專利名稱：無碳化鋁的鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造用于石版印刷版載體的鋁帶的鋁合金、一 種制造石版印刷版載體的鋁合金的方法，其中在電解氧化鋁后的鋁 合金制造過程中將液態(tài)鋁輸入多步凈化步驟，本發(fā)明還涉及一種石 版印刷版載體的鋁帶及其在石版印刷版載體的相應應用。
背景技術(shù)：
用鋁合金制成的石版印刷版載體必須能夠滿足現(xiàn)代印刷技術(shù)提 出的很高的要求。 一方面，用鋁帶制成的印刷版載體必須適合進行 均勻的打毛處理，并可用^L械的、化學的和電化學的打毛方法以及 這些方法的組合。另一方面，印刷版在曝光和顯影后常常要在3至 10分鐘退火時間的情況下進行220至30(TC之間的燒滲過程，以使 涂敷的感光層固化。 一方面，為了滿足上述要求已研發(fā)了各種鋁合 金。另一方面，對印刷版載體的涂層區(qū)進行了改進，以期在印刷時 進一步提高印刷版載體的穩(wěn)定性及其使用壽命。幾乎是氣密性的新 式涂層已獲得了良好的結(jié)果。但用迄今可用的鋁合金制成的印刷版 載體往往會在印刷版載體和涂層之間產(chǎn)生氣泡。這種氣泡的生成勢 必導致涂層裂紋并由此導致印刷版的報廢。發(fā)明內(nèi)容在這種背景下，本發(fā)明的目的是提出一種制造用于石版印刷版 載體的鋁帶的鋁合金和一種用于石版印刷版載體的相應的鋁帶，用 這種鋁合金或鋁帶可制造適用于幾乎氣密性涂層的石版印刷版載 體。其次，本發(fā)明的目的在于提出一種用于制造相應鋁合金的方法 以及所述鋁帶在石版印刷版載體的 一種有利使用。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，上述目的通過使鋁合金的碳化鋁含量小于lOppra (百萬分之一 )，優(yōu)選小于lppm來實現(xiàn)。今人驚奇地發(fā) 現(xiàn)，用具有相當小的碳化鋁含量的鋁合金制成的印刷版載體可使用 氣密性的涂層，因為產(chǎn)生氣泡極少。估計極微量的碳化鋁(A14C3) 及其與濕氣反應形成甲烷的情況下會導致氣密性涂層下面生成氣 泡。令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，特別是印刷版載體的鋁合金的成分對氣泡形 成起重要的作用，雖然人們迄今為止認為這實際上是通過印刷版載 體表面試驗得出的一種現(xiàn)象而已。因此，迄今為止的鋁合金并未在 使碳化鋁含量盡可能少方面進行優(yōu)化。然而業(yè)已證明在碳化鋁含量 小于10ppm時顯示出氣泡生成明顯減少，且相應的鋁合金可用于制 造合格的印刷版載體。本發(fā)明鋁合金的碳化鋁含量可控制在小于 lppm,從而防止了在印刷版載體的氣密性涂層過程中生成氣泡。為了保證對石版印刷版載體提出的其它機械、化學或電化學要 求，這種鋁合金的其他成分主要對應于型號為AA1XXX、 AA3XXX、 AA8XXX、尤其是AA1 050或AA3103的鋁合金。眾所周知，這些鋁合 金至少部分地滿足了對石版印刷載體提出的要求并至今用于其制 造。通過本發(fā)明把碳化鋁含量減小到小于10ppm或lppm,上述鋁合 金的良好的機械、化學和電化學性能也可用于帶有氣密性涂層的印 刷版載體。除上面給出的鋁合金外，本發(fā)明的鋁合金可具有下列按重量百 分比計的鋁合金成分 0. 05%《Mg< 0. 3%, Mn《0. 3%， 0. 4%《F" 1%， 0. 05。" Si《0. 5%， Cu《0. 04%, Ti《0. 04%，不可避免的雜質(zhì)單種最大為0.01%,總計最大為0.05%，其余為鋁。申請人在申請?zhí)?5022772的在先歐洲專利申請中保護的這種鋁 合金具有良好的化學和電化學打毛性能和改良的機械性能，特別是 在進行燒滲過程后。另一種鋁合金具有按重量百分比計的下列合金成分 0. l%《Mg< 0. 3%,M" 0. 05%, 0. 3°/KFe《0. 4%, 0. 05%《Si《0. 25%， CiK 0. 04%, Ti < 0. 04%，不可避免的雜質(zhì)單種為最大0. 01%,總計最大為0.05%,其余為鋁。這種鋁合金以其在機械穩(wěn)定性、化學和電化學可打毛性方面的 均衡性能而特別適合制造石版印刷版載體。再者，這種鋁合金通過 本發(fā)明減少碳化鋁含量對制造帶有幾乎氣密性的涂層的印刷版載體 可達到?jīng)Q定性的改進。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，上述目的就方法而言是這樣實現(xiàn)的， 即通過一步或多步凈化步驟，使該鋁合金中的碳化鋁含量減少到小 于10ppm，尤其是小于lppm。鋁合金的凈化步驟迄今為止旨在使別 的雜質(zhì)例如堿土金屬或堿金屬減少，其中當然碳化鋁也從鋁熔液中 被除掉。由于這個原因，常規(guī)制造的鋁合金的碳化鋁含量明顯高于 本發(fā)明的值。但業(yè)已證明，在澆注鋁合金之前通過使單步熟知的凈 化步驟與去除碳化鋁的有目的地協(xié)調(diào)一致以及通過其與常規(guī)凈化步 驟的組合可在制造鋁合金時可以達到很少的碳化鋁。因此根據(jù)本發(fā) 明，下述對鋁合金的凈化步驟和處理步驟既可單獨使用又可組合使 用。根據(jù)本發(fā)明方法的第一方案，在氧化鋁電解后將液態(tài)鋁輸送到 攪拌站，在該處把惰性氣體吹入液態(tài)鋁中同時進行攪拌，在該攪拌 站的攪拌持續(xù)時間和惰性氣體吹入鋁熔液的持續(xù)時間至少為10分鐘，最好15分鐘。眾所周知，迄今為止在攪拌站吹入惰性氣體和攪拌主要是去除鋁熔液中的堿金屬或堿土金屬。為此， 一般6至8分 鐘的攪拌和吹氣時間就足夠了。但令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，特別是在氧化 鋁電解時進入鋁熔液中的碳主要導致在鋁熔液中形成碳鋁化合物， 通過較長時間的攪拌和吹入惰性氣體可明顯地減少這種化合物。正 是由于這個原因，無法給出最長的持續(xù)時間。但實驗表明，為了兼 顧經(jīng)濟性和有效去除鋁合金中的碳化鋁，可把攪拌和吹氣的持續(xù)時 間延長到大約15至20分鐘。送到攪拌站的液態(tài)鋁至少部分是用冷金屬制成，實現(xiàn)熔融鋁的碳化 鋁含量的減少。冷金屬指的是已經(jīng)從氧化鋁的電解中得出的鋁，這 種鋁在電解后已經(jīng)過若干處理步驟，例如已通過攪拌站處理。所以 供入的冷金屬的碳化鋁含量 一 般比來自電解的液態(tài)鋁的碳化鋁含量 低得多。估計是在電解時由于所用的石墨電極燒損而導致從氧化鋁 產(chǎn)生的鋁熔液的碳化鋁含量增加的緣故。在攪拌站攪拌液態(tài)鋁時，通過添加氟化鋁可使本發(fā)明鋁合金的 碳化鋁含量進一步減少。氟化鋁可去除堿金屬鈉、鈣和鋰，但也可 通過氧化去除鈦和磷之類的特殊元素。但是同時可以確定，鋁熔液 的碳化鋁含量也減少了。根據(jù)本發(fā)明方法的又一種改進的實施方式，為了進一步減少碳 化鋁含量，把鋁輸入爐中以添加合金成分，其中鋁在爐中至少靜置 30分鐘以上，優(yōu)選至少多于60分鐘。然后通過攪拌并添加合金成分 在爐中進行合金化。這樣就可使熔液碳鋁化合物(其絕大多數(shù)都包 含在先前吹入鋁熔液中的氣體的氣泡中)與這些氣泡一起漂移到鋁 熔液的表面上并在該處形成熔液的要清除出去的浮渣的一部分。如果用活性和/或惰性氣體沖洗爐子，則不但能夠用氣體將其他 的石友鋁化合物從鋁熔液中沖洗出來，而且同時還可 <吏添加的合金成 分均勻地分布在鋁熔液中。進一步從鋁熔液中去除不希望物質(zhì)尤其是碳鋁化合物通過以下方式實現(xiàn)，即把鋁合金輸入旋轉(zhuǎn)式脫氣裝置中并且使用惰性和/或活 性氣體混合物，尤其是用氬、氮和/或氯的混合物進行氣體沖洗。通 過這種旋轉(zhuǎn)式脫氣裝置可把在添加合金成分時進入鋁熔液中的碳鋁 化合物以及其他不希望的化合物從鋁合金的熔液中清除出去。優(yōu)選地，對鋁合金進行至少一次偏析處理，處理時把鋁合金加 熱到稍微超過鋁合金的固相溫度，這樣就可從鋁合金中擠出熔融的、 嚴重摻雜的相。鋁合金的這種嚴重摻雜的相另外含有碳鋁化合物， 用這種方式可把這種化合物從鋁熔液中清除出去。最后，通過在連鑄前或帶坯連鑄前對鋁合金進行過濾處理可進 一步改進用于制造碳化鋁含量少的石版印刷版載體用的鋁合金的本發(fā)明方法，其中這種過濾器對粒徑小于或等于5微米的顆粒物具有 高的過濾效率。不言而喻，這種過濾器的過濾效率對粒徑明顯大于5 微米的大顆粒物同樣也是很高的。業(yè)已證明，碳化鋁通常主要存在 于粒徑大于IO微米的雜質(zhì)顆粒物中，所以通過鋁合金的過濾實現(xiàn)了 碳化鋁含量的進一步減少。由于鋁合金的過濾就在鋁合金澆注之前 進行，所以特別是在與前述措施結(jié)合時，這個過濾步驟起著重要的 作用。為了保證這種過濾，例如使用二級過濾器，這種過濾器由第 一陶瓷泡沫過濾器和一個后置的深床過濾器組成。優(yōu)選地，在兩個 過濾器之間添加顆粒細化材料，以保證通過濾餅結(jié)構(gòu)達到陶瓷泡沫 過濾器的盡可能高的效率和后置深床過濾器的長的使用壽命。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，上述提供石版印刷版載體用的鋁帶的 目的是這樣實現(xiàn)的，即這種鋁帶通過對根據(jù)本發(fā)明的鋁合金進行連 續(xù)或不連續(xù)澆注并且隨即進行熱成型和/或冷成型制成，其中，這種 本發(fā)明鋁合金特別是在使用本發(fā)明方法的情況下制成的。這樣，本 發(fā)明的鋁帶就可用 一種碳化鋁極少的材料制成，從而這種鋁帶是適鋁帶表面和芯部材料只有少量碳鋁化合物的鋁帶可以通過以下 方式獲得，即通過鋁帶的退火和除油除去石版印刷版載體用的鋁帶 上的殘留軋制潤滑油。優(yōu)選地，鋁帶第一次除油用酸性或堿性介質(zhì)，隨即用酸洗過程 進一步凈化，這樣就能更徹底地去除表面上的碳化鋁。就這樣獲得 了表面上碳鋁化合物更少的鋁帶。如前所述，本發(fā)明鋁帶的鋁合金 本身只含很少的碳鋁化合物，從而與鋁帶幾乎無碳化鋁的表面 一 起 提供了 一種石版印刷版載體用的就涂敷氣密性涂層而言理想的鋁 帶。最后，根據(jù)本發(fā)明的第四方面，有關(guān)該鋁帶的使用方面的目的 是這樣實現(xiàn)的，即本發(fā)明的鋁帶用于制造帶有氣密性涂層的石版印 刷版載體。存在多種可能性，來實現(xiàn)和改進制造用于石版印刷版載體的鋁 帶的本發(fā)明鋁合金、本發(fā)明鋁合金的制造方法以及用于石版印刷版 載體的本發(fā)明鋁帶及其應用。為此， 一方面可參考獨立權(quán)利要求1、5和13的從屬權(quán)利要求，另一方面可參閱結(jié)合附圖進行的制造鋁合 金的本發(fā)明方法實施例的說明。


在附圖中，唯一的一幅圖示意地示出了本發(fā)明鋁合金的一個實 施例的制造工序。
具體實施方式
根據(jù)唯一 的圖示出的實施例，本發(fā)明鋁合金的制造從氧化鋁的 電解1開始。然后液態(tài)鋁被輸入攪拌站2,作為直接從氧化鋁獲得鋁 的一種替代方案或補充方案，如附圖所示，可把冷金屬3輸入攪拌 站。如前所述，冷金屬所含的碳化鋁比直接由氧化鋁制成的鋁熔液 的碳化鋁少，因為后者由于石墨電極的燒損而附加地含有碳化合物 并由此也含有碳化鋁。為了從鋁熔液中去掉碳化鋁，在攪拌站2中 吹入惰性氣體或混合氣體，并使攪拌比一般規(guī)定的時間長。最少的 吹氣和攪拌時間應為10分鐘和20分鐘之間。但也可設定更長的攪 拌和吹氣時間。然后，鋁熔液被輸入爐4中。隨即在爐4中用活性和/或惰性氣體進行氣體沖洗并添加鋁合金成分。氣體沖洗導致鋁熔 液中的碳化鋁含量的進一步減少。緊接著，鋁合金在爐中靜置一定 的時間，以便先前溶解在鋁熔液中的氣泡有足夠的時間到達鋁熔液的表面。鋁熔液在爐中的靜置時間可為15至90分鐘，優(yōu)選為30至 60分鐘。在用活性和/或用惰性氣體沖洗的構(gòu)成中到達鋁熔液表面的 氣泡通過熔液鋁合金的去除浮渣從熔液除掉并由此從鋁合金中清除 掉。浮渣因此含有從鋁熔液中沖洗出的碳化鋁。在爐4中處理后，液態(tài)鋁合金被輸入旋轉(zhuǎn)式脫氣裝置5中，該 裝置例如按SNIF方法(旋轉(zhuǎn)噴頭式惰性浮選法)工作，例如用氬和 /或氯沖洗。通過小氣泡又使雜質(zhì)浮到熔池表面，其中氯的沖洗尤其 引起鈉和鉀雜質(zhì)凝結(jié)成鹽，鹽隨氣泡淀積在鋁合金的浮渣層內(nèi)。然 后再除去浮渣層。最后，本發(fā)明鋁合金在澆注前最好用過濾器6過濾，該過濾器 對粒徑小于或等于5微米的顆粒具有很高的過濾效率。例如過濾器6 用于這種顆?？蛇_到至少50%的過濾效率。由于碳化鋁通常粘附在粒 徑大多為大約IO微米的較大的顆粒上，所以通過該過濾步驟可有效 地進一 步減少鋁合金的碳化鋁含量。然后這種鋁合金被輸入連續(xù)的 或不連續(xù)的澆注工藝7、 8。作為任選方案，鋁合金可在一個未示出的偏析站進行至少一次 偏析處理，偏析處理時，鋁合金被加熱到稍樣t高于固相溫度。鋁熔 液的嚴重摻雜的相在低于固相溫度時熔化，所以可從鋁熔液中壓出 并除掉。由于摻雜的相一般也含有碳化鋁，通過這種有選擇的偏析， 進一步減少了它在本發(fā)明鋁合金中的含量。在過濾后和緊接在澆注之前的鋁合金勺樣表明，碳化鋁含量極 小,不到lppm。
權(quán)利要求
1.一種制造用于石版印刷版載體的鋁帶的鋁合金，其中所述鋁合金的碳化鋁含量小于10ppm、優(yōu)選小于1ppm，其特征為，所述鋁合金具有按重量百分比計的下列合金成分0.05％≤Mg≤0.3％，Mn≤0.3％，0.4％≤Fe≤1％，0.05％≤Si≤0.5％，Cu≤0.04％，Ti≤0.04％，不可避免的雜質(zhì)單種最大為0.01％，總計最大為0.05％，其余為鋁。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征為， 該鋁合金具有按重量百分比計的下列合金成分 0. "/"Mg《0. 3°/o，M" 0. 05%， 0. 3%<Fe《0. 4%, 0. 05°/。<Si < 0, 25%,c"o.on，Ti《0. 04%,不可避免的雜質(zhì)單種最大為0.01%,總計最大為0.05%,其余為鋁。
3. —種用于制造石版印刷版載體的鋁合金尤其是權(quán)利要求1或 2所述的鋁合金的方法，其中在電解氧化鋁之后的鋁合金制造過程 中，將液態(tài)鋁在鋁合金澆注之前輸入多個凈化步驟，并通過一個或 多個凈化步驟使所述鋁合金中的碳化鋁含量減少到小于10ppm,優(yōu)選 小于lppm,其特征為,在氧化鋁電解后將液態(tài)鋁輸送到一個攪拌站，在此處把惰性氣體吹入液態(tài)鋁中同時進行攪拌，在所述攪拌站的攪拌持續(xù)時間和惰 性氣體吹入鋁熔液中的持續(xù)時間至少為IO分鐘，優(yōu)選為15分鐘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征為， 所述鋁合金的其他成分對應于型號為AA1XXX、 AA8XXX或AA3XXX、優(yōu)選是AA1050或AA3103的鋁合金。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征為， 輸入攪拌站的液態(tài)鋁至少部分地由冷金屬制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征為， 在攪拌站攪拌所述液態(tài)鋁時添加氟化鋁。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征為， 在添加合金成分時，鋁被輸入爐中并在爐中靜置至少30分鐘以上，優(yōu)選為至少多于60分鐘，然后通過攪拌并添加合金成分在爐中 進行合金化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征為， 在所述爐中用惰性和/或活性氣體進行氣體沖洗。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征為， 在經(jīng)過爐后，鋁合金被輸入一個旋轉(zhuǎn)式脫氣裝置中，并用惰性和/或活性氣體的混合氣尤其是用氬、氮和/或氯沖洗。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其特征為， 對所述鋁合金進行至少 一 次偏析步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的方法，其特征為， 所述鋁合金在連鑄或帶坯連鑄之前被過濾，其中所用的過濾器對粒徑小于或等于5微米的顆粒具有高的過濾效率。
12. —種用于石版印刷版載體的鋁帶，其通過一種鋁合金尤其 是根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金的連續(xù)或不連續(xù)的澆注后隨即 用熱成型和/或冷成型制成，其中所述鋁合金用根據(jù)權(quán)利要求3至11 中任一項所述的方法制造。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的鋁帶，其特征為，石版印刷版載體的鋁帶上的殘留軋制潤滑油通過鋁帶的退火和除油去除。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的鋁帶，其特征為，所述鋁帶第 一 次除油使用酸性或堿性介質(zhì)，隨即使用酸洗工藝 進一步凈化。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的石版印刷版載體用4; 帶在制造帶有一層氣密性涂層的石版印刷版載體中的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造用于石版印刷版載體的鋁帶的鋁合金、一種石版印刷版載體用的鋁合金的制造方法，其中在電解氧化鋁之后的鋁合金制造過程中，將液態(tài)鋁在鋁合金澆注之前輸入多級凈化步驟，本發(fā)明還涉及一種石版印刷版載體用的鋁帶及其在石版印刷版載體的相應應用。本發(fā)明的目的是提出一種制造用于石版印刷版載體的鋁帶的鋁合金和一種石版印刷版載體的相應鋁帶，用這種鋁合金或鋁帶可制造帶有幾乎氣密性涂層的石版印刷版載體，該鋁合金的碳化鋁含量低于10ppm，優(yōu)選低于1ppm。
文檔編號C22B21/06GK101405415SQ200780010378
公開日2009年4月8日 申請日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月13日
發(fā)明者B·克尼希, H-J·布林克曼, W·德羅斯特 申請人:海德魯鋁業(yè)德國有限責任公司