技术领域
[0001] 本
发明属于CTP印刷技术领域,具体涉及一种CTP印刷版基坯料的制备工艺。技术背景
[0002] CTP(计算机直接制版)技术因其数字化、高效高
质量以及简便、环保等优点,逐渐取代传统的模拟制版方式,成为印刷企业实现技术升级的途径。目前市场上普遍使用
热轧坯料1050
合金或热轧坯料1052合金生产印刷版基坯料。由于原材料经
过热轧开坯之后,材料内部的非金属夹杂物(主要是硫化物和
氧化物,还有
硅酸盐)被压成薄片,出现分层(夹层)现象,当薄片位于材料表面时,会给表面的平整度造成极大地破坏,尤其当热轧坯料作为印刷版基坯料时,所得印刷版基坯料表面纵向条纹明显,导致印刷版的质量没有保障。
发明内容
[0003] 针对上述技术问题,本发明提供了一种CTP印刷版基铝带材及其制备工艺,使用本发明方法制备的CTP印刷版基铝带材,不仅有效改善印刷版基坯料表面纵向条纹,而且在常温与高温下都具有优异的
力学性能,此外还具有延伸率高、
腐蚀均一性强的优点,可以明显提高下游客户的印版次数与印刷版的质量。
[0004] 一种CTP印刷版基铝带材,带材内包括以下重量百分比的元素:
[0005] Si:0.07 0.11%、Fe:0.3~0.4%、Mg:0.12 0.18%、Mn:0.015 0.036%、Zn:0.02~ ~ ~ ~0.04%、V:0.01 0.02%,Ti:0.011 0.014%,Cu:0.01 0.05%,Cr:0.006 0.009%,余量为铝,带~ ~ ~ ~
材表面粗糙度Ra值0.15 0.25μm。
~
[0006] 本发明CTP印刷版基铝带材中Mg的重量百分比为0.14 0.16%,Mg与Mn相对含量之~比为(4 11):1。
~
[0007] 一种CTP印刷版基铝带材的制备工艺,包括以下步骤:
[0008] 1)原料熔炼:将按照上述重量百分比混合的
炉料加入
熔化炉内,在720~800℃的条件下进行熔炼,熔炼时间为120-180分钟,当炉料化平时进行10分钟的搅拌,形成均一合金熔液后,合金熔液表面均匀撒上
覆盖剂;当合金熔液
温度为700 720℃进行第二次搅拌,~并使用氮气吹入精炼剂进行精炼,氮气流量2.3~3.0m³/h,进行10 15分钟的精炼;精炼完~
30分钟后进行第3次搅拌,搅拌时长5分钟,吹气精炼控制通过调整惰性气体的流量实现对铝液精炼效果的控制;当温度为730 780℃时将精炼液转移至静置炉内静置,静置炉内铝
水~
表面均匀撒上一层覆盖剂,每隔60分钟进行10 20分钟的精炼搅拌,静置精炼时间为240分~
钟;向精炼静置后的熔体中加入晶粒细化剂,并将熔体除气后在流槽内进行过滤,过滤时,首先在流槽内加入40目过滤板进行粗过滤,再加入30目过滤板进行精过滤。
[0009] 2)扁锭
铸造:对步骤1)的熔体进行普通半连续铸造,控制前温箱温度为680-695℃,
铸造速度为30 80mm/min,控制循环
冷却水进水温度≤30℃、最终温度≤40℃、流量3300~4400kg/min;
铸锭的厚度为480 520mm,对铸锭锯切头尾、铣面后得到扁锭;
~ ~
[0010] 3)扁锭
热处理:对步骤2)中得到的扁锭进行均匀化热处理,加热温度500~610℃、加热速度1 2℃/min、保温时间360 540min,冷却速度0.5 1.5℃/min,处理后表面偏析宽度~ ~ ~低于500μm,优选表面偏析宽度范围控制在380 490μm,平均晶粒尺寸小于100μm,优选晶粒~
尺寸控制在70 95μm,柱状晶小于180μm,优选柱状晶尺寸控制在130 160μm,第二相化合物~ ~
尺寸小于4μm,本发明技术方案对扁锭进行严格的热处理,对表面偏析宽度、平均晶粒尺寸、柱状晶尺寸进行合理控制,同时更使第二相化合物尺寸小于4μm,第二相粒子指的是
合金元素在热处理过程中形成的合金化合物粒子,一般有
碳化物、硫化物、氧化物等,第二相化合物尺寸的优化极大的控制了杂质颗粒的尺寸,对后续带材的制备有着至关重要的作用;
[0011] 4)低温热轧卷的制备:将步骤3)中经热处理的扁锭进行低温热轧处理,开轧温度400~540℃,终轧温度230 310℃,热轧卷的厚度为3.5~7.0mm;
~
[0012] 5)带材的制备:
轧制过程中,
冷轧每道次压下量控制在35% 58%,轧制前
张力20~~40Mpa,后张力8~25Mpa,冷轧轧制油控制NAS污染度小于5级,40℃运动
粘度值在2.0~
2
2.5mm/s,添加剂浓度为5~8%,轧制厚度2.5mm时进行低温
退火,低温退火分两阶段进行:
第一阶段,炉气温度升至490 500℃,然后以1.5~2.5℃/min降温至第二阶段;第二阶段控~
制炉气温度460 480℃,保温时间2~3小时;继续压制至成品厚度0.135~0.38mm,经过纯拉~
伸机列进行拉伸
变形纠正板型,同时进行表面清洗和切边,带纸芯卷取成品。
[0013] 通过上述技术方案,本发明提供了一整套CTP印刷版基铝带材的制备工艺,不仅提高带材的外观质量,而且显著提高带材本身的力学性能,更从带材本身的用途出发,创新性的赋予带材腐蚀均一性的特点。以下从内部组织和力学性能出发进行进一步分析:
[0014] 首先,本发明中控制了合金中各类型元素的添加,而且严格控制添加比例,特别本发明的带材以纯铝为基材,添加了镁、锰、
铁、硅、
钛等合金元素,合金元素的添加使本产品拥有良好的力学性能,其中特别是镁元素在
铝合金内具有钉扎作用,与
晶界处的位错有一定的遏制作用,优化其组织结构,进而可以提高铝合金的力学性能,同时由于主要合金成分是铝,还能继续保证带材有良好的延伸性。与此同时我们注意到过多的镁元素会使得铝合金有一定的开裂倾向,而且随着力学性能偏高,延伸率会略有降低,导致下游客户的印版次数降低,本发明中控制Mg含量为0.12 0.18%,在保证本发明带材作为CTP印刷版基使用时良~好力学性能的
基础上,严格控制产品的开裂倾向,制作的带材表面光滑平整,绝对不出现明暗条纹、水波纹等
缺陷。
[0015] 其次,本发明中增加了Mn元素,Mn含量0.015 0.036%,本发明优选的技术方案中进~一步控制Mg与Mn相对含量之比为(4 11):1,Mn的含量及其与Mg元素添加量的配合,在本发~
明中起到至关重要的作用。
申请人在研究中发现,带材中的Mg、Mn元素相对含量不同时,Mg、Mn元素在带材表面的实际富集程度差异较大,且表面能或界面能效应会使Mg、Mn
原子显著富集于铝基带材表面,进一步加大Mg,Mn元素在表面富集的差异。Mg的标准电位为-2.37V,低于铝的-1.66V,当试样在酸性溶液中作为
阳极腐蚀时,Mg比铝基体更易发生腐蚀,且Mg能与铝基体构成腐蚀微
电池促进腐蚀。此外,Mg在铝中易导致形成细小的MgAl2O4复合氧化物颗粒以及Mg2Al3颗粒,这些粒子均为阳极相,
电极电位正于铝基体,能够促进杂质相周围铝
基板的溶解,增加腐蚀
位置,促进形成更多的细小
腐蚀孔洞。本发明通过调控Mg、Mn元素相对含量直接影响铝基带材表面Mg元素的富集程度,从而间接影响铝基带材的表面腐蚀行为。表面均匀富集大量Mg元素的带材其腐蚀速率更快,短时间内可以使大量细小弥散的腐蚀孔洞均匀分布于表面。由于合金元素的表面富集效应及电化学腐蚀效果使本发明的带材在
电解时形成不同电位差,各部分电解更加均匀统一。本发明的CTP印刷版基制作成品CTP版供下游客户使用时,均匀统一的细小弥散的腐蚀孔洞在制作成品CTP版时可以显著提高对表面涂覆的光敏或热敏材料附着性能,大大加强下游涂覆操作的质量与效率;并且由于Mg元素的特殊表面行为,本发明表面富集大量Mg元素的带材,电解腐蚀效率更高,相同情况下可以节省10%的电量,矫平更加容易。除此之外:由于下游客户有烤版要求,本发明的合金带材不仅具有更加优异的力学性能,还拓宽了烤版温度:本发明的合金带材大大提高了铝板的
抗拉强度,相比其它同类产品,经同样的烤版温度处理后可以保留更高的强度,或者说在达到同样的烤版强度的情况下可以承受更高的烤版温度。
[0016] 本发明的合金由于具有较高的Mg、Zn、Cu含量,在普通半连续铸造制备的铸锭中存在大量的非平衡
凝固结晶相,对材料后期的塑性加工非常不利,本发明的制备工艺在采用在热轧工序前,对铸锭进行了均匀化热处理,使非平衡结晶相消失,为获得高质量锭坯奠定了基础。本发明的热轧工艺,使锭坯在高温条件下不停的反复轧制,使金属内部在不停的进行着晶粒的碾碎和恢复再结晶过程。通过以上情况,提高金属内部的晶粒度,使得晶粒变得细小均匀,组织内部亦没有明显的聚集现象。同时,本发明创新性地采用低温热轧工艺,终轧温度降至240 250℃。减少了热轧时的表面粘伤情况。本发明在冷轧带材厚度达2.5mm时~进行退火处理,控制退火温度460 480℃,可以显著减少组织条纹,退火分为两阶段,第一阶~
段将炉气温度升至第二阶段退火温度以上,第一阶段采用
高炉气温度升温,目的在于提高铝卷金属升温速度,细化晶粒,同时提高生产效率。第一阶段到第二段之间需严格控制降温速度,降温速度过低,则生产效率低;降温速度过快,再会导致铝卷内部与表层收缩不同步,产生层间粘伤,损伤表面质量,本发明的技术方案将降温速度控制在1.5~2.5℃/min,同时,本发明的低温退火处理,大大降低退火温度,减少
能源损耗,同时还大大缩短了生产时的加热时间,为提高生产效率,产品产量提高打下夯实基础。
[0017] 进一步,本发明步骤4)低温热轧处理过程中终轧温度240~250℃,步骤5)低温退火过程中,第二阶段炉气温度为462 470℃。~
[0018] 进一步,本发明步骤1)中加入直径为5 10mm的AlTiB丝作为晶粒细化剂,熔体除气~过程中控制氢含量≤0.135ml/100gAl。
[0019] 进一步,本发明步骤5)轧制过程中,添加剂浓度为5~8%,保证
板面的光洁度;控制各辊系同步性,辊系与铝带材速度误差小于1%,
轧辊粗糙度Ra值为0.16~0.40μm。
[0020] 本发明的有益效果在于:1.本发明中控制了合金中各类型元素的添加,而且严格控制添加比例,在保证本发明带材作为CTP印刷版基使用时良好力学性能的基础上,严格控制产品的开裂倾向,制作的带材表面光滑平整,无明暗条纹、水波纹等缺陷。2. 本发明通过调控Mg、Mn元素相对含量直接影响铝基带材表面Mg元素的富集程度,从而间接影响铝基带材的表面腐蚀行为。并且由于Mg元素的特殊表面行为,使本发明带材在下游操作中电解形成均匀统一的细小弥散的腐蚀孔洞,显著提高对表面涂覆的光敏或热敏材料附着性能,大大加强下游涂覆操作的质量与效率。3. 本发明的制备工艺在采用在热轧工序前,对铸锭进行了均匀化热处理,使非平衡结晶相消失,避免了Mg、Zn、Cu合金元素的添加对材料后期的塑性加工的不利。4. 本发明的创新性地采用低温热轧工艺不仅可以细化金属内部的晶粒度,而且组织内部亦没有明显的聚集现象,减少了热轧时的表面粘伤情况,显著减少组织条纹。5. 本发明的低温退火处理,大大降低退火温度,减少能源消耗,同时还大大缩短了生产时的加热时间,为提高生产效率,产品产量提高打下夯实基础。
具体实施方式
[0021] 下面结合
实施例对本制备工艺作进一步说明。
[0022] 一种CTP印刷版基铝带材,带材内包括以下重量百分比的元素:Si:0.07 0.11%、~Fe:0.3~0.4%、Mg:0.12 0.18%、Mn:0.015 0.036%、Zn:0.002 0.004%、V:0.01 0.02%,Ti:
~ ~ ~ ~
0.011 0.014%,Cu:0.001 0.005%,Cr:0.006 0.009%,余量为铝,带材表面粗糙度Ra值0.15~ ~ ~ ~
0.25μm。
[0023] 实施例1
[0024] 一种CTP印刷版基铝带材,带材内包括以下重量百分比的元素:
[0025] Si:0.07%、Fe:0.3%、Mg:0.12%、Mn:0.015%、Zn:0.002%、V:0.01%,Ti:0.011%,Cu:0.001%,Cr:0.006%,余量为铝,带材表面粗糙度Ra值0.16 0.21μm。
~
[0026] 上述带材的制备工艺包括以下步骤:
[0027] 1)原料熔炼:将按照上述重量百分比混合的炉料加入熔化炉内,在720~800℃的条件下进行熔炼,形成均一合金熔液后;当合金熔液温度为700 720℃使用氮气吹入精炼剂~进行精炼,氮气流量2.3~3.0m³/h,精炼完30分钟后搅拌,当温度为730 780℃时将精炼液~
转移至静置炉内静置;向精炼静置后的熔体中加入直径为5 10mm的AlTiB丝作为晶粒细化~
剂,熔体除气过程中控制氢含量≤0.135ml/100gAl,熔体除气后在流槽内进行过滤。
[0028] 2)扁锭铸造:对步骤1)的熔体进行普通半连续铸造,控制前温箱温度为680-695℃,铸造速度为50 70mm/min,控制循环冷却水进水温度≤30℃、最终温度≤40℃、流量3300~4400kg/min;铸锭的厚度为500mm,对铸锭锯切头尾、铣面后得到扁锭;
~
[0029] 3)扁锭热处理:对步骤2)中得到的扁锭进行均匀化热处理,加热温度500~610℃、加热速度1 2℃/min、保温时间360 540min,冷却速度0.5 1.5℃/min,处理后表面偏析宽度~ ~ ~低于500μm、平均晶粒尺寸小于100μm、柱状晶小于180μm,第二相化合物尺寸小于4μm;
[0030] 4)低温热轧卷的制备:将步骤3)中经前处理的扁锭进行低温热轧处理,开轧温度400~540℃,终轧温度230 310℃,热轧卷的厚度为3.5~7.0mm;
~
[0031] 5)带材的制备:轧制过程中,冷轧每道次压下量控制在35% 58%,轧辊粗糙度Ra值~为0.16~0.40μm,轧制前张力20~40Mpa,后张力8~25Mpa,冷轧轧制油控制NAS污染度小于
5级,40℃运动粘度值在2.0~2.5mm2/s,添加剂浓度为5~8%,保证板面的光洁度;控制各辊系同步性,辊系与铝带材速度误差小于1%,轧制厚度2.5mm时进行低温退火,低温退火分两阶段进行:第一阶段,炉气温度升至490℃,然后以1.5~2.5℃/min降温至第二阶段;第二阶段控制炉气温度460 480℃,保温时间2~3小时;继续压制至成品厚度0.135~0.38mm,经过~
纯拉伸机列进行拉伸变形纠正板型,同时进行表面清洗和切边,带纸芯卷取成品。
[0032] 产品外观质量:厚度偏差<0.005mm,宽度偏差<0.5mm,凸面率<0.24%,氢含量<0.065mL/100gAl;带材表面光洁无条状伤痕,色泽统一,无明暗条纹、水波纹等缺陷。
[0033] 实施例2
[0034] 本实施例与实施例1的区别在于:带材内包括以下重量百分比的元素:Si:0.11%、Fe:0.4%、Mg:0.18%、Mn:0.036%、Zn:0.004%、V:0.02%,Ti:0.014%,Cu:0.006%,Cr:0.009%,余量为铝,带材表面粗糙度Ra值0.15 0.25μm。~
[0035] 步骤4)低温热轧处理过程中终轧温度240 280℃;~
[0036] 步骤5)低温退火过程中,第二阶段炉气温度为462 470℃。~
[0037] 产品外观质量:厚度偏差<0.005mm,宽度偏差<0.5mm,凸面率<0.24%,氢含量<0.065mL/100gAl;带材表面光洁无条状伤痕,色泽统一,无明暗条纹、水波纹等缺陷。
[0038] 实施例3
[0039] 本实施例与实施例1的区别在于:带材内包括以下重量百分比的元素:Si:0.08%、Fe:0.035%、Mg:0.16%、Mn:0.025%、Zn:0.004%、V:0.02%,Ti:0.012%,Cu:0.003%,Cr:0.007%,余量为铝,带材表面粗糙度Ra值0.18 0.22μm。~
[0040] 步骤4)低温热轧处理过程中终轧温度240~250℃;
[0041] 步骤5)低温退火过程中,第二阶段炉气温度为465℃。
[0042] 产品外观质量:厚度偏差<0.005mm,宽度偏差<0.5mm,凸面率<0.24%,氢含量<0.065mL/100gAl;带材表面光洁无条状伤痕,色泽统一,无明暗条纹、水波纹等缺陷。
[0043] 实施例4
[0044] 本实施例与实施例1的区别在于:带材内包括以下重量百分比的元素:Si:0.08%、Fe:0.035%、Mg:0.14%、Mn:0.018%、Zn:0.004%、V:0.02%,Ti:0.012%,Cu:0.003%,Cr:0.007%,余量为铝,带材表面粗糙度Ra值0.18 0.22μm。~
[0045] 对步骤2)中得到的扁锭进行均匀化热处理,加热温度540~590℃、加热速度1 1.5~℃/min、保温时间390 540min,冷却速度1 1.5℃/min,表面偏析宽度范围控制在380 490μ~ ~ ~
m,晶粒尺寸控制在70 95μm,柱状晶尺寸控制在130 160μm,第二相化合物尺寸小于4μm。
~ ~
[0046] 步骤4)低温热轧处理过程中终轧温度240~250℃;
[0047] 步骤5)低温退火过程中,第二阶段炉气温度为465℃。
[0048] 产品外观质量:厚度偏差<0.005mm,宽度偏差<0.5mm,凸面率<0.24%,氢含量<0.065mL/100gAl;带材表面光洁无条状伤痕,色泽统一,无明暗条纹、水波纹等缺陷。
[0049] 表1为产品质量检测指标
[0050] 抗拉强度(Mpa) 维氏硬度(HV) 延伸率(%) 烤版温度(℃) 残油量(mg/m2)实施例1 190 57 3 260 <0.48实施例2 195 58 3.2 265 <0.48
实施例3 198 59 3.1 270 <0.46
实施例4 200 60 3 280 <0.47
[0051] 印刷版基的技术指标以0.27±0.01mm版基为检测例。
[0052] 烤版温度为保温10min后可保证平行轧制方向抗拉要高于130Mpa,垂直轧制方向抗拉高于135Mpa的最高烤版温度。