[发明专利]一种铝合金的均匀化工艺方法

说明书

技术领域

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

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。

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Si-Mg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。

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

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Si-Mg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。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

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200～250℃/h，在560℃±5℃保温9小时，然后出炉用室温水冷淬火。

一种优选技术方案，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。

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：Si 0.4～0.6wt％，Mg 0.8～1.2wt％，Cu 0.15～0.4wt％，Cr 0.04～0.35wt％，Fe＜0.15wt％，Mn＜0.15wt％，Ti＜0.15wt％，余量为Al。

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0.07MPa，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。

本发明的优点在于：

1、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；

2、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。

3、均匀化的温度比较高，保温时间变短，提高均匀化的效率。

4、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。

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

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。

图2为6061铝合金经540℃/12h均匀化处理后的金相组织图。

图3为6061铝合金经560℃/9h均匀化处理后的金相组织图。

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。

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。