ES2311619T3 - Aleacion de al para hoja litografica. - Google Patents

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ES2311619T3 ES02758588T ES02758588T ES2311619T3 ES 2311619 T3 ES2311619 T3 ES 2311619T3 ES 02758588 T ES02758588 T ES 02758588T ES 02758588 T ES02758588 T ES 02758588T ES 2311619 T3 ES2311619 T3 ES 2311619T3
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Abstract

Una aleación de Al adecuada para elaborar una hoja litográfica, teniendo la aleación una composición en % en peso: Fe hasta 0,4 Si hasta 0,25 Ti hasta 0,05 Cu hasta 0,05 Zr hasta 0,005 Cr hasta 0,03 Ni hasta 0,006 V de 0,005 a 0,03 Zn de 0,008 a 0,15 Mg hasta 0,30 Mn hasta 1,5 impurezas inevitables hasta 0,05% en peso cada una, 0,15% en peso de resto de Al total, y en la que la relación Zn/V es al menos aproximadamente 0,6.

Description

Aleación de Al para hoja litográfica.
Esta invención se refiere a una aleación de Al adecuada para elaborar en una hoja litográfica, particularmente una que presenta una superficie granulada aceptable en un amplio intervalo de condiciones de tratamiento, e incluye también un procedimiento de tratamiento de la aleación.
Actualmente, el mercado de hojas litográficas consiste en gran medida en productos del intervalo de aleaciones AA1XXX y AA3XXX. La morfología superficial de placas electrogranuladas con ácido nítrico puede determinarse en gran medida por un cierto número de factores, por ejemplo, la densidad de corriente y la velocidad de línea del procedimiento o la composición química de la aleación usada. Se acepta generalmente que, para producir la estructura picada requerida sin variabilidad a lo largo y a través de la bobina, necesitan controlarse estrechamente la densidad de corriente y la velocidad de línea, así como la composición química de la aleación. Esto hace al electrogranulado en electrólito basado en ácido nítrico un procedimiento muy crítico en el que han de controlarse estrechamente los parámetros. También es importante que la superficie electrogranulada no parezca metálica, lo que puede producirse cuando se favorece la formación de picaduras mayores, dejando áreas de la superficie de aluminio no atacadas (áreas de meseta no granuladas). Es deseable una distribución más uniforme de picaduras, dando la superficie de aspecto mate requerido. Por estas razones, las hojas litográficas puras comerciales para procedimientos con ácido nítrico son normalmente AA1050A, aluminio del 99,5% de pureza. Además, es necesario un intervalo relativamente estrecho de condiciones de tratamiento para producir electrogranulación satisfactoria para hoja litográfica con el uso de aleaciones AA1050A.
Según la presente invención, se proporciona una aleación de Al adecuada para elaborar en una hoja litográfica, teniendo la aleación una composición en % en peso:
\quad
Fe hasta 0,4
\quad
Si hasta 0,25
\quad
Ti hasta 0,05
\quad
Cu hasta 0,05
\quad
Zr hasta 0,005
\quad
Cr hasta 0,03
\quad
Ni hasta 0,006
\quad
V de 0,005 a 0,03
\quad
Zn de 0,008 a 0,15
\quad
Mg hasta 0,30
\quad
Mn hasta 1,5
Impurezas inevitables hasta 0,05% en peso cada una, 0,15% en peso de resto de Al total, y en el que la relación Zn/V es al menos aproximadamente 0,6.
Se ha encontrado que la composición de aleación de la invención permite la producción de la superficie requerida para hoja litográfica en un amplio intervalo más amplio de condiciones de procedimiento, en particular densidad de corriente y velocidad de línea, que las que están disponibles actualmente con AA1050A sin adición de zinc. Esto puede permitir un procedimiento de electrogranulación más rápido, que tiene por ello el potencial de aumentar la productividad. Además, los clientes litográficos tendrán usualmente alguna variabilidad en sus parámetros de funcionamiento y por ello el suministro de la aleación de la invención debe satisfacer todos éstos. A este respecto, en realizaciones preferidas, la adición de zinc da un producto con una ventana de granulación más amplia que es más adecuada para un intervalo de clientes usando procedimientos de electrogranulación con ácido nítrico.
Los elementos de aleación hierro, silicio y titanio se controlan estrechamente en calidad litográfica AA1050A, pero los niveles de impurezas tales como cobre, manganeso, magnesio, cromo, níquel, galio, zinc y vanadio pueden variar dependiendo de la fuente metalúrgica. Cada elemento impureza puede afectar a la respuesta de electrogranulación de la aleación de una forma diferente dependiendo de la concentración, afectando por ello a la morfología superficial. Los efectos de niveles incluso bajos de ciertos elementos (0,001 a 0,03% en peso) pueden hacer que se formen picaduras grandes, produciendo una placa de impresión litográfica de aspecto más metálico, que puede rechazarse con fines de impresión. La adición de zinc según la invención reduce los efectos de estos elementos, produciendo una estructura picada más finamente por electrogranulación cuando tales elementos están presentes en niveles significativos.
\global\parskip0.930000\baselineskip
El control de los elementos de aleación es importante porque niveles de silicio bajo y titanio alto dentro de la especificación pueden causar granulación mala y variable debido a la falta de iniciación de picaduras. La adición de zinc (por ejemplo, a un nivel del 0,02% en peso) a tal aleación reduce el efecto, dando la morfología superficial requerida por granulación.
El zinc está presente preferiblemente en una cantidad del 0,01 al 0,15% en peso, aún más preferiblemente del 0,013 al 0,05% en peso. Como se ha mencionado antes, se ha encontrado particularmente que el zinc permite una granulación mejorada, por ejemplo, electrogranulación en ácido nítrico.
Aunque el vanadio puede o no añadirse deliberadamente, su presencia proporciona ventajas adicionales. A este respecto, en circunstancias normales, cuando las aleaciones AA1050A contienen vanadio, se experimenta mala granulación, particularmente cuando el vanadio está presente en cantidades por encima del 0,013% en peso. La adición de zinc sirve para reducir este efecto perjudicial. En una realización preferida, la relación Zn/V es al menos aproximadamente 0,6, preferiblemente al menos aproximadamente 0,8, aún más preferiblemente aproximadamente 1. Pueden verse ventajas adicionales cuando la relación Zn/V es al menos aproximadamente 2 con una densidad de corriente más alta y/o velocidades de línea más rápidas.
El hierro está presente preferiblemente en una cantidad del 0,25 al 0,4% en peso e, independientemente, el silicio está presente preferiblemente en una cantidad del 0,07 al 0,20% en peso.
Preferiblemente el cobre está presente en una cantidad de hasta el 0,01% en peso, aún más preferiblemente hasta el 0,004% en peso.
El cromo está presente, en una realización preferida, en una cantidad de hasta el 0,004% en peso.
Si está presente, el magnesio puede estar presente en una cantidad preferida del 0,05 al 0,3% en peso, preferiblemente del 0,06 al 0,30% en peso, y más preferiblemente del 0,10 al 0,30% en peso.
Si está presente, el manganeso puede estar presente preferiblemente en una cantidad de hasta el 0,25% en peso, preferiblemente del 0,05 al 0,25% en peso, aún más preferiblemente del 0,05 al 0,20% en peso.
Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona una hoja litográfica formada a partir de la aleación.
Según un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un procedimiento para tratar una aleación de Al como se ha definido antes, cuyo procedimiento comprende las etapas de formar la aleación en una hoja y granular una superficie de ella. La aleación puede formarse en una hoja por etapas que pueden incluir colada, descostrado, homogeneización, laminado en caliente, laminado en frío, inter-recocido opcional, limpieza e igualación.
Puede realizarse tratamiento térmico después de colar en una etapa de calentamiento para laminar simple o como un procedimiento de dos etapas en el que se mantienen lingotes o similares a una temperatura más alta que la temperatura de laminación para homogeneizar el hierro en solución más rápidamente y enfriar después a la temperatura de laminación. Un ejemplo del primero sería calentar el lingote descostrado a 450-550ºC por calentamiento progresivo y mantenerlo a esa temperatura durante 1 a 16 horas. Un ejemplo del último es calentar a 550-610ºC y mantener durante 1-10 horas seguido por enfriamiento y laminación a 450-550ºC.
Cuando está presente una etapa de recocido intermedio, puede realizarse inmediatamente después de laminación en caliente o durante la laminación en caliente. El inter-recocido puede realizarse como un inter-recocido discontinuo, en cuyo caso se realiza preferiblemente a 300 a 500ºC, por ejemplo durante 1 a 5 horas. Alternativamente, el iner-recocido puede ser continuo, en cuyo caso se realiza preferiblemente a 450 a 600ºC, por ejemplo durante hasta 5 minutos, aún más preferiblemente hasta 1 minuto.
La banda resultante se aplana y limpia usualmente.
La granulación es preferiblemente electrogranulación, que puede realizarse en ácido nítrico o ácido clorhídrico, más preferiblemente ácido nítrico. Antes de la granulación, se da típicamente a la superficie una limpieza alcalina para renovar la superficie. En condiciones de granulación óptimas determinadas previamente, la electrogranulación se realiza típicamente en una solución de ácido nítrico del 1% a 35-50ºC y con una densidad de corriente típica de 8 kAm^{-2}. Las velocidades de línea y voltajes reales empleados son fuertemente dependientes de la geometría de la cuba, pero la densidad de corriente refleja la velocidad de reacción que puede mantenerse, consecuente con la obtención de una superficie satisfactoria, y es así un buen indicador de la eficacia del procedimiento. Alternativamente, en condiciones de granulación óptimas determinadas previamente, el tiempo de tratamiento es aproximadamente 7,2 segundos y la presente invención permite, por ejemplo, un aumento de la densidad de corriente de aproximadamente el 20% mientras
se mantiene el acabado superficial correcto y reducir el tiempo de tratamiento hasta aproximadamente 6 segundos.
Por tanto, usando la presente invención, pueden aumentarse la densidad de corriente y/o la velocidad de línea durante la granulación con relación a las condiciones de granulación óptimas determinadas previamente, proporcionando aún una hoja litográfica con una superficie resultante aceptable. Ésta es la ventana de procedimiento más amplia a que se ha aludido antes. Un aumento preferido de estos parámetros está entre el 10 y el 30% en densidad de corriente y por tanto velocidad de línea, más preferiblemente alrededor del 20%, con relación a las condiciones de granulación óptimas determinadas previamente. La presente invención es así capaz de proporcionar la rugosidad superficial deseada para hoja litográfica después de granular durante un tiempo reducido con relación a una aleación en la que esté ausente zinc. Por tanto, según un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un método para tratar una aleación de Al que tiene una composición en % en peso:
\quad
Fe hasta 0,4
\quad
Si hasta 0,25
\quad
Ti hasta 0,05
\quad
Cu hasta 0,05
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Zr hasta 0,005
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Cr hasta 0,03
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Ni hasta 0,006
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V de 0,005 a 0,03
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Zn de 0,008 a 0,15
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Mg hasta 0,30
\quad
Mn hasta 1,5
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Impurezas inevitables hasta 0,05% en peso cada una, 0,15% en peso de resto de Al total, y en el que la relación Zn/V es al menos aproximadamente 0,6, y en el que el procedimiento comprende las etapas de formar la aleación en una hoja y granular una superficie de la misma, en el que es conseguible la rugosidad superficial deseada después de granular en un tiempo de granulación reducido con relación a una aleación en la que esté ausente zinc.
Según un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona también un procedimiento para formar una hoja litográfica.
Se describirá ahora la invención, a modo de ejemplo, con referencia a los siguientes dibujos y ejemplo, y en los que:
La Figura 1 muestra una vista de microscopía electrónica de exploración (SEM) de una aleación AA1050A típica electrogranulada en condiciones normales en un electrólito de ácido nítrico;
La Figura 2 muestra una vista de SEM en la que la aleación se ha electrogranulado con un aumento del 20% en velocidad de línea y corriente en un electrólito de ácido nítrico;
La Figura 3 muestra una vista de SEM en la que la aleación tiene 0,017% en peso de zinc añadido y se ha electrogranulado en condiciones normales en un electrólito de ácido nítrico;
La Figura 4 muestra una vista de SEM en la que la aleación tiene 0,017% en peso de zinc añadido y se ha electrogranulado con un aumento del 20% en velocidad de línea y corriente en un electrólito de ácido nítrico; y
La Figura 5 es un gráfico de brillo frente a densidad de corriente para una serie de aleaciones.
Ejemplo TABLA 1 Composición química de aleaciones
1
Se realizó electrogranulación en una solución del 1% de ácido nítrico a 40ºC. Se empleó una disposición de cubas piloto que usaba el método de contacto de líquido, tenía electrodos contadores de grafito de 480 mm de longitud y una separación de cubas de aproximadamente 25 mm. Las condiciones de granulación estándares fueron 8 kAm^{-2} y una velocidad de línea de aproximadamente 8 m/min. Se da en la Tabla 1 (aleación 1) una variante de aleación 9963 de AA1050A típica usada para granulación en electrólitos de ácido nítrico. Las pruebas de electrogranulación con este tipo de aleación, con corriente de electrogranulación y velocidad de línea normales, dan una superficie buena visualmente sin variabilidad o apariencia metálica. Los estudios de microscopía electrónica de exploración muestran una superficie picada uniformemente con una rugosidad media Ra entre 0,9 y 1,1 micrómetros usando una sonda láser perthen LS1 o Focodyn (Figura 1). Un aumento de la corriente hasta 20% más alta que la normal tiene el efecto de producir picaduras indeseablemente mayores en la superficie. En este caso, la superficie se considera sobregranulada por la corriente y densidad de carga aumentadas. Si el material se granula después con un aumento del 20% de la velocidad de línea y un aumento del 20% de la densidad de corriente, la superficie se ha granulado con carga equivalente a las condiciones normales. Sin embargo, la superficie contenía picaduras grandes que pueden no ser aceptables en la placa litográfica (Figura 2). Por tanto, hay necesidad en la práctica existente de condiciones de electrogranulación controladas para producir la morfología superficial requerida en la placa de impresión.
Si se usa una aleación similar a la aleación 1 con una adición de 0,017% de Zn (aleación 3), se produce una buena superficie en condiciones de electrogranulación normales similares a las mencionadas antes, como se muestra en la Figura 3. La electrogranulación de esta misma aleación con corriente hasta 20% más alta y velocidad de línea 20% más rápida dio también una superficie satisfactoria con picaduras finas similares a las vistas en condiciones normales, como se muestra en la Figura 4. Esto es algo diferente y una mejora sobre la aleación sin adición de zinc porque permitiría granulación con una corriente y una velocidad de línea más altas, permitiendo por ello conseguir una granulación más rápida. Se han visto observaciones similares con zinc al 0,024%.
Se ha encontrado que puede experimentarse mala granulación cuando AA1050A contiene niveles de vanadio por encima de aproximadamente 0,013%. En tales circunstancias, la granulación en ácido nítrico promueve la formación de picaduras grandes y regiones de mesetas menos granuladas, haciendo a la superficie de apariencia más metálica. Por tanto, en la superficie electrogranulada final pueden favorecerse agrupaciones de picaduras en oposición a la distribución más uniforme mostrada en la Figura 1. Esto puede ilustrarse por valores de brillo en la superficie electrogranulada, como se muestra en la Figura 5. Se ha encontrado que se obtienen superficies menos mates en un amplio intervalo de condiciones de granulación con la aleación que contiene 0,014% en peso de vanadio, aleación 2. El brillo medido con la adición de zinc únicamente (aleación 3) es comparable con el hallado con la aleación 1. Puede verse que puede reducirse el brillo en cierta medida por adición de zinc a una aleación que contenga vanadio. Esto se ilustra con adiciones del 0,008% en peso (aleación 5) y 0,013% en peso (aleación 4) de zinc.
Pueden sacarse las siguientes conclusiones:
El vanadio al 0,014% en peso produce menos superficies mates cuando se granula en ácido nítrico con agrupaciones de picaduras formadas en ciertas condiciones.
El zinc al 0,017% en peso dio buenas propiedades de granulación en ácido nítrico. Se vieron superficies similares a la aleación estándar pero con picaduras ligeramente más finas. Se vieron superficies picadas más finas que la aleación estándar con mayor velocidad de línea en donde eran menos visibles grandes picaduras asociadas con corriente más alta.
El zinc al 0,017% en peso sería aceptable y posiblemente ventajoso en hojas litográficas comerciales, siempre que el hierro, silicio, titanio y otros elementos menores estén en los niveles requeridos.
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Se han investigado las características de electrogranulación de aleaciones con vanadio al 0,014% en peso en combinación con zinc en dos niveles (0,008% en peso y 0,013% en peso). La aleación que contiene 0,008% en peso de zinc y 0,014% en peso de vanadio dio una estructura de picaduras más finas pero con alguna agrupación de picaduras y era menos mate que la aleación estándar. La aleación que contenía 0,013% en peso de zinc y 0,014% en peso de vanadio (aleación 4) dio también más superficies mates que la aleación 5. Por ello, un aumento adicional del nivel de zinc al 0,013% parece haber mejorado la granulación aún más.
Un trabajo adicional con variantes de zinc y vanadio más altos muestra alguna evidencia de agrupación de picaduras, pero la adición de vanadio a variantes con sólo alto contenido de zinc redujo la eficacia de la aleación para granular con velocidades de línea mayores. Sin embargo, se vio una granulación adecuada, como se muestra en la Tabla 2.
TABLA 2
2
Puede verse que se obtienen resultados satisfactorios cuando la relación Zn/V es aproximadamente 1.
En conclusión, la química de la aleación puede afectar a la superficie producida después de electrogranulación. La presencia de ciertos elementos en niveles relativamente bajos puede hacer que la superficie aparezca variablemente metálica después de electrogranulación. Un elemento así es vanadio. Puede verse que la adición de zinc a la aleación reduce los efectos de tales elementos, reduciendo el riesgo de que la aleación sea rechazada por mala granulación.

Claims (28)

1. Una aleación de Al adecuada para elaborar una hoja litográfica, teniendo la aleación una composición en % en peso:
\quad
Fe hasta 0,4
\quad
Si hasta 0,25
\quad
Ti hasta 0,05
\quad
Cu hasta 0,05
\quad
Zr hasta 0,005
\quad
Cr hasta 0,03
\quad
Ni hasta 0,006
\quad
V de 0,005 a 0,03
\quad
Zn de 0,008 a 0,15
\quad
Mg hasta 0,30
\quad
Mn hasta 1,5
impurezas inevitables hasta 0,05% en peso cada una, 0,15% en peso de resto de Al total, y en la que la relación Zn/V es al menos aproximadamente 0,6.
2. Una aleación según la reivindicación 1, en la que está presente Zn en una cantidad del 0,01 al 0,15% en peso.
3. Una aleación según la reivindicación 1, en la que está presente Zn en una cantidad del 0,013 al 0,05% en peso.
4. Una aleación según cualquier reivindicación precedente, en la que está presente V en una cantidad del 0,013 al 0,03% en peso.
5. Una aleación según cualquier reivindicación precedente, en la que la relación Zn/V es al menos aproximadamente 1.
6. Una aleación según cualquier reivindicación precedente, en la que la relación Zn/V es al menos aproximadamente 2.
7. Una aleación según cualquier reivindicación precedente, en la que está presente Fe en una cantidad del 0,25-0,4% en peso.
8. Una aleación según cualquier reivindicación precedente, en la que está presente Si en una cantidad del 0,07-0,20% en peso.
9. Una aleación según cualquier reivindicación precedente, en la que está presente Cu en una cantidad de hasta el 0,01% en peso, preferiblemente el 0,004% en peso.
10. Una aleación según cualquier reivindicación precedente, en la que está presente Cr en una cantidad de hasta el 0,004% en peso.
11. Una aleación según cualquier reivindicación precedente, en la que está presente Ti en una cantidad de hasta el 0,03% en peso.
12. Una aleación según cualquier reivindicación precedente, en la que está presente Mg en una cantidad del 0,05 al 0,30% en peso.
13. Una aleación según cualquier reivindicación precedente, en la que está presente Mn en una cantidad de hasta el 0,25% en peso.
14. Una aleación según cualquier reivindicación precedente, en la que está presente Mn en una cantidad del 0,05 al 0,25% en peso.
15. Una hoja litográfica formada de la aleación de cualquier reivindicación precedente.
16. El uso de una aleación de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 en la formación de una hoja litográfica.
17. Un procedimiento de tratamiento de una aleación de Al de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, comprendiendo el procedimiento las etapas de formar la aleación en una hoja y granular una superficie de ella.
18. Un procedimiento según la reivindicación 17, en el que la etapa de granulación es electrogranulación.
19. Un procedimiento según la reivindicación 18, en el que la electrogranulación se realiza en ácido nítrico.
20. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, en el que se aumenta la densidad de corriente durante la granulación con relación a condiciones de granulación óptimas determinadas previamente, y en el que la superficie resultante es aceptable en una hoja litográfica.
21. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, en el que se aumenta la velocidad de línea durante la granulación con relación a condiciones de granulación óptimas determinadas previamente, y en el que la superficie resultante es aceptable en una hoja litográfica.
22. Un procedimiento según las reivindicaciones 20 o 21, en el que la densidad de corriente se aumenta entre el 10 y el 30% con relación a condiciones de granulación óptimas determinadas previamente.
23. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, en el que la velocidad de línea se aumenta entre el 10 y el 30% con relación a condiciones de granulación óptimas determinadas previamente.
24. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 23, en el que la rugosidad superficial deseada para hoja litográfica después de granular es conseguible en un tiempo de granulación reducido con relación a una aleación en la que esté ausente zinc.
25. Un procedimiento según la reivindicación 24, en el que el tiempo reducido es menos de aproximadamente 7,2 segundos.
26. Un procedimiento de tratamiento de una aleación de Al que tiene una composición en % en peso:
\quad
Fe hasta 0,4
\quad
Si hasta 0,25
\quad
Ti hasta 0,05
\quad
Cu hasta 0,05
\quad
Zr hasta 0,005
\quad
Cr hasta 0,03
\quad
Ni hasta 0,006
\quad
V de 0,005 a 0,03
\quad
Zn de 0,008 a 0,15
\quad
Mg hasta 0,30
\quad
Mn hasta 1,5
impurezas inevitables hasta 0,05% en peso cada una, 0,15% en peso de resto de Al total, en el que la relación Zn/V es al menos aproximadamente 0,6, y en el que el procedimiento comprende las etapas de formar la aleación en una hoja y granular una superficie de ella, en el que la rugosidad superficial deseada después de granular se puede conseguir en un tiempo de granulación reducido con relación a una aleación en la que está ausente zinc.
27. Un procedimiento según la reivindicación 26, en el que el tiempo reducido es menor de aproximadamente 7,2 segundos.
28. Un procedimiento de formación de una hoja litográfica que comprende las etapas de una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 27.
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