JPH05501585A - 印刷版に適したアルミニウム合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 印刷版に適したアルミニウム合金 本発明は、適当な処理を施した後に印刷版の作製に用いることができるアルミニ ウム合金に関する。

米国特許第４．６１０，９４６号に記載されているように、純度が９９．５０％ 以上で少量の鉄およびシリコンを含有するアルミニウムを用いて、上記特許に記 載されている処理工程により品質の良い印刷版を作製することが知られている。

しかし、上記特許権者が指摘しているように、ＡＡ１０５０のような現存の合金 は、副像面（イメージエリア）を硬化させて印刷版の寿命を向上させるために仕 上処理後の印刷版をベーキング処理（バーンイン処理あるいはストーブ処理）す るのに必要な加熱工程によって悪影響を受けることが知られている。冷間で強加 工された金属はベーキング処理されると回復や再結晶を起こすため、強度低下や 印刷版の歪みが生ずる。発生する歪みの量を予測するには、ベーキング処理によ る降伏強さまたは引張り強さの変化を測定することが有効である。大幅な強度低 下があれば、許容範囲を越えた歪みが発生して取扱および使用時の取り付けに大 きな支障が生ずることが予想される。

米国特許第４．６１０．９４６号は、２８０°Ｃより高温で処理しても、印刷版 を印刷機の印刷シリンダーに取り付ける際に支障となる歪みを生じない印刷版を 提供しようとしている。上記特許はそのための改良点として、０．０２〜０．２ ０％のジルコニウムを添加し、それ以外の合金成分および不純物は公知の合金Ａ Ａ　Ｉ　Ｏ５０と同等のレベルにしている。

これらの成分について米国特許第４，６１０．９４６号には下記のように記載さ れている。

鉄　０．４０ｗｔ％以下 シリコン　０．２０ｗｔ％以下 マンガン　０．０５ｗｔ％以下 銅　０．０５ｗｔ％以下 チタン　０．０５ｗｔ％以下 不純物　０．０５ｗｔ％以下 米国特許第４，６１０，９４６号の表２．３および４に示されている結果から分 かるように、２８０°Ｃより低温では、ジルコニウム添加による降伏強さと最終 的な印刷版の性能の向上はごく僅かであり、またＺｒ添加量０．０５％の場合と ０．１６％の場合でほとんど差が認められない。

２８０°Ｃより高温のベーキングに伴う歪みの問題を回避するために、一般的に ２４０’Ｃ程度の温度を用いることか多いが、この温度でもアルミニウム基合金 かある程度軟化することか知られており、やはり前記の理由により印刷版の品質 に悪影響がある。

この軟化の対策として、本発明者は米国特許第４，６１０゜９４６号の教示に従 ってジルコニウムの添加を行ってみたが、若干の改善は認められたものの、依然 としである程度の軟化が発生した。その上、ジルコニウムを０．１３％まで添加 して、バッチ式の中間焼鈍を行うと、圧延方向に延びた数ｃｍにも及ぶ巨大な結 晶粒か成長した。このような巨大粒は、電気しぼ加工（ｅ１ｅｃｔ！−１０−ｇ ｒ￥１ｉｎ）ｌ、た板の表面品質を劣化させることか分かった。ただ、連続式の 焼鈍を行うとこの巨大粒は発生しなかった。

ヨーロッパ特許公開公報第ＥＰ−Ａ−０２８９８４４号でも、２４０°Ｃ程度で のアルミニウム印刷版の軟化の問題が認識されており、その対策として、アルミ ニウム合金のマンガン含有量および鉄含有量を厳密に限定した上で、難しい制御 を要する製造工程により合金中の第２相の種類、量および個数密度を微妙に制御 して特定の組織を得ることが記載されている。商業規模で板材の処理条件を微妙 に制御することは、困難である工費用もかかるということは当業者には理解され ようし、いずれにしても合金の軟化抵抗を十分に向上させ得ないことが発明者に より見出されている。

そこで、ヨーロッパ特許公開公報第ＥＰ−Ａ−０２８９８４４号に記載されてい るような困難で費用のかかる製造条件を用いることなく、連続式焼鈍に限らずバ ッチ式焼鈍も適用でき、２４０°Ｃ程度での加熱時の軟化に十分な抵抗性を持つ アルミニウム合金が要望されている。

本発明は、マンガンとジルコニウムとを組み合わせることにより上記のような改 良された合金を提供することを目的とする。

米国特許第４．６１０．９４６号の教示とは反対に、マンガン含有量をこの特許 に記載された上限である０、０５ｗｔ％よりも多くすると共にジルコニウム含有 量を０．１５ｗｔ％以下に限定することにより、ヨーロッパ特許公開公報第ＥＰ −Ａ−０２８９８４４号に記載された製造条件を必要とせずに、極めて優れた印 刷版用合金か得られるという予期しない事実か見出された。ＡＡ１０５０Ａのよ うな公知の合金に対してマンガンとジルコニウムとを添加すれば軟化抵抗がある 程度向上することは予期されたかもしれないか、予期しなかったことは、マンガ ンとジルコニウムとの組み合わせによって達成された向上効果か、従来の改良を 加算した効果を越えることであり、すなわち現在のところ完全には解明されては いない何らかの理由で、マンガンとジルコニウムとか相乗的に作用することによ り、印刷版用材料としての諸性質を損なうことなく、２４０°Ｃ程度でのベーキ ングにおける軟化抵抗を高めたアルミニウム合金が得られることである。

アルミニウム合金においてマンガンとジルコニウムとを組み合わせて用いること は、例えば米国特許第４，５１１，６３２号により公知であるか、この種の合金 はこれまで比較的高温での用途すなわち蝋付は合金としてのみ考慮されていた。

本発明によれば、９９．００ｗｔ％以上、望ましくは９９．３０ｗｔ％以上のア ルミニウムと、０．０２から０゜１５ｗｔ％、望ましくは０．０２から０．０８ ｗｔ％のジルコニウムと、０．０５から０．２５ｗｔ％、望ましくは０゜０５か ら０．１５ｗｔ％のマンガンと、残部随伴不純物とから本質的に成る、印刷版を 作製するのに適したアルミニウム合金が提供される。本発明においてはジルコニ ウムと同等の機能ヲ持つハフニウムでジルコニウムの全部または一部を置き換え ることかできる。

理論にとられれる必要はないか、本発明の合金の優れた性質は、添加したジルコ ニウムの実質的に全量を固溶状態に保ちなから、印刷版用に適した板材への処理 中にある程度の量のＡｌ−Ｍｎ−３ｉ粒子を析出させ且つ残りのマンガンは固溶 状態に保つことによって得られると考えられる。組み合わせて用いられたマンガ ンとジルコニウムは、一方では溶質として他方では微細に分散した粒子として、 従来アルミニウム合金で生じていた２４０°Ｃ付近での軟化の原因となる回復過 程を実質的に阻止していると考えられる。

ジルコニウム含有量の望ましい上限値０．０８％が重要なのは、これ以上の含有 量では熱間圧延時または焼鈍時にジルコニウムが析出し始めて巨大粒の発生を助 長し、この合金で作製した印刷版の品質をかなり損ねることになるからである。

約０，１５％を超えるジルコニウムを含有する板材にノ＜・ソチ式焼鈍を施すと 非常に粗粒になり、良好な電気しぼ加工が不可能になる。下限値については、約 ０．０２ｗｔ％未満の含有量では向上効果が得られなかった。ジルコニウム含有 量を約０．０４ｗｔ％とすることが望ましい。

マンガンについては、マンガンがジルコニウムと共存する場合０．０５ｗｔ％よ り多くなるとベーキングに対する抵抗の向上効果がでてくる。マンガン含有量を 規定量以上、例えば１％まで増加させると、バッチ式焼鈍時の粒寸法の制御を補 助する効果か得られる。しかし、マンガンをこのように多量にすることは、印刷 版の電気しぼ加工時に表面のストリーク（粗くなる）や変色が発生する原因にな る（例えばＥＰＯ８９８４４を参照）。したがって、マンガン含有量の最適な上 限値は、対ベーキング抵抗および細粒化という望ましい作用と望ましくないスト リークおよび変色の発生開始とのバランスで決定される。実際上は、有効なマン ガン含有量の上限は０．２５％であり、０．０５から０．１５ｗｔ％の範囲か望 ましい。

他の不可避的な不純物元素（例えば亜鉛）は、各不純物元素についてＡＡ１０５ ０Ａに規定された限界値の範囲内、望ましくは０．０２％未満、とすることが望 ましい。厳密ではないが、鉄：シリコンの含有量比は６：１未満で且つ望ましく は１．５：１より大、最も望ましくは約４．５：１である。

印刷版を作製するために本発明の合金を処理する方法、例えば使用できるしぼ加 工方法の種類等については、米国特許第４．６１０．９４６号に記載されている 。

以下に、添付図面の図１から５を参照し、実施例によって本発明の実施態様を説 明する。

実施例１ 比較材としてＡＡ１０５０Ａを用い、この合金をベースとして３種類の合金を製 造し、これら４種類の合金から下記の手順により直ちに印刷版作製に用いること かできる板材の形の試料を準備した。

１５０Ｘ１００Ｘ２５ｍｍのインゴットを５０’Ｃ／時間で５８０°Ｃまで加熱 し、この温度で６時間保持し、５０°Ｃ／時間の速度で５００℃まで冷却した後 、熱間圧延して厚さ４゜５ｍｍにした。次に、この熱間圧延板を冷間圧延して厚 さ２．２５ｍｍとし、バッチ式焼鈍により速度３０°Ｃ／時間で４５０°Ｃまで 加熱してこの温度で２時間保持し、最後に速度３０°Ｃ／時間で室温まで冷却し た。この焼鈍板を２．　２５ｍｍから冷間圧延して厚さ０．３０ｍｍにした。

組成調整した３種類の合金のうち、第１の合金ではマンガン含有量を０．１１ｗ ｔ％に調整し、第２の合金ではジルコニウム含有量を０．０４ｗｔ％に調整し、 第３の合金ではマンガンおよびジルコニウムの含有量をそれぞれ０，１４ｗｔ％ および０．０４ｗｔ％に調整しである。比較材１０５０Ａは実質的にジルコニウ ムを含有せず、ごく微量のマンガンを含有している。

直接に印刷版を作製できる状態に各板材を処理した後、そのままの状態と、２４ ０℃×１０分間の加熱後の状態について、４種類の合金の試料の引張り強さを室 温で測定した。この結果を添付図１に線図で示す。同図中、影を付けてない棒は 圧延ままの材料の室温での測定結果であり、クロスハツチを施した棒は２４０° Ｃで１０分間加熱した後空冷した場合の結果である。

予期してはいたが、加熱後の引張り強さは４種類の合金金てについて低下してお り、図１から分かるように、０．０５ｗｔ％より多い量のジルコニウムおよびマ ンガンの両方を含有する本発明の合金は、試験した他の３種類の合金のいずれよ りも強度の低下かかなり少なく且つ組成調整した２種類の合金の示す改良効果を 加算した低下量よりも更に少ない。

このように強度低下量か減少したことは、商業的なベーキング処理時に板の歪み かほとんどまたは全く発生しないことを示すものであり、取り扱い易さと印刷機 内への取り付は易さか向上した非常に高い品質の印刷版を本発明の合金で作製す ることができることを示すものである。

表１に示した組成の直接チル鋳造した厚さ６００ｍｍのインゴットを５８０〜６ １０℃に少なくとも２時間加熱した。

このインゴットを５００〜３００°Ｃで熱間圧延して厚さ４゜２ｍｍまたは３． ５ｍｍのストリップにして巻き取った。得られたコイルを下記手順で厚さ０．３ ｍｍに冷間圧延した。

コイル１ 厚さ３．５ｍｍから厚さ０．３ｍｍに冷間圧延コイル２ 厚さ４．２ｍｍから厚さ２．２ｍｍに冷間圧延後、４３０°Ｃで２時間焼鈍、更 に厚さ０．３ｍｍに冷間圧延コイル３ ４３０°Ｃで２時間焼鈍後、厚さ４．２ｍｍから厚さ０．３ｍｍに冷間圧延 各コイルから採取した試料に２００°Ｃ１２４０℃または２７０°Ｃで１０分間 のベーキング処理を施し、長手方向および横方向の引張り性質を測定した。その 結果を表２（ａ）〜２（Ｃ）に纏めて示す。同表中、括弧内は横方向の性質を示 す。

表２（ａ） 長手方向性質 （横方向性質） 長手方向性質 （横方向性質） 表２（ｃ） 長手方向性質 （横方向性質） 熱間圧延ストリップは厚さ４．２ｍｍで巻き取った状態では再結晶を生じていな いことか分かったか、これに対し同様に処理したジルコニウムを含有しないスト リップは、通常この段階で表面の少なくとも一部に再結晶か認められる。ここで 、コイル３に施した焼鈍処理により完全再結晶か生じた。

実施例３ ＡＡ１０５０Ａをベースにして組成調整した一連の合金を用いて実施例１と同様 な実験を行った。但し、マンガンおよびジルコニウムの含有量はそれぞれ０．２ ５および０．１５ｗｔ％までの範囲で変化させた。実施例１で説明したような直 接に印刷版を作製できる板材に処理した後に、各合金の試料の引張り強さくＵＴ Ｓ）を圧延まま（ＡＲ）の状態と、２４０’Ｃ１２７０°Ｃまたは３００°Ｃで １０分間加熱してから空冷した状態について測定した。

この結果を添付の図２から図５に線図で示す。

図２および図３に示した結果は、ジルコニウム含有量を０．０４ｗｔ％に固定し 、マンガン含有量を０から０．２５ｗｔ％まで段階的に増加させた一連の合金に ついてのものである。比較のために、比較合金ＡＡ１０５０Ａについての結果も 併せて示した。図２において、個々の合金について示した４本の棒は、圧延まま と、３種類の温度で１０分間加熱後の合金に対応する。

簡明にするために、図３のグラフは図２に示したデータを転記したものであるが 、圧延ままと２４０°Ｃで加熱（ベーキング）した試料についてのみ示した。

図２および図３から分かるように、０．０４％のジルコニウムを含有する比較合 金に０．０５％のマンガンを添加すると、３種類の温度のいずれでベーキングし た場合にも、ＵＴＳか直ちに向上する。０．２５％までの範囲でマンガンを更に 添加した場合、図３からより明瞭に分かるように、ベーキング後の合金に認めら れる強度低下は同程度に減少をしている。マンガン濃度か最大の場合、圧延まま の強度は合金の加工硬化に対するマンガンの効果のために増加しているが、ベー キングによる強度低下量も増加している。

同様な結果を示した図４および図５は、マンガン含有量を０．１４％に固定し、 ジルコニウム含有量を０から０．１５ｗｔ％まで段階的に増加させた一連の合金 についてのものである。この場合も、比較合金１０５０Ａについての結果を比較 のために併せて示した。

図４および図５から分かるように、ジルコニウムを添加せずにマンガン単独で添 加しても何ら利点は認められない。ジルコニウムの添加量を増加させていくと、 ベーキングによる強度低下は減少し、すなわち合金の対ベーキング抵抗か増加す る。

図５は図４に示したデータを転記したものであるか、圧延ままと２４０°Ｃで加 熱（ベーキング）した試料についてのみ示した。比較のため、図５にはマンガン を添加せずジルコニウム含有量を増加させた場合の一連の結果も併せて記載し、 マンガンとジルコニウムとを組み合わせて添加することの利点をより明瞭に示し た。

＋０５０Ａ　Ｊ、＋＋％Ｍｎ　＋０．０４％ＸＩ　◆Ｏ，Ｉ４Ｍｎ＋０．０４％ ＺＩＦＩＧｕＲε　１： ｕ、Ｔ、ｓ、ＭＰａ 口　■　ｍ　口 ＵＴＳ、　ＭＰａ Ｕ、Ｔ、！３．　ＭＰａ 区　−１Ｉｃ３ ＵＴＳ、　ＭＰａ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成４年５月ｚ１日

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも９９．００ｗｔ％のアルミニウムと、合計量で０．０２から０． １５ｗｔ％のジルコニウムおよび／またはハフニウムと、０．０５から０．２５ ｗｔ％のマンガンと、残部の不可避的不純物とから実質的に成る、印刷版を作製 するのに適したアルミニウム合金。
2. ２．９９．３０ｗｔ％のアルミニウムから実質的に成る請求の範囲第１項に記載 の合金。
3. ３．０．０２から０．０８ｗｔ％のジルコニウムを含有する請求の範囲第１項ま たは第２項に記載の合金。
4. ４．約０．０４ｗｔ％のジルコニウムを含有する請求の範囲第３項に記載の合金 。
5. ５．０．０５から０．１５ｗｔ％のマンガンを含有する前記請求の範囲各項のい ずれか１項に記載の合金。
6. ６．合金中のシリコンに対する鉄の比率が６：１よりも小さくなる量で鉄および シリコンを含有する前記請求の範囲各項のいずれか１項に記載の合金。
7. ７．シリコンに対する鉄の比率が１．５：１よりも大きい請求の範囲第６項に記 載の合金。
8. ８．シリコンに対する鉄の比率が約４．５である請求の範囲第７項に記載の合金 。
9. ９．前記請求の範囲各項のいずれか１項に記載の合金から製造された場合の印刷 版。