一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法与流程

1.本发明涉及铝合金板材加工技术领域，具体涉及一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法。


背景技术：

2.半导体设备腔体(如传输腔、反应腔等)通常采用厚度≥260mm的大规格、高纯、超厚铝合金产品来制作，而厚度≥260mm的大规格高纯超厚铝合金产品制造难度极大，一方面是在热处理方面该厚度超过了辊底炉允许进料厚度的上限(辊底炉允许的板材厚度上限通常《260mm)，无法使用先进的热处理炉(辊底炉)进行固溶淬火，而使用大水池淬火则容易因淬火工艺上的不合理、心表部材料冷却不同步而使板材表部和心部的显微组织和残余内应力分布有较大的不均匀性和不稳定性，从而导致板材表部和心部存在明显的阳极氧化色差，致使其氧化膜耐腐蚀和耐电性能也存在明显差异。另一方面大规格高纯超厚6061铝合金板材产品通常需要使用高纯、超厚、超宽的铝合金铸锭来制备，而高纯度、高均匀的超厚、超宽铝合金铸锭的铸造技术难度极大。一般而言，铝合金铸锭越厚，其成分偏析、枝晶偏析、初生相粗大化等铸造缺陷往往越严重，因此，高均匀、高纯度的大规格超厚6061铝合金铸造技术仍然是目前的行业难题。
3.目前，半导体设备用的大规格高纯超厚6061铝合金产品极少采用锻造方法制备，尚无大规格高纯超厚6061铝合金产品采用轧制方法制备(目前尚无厚度≥260mm铝合金板材的相关论文和专利公布，gb/t 3880.2的厚度上限是250mm)。采用锻造方法制备的6061铝合金产品，由于锻造技术的复杂性及锻造比的限制，当其厚度满足≥260mm时，其宽度和长度却不能分别同时满足≥1500mm和≥3000mm的要求，无法应用在某些大规格半导体设备上。相比锻造方法，采用轧制方法制备6061铝合金板材具有更短的工艺流程和更具性价比的成本和交期优势，且没有类似锻造比的限制，更易于制备出大规格超厚6061铝合金产品。
4.现有半导体级超厚6061锻材(厚度≥260mm)锻造流程：
5.配料
→
熔炼
→
成分调整
→
转炉
→
精炼
→
在线除气
→
静置
→
铸造
→
均匀化处理
→
机加工(铣面、切头尾、切锻坯)
→
加热
→
第一次锻造
→
加热
→
第二次锻造
→
加热
→
第三次锻造
→
固溶淬火(离线淬火：加热炉+大水池)
→
时效
→
超声波探伤
→
立式锯锯切
→
检测
→
包装。
6.现有技术制备的6061铝合金板材无法满足半导体设备在规格、阳极氧化性能等方面的要求，具有以下缺点或不足：(1)板材厚度偏薄，不能同时满足厚度≥260mm和宽度》1500mm的尺寸规格要求；(2)阳极氧化存在明显色差，尤其是板材厚度方向上的存在明显的阳极氧化色差，且其氧化膜的耐酸腐蚀和耐电击穿性能也存在明显差异，不能同时满足要求；(3)纯度低，杂质相、富fe相粗大且数量多，其与基体结合也不牢固，容易在研磨和氧化过程中脱落，导致阳极氧化膜致密性差、耐蚀性能差和耐击穿电压低。
7.中国专利cn101792877b公开了一种半导体设备用铝合金及其制备方法，该方法主要是对合金成分进行优化和控制，通过控制cu、mn、mg、si元素含量以及mg/si比值来使合金
具有均匀的显微组织和弥散第二相，采用电磁铸造工艺获得规格为150*400*400mm铝合金铸锭，然后对该铸锭进行锻造加工制成半导体设备用铝合金锻材，这种加工方法获得的铝合金，显然无法满足半导体设备对铝合金大规格的要求。
8.为了克服上述轧制和锻造方法无法制备出大规格超厚6061铝合金产品的不足，本发明首创性地通过合理调整成分、熔炼和铸造工艺、均质热处理工艺、轧制工艺和热处理工艺，提供一种高纯度、显微组织均匀性高、材质致密性高、富fe相细小均匀、板材平直度高、阳极氧化性能优异的半导体设备用大规格高纯超厚(厚度≥260mm)6061铝合金板材及其制备方法。


技术实现要素：

9.针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，优化热处理工艺，使高纯6061铝合金在抑制晶粒长大元素较少的情况下保证合金具有较均匀、尺寸适中的显微组织和较高的力学性能；在低fe的设计理念下，已减少了合金中富fe相的数量，配合高温均匀化热处理，使富fe相尽可能由粗大枝状β-alfe相向细小颗粒状α-alfe相转变，减少了富fe相的尺寸，最终使高纯6061铝合金兼具优良的阳极氧化性能和较高的力学性能，满足半导体设备对大规格超厚铝合金的苛刻要求。
10.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，包括以下步骤：
11.步骤s1，配料：半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的组成成分及重量比为：si 0.56～0.64％，fe≤0.12％，cu 0.20～0.25％，mn≤0.05％，mg 0.9～1.1％，cr 0.15～0.25％，zn≤0.05％，ti≤0.05％，其他为al和一些不可避免的杂质元素；
12.步骤s2，铸造：按步骤s1的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的组成配比进行配料，经熔炼、成分调整、转炉、在线精炼、过滤、静置，铸造，得到6061铝合金扁锭；
13.步骤s3，均匀化热处理：对步骤s2制得的6061铝合金扁锭进行均匀化热处理，均匀化温度为560～590℃，均匀化时间为18～30h，得到均热后的6061铝合金扁锭；
14.步骤s4，切头尾及铣面：对步骤s3制得的均热后的6061铝合金扁锭进行切头尾和铣表面，扁锭的头部、尾部各切除300mm以上，上、下表面各铣掉15mm以上，得到机加铣面的6061铝合金扁锭；
15.步骤s5，预热：对所述机加铣面的6061铝合金扁锭进行预热，预热温度为420～460℃，保温时间8～12h，得到预热后的6061铝合金扁锭；
16.步骤s6，热轧：对所述预热后的6061铝合金扁锭进行多道次轧制，轧制成厚度为260～410mm的超厚板，控制终轧温度为280～320℃，得到热轧后的6061铝合金扁锭；
17.步骤s7，固溶淬火：将所述热轧后的6061铝合金扁锭进行离线固溶淬火，固溶制度为：固溶温度在520～545℃，加热和保温时间共为300～450min；淬火制度为：淬火开始水温≤30℃，板材在水池浸泡过程开动循环水以保证淬火终了水温≤45℃；
18.其中，热轧后的6061铝合金扁锭从加热炉吊出到完全浸入水中的转移时间≤1min，板材在水中的浸泡时间≥30min，得到超厚铝合金淬火板材；
19.步骤s8，人工时效：将步骤s7制得的超厚铝合金淬火板材进行人工时效，时效温度为160～180℃，保温时间为8～12h，得到t6态6061铝合金超厚板材产品。
20.进一步地，所述步骤s1中所述半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的组成成分及重量比为：si 0.58～0.64％，fe≤0.12％，cu 0.22～0.25％，mn≤0.05％，mg 1.0～1.1％，cr 0.18～0.25％，zn≤0.05％，ti≤0.05％，其他为al和一些不可避免的杂质元素。
21.进一步地，所述步骤s2中，在线精炼步骤控制精炼后熔体h含量≤0.1ml/100g al。
22.进一步地，所述步骤s2中，过滤步骤控制过滤板的目数≥60ppi。
23.进一步地，所述步骤s3中对步骤s2制得的6061铝合金扁锭进行均匀化热处理，均匀化温度为570～590℃，均匀化时间为22～30h，得到均热后的6061铝合金扁锭。
24.进一步地，所述步骤s5中对所述机加铣面的6061铝合金扁锭进行预热，预热温度为430～460℃，保温时间10～12h，得到预热后的6061铝合金扁锭。
25.进一步地，所述步骤s6中对所述预热后的6061铝合金扁锭进行多道次轧制，轧制成厚度为260～410mm的超厚板，控制终轧温度为300～320℃，得到热轧后的6061铝合金扁锭。
26.进一步地，所述步骤s6中对所述预热后的6061铝合金扁锭进行多道次轧制，多道次轧制次数为5～10道次。
27.进一步地，所述步骤s7中将所述热轧后的6061铝合金扁锭进行离线固溶淬火，固溶制度为：固溶温度在530～545℃，加热和保温时间共为350～450min；淬火制度为：淬火开始水温≤30℃，板材在水池浸泡过程开动循环水以保证淬火终了水温≤45℃；
28.其中，热轧后的6061铝合金扁锭从加热炉吊出到完成浸入水中的转移时间≤1min，板材在水中的浸泡时间≥30min，得到超厚铝合金淬火板材。
29.进一步地，所述步骤s8中将步骤s7制得的超厚铝合金淬火板材进行人工时效，时效温度为170～180℃，保温时间为9～12h，得到t6态6061铝合金超厚板材产品。
30.本发明一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，主要针对厚度≥260mm的大规格、高纯、超厚铝合金产品受锻造技术的复杂性及锻造比的限制，当其厚度满足≥260mm时，其宽度和长度却不能分别同时满足≥1500mm和≥3000mm的要求，导致制出的超厚6061铝合金板材无法应用在某些大规格半导体设备上而开发，优化热处理工艺，使高纯6061铝合金在抑制晶粒长大元素较少的情况下保证合金具有较均匀、尺寸适中的显微组织和较高的力学性能；在低fe的设计理念下，已减少了合金中富fe相的数量，配合高温均匀化热处理，使富fe相尽可能由粗大枝状β-alfe相向细小颗粒状α-alfe相转变，减少了富fe相的尺寸，最终使高纯6061铝合金兼具优良的阳极氧化性能和较高的力学性能，满足半导体设备对大规格超厚铝合金的苛刻要求。
31.本发明一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，依据高纯度铝合金的设计理念，精准设计低fe、mn、zn和ti元素的含量范围，及根据cu、si、mg和cr元素的相互作用原理及对阳极氧化性能的影响作用，精准设计了具备优异阳极氧化性能特性的cu、si、mg和cr元素的含量范围，结合熔体h含量小于0.1ml/100g al及过滤板大于60ppi的熔体高洁净要求，使合金具备了高纯度特性，使高纯6061铝合金兼具优良的阳极氧化性能和较高的力学性能，满足半导体设备对大规格超厚铝合金的苛刻要求。
32.本发明一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，优化热处理工艺，可以让高纯6061铝合金在抑制晶粒长大元素较少的情况下保证合金具有较均匀、尺寸适中的显微组织和较高的力学性能，满足了半导体设备对大规格超厚铝合金的苛刻要求，
并在半导体设备上得到了应用，为国产半导体设备提供基础铝材保障。
附图说明
34.图1是本发明实施例1制备得到的厚度为260mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材厚度方向的氧化效果图；可见本发明实施例1制备得到的高纯超厚6061铝合金板材具备优良的阳极氧化性能；
35.图2是本发明实施例2制备得到的厚度为368mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材厚度方向的氧化效果图；可见本发明实施例2制备得到的高纯超厚6061铝合金板材具备优良的阳极氧化性能；
36.图3是本发明实施例3制备得到的厚度为405mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材厚度方向的氧化效果图；可见本发明实施例3制备得到的高纯超厚6061铝合金板材具备优良的阳极氧化性能；
37.图4是本发明实施例1制备得到的厚度为260mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的心部显微组织图；
38.图5是本发明实施例2制备得到的厚度为368mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的心部显微组织图；
39.图6是本发明实施例3制备得到的厚度为405mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的心部显微组织图；
40.图7是本发明实施例1制备得到的厚度为260mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的心部富fe相形貌图；
41.图8是本发明实施例2制备得到的厚度为368mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的心部富fe相形貌图；
42.图9是本发明实施例3制备得到的厚度为405mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的心部富fe相形貌图；
43.图10是本发明实施例1制备得到的厚度为260mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材应用于某型号半导体设备腔体的图片；
44.图11是本发明实施例2制备得到的厚度为368mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材应用于某型号半导体设备腔体的图片；
45.图12是本发明实施例3制备得到的厚度为405mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材应用于某型号半导体设备腔体的图片。
具体实施方式
46.下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。
47.实施例1：生产厚度为260mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材
48.一种半导体设备用6061铝合金，其合金成分按照质量百分比由以下成分组成：si 0.61％，fe 0.10％，cu 0.22％，mn 0.03％，mg 1.0％，cr 0.21％，zn 0.03％，ti 0.03％，余量为al和不可避免的元素；所述半导体设备用大规格超厚6061铝合金板材的制备方法，操作步骤如下：
49.(1)扁锭铸造：按设计的合金成分进行配料，经熔炼、成分调整、转炉、在线精炼(精炼后熔体h含量为0.0988ml/100g al)、过滤(采用60ppi过滤板)、静置等工序后，扁锭的规格为550mm
×
1750mm
×
6000mm；
50.(2)均匀化热处理：将(1)制得的扁锭放入加热炉进行均匀化热处理，均匀化温度为564℃，均匀化时间为30h，制得已消除铸造缺陷的扁锭；
51.(3)切头尾及铣面：将(2)制得的扁锭进行头部、尾部以及表面进行切除，其中头部和尾部各300mm，上、下表面各铣掉15mm；
52.(4)预热：将步骤(3)制得的扁锭放入加热炉进行预热，加热温度为460℃，保温8小时；
53.(5)热轧：按(4)预热后，对扁锭进行多道次热轧，获得厚度为260mm铝合金板材，轧制过程通过加大乳液喷淋量将终轧温度控制为280℃；
54.(6)固溶淬火：将(5)制得的260mm板材进行固溶淬火，固溶温度522℃，加热和保温时间为302min，转移时间为50s，淬火开始水温为28℃，淬火终了水温为42℃，浸泡时间为35min，淬火得到铝合金淬火超厚板材；
55.(7)人工时效：将(6)制得的板材进行人工时效，时效温度为171℃，保温时间为10h，得到260mm6061铝合金板材成品；
56.(8)检测：将(7)制得的板材进行检测，检测项目包括板材厚度方向的阳极氧化性能，板材心部力学性能、显微组织和富fe相形貌。
57.实施例2：生产厚度为368mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材
58.一种半导体设备用6061铝合金，其合金成分按照质量百分比由以下成分组成：si 0.60％，fe 0.09％，cu 0.24％，mn 0.03％，mg 0.93％，cr 0.17％，zn 0.02％，ti 0.02％，余量为al和不可避免的元素；所述半导体设备用大规格超厚6061铝合金板材的制备方法，操作步骤如下：
59.(1)扁锭铸造：按设计的合金成分进行配料，经熔炼、成分调整、转炉、在线精炼(精炼后熔体h含量为0.0954ml/100g al)、过滤(采用60ppi过滤板)、静置等工序后，扁锭的规格为550mm
×
1750mm
×
6000mm；
60.(2)均匀化热处理：将(1)制得的扁锭放入加热炉进行均匀化热处理，均匀化温度为588℃，均匀化时间为20h，制得已消除铸造缺陷的扁锭；
61.(3)切头尾及铣面：将(2)制得的扁锭进行头部、尾部以及表面进行切除，其中头部和尾部各300mm，上、下表面各铣掉15mm；
62.(4)预热：将步骤(3)制得的扁锭放入加热炉进行预热，加热温度为440℃，保温10小时；
63.(5)热轧：按(4)预热后，对扁锭进行多道次热轧，获得厚度为368mm铝合金板材，轧制过程通过乳液喷淋将终轧温度控制为295℃；
64.(6)固溶淬火：将(5)制得的368mm板材进行固溶淬火，固溶温度535℃，加热和保温时间为392min，转移时间为55s，淬火开始水温为28℃，淬火终了水温为43℃，浸泡时间为38min，淬火得到铝合金淬火超厚板材；
65.(7)人工时效：将(6)制得的板材进行人工时效，时效温度为180℃，保温时间为8h，得到368mm6061铝合金板材成品；
66.(8)检测：将(7)制得的板材进行检测，检测项目包括板材厚度方向的阳极氧化性能，板材心部力学性能、显微组织和富fe相形貌。
67.实施例3：生产厚度为405mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材
68.一种半导体设备用6061铝合金，其合金成分按照质量百分比由以下成分组成：si 0.60％，fe 0.10％，cu 0.23％，mn 0.02％，mg 1.08％，cr 0.24％，zn 0.02％，ti 0.02％，余量为al和不可避免的元素；所述半导体设备用大规格超厚6061铝合金板材的制备方法，操作步骤如下：
69.(1)扁锭铸造：按设计的合金成分进行配料，经熔炼、成分调整、转炉、在线精炼(精炼后熔体h含量为0.0975ml/100g al)、过滤(采用60ppi过滤板)、静置等工序后，扁锭的规格为550mm
×
1750mm
×
6000mm；
70.(2)均匀化热处理：将(1)制得的扁锭放入加热炉进行均匀化热处理，均匀化温度为576℃，均匀化时间为26h，制得已消除铸造缺陷的扁锭；
71.(3)切头尾及铣面：将(2)制得的扁锭进行头部、尾部以及表面进行切除，其中头部和尾部各300mm，上、下表面各铣掉15mm；
72.(4)预热：将步骤(3)制得的扁锭放入加热炉进行预热，加热温度为420℃，保温12小时；
73.(5)热轧：按(4)预热后，对扁锭进行多道次热轧，获得厚度为405mm铝合金板材，轧制过程通过乳液喷淋将终轧温度控制为320℃；
74.(6)固溶淬火：将(5)制得的405mm板材进行固溶淬火，固溶温度545℃，加热和保温时间为448min，转移时间为54s，淬火开始水温为28℃，淬火终了水温为45℃，浸泡时间为43min，淬火得到铝合金淬火超厚板材；
75.(7)人工时效：将(6)制得的板材进行人工时效，时效温度为162℃，保温时间为12h，得到405mm6061铝合金板材成品；
76.(8)检测：将(7)制得的板材进行检测，检测项目包括板材厚度方向的阳极氧化性能，板材心部力学性能、显微组织和富fe相形貌。
77.实施例4：生产厚度为405mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材
78.一种半导体设备用6061铝合金，其合金成分按照质量百分比由以下成分组成：si 0.60％，fe 0.10％，cu 0.23％，mn 0.02％，mg 1.08％，cr 0.24％，zn 0.02％，ti 0.02％，余量为al和不可避免的元素；所述半导体设备用大规格超厚6061铝合金板材的制备方法，操作步骤如下：
79.(1)扁锭铸造：按设计的合金成分进行配料，经熔炼、成分调整、转炉、在线精炼(精炼后熔体h含量为0.1547ml/100g al)、过滤(采用60ppi过滤板)、静置等工序后，扁锭的规格为550mm
×
1750mm
×
6000mm；
80.(2)均匀化热处理：将(1)制得的扁锭放入加热炉进行均匀化热处理，均匀化温度为576℃，均匀化时间为26h，制得已消除铸造缺陷的扁锭；
81.(3)切头尾及铣面：将(2)制得的扁锭进行头部、尾部以及表面进行切除，其中头部和尾部各300mm，上、下表面各铣掉15mm；
82.(4)预热：将步骤(3)制得的扁锭放入加热炉进行预热，加热温度为420℃，保温12小时；
83.(5)热轧：按(4)预热后，对扁锭进行多道次热轧，获得厚度为405mm铝合金板材，轧制过程通过乳液喷淋将终轧温度控制为320℃；
84.(6)固溶淬火：将(5)制得的405mm板材进行固溶淬火，固溶温度545℃，加热和保温时间为448min，转移时间为54s，淬火开始水温为28℃，淬火终了水温为45℃，浸泡时间为43min，淬火得到铝合金淬火超厚板材；
85.(7)人工时效：将(6)制得的板材进行人工时效，时效温度为162℃，保温时间为12h，得到405mm6061铝合金板材成品；
86.(8)检测：将(7)制得的板材进行检测，检测项目包括板材厚度方向的阳极氧化性能，板材心部力学性能、显微组织和富fe相形貌。
87.对比例1：生产厚度为405mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材
88.一种半导体设备用6061铝合金，其合金成分按照质量百分比由以下成分组成：si 0.58％，fe 0.3％，cu 0.23％，mn 0.1％，mg 1.08％，cr 0.24％，ti 0.02％，余量为al和不可避免的元素；所述半导体设备用大规格超厚6061铝合金板材的制备方法，操作步骤如下：
89.(1)扁锭铸造：按设计的合金成分进行配料，经熔炼、成分调整、转炉、在线精炼(精炼后熔体h含量为0.0975ml/100g al)、过滤(采用60ppi过滤板)、静置等工序后，扁锭的规格为550mm
×
1750mm
×
6000mm；
90.(2)均匀化热处理：将(1)制得的扁锭放入加热炉进行均匀化热处理，均匀化温度为576℃，均匀化时间为26h，制得已消除铸造缺陷的扁锭；
91.(3)切头尾及铣面：将(2)制得的扁锭进行头部、尾部以及表面进行切除，其中头部和尾部各300mm，上、下表面各铣掉15mm；
92.(4)预热：将步骤(3)制得的扁锭放入加热炉进行预热，加热温度为420℃，保温12小时；
93.(5)热轧：按(4)预热后，对扁锭进行多道次热轧，获得厚度为405mm铝合金板材，轧制过程通过乳液喷淋将终轧温度控制为320℃；
94.(6)固溶淬火：将(5)制得的405mm板材进行固溶淬火，固溶温度545℃，加热和保温时间为448min，转移时间为54s，淬火开始水温为28℃，淬火终了水温为45℃，浸泡时间为43min，淬火得到铝合金淬火超厚板材；
95.(7)人工时效：将(6)制得的板材进行人工时效，时效温度为162℃，保温时间为12h，得到405mm6061铝合金板材成品；
96.(8)检测：将(7)制得的板材进行检测，检测项目包括板材厚度方向的阳极氧化性能，板材心部力学性能、显微组织和富fe相形貌。
97.对比例2：生产厚度为405mm的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材
98.一种半导体设备用6061铝合金，其合金成分按照质量百分比由以下成分组成：si 0.60％，fe 0.10％，cu 0.23％，mn 0.02％，mg 1.08％，cr 0.24％，zn 0.02％，ti 0.02％，余量为al和不可避免的元素；所述半导体设备用大规格超厚6061铝合金板材的制备方法，操作步骤如下：
99.(1)扁锭铸造：按设计的合金成分进行配料，经熔炼、成分调整、转炉、在线精炼(精炼后熔体h含量为0.0975ml/100g al)、过滤(采用60ppi过滤板)、静置等工序后，扁锭的规格为550mm
×
1750mm
×
6000mm；
0.61％，fe 0.10％，cu 0.22％，mn 0.03％，mg 1.0％，cr 0.21％，zn 0.03％，ti 0.03％，余量为al和不可避免的元素；所述半导体设备用大规格超厚6061铝合金板材的制备方法，操作步骤如下：
119.(1)扁锭铸造：按设计的合金成分进行配料，经熔炼、成分调整、转炉、在线精炼(精炼后熔体h含量为0.0988ml/100g al)、过滤(采用60ppi过滤板)、静置等工序后，扁锭的规格为550mm
×
1750mm
×
6000mm；
120.(2)均匀化热处理：将(1)制得的扁锭放入加热炉进行均匀化热处理，均匀化温度为564℃，均匀化时间为30h，制得已消除铸造缺陷的扁锭；
121.(3)切头尾及铣面：将(2)制得的扁锭进行头部、尾部以及表面进行切除，其中头部和尾部各300mm，上、下表面各铣掉15mm；
122.(4)预热：将步骤(3)制得的扁锭放入加热炉进行预热，加热温度为460℃，保温8小时；
123.(5)热轧：按(4)预热后，对扁锭进行多道次热轧，获得厚度为260mm铝合金板材，轧制过程通过加大乳液喷淋量将终轧温度控制为280℃；
124.(6)固溶淬火：将(5)制得的260mm板材进行固溶淬火，固溶温度560℃，加热和保温时间为448min，转移时间为50s，淬火开始水温为28℃，淬火终了水温为55℃，浸泡时间为35min，淬火得到铝合金淬火超厚板材；
125.(7)人工时效：将(6)制得的板材进行人工时效，时效温度为171℃，保温时间为10h，得到260mm6061铝合金板材成品；
126.(8)检测：将(7)制得的板材进行检测，检测项目包括板材厚度方向的阳极氧化性能，板材心部力学性能、显微组织和富fe相形貌。
127.检测上述实施例1-4及对比例1-4制备得到的板材的各项性能，检测结果如下表1所示。
128.表1半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的性能参数表
129.130.对比例1、对比例3主要改变了合金成分质量百分比组成，参看对比例1、对比例3及本技术实施例1-4的试验结果可知，本技术依据高纯度铝合金的设计理念，精准设计低fe、mn、zn和ti元素的含量范围，及根据cu、si、mg和cr元素的相互作用原理及对阳极氧化性能的影响作用，精准设计了具备优异阳极氧化性能特性的cu、si、mg和cr元素的含量范围，结合熔体h含量小于0.1ml/100g al及过滤板大于60ppi的熔体高洁净要求，使合金具备了高纯度特性，使高纯6061铝合金兼具优良的阳极氧化性能和较高的力学性能，满足半导体设备对大规格超厚铝合金的苛刻要求。
131.对比例2、对比例4主要改变了离线固溶淬火工艺，参看对比例2、对比例4及本技术实施例1-4的试验结果可知，
132.本技术优化热处理工艺，可以让高纯6061铝合金在抑制晶粒长大元素较少的情况下保证合金具有较均匀、尺寸适中的显微组织和较高的力学性能，满足了半导体设备对大规格超厚铝合金的苛刻要求，并在半导体设备上得到了应用，为国产半导体设备提供基础铝材保障。
133.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

技术特征：
1.一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，配料：半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的组成成分及重量比为：si 0.56～0.64%，fe ≤ 0.12%，cu 0.20～0.25%，mn ≤ 0.05%，mg 0.9～1.1%，cr 0.15～0.25%，zn ≤ 0.05%，ti ≤ 0.05%，其他为al和一些不可避免的杂质元素；步骤s2，铸造：按步骤s1的半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的组成配比进行配料，经熔炼、成分调整、转炉、在线精炼、过滤、静置，铸造，得到6061铝合金扁锭；步骤s3，均匀化热处理：对步骤s2制得的6061铝合金扁锭进行均匀化热处理，均匀化温度为560～590℃，均匀化时间为18～30h，得到均热后的6061铝合金扁锭；步骤s4，切头尾及铣面：对步骤s3制得的均热后的6061铝合金扁锭进行切头尾和铣表面，扁锭的头部、尾部各切除300mm以上，上、下表面各铣掉15mm以上，得到机加铣面的6061铝合金扁锭；步骤s5，预热：对所述机加铣面的6061铝合金扁锭进行预热，预热温度为420～460℃，保温时间8～12h，得到预热后的6061铝合金扁锭；步骤s6，热轧：对所述预热后的6061铝合金扁锭进行多道次轧制，轧制成厚度为260～410mm的超厚板，控制终轧温度为280～320℃，得到热轧后的6061铝合金扁锭；步骤s7，固溶淬火：将所述热轧后的6061铝合金扁锭进行离线固溶淬火，固溶制度为：固溶温度在520～545℃，加热和保温时间共为300～450min；淬火制度为：淬火开始水温≤30℃，板材在水池浸泡过程开动循环水以保证淬火终了水温≤45℃；其中，热轧后的6061铝合金扁锭从加热炉吊出到完全浸入水中的转移时间≤1min，板材在水中的浸泡时间≥30min，得到超厚铝合金淬火板材；步骤s8，人工时效：将步骤s7制得的超厚铝合金淬火板材进行人工时效，时效温度为160～180℃，保温时间为8～12h，得到t6态6061铝合金超厚板材产品。2.根据权利要求1所述的一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中所述半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的组成成分及重量比为：si 0.58～0.64%，fe ≤ 0.12%，cu 0.22～0.25%，mn ≤ 0.05%，mg 1.0～1.1%，cr 0.18～0.25%，zn ≤ 0.05%，ti ≤ 0.05%，其他为al和一些不可避免的杂质元素。3.根据权利要求1所述的一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，在线精炼步骤控制精炼后熔体h含量≤0.1ml/100g al。4.根据权利要求3所述的一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，过滤步骤控制过滤板的目数≥60ppi。5.根据权利要求1所述的一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中对步骤s2制得的6061铝合金扁锭进行均匀化热处理，均匀化温度为570～590℃，均匀化时间为22～30h，得到均热后的6061铝合金扁锭。6.根据权利要求1所述的一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤s5中对所述机加铣面的6061铝合金扁锭进行预热，预热温度为430～460℃，保温时间10～12h，得到预热后的6061铝合金扁锭。7.根据权利要求1所述的一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤s6中对所述预热后的6061铝合金扁锭进行多道次轧制，轧制成厚度为
260～410mm的超厚板，控制终轧温度为300～320℃，得到热轧后的6061铝合金扁锭。8.根据权利要求1所述的一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤s6中对所述预热后的6061铝合金扁锭进行多道次轧制，多道次轧制次数为5～10道次。9.根据权利要求1所述的一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤s7中将所述热轧后的6061铝合金扁锭进行离线固溶淬火，固溶制度为：固溶温度在530～545℃，加热和保温时间共为350～450min；淬火制度为：淬火开始水温≤30℃，板材在水池浸泡过程开动循环水以保证淬火终了水温≤45℃；其中，热轧后的6061铝合金扁锭从加热炉吊出到完成浸入水中的转移时间≤1min，板材在水中的浸泡时间≥30min，得到超厚铝合金淬火板材。10.根据权利要求1所述的一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，其特征在于，所述步骤s8中将步骤s7制得的超厚铝合金淬火板材进行人工时效，时效温度为170～180℃，保温时间为9～12h，得到t6态6061铝合金超厚板材产品。

技术总结
本发明涉及一种半导体设备用高纯超厚6061铝合金板材的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，配料；步骤S2，铸造；步骤S3，均匀化热处理；步骤S4，切头尾及表面；步骤S5，预热；步骤S6，热轧；步骤S7，固溶淬火；步骤S8，人工时效。本发明方法优化了热处理工艺，使高纯6061铝合金在抑制晶粒长大元素较少的情况下保证合金具有较均匀、尺寸适中的显微组织和较高的力学性能；在低Fe的设计理念下，已减少了合金中富Fe相的数量，配合高温均匀化热处理，使富Fe相尽可能由粗大枝状β-AlFe相向细小颗粒状α-AlFe相转变，减少了富Fe相的尺寸，最终使高纯6061铝合金兼具优良的阳极氧化性能和较高的力学性能，满足半导体设备对大规格超厚铝合金的苛刻要求。的苛刻要求。


技术研发人员：莫灼强 莫肇月 邓松云 任月路 杨显芳 叶文韬 雷浩成 赵启忠 周志乐
受保护的技术使用者：广西南南铝加工有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/10/5