JP2008138277A - 印刷版用高強度アルミニウム合金板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Si:0.03質量%以上0.15質量%以下、Fe:0.25質量%以上0.50質量%以下、Cu:0.001質量%以上0.050質量%以下、Mg:0.05質量%を超え0.30質量%未満およびMn:0.05質量%を超え0.30質量%未満を含有し、残部がAlと不可避的不純物からなる印刷版用高強度アルミニウム合金板であって、この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℃の電解条件で電解粗面化処理した後の表面の算術平均粗さRaが、0.3μm以上0.7μm以下であることを特徴とする。
【選択図】なし
Description
(1)アルミニウム合金板
本発明に係るアルミニウム合金板は、所定量のSi、Fe、Cu、MgおよびMnを含有し、残部がAlと不可避的不純物からなる。以下に、各化学成分の数値範囲の限定理由について説明する。
Siは、アルミニウム合金板の表面にAl−Fe−Si系金属間化合物を析出させ、電解粗面化処理の際、アルミニウム合金板表面の初期ピットの形成を促進させる。その結果、アルミニウム合金板の電解粗面化面(以下、粗面と称す)の均一性を向上させる。Si含有量が0.03質量%未満では、アルミニウム合金板表面での金属間化合物の個数密度が少ないため、初期ピットの形成が不足し、粗面の均一性が劣る。また、Si含有量が0.15質量%を超えると、アルミニウム合金板表面での金属間化合物の個数密度が多くなりすぎて、粗面の均一性が劣る。
Feは、アルミニウム合金板の強度向上のために重要な元素である。また、Feは、アルミニウム合金板の表面にAl−Fe−Si系、Al−Fe−Mn系金属間化合物を析出させ、電解粗面化処理の際、アルミニウム合金板表面の初期ピットの形成を促進させる。その結果、アルミニウム合金板の粗面の均一性を向上させる。Fe含有量が0.25質量%未満では、アルミニウム合金板の強度が低くなり、引張強さ、曲げ疲労強度が低下し、印刷版の支持体として使用した際にくわえ切れが発生する。さらに、アルミニウム合金板表面での金属間化合物の個数密度が少ないため、初期ピットの形成が不足し、粗面の均一性が劣る。また、Fe含有量が0.50質量%を超えると、アルミニウム合金板表面での金属間化合物の個数密度が多くなりすぎ、また、アルミニウム合金板表面に粗大な金属間化合物が形成されて、て、粗面の均一性が劣る。
Cuは、アルミニウムに固溶状態で存在し、アルミマトリックスの強度を向上させると共に、アルミマトリックスと金属間化合物の電位を調整する作用を有する。Cu含有量が0.001質量%未満では、アルミニウム合金板の強度が低くなり、引張強さ、曲げ疲労強度が低下し、印刷版の支持体として使用した際にくわえ切れが発生する。さらに、アルミニウム合金板の電解粗面化の際に、初期ピットの形成が不足し、粗面の均一性が劣る。また、Cu含有量が0.050質量%を超えると、粗大なピットが多くなり、粗面の均一性が劣る。
Mgは、アルミニウムに固溶状態で存在し、アルミマトリックスの強度を向上させる重要な元素である。Mg含有量が0.05質量%以下では、アルミニウム合金板の強度が低くなり、引張強さ、曲げ疲労強度が低下し、印刷版の支持体として使用した際にくわえ切れが発生する。また、Mg含有量が0.30質量%以上では、粗大なピットが多くなり、粗面の均一性が劣る。さらに、アルミニウム合金板表面に粗大な金属間化合物が形成されて、粗面の均一性が劣る。
Mnは、アルミニウム合金板の強度向上のために重要な元素である。また、Mnは、アルミニウム合金板の表面にAl−Fe−Mn系金属間化合物を析出させ、電解粗面化処理の際、アルミニウム合金板表面の初期ピットの形成を促進させる。その結果、アルミニウム合金板の粗面の均一性を向上させる。Al−Fe−Mn系金属間化合物は、アルミニウム合金板の製造過程において、鋳塊製造時に形成されるいわゆる晶出物に加えて、均質化熱処理時にいわゆる析出物の形態で多く形成される。Mn含有量が0.05質量%以下では、アルミニウム合金板の強度が低くなり、引張強さ、曲げ疲労強度が低下し、印刷版の支持体として使用した際にくわえ切れが発生する。さらに、アルミニウム合金板表面での金属間化合物の析出量が少なく、また、金属間化合物の個数密度が少ないため、初期ピットの形成が不足し、粗面の均一性が劣る。また、Mn含有量が、0.30質量%以上では、粗大なピットが多くなり、粗面の均一性が劣る。さらに、アルミニウム合金板表面に粗大な金属間化合物が形成されて、粗面の均一性が劣る。
不可避的不純物は、通常市販されているアルミニウム地金に含まれる不可避的不純物であれば、本発明の目的を損なうものではない。
算術平均粗さRaが0.3μm未満であると、印刷版の感光膜の密着性が低下すると共に、印刷版の非画像部の表面の保水量が少なくなり、インク不要部のインクはじき性が劣化して、印刷品質が低下する。算術平均粗さRaが0.7μmを超えると、印刷版における網点面積の面内バラツキが生じやすい、印刷品質が確保される限界の印刷枚数、いわゆる耐刷性が低下する等の問題が生じやすい。
また、算術平均粗さRaは、化学成分(Si、Fe、Cu、MgおよびMn)の含有量を前記の所定範囲に限定し、以下に説明する製造方法によりアルミニウム合金板を製造することで、0.3μm以上0.7μm以下に制御することができる。
(2)アルミニウム合金板の製造方法
本発明に係るアルミニウム合金板の製造方法は、例えば、鋳塊を作製する第1工程と、鋳塊を均質化熱処理する第2工程と、均質化熱処理された鋳塊からアルミニウム合金板を作製する第3工程とを含むことで構成される。しかし、アルミニウム合金板の製造方法はこれに限定されるものではなく、適宜、必要に応じて変更してもよい。
以下、各工程について説明する。
化学成分(Si、Fe、Cu、MgおよびMn)の含有量を所定範囲に限定したアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製する。溶解、鋳造方法としては従来公知の方法を使用する。
前記第1工程で作製された鋳塊を、所定温度で均質化熱処理する。これによって、アルミニウム合金板の表面に存在する金属間化合物の個数密度を所定範囲にすることが可能となる。なお、均質化熱処理方法については、従来公知の方法を使用する。
均質化熱処理温度が380℃未満であると、均質化熱処理が不十分であることに加えて、金属間化合物の析出量が少なく、アルミニウム合金板の表面に存在する金属間化合物の大きさが小さくなるため、粗面化処理において初期ピットの形成が促進されず、粗面化不足となってRaが小さくなるとともに、粗面の均一性が劣りやすい。そして、均質化熱処理温度が600℃を超えると、金属間化合物が固溶し、アルミニウム合金板の表面に存在する金属間化合物の個数密度が少なくなるため、ピットひとつひとつのサイズが大きくなりRaが大きくなるとともに、粗面の均一性が劣りやすい。
前記第2工程で均質化熱処理された鋳塊を、所定温度の圧延開始温度で熱間圧延し、さらに冷間圧延してアルミニウム合金板を作製する。これによって、アルミニウム合金板の表面に存在する金属間化合物の個数密度を所定範囲にすることが可能となる。なお、熱間圧延、冷間圧延方法については、従来公知の方法を使用する。ここで、冷間圧延率は60〜95%が好ましい。また、必要に応じて、熱間圧延、冷間圧延を複数回繰り返し行い、熱間圧延と冷間圧延との間に荒焼鈍を行なってもよい。
熱間圧延開始温度が370℃未満であると、圧延板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り、粗面の均一性が劣りやすい。また、それに加えて、アルミニウム合金板の表面に存在する金属間化合物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ず、粗面の均一性が劣りやすい。そして、熱間圧延開始温度が530℃以上であると、熱間圧延の各パス間において結晶粒が過剰に成長してしまい、粗面の均一性が劣りやすい。また、それに加えて、金属間化合物が固溶し、アルミニウム合金板の表面に存在する金属間化合物の個数密度が少なくなるため、初期ピットの形成が促進されず、粗面の均一性が劣りやすい。
電解粗面化処理方法は、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より行う。この条件で電解粗面化処理を行うことにより、このアルミニウム合金板を支持体として使用した印刷版は、印刷版への感光膜の密着性および非画像部の保水性が高まる等、その電解粗面化面が印刷版として適正な表面性となる。
なお、電解粗面化処理の条件は、電解粗面化面が印刷版として適正な表面性となる条件で行えばよく、適宜、必要に応じて変更を加えてもよい。
例えば、電解液としては、塩酸の代わりに、硝酸、硫酸、クエン酸、酒石酸等の水溶液を用いてもよく、必要により各種有機酸を加えることもできる。なお、交流電源としては、従来公知のものが使用されるが、正弦波の単相および三相交流等が好ましい。また、ボール研磨法若しくはブラシ研磨法等の機械的粗面化法と組み合わせて行ってもよい。
表1に示す組成を有するアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製し、面削して470mm厚さとした。この鋳塊を480℃×4hで均質化熱処理し、圧延開始温度420℃で熱間圧延して厚さ3mmの圧延板を作製した。この圧延板を冷間圧延して厚さ0.3mmのアルミニウム合金板を作製した。
表1に示す組成を有するアルミニウム合金を溶解、鋳造して鋳塊を作製し、面削して470mm厚さとした。この鋳塊を350℃×4h(比較例11)あるいは630℃×4h(比較例12)で均質化熱処理し、圧延開始温度420℃で熱間圧延して厚さ3mmの圧延板を作製した。この圧延板を冷間圧延して厚さ0.3mmのアルミニウム合金板を作製した。すなわち、製造条件を前記の条件と変えることにより、算術平均粗さRaを変化させた。
(電解粗面化処理条件)
アルミニウム合金板を、5質量%水酸化ナトリウム水溶液で、温度50℃にて30秒間脱脂後、1質量%硝酸で、室温にて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で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で、温度50℃にて10秒間デスマット処理後、30質量%硝酸で、室温にて30秒間中和洗浄し、水洗し、乾燥させた。これを評価試料とした。
なお、算術平均粗さRaは、JIS B0601−1994に記載の方法により行った。
評価試料の粗面を、SEMを用いて2000倍で表面観察を行い、これを写真撮影した。この写真を並べて全長100cmの線を平行に3本引き、この線の下にある最大のピットと最小のピットの大きさ(最大長さ)の差を求めることにより均一性を評価した。ここで、ピットの大きさの差が2μm以下のものを○(良好)とし、ピットの大きさの差が2μmを超えるものを×(不良)とした。
アルミニウム合金板からJIS5号試験片(JISZ2201)を切り出しにより作製した。この試験片を用いて、JISZ2241に準じて引張試験を行い、引張強さを測定した。ここで、引張強さが200MPa以上のものを○(良好)とし、引張強さが200MPa未満のものを×(不良)とした。
アルミニウム合金板から試験片(長さ10mm×幅80mm)を切り出しにより作製した。この試験片を用いて、JISZ2273に準じた平面曲げ疲労試験を、試験片の厚み方向に与える片振り幅5mmで行った。そして、繰返し曲げ104回での破断応力を算出し、この破断応力を曲げ疲労強度とした。ここで、破断応力400MPa以上のものを○(良好)、400MPa未満のものを×(不良)とした。この曲げ疲労強度が良好なアルミニウム合金板を用いた印刷版は、くわえ切れ性が良好である。
印刷版を汎用の印刷機に装着して、ロール状に巻き取り、印刷を行うことで、表面性を評価した。網点面積の面内バラツキ等が生じなかったもの、及びインク不要部へインクが残ってしまうような印刷品質低下が生じなかったものを○(良好)とし、網点面積の面内バラツキ等が生じたもの、インク不要部にインクが残ってしまって印刷品質が低下したものを×(不良)とした。
比較例2は、Si含有量が請求範囲の上限値を超えるため、粗面の均一性に劣り、印刷版の表面性に劣るものであった。
比較例4は、Fe含有量が請求範囲の上限値を超えるため、粗面の均一性に劣り、また、アルミニウム合金板表面に粗大な金属間化合物が形成されたことから電解粗面化処理後の算術平均粗さRaが請求範囲の上限値を超えるため、印刷版の表面性に劣るものであった。
比較例6は、Cu含有量が請求範囲の上限値を超えるため、粗面の均一性に劣り、印刷版の表面性に劣るものであった。
比較例8は、Mg含有量が請求範囲の上限値を超えるため、粗面の均一性に劣り、また、アルミニウム合金板表面に粗大な金属間化合物が形成されたことから電解粗面化処理後の算術平均粗さRaが請求範囲の上限値を超えるため、印刷版の表面性に劣るものであった。
比較例10は、Mn含有量が請求範囲の上限値を超えるため、粗面の均一性に劣り、また、アルミニウム合金板表面に粗大な金属間化合物が形成されたことから電解粗面化処理後の算術平均粗さRaが請求範囲の上限値を超えるため、印刷版の表面性に劣るものであった。
比較例12は、電解粗面化処理後の算術平均粗さRaが請求範囲の下限値未満であるため、また均一性にも劣るため、印刷版の表面性に劣るものであった。
Claims (1)
- Si:0.03質量%以上0.15質量%以下、Fe:0.25質量%以上0.50質量%以下、Cu:0.001質量%以上0.050質量%以下、Mg:0.05質量%を超え0.30質量%未満およびMn:0.05質量%を超え0.30質量%未満を含有し、残部がAlと不可避的不純物からなる印刷版用高強度アルミニウム合金板であって、
前記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℃の電解条件で電解粗面化処理した後の表面の算術平均粗さRaが、0.3μm以上0.7μm以下であることを特徴とする印刷版用高強度アルミニウム合金板。
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