一种铝合金的均匀化工艺方法.pdf

1、10申请公布号CN102051562A43申请公布日20110511CN102051562ACN102051562A21申请号200910237072722申请日20091103C22F1/04200601C22C21/08200601C22F1/047200601B22D21/04200601B22D27/02200601C22C1/06200601C23F1/0820060171申请人北京有色金属研究总院地址100088北京市海淀区新街口外大街2号72发明人汤振雷闫晓东许小静杜鹏74专利代理机构北京北新智诚知识产权代理有限公司11100代理人耿小强54发明名称一种铝合金的均匀化工艺方法57

2、摘要本发明涉及一种铝合金的均匀化工艺方法，特别是等离子刻蚀机的反应室内衬用的高品质6061铝合金的均匀化工艺方法，属于有色金属热处理工艺技术领域。所述的6061铝合金成分为SI0406WT，MG0812WT，CU01504WT，CR004035WT，FE015WT，MN015WT，TI015WT，AL余量；其均匀化工艺方法为将6061铝合金铸锭进行随炉加热，在5605保温9小时，然后出炉用室温水冷淬火。通过该均匀化热处理，能提高铝合金基体的组织均匀性，能使MG2SI相回溶，使得含铁相球化，进而提高阳极氧化的效果和提高铝合金阳极氧化后的抗腐蚀性。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12

3、发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102051568A1/1页21一种铝合金的均匀化工艺方法，其特征在于将6061铝合金铸锭，进行随炉加热，升温速度200250/H，在5605保温9小时，然后出炉用室温水冷淬火。2根据权利要求1所述的铝合金的均匀化工艺方法，其特征在于所述的6061铝合金铸锭出炉的转移时间不超过1分钟。3根据权利要求1所述的铝合金的均匀化工艺方法，其特征在于所述的6061铝合金铸锭的成分为SI0406WT，MG0812WT，CU01504WT，CR004035WT，FE015WT，MN015WT，TI015WT，余量为AL。4根据权利要求3所述的铝合金的均匀化工艺

4、方法，其特征在于所述的6061铝合金铸锭的铸造工艺为电磁铸造，结晶器牵引速度为700R/MIN，冷却水压为007MPA，浇注温度为760，搅拌器电流为70A，搅拌器频率为15HZ，通氩气5MIN除气除渣，720加细化剂后静置20MIN浇注。权利要求书CN102051562ACN102051568A1/3页3一种铝合金的均匀化工艺方法技术领域0001本发明涉及一种铝合金的均匀化工艺方法，特别涉及一种等离子刻蚀机的反应室内衬用的高品质6061铝合金的均匀化工艺方法，属于有色金属热处理工艺技术领域。背景技术0002半导体设备行业对铝合金材料的要求极为苛刻，如刻蚀机用的反应室内衬在工作过程中要受到高密

5、度等离子体的轰击腐蚀，此外，在定期维护清洗过程中，还要经受包括盐酸、氢溴酸、氢氟酸、硝酸和氨水等强腐蚀介质的腐蚀。因此，铝合金部件必须进行严格的表面处理，形成高性能致密氧化膜，而决定氧化膜质量的关键部分之一是铝合金基体材料的组织性能。0003国内用于刻蚀机反应室内衬的6061铝合金基体组织不均匀，在晶界上分布了粗大的骨架状的富SIMG相和含FE相，并且相尺寸粗大10微米，有这特征的6061铝合金即使经过阳极氧化，耐腐蚀性能也很差。该合金腐蚀的机理从电化学腐蚀角度来解释为局部腐蚀，引起局部点腐蚀的重要原因是微电池的形成。成分及组织的均匀性越差，各部分的电势差越大，增加微电池的形成，从而增加铝合金

6、的腐蚀速度，反之，组织的晶粒越细小均匀，腐蚀中形成微电池的概率越小，铝合金耐腐蚀性越好。另外，铝合金基体中的SI和FE、AL一起会形成ALFESI相，该相对于铝基体是阴极相，他们二者恰好构成一对电极电偶，减少了铝合金的耐腐蚀性。同时，FE的金属间化合物不同程度的影响膜的连续性，在这种情况下，材料的抗腐蚀性也会大大下降。要提高铝合金基体的质量，主要是控制析出相MG2SI和ALFESI的尺寸和数量。因为在阳极氧化碱洗过程中，MG2SI会优先腐蚀，出现莲花状腐蚀坑，ALFESI因与铝基体的电化学电位不同，碱洗时促进铝基体的溶解，出现蚀坑。0004要保证氧化膜的均匀性和连续性，应该严格控制铝合金中第二

7、相的数量和尺寸，必须要使用有效的均匀化工艺来取得比较好的铝合金基体材料，使得基体组织比较均匀，第二相细小。发明内容0005本发明的目的在于针对等离子刻蚀机的反应室内衬用的高品质6061铝合金的基体组织不均匀，在晶界上分布了粗大的骨架状的富SIMG相和含FE相，并且相尺寸粗大10微米的问题，提供一种均匀化工艺方法，使高品质6061铝合金基体组织比较均匀，从而获得较好的铝合金基体材料。0006为实现上述目的，本发明采取以下技术方案0007一种铝合金的均匀化工艺方法，其特征在于将6061铝合金铸锭，进行随炉加热，升温速度200250/H，在5605保温9小时，然后出炉用室温水冷淬火。0008一种优选

8、技术方案，其特征在于所述的6061铝合金铸锭出炉的转移时间不超过1分钟。0009一种优选技术方案，其特征在于所述的6061铝合金铸锭的成分为SI04说明书CN102051562ACN102051568A2/3页406WT，MG0812WT，CU01504WT，CR004035WT，FE015WT，MN015WT，TI015WT，余量为AL。0010一种优选技术方案，其特征在于所述的6061铝合金铸锭的铸造工艺为电磁铸造，结晶器牵引速度为700R/MIN，冷却水压为007MPA，浇注温度为760，搅拌器电流为70A，搅拌器频率为15HZ，通氩气5MIN除气除渣，720加细化剂后静置20MIN浇注

9、。0011本发明的优点在于00121、通过该均匀化热处理工艺，提高了铝合金基体的组织均匀性；00132、晶界上的MG2SI相完全回溶，富铁相虽然没回溶，但大部分已经球化。00143、均匀化的温度比较高，保温时间变短，提高均匀化的效率。00154、经过本发明工艺方法处理的6061铝合金适合用于等离子刻蚀机的反应室内衬，可以提高阳极氧化的效果并提高铝合金阳极氧化后的抗腐蚀性。0016下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。附图说明0017图1为实施例1的6061铝合金均匀化处理前的铸态金相组织图。0018图2为6061铝合金经540/12H均匀化处理后的

10、金相组织图。0019图3为6061铝合金经560/9H均匀化处理后的金相组织图。0020图4为经560/9H均匀化处理后6061铝合金的扫描电镜照片。0021图5为经560/9H均匀化处理后6061铝合金的能谱图。0022图6为经560/9H均匀化处理后6061铝合金的MG元素面扫描图片。0023图7为经560/9H均匀化处理后6061铝合金的SI元素面扫描图片。具体实施方式0024实施例10025等离子刻蚀机的反应室内衬用的高品质6061铝合金，合金成分如下SI050WT，MG093WT，CU023WT，CR018WT，FE014WT，MN0036WT，TI015WT，AL余量。该合金杂质F

11、E含量少，同时含有CR和MN。按下列步骤及工艺进行熔炼和铸造。0026铸造工艺为电磁铸造，结晶器牵引速度为700R/MIN，冷却水压为007MPA，浇注温度为760，搅拌器电流为70A，搅拌器频率为15HZ，通氩气5MIN除气除渣，720加01WT的AL3TI细化剂后，静置20MIN浇注。电磁铸造出无铸造缺陷的成分合格的6061铝合金铸锭。0027对上述得到的6061铝合金进行均匀化热处理工艺随炉加热铝合金铸锭，在560下保温9小时，然后出炉用室温水冷淬火，转移时间不超过1分钟，比常规的6XXX系铝合金的均匀化525540/12H的温度要高，保温时间要短些。0028如图1所示，为本实施例的60

12、61铝合金均匀化处理前的铸态金相组织图，铸锭组织是不均匀的，主要由树枝状的相和枝晶间的共晶体组成，共晶体中含有粗大的金属间化合物，对照金相图谱判断，大部分为沿晶界分布的MG2SI，少量存在于三角晶界处的块状说明书CN102051562ACN102051568A3/3页5SI，和基体中的针状的AL9FE2SI2相。0029如图2所示，为6061铝合金经540/12H均匀化处理后的金相组织图，分析均匀化后的金相图片，在540均匀化12H后，第二相回溶不够充分，仍在晶界处连续分布。0030如图3所示，为6061铝合金经560/9H均匀化处理后的金相组织图。发现经过560均匀化9H处理后，随着均匀化温

13、度的升高，第二相已经回溶，未溶第二相主要以点状和细小针状的形态分布。0031图4为经560/9H均匀化处理后6061铝合金的扫描电镜照片，图5为经560/9H均匀化处理后6061铝合金的能谱图。通过观察经560保温9H均匀化处理的样品在扫描电镜下的照片和能谱检查结果，在基体上能看到分散的白色相，对白色相进行能谱分析知其为含铁相。0032图6为经560/9H均匀化处理后6061铝合金的MG元素面扫描图片，图7为经560/9H均匀化处理后6061铝合金的SI元素面扫描图片。从图中可以看出，均匀化后MG、SI元素在基体中的分布均匀，这说明MG2SI已经充分回溶。0033本实施例表明，6061铝合金在

14、5605保温9小时后，出炉室温水冷淬火，转移时间不超过1分钟的均匀化工艺，比常规的525540/12H均匀化工艺效果要好，能使MG2SI相完全回溶，大部分富铁相球化，而且保温时间要短些，均匀化效率更高。0034实施例20035等离子刻蚀机的反应室内衬用的高品质6061铝合金，合金成分如下SI040WT，MG12WT，CU015WT，CR035WT，FE014WT，MN013WT，TI015WT，AL余量。按实施例1的步骤及工艺进行熔炼和铸造，得到无铸造缺陷的成分合格的6061铝合金铸锭。0036对上述得到的6061铝合金进行均匀化热处理工艺随炉加热铝合金铸锭，在5605下保温9小时，然后出炉用

15、室温水冷淬火，转移时间不超过1分钟。0037实施例30038等离子刻蚀机的反应室内衬用的高品质6061铝合金，合金成分如下SI060WT，MG08WT，CU04WT，CR004WT，FE015WT，MN006WT，TI015WT，AL余量。按实施例1的步骤及工艺进行熔炼和铸造，得到无铸造缺陷的成分合格的6061铝合金铸锭。0039对上述得到的6061铝合金进行均匀化热处理工艺随炉加热铝合金铸锭，在5605下保温9小时，然后出炉用室温水冷淬火，转移时间不超过1分钟。0040实施例2和3的6061铝合金，通过均匀化热处理后，提高了铝合金基体的组织均匀性，使MG2SI相回溶，使得含铁相球化，进而提高阳极氧化的效果和提高铝合金阳极氧化后的抗腐蚀性。说明书CN102051562ACN102051568A1/2页6图1图2图3图4说明书附图CN102051562ACN102051568A2/2页7图5图6图7说明书附图CN102051562A