미늄 합금의 다양한 실시 예가 이하 표에 제시된다:

몇몇 비-제한적인 예에서, 알루미늄 합금은 이하 표에 제시된 조성을 가질 수 있다:

특정 예들에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.05 % 내지 약 0.6 %(예를 들어, 0.05 % 내지 0.18 % 또는 0.1 % 내지 0.18 %) 양의 망간(Mn)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 0.05 %, 0.051 %, 0.052 %, 0.053 %, 0.054 %, 0.055 %, 0.056 %, 0.057 %, 0.058 %, 0.059 %, 0.06 %, 0.061 %, 0.062 %, 0.063 %, 0.064 %, 0.065 %, 0.066 %, 0.067 %, 0.068 %, 0.069 %, 0.07 %, 0.071 %, 0.072 %, 0.073 %, 0.074 %, 0.075 %, 0.076 %, 0.077 %, 0.078 %, 0.079 %, 0.08 %, 0.081 %, 0.082 %, 0.083 %, 0.084 %, 0.085 %, 0.086 %, 0.087 %, 0.088 %, 0.089 %, 0.09 %, 0.091 %, 0.092 %, 0.093 %, 0.094 %, 0.095 %, 0.096 %, 0.097 %, 0.098 %, 0.099 %, 0.1 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 0.2 %, 0.21 %, 0.22 %, 0.23 %, 0.24 %, 0.25 %, 0.26 %, 0.27 %, 0.28 %, 0.29 %, 0.3 %, 0.31 %, 0.32 %, 0.33 %, 0.34 %, 0.35 %, 0.36 %, 0.37 %, 0.38 %, 0.39 %, 0.4 %, 0.41 %, 0.42 %, 0.43 %, 0.44 %, 0.45 %, 0.46 %, 0.47 %, 0.48 %, 0.49 %, 0.5 %, 0.51 %, 0.52 %, 0.53 %, 0.54 %, 0.55 %, 0.56 %, 0.57 %, 0.58 %, 0.59 %, 또는 0.6 %의 Mn을 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표현된다.

특정 예들에서, 개시된 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.04 % 이하의 양의 마그네슘(Mg)을 포함한다. 예를 들어, 합금들은 0.01 %, 0.02 %, 0.03 %, 또는 0.04 % Mg를 포함할 수 있다. 몇몇 경우, 합금은 Mg를 포함하지 않는다(즉, 0 % Mg). 모두 wt. %로 표현된다.

특정 측면들에서, 본 출원에 설명된 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.5 % 이하(예를 들어, 0.001 % 내지 0.09 %, 0.004 % 내지 0.4 %, 0.03 % 내지 0.5 %, 또는 0.06 % 내지 0.1 %) 양의 아연(Zn)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.001 %, 0.002 %, 0.003 %, 0.004 %, 0.005 %, 0.006 %, 0.007 %, 0.008 %, 0.009 %, 0.01 %, 0.011 %, 0.012 %, 0.013 %, 0.014 %, 0.015 %, 0.016 %, 0.017 %, 0.018 %, 0.019 %, 0.02 %, 0.021 %, 0.022 %, 0.023 %, 0.024 %, 0.025 %, 0.026 %, 0.027 %, 0.028 %, 0.029 %, 0.03 %, 0.04 %, 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.1 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 0.15 %, 0.16 %, 0.17 %, 0.18 %, 0.19 %, 0.2 %, 0.21 %, 0.22 %, 0.23 %, 0.24 %, 0.25 %, 0.26 %, 0.27 %, 0.28 %, 0.29 %, 0.3 %, 0.31 %, 0.32 %, 0.33 %, 0.34 %, 0.35 %, 0.36 %, 0.37 %, 0.38 %, 0.39 %, 0.4 %, 0.41 %, 0.42 %, 0.43 %, 0.44 %, 0.45 %, 0.46 %, 0.47 %, 0.48 %, 0.49 %, 또는 0.5 %의 Zn을 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표현된다.

특정 측면들에서, 합금은 또한 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.3 % 내지 약 0.5 %(예를 들어, 0.36 % 내지 약 0.49 %, 0.38 % 내지 0.5 %, 0.47 % 내지 0.49 %, 또는 0.33 % 내지 0.44 %) 양의 철(Fe)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.3 %, 0.31 %, 0.32 %, 0.33 %, 0.34 %, 0.35 %, 0.36 %, 0.37 %, 0.38 %, 0.39 %, 0.4 %, 0.41 %, 0.42 %, 0.43 %, 0.44 %, 0.45 %, 0.46 %, 0.47 %, 0.48 %, 0.49 %, 또는 0.5 %의 Fe를 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표현된다.

특정 예들에서, 개시된 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.05 % 내지 약 0.15 %(예를 들어, 0.06 % 내지 0.12 %, 0.05 % 내지 0.1 %, 또는 0.075 % 내지 0.125 %) 양의 규소(Si)를 포함한다. 예를 들어, 합금들은 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.1 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 0.14 %, 또는 0.15 %의 Si를 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표현된다.

특정 측면들에서, 본 출원에 설명된 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.01 % 이하(예를 들어, 0.001 % 내지 0.009 %, 0.004 % 내지 0.008 %, 또는 0.006 % 내지 0.01 %) 양의 크롬(Cr)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.001 %, 0.002 %, 0.003 %, 0.004 %, 0.005 %, 0.006 %, 0.007 %, 0.008 %, 0.009 %, 또는 0.01 %의 Cr을 포함할 수 있다. 몇몇 경우, Cr은 합금에 존재하지 않는다(즉, 0 % Cr).

특정 측면들에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.04 % 이하(예를 들어, 0.01 % 내지 0.04 %) 양의 타이타늄(Ti)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.001 %, 0.002 %, 0.003 %, 0.004 %, 0.005 %, 0.006 %, 0.007 %, 0.008 %, 0.009 %, 0.01 %, 0.011 %, 0.012 %, 0.013 %, 0.014 %, 0.015 %, 0.016 %, 0.017 %, 0.018 %, 0.019 %, 0.02 %, 0.021 %, 0.022 %, 0.023 %, 0.024 %, 0.025 %, 0.026 %, 0.027 %, 0.028 %, 0.029 %, 0.03 %, 0.031 %, 0.032 %, 0.033 %, 0.034 %, 0.035 %, 0.036 %, 0.037 %, 0.038 %, 0.039 %, 또는 0.04 %의 Ti를 포함할 수 있다. 몇몇 경우, Ti는 합금에 존재하지 않는다(즉, 0 % Ti). 모두 wt. %로 표현된다.

특정 측면들에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.04 % 이하(예를 들어, 0.01 % 내지 0.04 %) 양의 구리(Cu)를 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.001 %, 0.002 %, 0.003 %, 0.004 %, 0.005 %, 0.006 %, 0.007 %, 0.008 %, 0.009 %, 0.01 %, 0.011 %, 0.012 %, 0.013 %, 0.014 %, 0.015 %, 0.016 %, 0.017 %, 0.018 %, 0.019 %, 0.02 %, 0.021 %, 0.022 %, 0.023 %, 0.024 %, 0.025 %, 0.026 %, 0.027 %, 0.028 %, 0.029 %, 0.03 %, 0.031 %, 0.032 %, 0.033 %, 0.034 %, 0.035 %, 0.036 %, 0.037 %, 0.038 %, 0.039 %, 또는 0.04 %의 Cu를 포함할 수 있다. 몇몇 경우, Cu는 합금에 존재하지 않는다(즉, 0 % Cu). 모두 wt. %로 표현된다.

임의로, 합금 조성들은 각각, 약 0.01 % 이하, 0.005 % 이하, 또는 0.001 % 이하의 양의 다른 미량 원소(때때로 불순물들로 지칭됨)를 더 포함할 수 있다. 이러한 불순물들은 V, Ga, Ca, Ni, Sn, Hf, Sr, 또는 이들의 조합들을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 그에 따라, 합금에는 0.01 % 이하, 0.005 % 이하, 또는 0.001 % 이하의 양의 V, Ga, Ca, Ni, Sn, Hf, 또는 Sr이 존재할 수 있다. 특정 측면들에서, 모든 불순물들의 합은 0.03 %를 초과하지 않는다(예를 들어, 0.01 %). 모두 wt. %로 표현된다. 특정 측면들에서, 합금의 나머지 퍼센트는 알루미늄이다.

특정 예들에서, 개시된 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.05 % 내지 약 0.14 %(예를 들어, 0.06 % 내지 0.12 %, 0.05 % 내지 0.1 %, 또는 0.075 % 내지 0.125 %) 양의 규소(Si)를 포함한다. 예를 들어, 합금들은 0.05 %, 0.06 %, 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 0.1 %, 0.11 %, 0.12 %, 0.13 %, 또는 0.14 %의 Si를 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표현된다.

특정 측면들에서, 합금은 또한 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.07 % 내지 약 0.1 %(예를 들어, 0.075 % 내지 약 0.09 %, 0.08 % 내지 0.1 %, 0.08 % 내지 0.09 %, 또는 0.07 % 내지 0.075 %) 양의 철(Fe)을 포함한다. 예를 들어, 합금들은 0.07 %, 0.08 %, 0.09 %, 또는 0.1 % Fe를 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표현된다.

특정 예들에서, 알루미늄은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.05 % 내지 약 0.1 %(예를 들어, 0.05 % 내지 0.1 % 또는 0.07 % 내지 0.09 %) 양의 망간(Mn)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 0.05 %, 0.051 %, 0.052 %, 0.053 %, 0.054 %, 0.055 %, 0.056 %, 0.057 %, 0.058 %, 0.059 %, 0.06 %, 0.061 %, 0.062 %, 0.063 %, 0.064 %, 0.065 %, 0.066 %, 0.067 %, 0.068 %, 0.069 %, 0.07 %, 0.071 %, 0.072 %, 0.073 %, 0.074 %, 0.075 %, 0.076 %, 0.077 %, 0.078 %, 0.079 %, 0.08 %, 0.081 %, 0.082 %, 0.083 %, 0.084 %, 0.085 %, 0.086 %, 0.087 %, 0.088 %, 0.089 %, 0.09 %, 0.091 %, 0.092 %, 0.093 %, 0.094 %, 0.095 %, 0.096 %, 0.097 %, 0.098 %, 0.099 %, 또는 0.1 %의 Mn을 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표현된다.

특정 측면들에서, 본원에 설명된 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.006 % 내지 약 0.06 %(예를 들어, 0.006 % 내지 0.01 %, 0.009 % 내지 0.04 %, 0.03 % 내지 0.05 %, 또는 0.01 % 내지 0.04 %) 양의 아연(Zn)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.006 %, 0.007 %, 0.008 %, 0.009 %, 0.01 %, 0.011 %, 0.012 %, 0.013 %, 0.014 %, 0.015 %, 0.016 %, 0.017 %, 0.018 %, 0.019 %, 0.02 %, 0.021 %, 0.022 %, 0.023 %, 0.024 %, 0.025 %, 0.026 %, 0.027 %, 0.028 %, 0.029 %, 0.03 %, 0.04 %, 0.05 %, 또는 0.06 % Zn을 포함할 수 있다. 모두 wt. %로 표현된다.

특정 측면들에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.01 % 이하(예를 들어, 0.001 % 내지 0.004 %) 양의 타이타늄(Ti)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 0.001 %, 0.002 %, 0.003 %, 0.004 %, 0.005 %, 0.006 %, 0.007 %, 0.008 %, 0.009 %, 또는 0.01 %의 Ti를 포함할 수 있다. 몇몇 경우, Ti는 합금에 존재하지 않는다(즉, 0 % Ti). 모두 wt. %로 표현된다.

본원에 설명된 알루미늄 합금들의 실시 예들에 대한 설명으로부터 이해될 바와 같이, 합금들은 현재 리소그래피 판들의 생산에 사용되는 합금들과 비교하여 감소된 Mg를 갖는다. 몇몇 측면에서, 330 ℃를 초과하는 온도에서(예를 들어, 열간 압연 알루미늄 합금들에 대해 일반적으로 사용되는 온도에서), 알루미늄 합금들에 혼입되는 Mg는 유동성이 매우 높은 경향이 있다. Mg는 알루미늄 합금 압연 물품(예를 들어, 알루미늄 합금 시트, 알루미늄 합금 호일, 또는 알루미늄 합금 판)의 외측 표면으로 이동하여 표면에서 산화할 수 있다. 표면의 산화 마그네슘(MgO)은 알루미늄 합금 압연 물품이 리소그래피 인쇄판으로 가공될 때 표면 결함들을 유발할 수 있다. 몇몇 측면에서, 열간 압연 동안, MgO는 열간 압연에 채용되는 강철 롤들에 접착할 수 있고, 알루미늄 합금 압연 물품이 연질일 때 열간 압연 온도에서 알루미늄 합금 압연 물품의 표면으로부터 추출될 수 있다. 결과적으로, 강철 롤에 접착된 임의의 Mg 및/또는 MgO는 롤이 회전하고 Mg 및/또는 MgO를 추출한 임의의 부분이 연질 알루미늄 합금 압연 물품에 접촉할 때 연질 알루미늄 합금 압연 물품으로 다시 침착될 수 있다. 따라서, 열간 압연 동안 표면상의 임의의 Mg 및/또는 MgO는 최종 알루미늄 합금 압연 물품의 구멍들 및/또는 압연 금속(예를 들어, Mg) 및/또는 산화 금속(예를 들어, MgO) 결함들의 수를 증가시킬 수 있다. 그러한 표면 결함들은 알루미늄 합금 압연 물품들(예를 들어, 알루미늄 합금 시트들 또는 리소그래피 판 블랭크들)이 전기 연마(electrograining)에 의해 가공될 때 유해한 결과들을 초래한다. 간단히 말해서, 알루미늄 합금 시트들은 산 용액(예를 들어, 질산)에 담그고 교류(AC) 전위에 노출시킴으로써 전기 연마된다. 몇몇 비-제한적인 예에서, 전기 연마는 제어 가능하고 균일하게 표면을 피팅(pitting)할 수 있다. 피트들은 예를 들어, 프린팅 동안 필요한 양의 액체(예를 들어, 분무액)를 유지하고 현상된 감광성 코팅의 이미지 영역에서의 접착을 촉진할 수 있는 표면을 생성한다. 불규칙한 피팅은 인쇄판 상의 표면 결함으로 인해 접착력이 상실되어 이미지가 손실될 수 있다. 불규칙한 피팅은 상술한 바와 같이 압연 동안 발생하는 알루미늄 합금 압연 물품의 표면 결함들에 기인할 수 있다. 본 발명의 알루미늄 합금 조성들의 실시 예들은 바람직하게는 이러한 문제가 되는 이슈들을 최소화한다.

알루미늄 합금 리소그래피 판들을 생산하는 방법들

본원에 설명된 알루미늄 합금 조성의 실시 예는 시트 형태로 생산될 수 있다. 또한 본원에는 알루미늄 시트를 생산하는 방법들이 설명된다. 몇몇 예에서, 상기 방법은 용융된 알루미늄 합금 조성물을 제공하는 단계; 잉곳을 주조하는 단계; 임의로 잉곳을 균질화하는 단계; 임의로 열간 압연 중간 제품을 생산하기 위해 균질화된 잉곳을 열간 압연하는 단계; 냉간 압연 중간 제품을 생성하기 위해 열간 압연 중간 제품을 냉간 압연하는 단계; 임의로 인터어닐링된 제품을 생성하기 위해 냉간 압연 중간 제품을 인터어닐링하는 단계; 및 냉간 가공도 > 60%로 최종 게이지로 냉간 압연하는 단계 중 하나 이상을 포함한다.

본원에 설명된 합금들은 예를 들어, 이에 의해 그 개시 내용이 참조로 인용되는, "Aluminium alloy for lithographic sheet(리소그래피 시트 제조용 알루미늄 합금)"이라는 명칭의 공동 양도된 국제 공보 번호 WO 02/48415에 설명되는 기술들을 비롯하여, 다양한 기술에 의해 생성될 수 있다.

본원에 설명된 알루미늄 합금들의 실시 예들은 직접 냉각(DC) 처리를 사용하여 잉곳들로 주조되거나 연속 주조(CC) 처리를 사용하여 슬래브들로 주조될 수 있다. DC 처리를 사용할 때, 그 결과 잉곳들은 임의로 스캘핑될 수 있다. 주조 및 스캘핑 처리들은 해당 기술분야에서의 통상의 기술자에 알려진 바와 같이 알루미늄 산업에 통상적으로 사용되는 표준들에 따라 수행된다. 그 다음, 잉곳은 추가 처리 단계들을 거칠 수 있다. 몇몇 예에서, 처리 단계들은 1-스테이지 균질화 단계 또는 2-스테이지 균질화 단계, 열간 압연 단계, 냉간 압연 단계, 임의의 인터어닐링 단계, 및 최종 냉간 압연 단계를 더 포함한다.

본원에 설명된 균질화 단계는 단일 균질화 단계("유형 A 예열"로 지칭됨) 또는 2-단계 균질화 처리("유형 C 예열"로 지칭됨)일 수 있다. 몇몇 비-제한적인 예에서, 제1 균질화 단계는 준안정상들을 알루미늄 매트릭스로 용해할 수 있고 미세 구조적 이질성을 최소화할 수 있다. 몇몇 경우, 잉곳은 약 1-24 시간의 시간 기간 동안 약 500-600 ℃의 최고 금속 온도에 이르도록 가열된다. 최고 금속 온도에 이르는 가열 속도는 시간당 약 50 ℃ 내지 시간당 약 100 ℃일 수 있다. 몇몇 예에서, 그 다음, 잉곳은 제1 균질화 단계의 시간 기간 동안 소킹(즉, 표시된 온도에 유지)되게 된다. 제2 균질화 단계(예를 들어, 유형 C 예열)가 사용될 때, 잉곳 온도는 후속 처리 이전에 약 450 ℃ 내지 540 ℃의 온도로 감소된다. 몇몇 예에서, 잉곳 온도는 후속 처리 이전에 약 480 ℃ 내지 540 ℃의 온도로 감소된다. 예를 들어, 제2 스테이지에서, 잉곳은 약 470 ℃, 약 480 ℃, 약 500 ℃, 약 520 ℃, 또는 약 540 ℃의 온도로 냉각되고, 일정 시간 기간 동안 소킹되게 될 수 있다. 몇몇 예에서, 잉곳은 10시간 이하(예를 들어, 전부 통틀어 30분 내지 8시간) 동안 표시된 온도에서 소킹되게 된다. 몇몇 비-제한적인 예에서, 유형 C 예열은 용질 원자들의 평형을 가능하게 할 수 있다.

균질화 다음, 알루미늄 합금 시트를 제공하기 위해 열간 압연 단계가 수행될 수 있다. 열간 압연 단계는 고온 가역 밀(mill) 동작 및/또는 고온 연속 밀 동작을 포함할 수 있다. 열간 압연 단계는 범위가 약 250 ℃ 내지 약 540 ℃, 몇몇 실시 예에서 약 300 ℃ 내지 약 500 ℃에 이르는 온도에서 수행될 수 있다. 열간 압연 단계에서, 잉곳들은 10 mm 게이지 이하의 두께(예를 들어, 3 mm 내지 8 mm 게이지)로 열간 압연될 수 있다. 예를 들어, 잉곳들은 8 mm 게이지 이하, 7 mm 게이지 이하, 6 mm 게이지 이하, 5 mm 게이지 이하, 4 mm 게이지 이하, 또는 3 mm 게이지 이하로 열간 압연될 수 있다. 임의로, 열간 압연 단계는 1시간 이하의 기간 동안 수행될 수 있다. 임의로, 열간 압연 단계 마지막에(예를 들어, 연속 밀로부터 추출 시), 알루미늄 합금 시트는 코일링될 수 있다. 임의로, 알루미늄 합금 시트는 열간 압연 단계 이후 냉각 동안 자기 어닐링되게 될 수 있다.

몇몇 비-제한적인 예에서, 그 다음, 열간 압연 시트는 냉간 압연 단계를 거칠 수 있다. 냉간 압연은 범위가 약 20 ℃ 내지 약 200 ℃(예를 들어, 약 120 ℃ 내지 약 200 ℃, 또는 약 20 ℃, 30 ℃, 40 ℃, 50 ℃, 60 ℃, 70 ℃, 80 ℃, 90 ℃, 100 ℃, 110 ℃, 120 ℃, 130 ℃, 140 ℃, 150 ℃, 160 ℃, 170 ℃, 180 ℃, 190 ℃, 200 ℃, 또는 그 사이 온도)에 이르는 시트 온도에서 수행될 수 있다. 특정 예들에서, 열간 압연 이후, 냉간 압연 이전 코일은 약 실온(예를 들어, 약 20 ℃)으로 냉각되게 될 수 있다. 냉간 압연 동안, 시트의 온도는 약 200 ℃로 증가할 수 있다. 냉간 압연 단계는 약 0.5 mm 내지 약 0.1 mm(예를 들어, 0.5 mm, 0.4 mm, 0.3 mm, 0.2 mm, 0.1 mm, 또는 그 사이의 임의의 두께)의 최종 게이지 두께로 수행될 수 있다. 임의로, 알루미늄 합금은 냉간 압연 동안 인터어닐링 단계를 거칠 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 제1 게이지 두께로 냉간 압연되고, 인터어닐링되며 또한 최종 게이지 두께로 냉간 압연될 수 있다. 인터어닐링 단계는 코일을 약 300 ℃ 내지 약 470 ℃(예를 들어, 약 300 ℃, 305 ℃, 310 ℃, 315 ℃, 320 ℃, 325 ℃, 330 ℃, 335 ℃, 340 ℃, 345 ℃, 350 ℃, 355 ℃, 360 ℃, 365 ℃, 370 ℃, 375 ℃, 380 ℃, 385 ℃, 390 ℃, 395 ℃, 400 ℃, 405 ℃, 410 ℃, 415 ℃, 420 ℃, 425 ℃, 430 ℃, 435 ℃, 440 ℃, 445 ℃, 450 ℃, 455 ℃, 460 ℃, 465 ℃, 470 ℃, 또는 그 사이 온도)의 최고 금속 온도로 가열하는 단계를 포함할 수 있다.

몇몇 비-제한적인 예에서, 본원에 개시된 알루미늄 합금들은 바람직하게는 리소그래피 시트들로서 사용하기에 적합하다. 예로서, 알루미늄 합금 시트를 생성하기 위해 앞에서의 단계들이 사용된 후, 리소그래피 시트가 생성될 수 있다. 수송 이전, 알루미늄 합금 시트는 해당 기술분야에 통상적으로 알려져 있는 세척 방법들에 따라 코일 생산 설비에서 세척될 수 있다. 리소그래피 판 제조 설비에 수용시, 알루미늄 합금 시트는 다시 세척될 수 있다. 세척 이후, 합금은 전기 연마(예를 들어, 염화수소 및/또는 질산 용액들에서), 스멋 제거(desmutting), 애노다이징(anodizing), 화학적 접착 촉진제로 후 처리, 및/또는 감광성 코팅의 도포를 거칠 수 있다. 그 다음, 알루미늄 합금은 리소그래피 판들로 절단되어 프린터로 보내질 수 있다. 프린터에서, 리소그래피 판들은 감광성 코팅을 현상하기 위해 노출되고, 이미지 영역을 큐어링하기 위해 임의로 가열 처리(즉, 스토브드)될 수 있다. 몇몇 비-제한적인 예에서, 스토빙은 인쇄 이전에 감광성 코팅을 큐어링하기 위해 10분 동안 240 ℃에서, 7분 동안 270 ℃에서, 또는 4분 동안 280 ℃에서 수행될 수 있다.

몇몇 비-제한적인 예에서, 전기 연마는 82 kC/m²보다 큰 총 전하 입력이 인가되고 알루미늄 합금의 표면(즉, 리소그래피 시트)가 피팅된 구조를 얻을 때까지, 알루미늄 합금을 질산 전해질, 염산 전해질 또는 이들의 조합에서 AC 전위에 노출시킴으로써 수행될 수 있다. 바람직하게는, 총 전하 입력은 약 87 kC/m²이다. 피팅된 구조는 애노다이징 및 후 양극 처리 이후 알루미늄 합금의 표면 전체를 커버하고 감광성 코팅의 양호한 접착력, 양호한 내마모성 및 양호한 보수력을 제공하기에 충분한 표면 거칠기를 제공할 수 있다. 산 전해질 용액은 약 10% 이하의 농도(예를 들어, 약 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0%, 2.5%, 3.0%, 3.5%, 4.0%, 4.5%, 5.0%, 5.5%, 6.0%, 6.5%, 7.0%, 7.5%, 8.0%, 8.5%, 9.0%, 9.5%, 10.0%, 또는 그 사이 농도)를 가질 수 있다. AC 전위는 약 11 내지 약 40 볼트(예를 들어, 약 11 VAC, 12 VAC, 13 VAC, 14 VAC, 15 VAC, 16 VAC, 17 VAC, 18 VAC, 19 VAC, 20 VAC, 25 VAC, 30 VAC, 35 VAC, 40 VAC, 또는 그 사이 전위)일 수 있고 15 - 60초(예를 들어, 약 15 s, 20 s, 25 s, 30 s, 35 s, 40 s, 45 s, 50 s, 55 s, 60 s, 또는 그 사이 시간) 동안 인가될 수 있다.

개시된 기술요지의 다양한 실시 예에 대해 상세히 언급되었는데, 그 하나 이상의 예가 위에서 제시되었다. 각 실시 예는 본 기술요지를 제한하지 않고 본 기술요지를 설명하기 위해 제공되었다. 실제로, 해당 기술분야의 통상의 기술자들은 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않고 본 기술요지에 다양한 변형 및 변화가 이루어질 수 있음을 명백히 이해할 것이다. 예를 들어, 일 실시 예의 일부로 도시되거나 설명되는 특징들은 또 다른 실시 예를 내기 위해 다른 실시 예와 사용될 수 있다.

이러한 예시적인 예는 본원에서 논의된 개괄적인 기술요지를 독자에 소개하기 위해 제공되고 개시된 개념의 범위를 제한하도록 의도되지는 않는다. 다음의 섹션들은 예시적인 실시 예들을 설명하기 위해 동일한 부호들이 동일한 요소들 및 방향 설명을 나타내는 도면들을 참조하여 다양한 추가 특징 및 예를 설명하지만, 본 발명을 예시적인 실시 예들과 같이 제한하기 위해 사용되어서는 안 된다. 본원에서의 도면들에 포함되는 요소들은 일정한 비율로 도시된 것이 아닐 수 있다.

예들

예 1: 전기 연마에 미치는 합금 조성의 영향

아래 표 4에 설명된 조성들을 갖는 합금 시트들을 본원에 개시된 방법들로 제조하였다. 나열된 원소들 외에, 모든 합금 조성은 0.08 % Si, 0.30 % Fe, 0.006 % Ti, 약 0.001% Cu, 약 0.001% Cr, 약 0.001% Zr을 함유하고, 임의로 각각 0.05 이하, 총 0.15 이하의 양의 불순물을 포함하며, 나머지로는 알루미늄을 포함한다. 대략 70 mm 두께 x 180 mm 폭 x 200 mm 길이의 압연 잉곳들을 북 형들에서 주조된 주조 잉곳들로부터 스캘핑하였다. 압연 잉곳들은 7.5 시간 기간 동안 실온(예를 들어, 약 15 ℃ 내지 약 30 ℃)에서 600 ℃로 가열함으로써 균질화하였다. 압연 잉곳들은 3시간 동안 600 ℃에서 소킹했고, 용질의 평형이 열간 압연 이전에 일어나게 하기 위해 2시간 동안 500 ℃로 냉각시키고 10시간 동안 500 ℃에서 유지시켰다. 이러한 2-스테이지 균질화를 "유형 C" 예열이라 지칭한다. 몇몇 샘플을 가열-압연 실시로 균질화(이를 "유형 A" 예열이라 지칭함)하였고 여기서 샘플들은 12 시간 기간 동안 500 ℃의 압연 온도로 램프 가열하고 4시간 동안 유지시켰다(총 가열 사이클 약 16 시간).

압연 잉곳들은 약 9 mm 두께의 중간 게이지로 그리고 약 150 ℃의 최종 온도를 갖게 열간 압연하고, 공기 냉각시켰다. 후속하는 0.3 mm의 최종 게이지로의 냉간 압연은 게이지가 약 2 mm로 감소되었을 때 수행한 인터어닐링 단계와 수행하였다. 인터어닐링은 450 ℃로 가열하고 2시간 동안 유지시킴으로써 수행하였다. 인터어닐링 이후, 게이지는 0.3 mm로 더 감소되었다.

추가 평가를 위해 제조된 합금들로부터 샘플들을 취했다. 샘플들은 10초 동안 60 ℃에서 3% 수산화나트륨 용액에서 세척하고 탈염(DI) 수로 완전히 헹궜다. 그 다음, 샘플들을 40 ℃에 유지시켜 1% 질산 용액에서 전기 연마했다. 인가된 전압은 함침된 그래파이트 카운터 전극들을 이용하여 액체 접촉 모드로 작동되는 트윈 셀 시스템에 걸쳐 11 볼트 AC(VAC) 내지 14 VAC(사인 파형을 갖는)였다. 전극 간 거리는 15 mm였다. 전기 연마는 약 30초 동안 수행했고 전달된 총 전하는 약 87 kC/m²였다. 몇몇 경우, 이러한 조건들은 리소그래피 적용예들에 대한 표준 AA1050A 알루미늄 합금들을 통상상 사용하여 생성된 것들과 유사한 표면들을 생성할 수 있다.

전기 연마된 합금 샘플들은 주사 전자 현미경(SEM)으로 검사하였다. 육안 평가 결과들은 매우 양호, 양호, 용인 가능, 용인 불가능 또는 열악으로 분류하여 표 4에 제시하였다.

oo = 열악, o = 용인 불가능, + = 용인 가능, ++ = 양호, +++ = 매우 양호

몇몇 경우, Mg 없이 Mn을 함유하는 샘플들은 0.05 % 이상의 Mg 함량을 갖는 샘플들(예를 들어, 비교 샘플 2 내지 샘플들 13, 15 및 16; 및 비교 샘플 3 내지 샘플 14)에 비해 개선된 연마 반응을 보였다. Mg 없이 Mn을 함유한 대표적인 샘플들(예를 들어, 샘플들 2, 3, 7, 8, 9, 10, 및 11)은 AA1050A 표준에 매칭되고/거나 그것을 능가하는 개선된 연마 반응을 보였다. 또한, 비교 AA1050A 샘플들은 유형 A 예열을 거친 후보다(예를 들어, 샘플 1), 유형 C 예열(예를 들어, 샘플 6)을 거친 후 더 양호한 연마 반응을 보였다.

몇몇 예에서, Zn을 알루미늄 합금으로 추가한 것이 연마 반응을 더 개선시켰다. 몇몇 측면에서, 적은 양의 Zn(예를 들어, 0.006 % 이하)을 추가한 것은 Mg 없이 Mn을 함유하는 샘플들의 연마 반응에 거의 영향이 없었다(예를 들어, 비교 샘플 2 내지 샘플 7; 및 비교 샘플 3 내지 샘플 9). 놀랍게도, 증가된 양의 Zn(예를 들어, 0.02 % 내지 0.05 %)을 추가한 것은 Mg 없이 Mn을 함유하는 알루미늄 합금들에서 더 개선된 연마 반응을 보였다.

예 2: 안정 강도에 미치는 합금 조성 및 처리의 영향

도 1은 다양한 양의 Mn 및 Mg를 갖고 다양한 예열 절차를 거친 알루미늄 합금들(예를 들어, 유형 A 및 유형 C)로 달성되는 안정 강도(y-축, MPa)를 도시한 그래프이다. 안정 강도는 스토빙(즉, 알루미늄 합금 리소그래피 판 이미지 영역을 더 강화시키기 위해 최종 사용자에 의해 수행되는 열 처리) 이전(가는 평행선이 그어진 막대 그래프, "드롭"으로 지칭함) 및 이후(실선 꽉 찬 막대 그래프, "스토브드"로 지칭함)으로 도시된다. 아래 표 5는 Mn 및 Mg 조성 및 예열 유형을 도시한다. 모든 합금은 H19 상태였다. 리소그래피 판에 대한 타겟 안정 강도는 155 MPa(도 1에서 대시 기호로 된 수평선)이다. 놀랍게도, 0.05 wt. % Mn, 0 wt. % Mg를 포함하는 조성을 갖고 유형 C 예열을 거친 알루미늄 합금(샘플 20)이 타겟 안정 강도를 달성했다. 그래프에서 눈에 띄는 것은 유형 A에 따라 예열된 물질들이 동일한 조성을 갖고 유형 C 예열을 거친 알루미늄 합금들보다 훨씬 더 낮은 안정 강도를 보였다는 것이다. Mg를 함유하는 물질들은 스토빙 이후 안정 강도가 더 큰 강하를 보였다. 유형 A 또는 유형 C 예열 조건 중 어느 하나를 거친 AA1050A 물질들은 불충분한 안정 강도들을 보였다(샘플들 17 및 18). 또한, Zn을 알루미늄 합금 조성에 추가한 것은 개선된 전기 연마 속성들을 보였으나, 스토빙 이전에나 이후에나 안정 강도에는 아무런 영향을 미치지 못하는 것으로 관찰되었으며, 이는 Zn을 추가하는 것이 전기 연마를 개선하나 알루미늄 합금의 강도에 악영향을 미치지 않는다는 것을 나타낸다.

예 3 : 알루미늄 합금 리소그래피 시트 제조 및 테스팅

여섯 개의 알루미늄 합금을 아래 표 6에 설명된 조성들을 갖는 합금 시트들을 제공하기 위해 아래에서 설명된 방법들에 따라 잉곳들로 주조하고 제조했다. 나열된 원소들 외에, 모든 합금 조성은 임의로 각 0.05 이하 그리고 총 0.15 이하의 양의 불순물을 함유했다.

잉곳들은 40 mm 두께의 압연 잉곳들을 제공하기 위해 스캘핑하였다. 압연 잉곳들은 7.5시간 기간 동안 600 ℃의 온도로 가열하고, 3시간 동안 600 ℃에서 유지시킨 다음, 2시간 기간 동안 500℃로 냉각시키며, 3시간 동안 500℃에서 유지시킴으로써 균질화하였다. 그 다음, 잉곳들을 3.7 mm의 중간 게이지로 열간 압연했다. 알루미늄 합금 샘플들(S332, S333, S334, 및 S336)은 열간 압연 이후 285 ℃ - 292 ℃의 온도로 고온 밀에서 추출되었다. 열간 압연 이후 코일에서 일어날 수 있는 자기 어닐링을 시뮬레이션하기 위해(예를 들어, 생산 규모 동작시), 샘플들을 340 ℃의 용해로에 둔 다음 비활성화하고 24시간 동안 냉각시켰다. 자기 어닐링 시뮬레이션 이후, 샘플들을 아래 표 7에 제시된 게이지들로 냉간 압연하였다. 어떠한 인터어닐링도 수행하지 않았다. 모든 샘플은 H19 상태로 제공하였다.

대표적인 알루미늄 합금 샘플들(S313, S314, S332, S333, S334, 및 S336)의 기계적 속성들은 압연(즉, 예열이 아니라) 상태로 그리고 스토빙을 시뮬레이션하기 위한 다양한 열 처리(10분 동안 240 ℃에서 가열, 7분 동안 270 ℃에서 가열, 그리고 4분 동안 280 ℃에서 가열을 포함) 이후 표 7에 제시하였다. 표에서 눈에 띄는 것은 모든 알루미늄 합금 샘플이 현재 압연 상태에서 최적의 범위의 강도들을 보여, 알루미늄 합금 리소그래피 판 생산하기에 충분한 강도를 갖고 200 MPa 미만의 최대 인장 강도를 갖는다는 것이다. 최적의 강도를 갖는다는 것은 알루미늄 합금 리소그래피 판에 유익할 수 있으며, 이때 최적의 강도의 알루미늄 합금들이 알루미늄 합금 코일이 풀린 후 리소그래피 판들에서 균일한 편평도를 제공할 수 있다. 또한 표 7에서 눈에 띄는 것은 10분 동안 240 ℃에서 열 처리하는 것이 리소그래피 판 생산에 사용되는 비교 AA3103 알루미늄 합금에 대한 타겟 강도 값들에 필적할만한 강도 값들을 제공했다는 것이다. AA3103은 고 합금 물질(예를 들어, 강도를 위해 0.7 wt. % 이하의 Fe 및 0.3 wt. % 이하의 Mg를 함유)이다. 본원에 제공된 Fe 함량이 낮고 Mg를 함유하지 않는 대표적인 알루미늄 합금들은 필적할만한 강도를 보였다. 또한, AA3103이 열악한 전기 연마를 보일 수 있는데, 모든 본원에 설명된 대표적인 알루미늄 합금은 질산에서 양호한 전기 연마를 보였다.

대표적인 알루미늄 합금 샘플들(S313, S314, S332, S333, S334, 및 S336)의 기계적 속성들이 도 2(항복 강도), 도 3(최대 인장 강도) 및 도 4(연신율)에 도시된다. 각 도면에서 합금 샘플(S313)은 실선으로 표현되고, 합금 샘플(S314)은 대시 기호로 된 선으로 표현되고, 합금 샘플(S332)은 작은 대시 기호로 된 선으로 표현되고, 합금 샘플(S333)은 단일 대시 기호로 된 점선으로 표현되고, 합금 샘플(S334)은 이중 대시 기호로 된 점선으로 표현되며, 합금 샘플(S336)은 점선으로 표현된다. 도 2 및 도 3의 그래프들에서 눈에 띄는 것은 열 처리 온도가 증가함에 따라 강도는 감소한다는 것이다. 또한 도 4의 그래프에서 눈에 띄는 것은 열 처리 온도가 증가함에 따라 연신율이 증가한다는 것이다.

Claims

알루미늄 합금으로서,
약 0.05 - 0.15 wt. %의 규소(Si);
약 0.3 - 0.5 wt. %의 철(Fe);
약 0.05 - 0.6 wt. %의 망간(Mn);
약 0.04 wt. %이하의 마그네슘(Mg);
약 0.01 - 0.5 wt. %의 아연(Zn);
약 0.04 wt. %이하의 타이타늄(Ti);
약 0.01 wt. %이하의 크롬(Cr);
약 0.04 wt. %이하의 구리(Cu);
약 0.03 wt. %이하의 불순물들; 및
그 나머지로서 알루미늄(Al)을 포함하는, 알루미늄 합금.
청구항 1에 있어서, Mn은 약 0.05 - 0.3 wt. %의 양이 존재하는, 알루미늄 합금.
청구항 1에 있어서, Mn은 약 0.05 - 0.15 wt. %의 양이 존재하는, 알루미늄 합금.
청구항 1에 있어서, Mn은 약 0.05 - 0.09 wt. %의 양이 존재하는, 알루미늄 합금.
청구항 1에 있어서, Mg는 약 0.02 wt. % 이하의 양이 존재하는, 알루미늄 합금.
청구항 1에 있어서, Mg는 약 0.01 wt. % 이하의 양이 존재하는, 알루미늄 합금.
청구항 1에 있어서, Zn은 약 0.05 - 0.25 wt. %의 양이 존재하는, 알루미늄 합금.
청구항 1에 있어서, Zn은 약 0.05 - 0.1 wt. %의 양이 존재하는, 알루미늄 합금.
청구항 1에 있어서, Zn은 최소 약 0.02 wt. %의 양이 존재하는, 알루미늄 합금.
알루미늄 합금 리소그래피 판으로서,
약 0.05 - 0.14 wt. %의 규소(Si);
약 0.07 - 0.1 wt. %의 철(Fe);
약 0.05 - 0.1 wt. %의 망간(Mn);
약 0.006 - 0.06 wt. %의 아연(Zn);
약 0.01 wt. %이하의 타이타늄(Ti);
약 0.03 wt. %이하의 불순물들; 및
그 나머지로서 알루미늄(Al)을 포함하는, 알루미늄 합금 리소그래피 판.
청구항 10에 있어서, 약 0.05 wt. % 미만의 마그네슘(Mg)을 더 포함하는, 알루미늄 합금 리소그래피 판.
청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 약 200 메가 파스칼(MPa) 미만의 최대 인장 강도를 갖는, 알루미늄 합금 리소그래피 판.
청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, Fe 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택되는 오염물이 없는 표면을 더 포함하는, 알루미늄 합금 리소그래피 판.
청구항 10에 있어서,
용융된 알루미늄 합금 조성물을 제공하는 단계;
상기 용융된 알루미늄 합금 조성물로 알루미늄 합금 잉곳을 주조하는 단계;
알루미늄 합금 압연 잉곳을 제공하기 위해 상기 알루미늄 합금 잉곳을 스캘핑하는 단계;
상기 알루미늄 합금 압연 잉곳을 균질화하는 단계;
중간 게이지 알루미늄 합금 압연 제품을 제공하기 위해 상기 알루미늄 합금 압연 잉곳을 열간 압연하는 단계;
상기 중간 게이지 알루미늄 합금 압연 제품을 어닐링하는 단계;
최종 게이지 알루미늄 합금 압연 제품을 제공하기 위해 상기 중간 게이지 알루미늄 합금 압연 제품을 냉간 압연하는 단계; 및
알루미늄 합금 리소그래피 판 블랭크를 제공하기 위해 상기 최종 게이지 알루미늄 합금 압연 제품을 절단하는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성되는, 알루미늄 합금 리소그래피 판.
청구항 14에 있어서, 약 0.05 wt. % 미만의 마그네슘(Mg)을 더 포함하는, 알루미늄 합금 리소그래피 판.
청구항 14 또는 청구항 15에 있어서, Fe 및 Mg의 총량이 약 0.11 wt. % 미만 존재하는, 알루미늄 합금 리소그래피 판.
청구항 14 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, Fe 및 Mg의 총량이 약 0.09 wt. % 미만 존재하는, 알루미늄 합금 리소그래피 판.
청구항 14 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, Fe 및 Mg의 총량이 약 0.07 wt. % 미만 존재하는, 알루미늄 합금 리소그래피 판.
청구항 14 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서, Fe 및 Mg로 이루어진 군으로부터 선택되는 오염물이 없는 표면을 더 포함하는, 알루미늄 합금 리소그래피 판.
청구항 14에 있어서, 상기 알루미늄 합금 압연 잉곳을 균질화하는 단계는 1-스테이지 균질화 또는 2-스테이지 균질화를 포함하는, 알루미늄 합금 리소그래피 판.