鋁板基中第二相對印刷版材耐印力的影響研究

楊鵬彥

（西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶 401326）

0 前言

自20世紀(jì)60年代PS版應(yīng)用到膠印以來，PS版材一直是印刷業(yè)使用量最大的印刷板材，但隨著印刷市場逐步向高檔化、個性化、高增值化方向發(fā)展，主流印刷版材已演變?yōu)楫?dāng)前的CTP版材。而在CTP版材的生產(chǎn)過程中，鋁板基作為它的重要原材料之一，其質(zhì)量直接影響到CTP版的質(zhì)量[1-2]。印刷版材的品質(zhì)體現(xiàn)在很多方面，如制版速度、分辨力、耐印力[3-4]等等。本文對鋁板基冶金質(zhì)量與CTP版耐印力之間的關(guān)系作了初步分析，以期為有效提高印刷板材的耐印力提供理論分析和技術(shù)論證。

1 耐印力定義和表現(xiàn)

CTP版的耐印力是指一塊印版正常印刷時(shí)能夠印刷多少印品的能力[3]。膠印印刷在我國有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，且很多時(shí)候一次印刷量很大，如報(bào)刊、教科書、一些商業(yè)印刷如包裝盒等的一次印量基本在幾十萬甚至百萬份以上。但印刷版基是存在使用壽命的，即日常所說的失效。印版正常失效主要體現(xiàn)為“掉版”和“上臟”兩種現(xiàn)象。掉版是指印版的圖文部分被磨損，上不了墨，使印品出現(xiàn)空白；上臟是指印版非圖文部分的水膜被破壞而上墨使印品上臟[5-6]。失效現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，則需要更換新印版，而此時(shí)舊版產(chǎn)出的印品數(shù)量即代表舊印版的耐印力。一張版印得越多其印刷成本相對就越低，而且換版的次數(shù)也能相應(yīng)減少，從而降低印刷成本。所以綜合考慮，印刷用戶希望印刷版材的耐印力越高越好。

2 影響耐印力的常見因素簡述

關(guān)于耐印力的影響因素，國內(nèi)公開技術(shù)文件的分析方向均指向印刷板材的制備和使用環(huán)節(jié)，如版材生產(chǎn)中板基處理和感光膠的影響、制版過程中曝光、顯影、曬版、烤版工序的影響以及印刷機(jī)械和印刷工藝的影響[4]。另外，通過對印刷鋁板基組織、成分方面的研究，首次發(fā)現(xiàn)鋁板基自身因素也具有較大影響。

3 鋁板基對印刷板材耐印力的影響

3.1 鋁板基樣品分析

常規(guī)生產(chǎn)的印刷用鋁板基卷材經(jīng)酸堿洗、電解砂目、涂層工序后，在使用試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)耐印力明顯降低。為此，從客戶單位取回了經(jīng)涂層后的印刷板材樣品（簡稱“涂層樣品”）和未經(jīng)加工的鋁板基原鋁樣品（簡稱“原始板樣品”），分別進(jìn)行了檢測和分析。

3.1.1 掃描電鏡觀察

在掃描電鏡下觀察，涂層樣品砂目面典型電鏡形貌見圖1。

由圖1可知，涂層樣品氧化層表面存在有很多小尺寸孔洞，尺寸約為5μm。

圖1 涂層樣品砂目面典型電鏡形貌

3.1.2 板材表面形貌觀察

在掃描電鏡背散射電子下觀察，涂層樣品砂目面背面及原始板樣品表面典型電鏡形貌見圖2。

由圖2可知，涂層樣品表面存在尺寸較大的塊狀化合物相，化合物相與周圍基體結(jié)合不緊密存在微孔，且破碎的化合物之間存在裂縫；現(xiàn)場樣品表面化合物尺寸較小，分布彌散、均勻，且化合物相大部分與基體結(jié)合較緊密。

圖2 樣品原始面典型電鏡形貌

3.1.3 顯微組織分析

涂層樣品和原始板樣品經(jīng)鑲樣后將其表面磨制成高倍試樣，并在掃描電鏡背散射電子下觀察。典型顯微形貌見圖3，能譜分析結(jié)果見表1～表3。

圖3 涂層樣品和原始板樣品表面顯微形貌

由圖3及能譜分析結(jié)果可知，原始板樣品顯微組織中化合物大小及分布均勻、彌散，顯微組織中的化合物相包括較多小尺寸塊狀A(yù)l Fe3相和少量邊部較圓滑的AlFeSi相；涂層樣品顯微組織中塊狀A(yù)l Fe3相大小、分布不均勻，化合物數(shù)量較原始板樣品明顯偏少，但尺寸偏大。

表1 涂層樣品能譜結(jié)果

表2 原始板樣品點(diǎn)位1的能譜結(jié)果

表3 原始板樣品點(diǎn)位2的能譜結(jié)果

3.1.4 高溫烘烤后顯微形貌觀察

取涂層樣品和原始板樣品經(jīng)高溫烘烤數(shù)小時(shí)，在數(shù)碼顯微鏡下觀察，烘烤后其表面典型形貌見圖4；在掃描電鏡下觀察，典型電鏡形貌見圖5，能譜分析結(jié)果見表4、表5。

由圖4、圖5可知，原始板樣品經(jīng)高溫烘烤后表面出現(xiàn)滿面尺寸相當(dāng)?shù)膱A形凹坑，且內(nèi)壁較光滑，局部殘留有尺寸細(xì)小的Al Fe3塊狀相；涂層樣品經(jīng)高溫烘烤后表面同樣出現(xiàn)尺寸不一的圓形凹坑，數(shù)量較原始板樣品偏少、尺寸偏大，凹坑內(nèi)局部殘留有Al Fe3塊狀相。

圖4 經(jīng)高溫烘烤后表面宏觀形貌

圖5 經(jīng)高溫烘烤后表面電鏡形貌

表4 涂層樣品能譜結(jié)果

表5 原始板樣品能譜結(jié)果

3.1.5 結(jié)果分析

通過對涂層樣品和原始板樣品的顯微組織、高溫烘烤后表面形貌特征及能譜結(jié)果等綜合對比分析，可得出以下幾個觀察結(jié)果：

（1）原始板樣品顯微組織中化合物大小及分布均勻、彌散，且與基體結(jié)合較緊密；涂層樣品顯微組織中存在較多大尺寸的塊狀A(yù)l Fe3相，與周圍基體結(jié)合不緊密，存在微孔，且破碎的Al Fe3相之間存在裂縫。

（2）經(jīng)高溫烘烤后，原始板樣品表面出現(xiàn)滿面尺寸相當(dāng)?shù)膱A形凹坑；涂層樣品表面出現(xiàn)尺寸不一的圓形凹坑，數(shù)量較原始板樣品偏少，但尺寸偏大，且坑底局部均殘留有細(xì)小的Al Fe3塊狀相。

（3）分析推測，涂層樣品經(jīng)電解砂目后氧化層表面出現(xiàn)的小尺寸孔洞是由顯微組織中大尺寸AlFe3塊狀相引起的，其內(nèi)部存在的小孔也是由顯微組織中大尺寸塊狀A(yù)l Fe3相與周圍基體之間存在的微孔或Al Fe3相破碎后形成的裂縫引起的。氧化層表面的孔洞不會對印刷質(zhì)量造成影響，但會影響使用壽命，即影響耐印力。

3.2 改進(jìn)方案及效果評價(jià)

針對Al Fe3相化合物尺寸偏大等問題，采取的措施是降低Si、Fe含量，同時(shí)采用新型晶粒細(xì)化劑，加入量按一定比例進(jìn)行控制[8]。其成分調(diào)整后的控制值見表6。

表6 調(diào)整前后成分對比

3.2.1 微觀形貌對比

隨機(jī)選取了改進(jìn)前后的樣品進(jìn)行電鏡掃描，分析其微觀組織形貌的變化，對比圖片見圖6。

圖6 調(diào)整前后樣品微觀組織形貌對比

對比可發(fā)現(xiàn)，調(diào)整前后的樣品顯微組織中化合物分布大致都是均勻、彌散的，調(diào)整后的樣品顯微組織中化合物數(shù)量較調(diào)整前偏少，尺寸偏小。

3.2.2 使用效果對比

改進(jìn)后鋁材使用效果良好，耐印力全部合格，印程均達(dá)到95以上，改進(jìn)前后印程對比數(shù)據(jù)見表7。

表7 改進(jìn)前后耐印力數(shù)據(jù)

隨機(jī)取樣進(jìn)行對比，使用后耐印力不合格鋁材（軸號264 020，印程85）與使用后耐印力合格鋁材（軸號274736，印程100）的樣品顯微組織對比見圖7。合格樣品（274 736）顯微組織中化合物數(shù)量較不合格樣品（264 020）偏少，尺寸偏小，與圖6的對比結(jié)果一致。

圖7 不同耐印力鋁材樣品微觀組織形貌對比

4 結(jié)論

（1）除印刷板材的制備和使用環(huán)節(jié)因素外，鋁板基第二相的尺寸和數(shù)量也會對印刷板材耐印力造成一定影響。

（2）鋁板基導(dǎo)致印刷板材耐印力偏低的主要原因是：板材表面尺寸較大的AlFe3相與基體結(jié)合不緊密存在微孔或AlFe3相破碎后形成裂縫。

（3）通過控制Fe、Si含量和優(yōu)選晶粒細(xì)化技術(shù)能有效提高印刷板材耐印力。