[發(fā)明專利]一種鋁合金的均勻化工藝方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910237072.7
• 申請日: 2009-11-03
• 公開（公告）號: CN102051562A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯振雷;閆曉東;許小靜;杜鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04;C22C21/08;C22F1/047;B22D21/04;B22D27/02;C22C1/06;C23F1/08
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 耿小強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁合金的均勻化工藝方法，特別涉及一種等離子刻蝕機的反應室內(nèi)襯用的高品質(zhì)6061鋁合金的均勻化工藝方法，屬于有色金屬熱處理工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

半導體設(shè)備行業(yè)對鋁合金材料的要求極為苛刻，如刻蝕機用的反應室內(nèi)襯在工作過程中要受到高密度等離子體的轟擊腐蝕，此外，在定期維護清洗過程中，還要經(jīng)受包括鹽酸、氫溴酸、氫氟酸、硝酸和氨水等強腐蝕介質(zhì)的腐蝕。因此，鋁合金部件必須進行嚴格的表面處理，形成高性能致密氧化膜，而決定氧化膜質(zhì)量的關(guān)鍵部分之一是鋁合金基體材料的組織性能。

國內(nèi)用于刻蝕機反應室內(nèi)襯的6061鋁合金基體組織不均勻，在晶界上分布了粗大的骨架狀的富Si-Mg相和含F(xiàn)e相，并且相尺寸粗大(＞10微米)，有這特征的6061鋁合金即使經(jīng)過陽極氧化，耐腐蝕性能也很差。該合金腐蝕的機理從電化學腐蝕角度來解釋為局部腐蝕，引起局部點腐蝕的重要原因是微電池的形成。成分及組織的均勻性越差，各部分的電勢差越大，增加微電池的形成，從而增加鋁合金的腐蝕速度，反之，組織的晶粒越細小均勻，腐蝕中形成微電池的概率越小，鋁合金耐腐蝕性越好。另外，鋁合金基體中的Si和Fe、Al一起會形成AlFeSi相，該相對于鋁基體是陰極相，他們二者恰好構(gòu)成一對電極電偶，減少了鋁合金的耐腐蝕性。同時，F(xiàn)e的金屬間化合物不同程度的影響膜的連續(xù)性，在這種情況下，材料的抗腐蝕性也會大大下降。要提高鋁合金基體的質(zhì)量，主要是控制析出相Mg₂Si和AlFeSi的尺寸和數(shù)量。因為在陽極氧化堿洗過程中，Mg₂Si會優(yōu)先腐蝕，出現(xiàn)蓮花狀腐蝕坑，AlFeSi因與鋁基體的電化學電位不同，堿洗時促進鋁基體的溶解，出現(xiàn)蝕坑。

要保證氧化膜的均勻性和連續(xù)性，應該嚴格控制鋁合金中第二相的數(shù)量和尺寸，必須要使用有效的均勻化工藝來取得比較好的鋁合金基體材料，使得基體組織比較均勻，第二相細小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對等離子刻蝕機的反應室內(nèi)襯用的高品質(zhì)6061鋁合金的基體組織不均勻，在晶界上分布了粗大的骨架狀的富Si-Mg相和含F(xiàn)e相，并且相尺寸粗大(＞10微米)的問題，提供一種均勻化工藝方法，使高品質(zhì)6061鋁合金基體組織比較均勻，從而獲得較好的鋁合金基體材料。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種鋁合金的均勻化工藝方法，其特征在于：將6061鋁合金鑄錠，進行隨爐加熱，升溫速度200～250℃/h，在560℃±5℃保溫9小時，然后出爐用室溫水冷淬火。

一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于：所述的6061鋁合金鑄錠出爐的轉(zhuǎn)移時間不超過1分鐘。

一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于：所述的6061鋁合金鑄錠的成分為：Si?0.4～0.6wt％，Mg?0.8～1.2wt％，Cu?0.15～0.4wt％，Cr?0.04～0.35wt％，F(xiàn)e＜0.15wt％，Mn＜0.15wt％，Ti＜0.15wt％，余量為Al。

一種優(yōu)選技術(shù)方案，其特征在于：所述的6061鋁合金鑄錠的鑄造工藝為電磁鑄造，結(jié)晶器牽引速度為700r/min，冷卻水壓為0.07MPa，澆注溫度為760℃，攪拌器電流為70A，攪拌器頻率為15Hz，通氬氣5min除氣除渣，720℃加細化劑后靜置20min澆注。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、通過該均勻化熱處理工藝，提高了鋁合金基體的組織均勻性；

2、晶界上的Mg₂Si相完全回溶，富鐵相雖然沒回溶，但大部分已經(jīng)球化。

3、均勻化的溫度比較高，保溫時間變短，提高均勻化的效率。

4、經(jīng)過本發(fā)明工藝方法處理的6061鋁合金適合用于等離子刻蝕機的反應室內(nèi)襯，可以提高陽極氧化的效果并提高鋁合金陽極氧化后的抗腐蝕性。

下面通過附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保護范圍的限制。

附圖說明

圖1為實施例1的6061鋁合金均勻化處理前的鑄態(tài)金相組織圖。

圖2為6061鋁合金經(jīng)540℃/12h均勻化處理后的金相組織圖。

圖3為6061鋁合金經(jīng)560℃/9h均勻化處理后的金相組織圖。

圖4為經(jīng)560℃/9h均勻化處理后6061鋁合金的掃描電鏡照片。

圖5為經(jīng)560℃/9h均勻化處理后6061鋁合金的能譜圖。

圖6為經(jīng)560℃/9h均勻化處理后6061鋁合金的Mg元素面掃描圖片。

圖7為經(jīng)560℃/9h均勻化處理后6061鋁合金的Si元素面掃描圖片。