制造用于真空室元件的铝合金板的方法技术

本文中描述一种制造用于真空室元件、阀或总组合件的铝合金板的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供Al

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造用于真空室元件的铝合金板的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年6月10日提交的欧洲专利申请第20179258.7号的权益和优先权，所述申请的内容通过引用以其整体并入本文中。


[0003]本专利技术涉及一种制造Al
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Mg
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Si合金(也称为6XXX系列铝合金)的铝合金板的方法，所述铝合金板用于形成用于制造半导体装置及液晶装置的设备的真空室的元件以及放置在真空室中的那些元件，所述设备是例如CVD系统、PVD系统、离子注入系统、溅射系统及干式蚀刻系统。本专利技术还涉及一种由Al
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Mg
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Si合金板制造真空室元件的方法。本专利技术进一步涉及由Al
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Mg
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Si合金板制造阀及总组合件的方法。

技术介绍

[0004]反应性气体、蚀刻气体及含有卤素的腐蚀性气体作为清洁气体被供应到用于制造半导体装置及液晶装置的设备的真空室中，所述设备是例如CVD系统、PVD系统、离子注入系统、溅射系统及干式蚀刻系统。因此，要求真空室对腐蚀性气体具有耐腐蚀性(下文中称为“腐蚀性气体耐受性”)。由于在真空室中通常产生卤素等离子体，因此对等离子体的耐受性(下文中称为“等离子体耐受性”)也很重要。近来，铝及铝合金材料已用于形成真空室的元件，因为铝及铝合金材料重量轻且导热性好。由于铝及铝合金材料在腐蚀性气体耐受性及等离子体耐受性方面不令人满意，因此已提出用于改善那些性能的各种表面质量改善技术。然而，那些性能中的许多仍然不令人满意，并且期望进一步改善那些性能。已发现用具有高硬度的硬质阳极氧化膜涂覆铝或铝合金材料可有效地改善等离子体耐受性。硬质阳极氧化膜对具有高物理能量的等离子体造成的部件磨损具有耐受性，因此能够改善等离子体耐受性。真空室元件还需要充分高的机械强度及伸长率以及阳极氧化后的颜色均匀性及高击穿电压。
[0005]美国专利文件US
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2012/0325381
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A1公开了一种用于制造至少250mm厚的铝块的制造工艺，所述铝块被设计用于制造真空室的元件，所述工艺包括：铸造所给定6XXX系列铝合金的块；任选地均质化所述所铸造块；直接对所铸造及任选地均质化的块进行固溶热处理；对所述块进行淬火；通过冷压方式减轻所述经淬火块的应力，后续接着通过人工老化到T652条件。所公开工艺的一个关键要素是，在固溶热处理之前，未对所述块进行热加工或冷加工来减小其厚度。所得板产品是所谓“铸造板”。铸造板的缺点在于，由元素如铁、锰、镁及硅在晶界处的结合及沉淀产生的无法避免的相通常在固化后以共晶形式存在，不能在随后加工步骤如均质化及固溶热处理中完全溶解，并作为裂纹萌生的位点保留，因此显著降低了机械性能(例如，极限拉伸强度、伸长率、韧性等等)，或者作为局部腐蚀(例如点状腐蚀)的引发剂，并且对最终处理如阳极氧化也是有害的，这对于真空室元件特别相关。铸造合金内存在的任何氧化层也将保持其原始形状，因此也降低了机械性质。尽管铸造板产品的生产可能更具成本效益，因为基本上维持了铸态微观结构，并且很大程度上取决于铸造操作
期间的局部冷却速度，但与经轧制板产品相比，作为测试位置的函数，机械性质的变化要大得多，使得铸造板不太适合于许多关键应用。
[0006]附图简述
[0007]图1是用于分析本文中所描述的铝合金材料的相及颗粒的样本光显微镜图像。
具体实施方式
[0008]如在下文中将了解，除非另有指示，否则铝合金命名及回火命名是指铝协会在2019年发布的铝标准及数据以及注册记录(Aluminium Standards and Data and the Registration Records)中的铝协会命名，并且是所属领域的技术人员所熟知的。欧洲标准EN515中也制定了回火命名。
[0009]对于合金组成或优选合金组成的任何描述，除非另有指示，否则所有对百分比的提及均按重量百分比计。
[0010]如本文所采用的术语“至多”及“至多约”明确包含但不限于其所提及的特定合金组分的重量百分比为零的可能性。举例来说，至多0.08％Zn可包含不具有Zn的铝合金。
[0011]本专利技术的目标是提供一种制造用于形成真空室元件的Al
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Mg
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Si铝合金或6XXX系列铝合金的铝合金板的方法。本专利技术的另一目标是提供一种由Al
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Mg
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Si铝合金板制造真空室元件的方法。本专利技术的又一目标是提供一种由Al
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Mg
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Si铝合金板制造阀及总组合件的方法。
[0012]本专利技术满足或超越了这些及其他目标以及进一步优点，并且提供了一种制造用于真空室元件的铝合金板的方法，所述方法依次包括以下步骤：
[0013](a)提供Al
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Mg
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Si铝合金的轧制原料材料，所述轧制原料材料的组成以wt.％计包括：
[0014]Mg 0.80％到1.05％；
[0015]Si 0.70％到1.0％；
[0016]Mn 0.70％到0.90％；
[0017]Fe 至多0.20％；
[0018]Zn 至多0.08％，优选地至多0.05％；
[0019]Cu 至多0.05％，优选地至多0.03％；
[0020]Cr 至多0.03％，优选地至多0.02％；
[0021]Ti 至多0.06％，优选地为0.01％到0.06％；
[0022]无法避免的杂质各自＜0.03％，总量＜0.10％，余量为铝；
[0023](b)在550℃到595℃的范围中的温度下将轧制原料均质化；
[0024](c)在一或多个轧制步骤中将经均质化轧制原料热轧制成厚度至少为10mm的经热轧制板；
[0025](d)在540℃到590℃的范围中的温度下对经热轧制板进行固溶热处理(SHT”)；
[0026](e)优选地通过在水或其他淬火介质中进行喷雾淬火或浸没淬火中的一种来对SHT板进行快速冷却或淬火；
[0027](f)对经冷却SHT板进行拉伸以获得1％到5％的永久伸长率；
[0028](g)对经拉伸板进行人工老化，优选地到T6条件(例如，T651)或T7条件(例如，
0.80％到1.05％；Si 0.70％到1.0％；Mn 0.70％到0.90％；Fe至多0.20％；Zn至多0.08％；Cu至多0.05％；Cr至多0.03％；Ti至多0.06％；无法避免的杂质各自至多0.03％，总量至多0.10％，余量为铝；及优选较窄范围，如本文中所描述和要求的那样。
[0042]在实施方案中，Al
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Mg
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Si铝合金具有以wt.％计包括以下各项的组成：
[0043]Mg
ꢀꢀꢀꢀꢀ
0.70％到1.05％；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造用于真空室元件、阀或总组合件的铝合金板的方法，所述方法包括以下步骤：(a) 提供Al
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Mg
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Si铝合金的轧制原料材料，所述轧制原料材料的组成以wt.%计包括：Mg ꢀꢀ 0.80%到1.05%，Si ꢀꢀ0.70%到1.0%，Mn ꢀꢀ 0.70%到0.90%，Fe ꢀꢀ 至多0.20%，Zn ꢀꢀ 至多0.08%，Cu ꢀꢀ 至多0.05%，Cr ꢀꢀ 至多0.03%，Ti ꢀꢀ 至多0.06%，无法避免的杂质各自＜0.03%，总量＜0.10%，余量为铝；(b) 在550℃到595℃的范围中的温度下将所述轧制原料均质化；(c) 在一或多个轧制步骤中将所述经均质化轧制原料热轧制成厚度为至少10 mm的经热轧制板；(d) 在540℃到590℃的范围中的温度下对所述经热轧制板进行固溶热处理(“SHT”)；(e) 快速冷却所述SHT板；(f) 对所述经冷却SHT板进行拉伸以获得1%到5%的永久伸长率；以及(g) 对所述经拉伸板进行人工老化。2.根据权利要求1所述的方法，其中将所述经均质化轧制原料热轧制成厚度在10 mm到230 mm范围中的板。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中Mg含量在0.85%到1.05%的范围中。4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中Si含量在0.70%到0.95%的范围中。5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中比率(以wt.%计) Mg/Si大于0.9。6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中Mn含量在0.75%到0.85%的范围中。7.根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中Fe含量至多0.12%。8.根据权利要求1到7中任一项所述的方法，其中Ti含量在0.01%到0.06%的范围中。9.根据权利要求1到8中任一项所述的方法，其中在555℃到595℃的范围中的温度下对所述轧制原料进行均质化。10.根据权利要求1到9中任一项所述的方法，其中在545℃到580℃的范围中的温度下对所述经热轧制板进行所述固溶热处理。11.根据权利要求1到10中任一项所述的方法，其中在150℃到190℃的范围中的温度下进行所述人工老化。12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述人工老化进...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：爱励轧制产品德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：