[发明专利]一种7000系铝材的制备方法

说明书

本发明公开了一种7000系铝材的制备方法，包括半连续铸造、均匀化热处理、轧制、固溶处理、预拉伸、时效处理和阳极氧化工艺，该制备方法的固溶处理温度为470℃～500℃，保温时间为1h～1.5h，冷却速度为150℃/s～300℃/s；阳极氧化工艺为：电解液采用浓度为10％～25％的稀硫酸，温度为10℃～20℃，电流密度为0.1A/dm²～6.0A/dm²，时间为20min～80min。本发明的制备方法能够使7000系铝材截面在阳极氧化处理后形成质量优异的氧化膜层，该氧化膜表面色差△E＜1，没有中心亮线，并且本发明的方法对于7000系铝材普遍适用，工业上容易实现，适用范围广。

技术领域

本发明属于铝合金材料制备领域，具体涉及一种7000系铝材的制备方法。

背景技术

铝合金具有良好的强度和导热性能，经过阳极氧化处理的铝合金具有良好的耐磨和耐蚀性能，以及良好的绝缘特性，适用于制备半导体行业的等离子刻蚀机腔体。目前，在高端晶片生产中反应室腔体材料都采用表面阳极氧化处理方法，来减少腔体的腐蚀和金属离子的污染。

现有技术中，阳极氧化处理后的铝材氧化膜表面存在异色现象，尤其是锌元素含量较高的7000系铝合金异色问题更为严重。有研究指出，在铝材经半连续铸造，由于温度分布和冷却速度差异，导致铸锭心部和表面成分和金属组织分布不均匀，再经轧制和热处理制备成板材，不均匀分布的微观组织保留在板材截面上，心部由于合金化元素成分低和长条变形晶粒分布为主。经固溶处理，由于冷却速度差异，导致截面上不同位置第二相析出不同，心部冷却速度慢，导致第二相析出较多；同时对合金电极电位产生影响，心部电极电位偏低；反之，1/4位置和近表面区域析出的第二相数量多、电极电位偏高。电极电位越低，电动势越大，越有利于离子扩散，即心部区域阳极氧化过程中离子扩散充分。最终，铝材截面上微观组织和电极电位不均匀分布导致阳极氧化处理后截面存在色差问题，微观组织和电极电位分布越不均匀，色差问题越严重，即中心条纹更宽、更白亮。

带有异色现象的阳极氧化膜层在连续的等离子能量轰击下，腔体表面易腐蚀或积累成聚合物最终不能使用。因为刻蚀工艺采用的等离子体化学活性强，且离子轰击效应明显，若腔体材料抵抗此类等离子体腐蚀的能力差，就会带来等离子体的污染，影响刻蚀工艺，降低成品晶片的质量，制约了铝材在半导体行业的等离子腔体领域的广泛应用。

另外，色差计算公式如下：色差△E的评价标准为：△E＜0.25色差非常小或没有；0.25≤△E＜0.5色差微小；0.5≤△E＜1.0色差微小到中等；1.0≤△E＜2.0色差中等；2.0≤△E＜4.0色差裸眼清晰可见；4.0≤△E色差非常显著。

一般产品外观要求色差不可裸眼识别，即色差△E＜1时，表面色差不显著。因此，阳极氧化处理后的铝材氧化膜表面要求色差△E＜1。

发明内容

为了解决铝材经阳极氧化处理后表面存在异色现象，本发明提供了一种截面质量优异的7000系铝材，该铝材经阳极氧化处理后截面色差△E＜1，整体色泽均匀一致。本发明采用的技术方案如下：

一种7000系铝材的制备方法，包括半连续铸造、均匀化热处理、轧制、固溶处理、预拉伸、时效处理和阳极氧化处理，其中，固溶处理温度为470℃～500℃，保温时间为1h～1.5h，冷却速度为150℃/s～300℃/s；阳极氧化处理工艺参数为：电解液浓度为10％～25％的稀硫酸，温度为10℃～20℃，电流密度为0.1A/dm²～6.0A/dm²，时间为20min～80min。

作为优选的，固溶处理的温度为480±5℃。

作为优选的，阳极氧化温度为10℃～15℃。

作为优选的，阳极氧化的电流密度为0.5A/dm²～2.0A/dm²。

作为优选的，阳极氧化的时间为30min～60min。