CN103614715B - 铝及其合金的表面导电氧化处理工艺 - Google Patents

Abstract

一种铝及其合金的表面导电氧化处理工艺，其加工步骤如下：a.材料的选择;采用铝及其合金；b.材料表面去除杂质及油脂;c.对选定的材料进行碱腐蚀;d.中和并水洗；e.导电氧化；F.弱酸性水处理。本发明高锰酸钾作为强氧化剂,能加速铝及其合金的腐蚀,所制备的锰酸盐转化膜膜层均匀、致密,主要成分为Al,O,Mn元素,由铝和锰的氧化物组成,主要反应为：高锰酸钾+铝===锰酸钾+氧化铝+二氧化锰，所生成的转化膜在厚度及致密性上远远超过自然状态生成的氧化膜，外观无色透明,与铝基体结合牢固,且具有良好的导电性。

Description

铝及其合金的表面导电氧化处理工艺

技术领域

本发明涉及到半导体设备零件的材料处理工艺,尤其是对铝及其合金的表面导电氧化处理工艺。

背景技术

在半导体制造设备中,铝及其合金零件应用广泛。而这些设备中的铝合金零件表面,除去阳极氧化面以及特殊的功能性涂层面外,还有一部分区域是裸铝.。而半导体制造过程中的环境复杂，裸铝面虽然在大气环境中会自然生成一层极薄(大约在0.01μm～0.10μm)而透明的氧化保护膜(由三层结构组成:最外层是含有水分的多孔质疏松层，是硬质结晶的—水软铝石(Al₂O₃H₂O)，所以有细微的裂隙；中间层是致密的活性阻挡层〔不定形的氧化铝(Al₂O₃)〕；最内层是基体金属铝,但是这层天然氧化膜为非晶态,薄而多孔,在半导体制造环境中远远无法满足设计时对零件表面防护性及表面外观装饰的要求。在这种要求下,我们使用新的导电氧化工艺,在铝及其合金表面生成一层较薄的化学转化膜,大大增强了铝表面的抗腐蚀性能,外观无色透明,与铝基体结合牢固,且具有良好的导电性。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种铝及其合金的表面导电氧化处理工艺，它能克服现有技术存在的以上缺陷。本发明的目的是这样实现的，一种铝及其合金的表面导电氧化处理工艺，其特征在于：加工步骤如下：

a.材料的选择;采用铝及其合金；

b.材料表面去除杂质及油脂;

c.对选定的材料进行碱腐蚀;

d.中和并水洗；

e.导电氧化；

F.弱酸性水处理。

所述的步骤b.材料表面去杂质及油脂的步骤为：(1)铝及其合金零件用15~20g/L碱性溶液碳酸钠Na₂CO₃及乳化剂，加热至60oC~80oC去油脂清洗；（2）使用320目砂纸乱纹抛光,直至表面无机加工纹理和任何划线；（3）先使用3M7447工业百洁布水磨，然后再使用3M7448工业百洁布水磨，表面需水磨均匀。

所述的步骤c.对选定材料进行碱腐蚀；是指铝及其合金零件放入装有浓度为40-50g/L的NaOH溶液的槽内浸蚀0.5~3分钟，此过程中控制槽内温度控制在55℃-65℃,进一步清理表面附着的油污赃物；清除零件表面的自然氧化膜及轻微的划擦伤,露出纯净的金属基体,得到平滑或缎面无光状态的蚀洗表面,利于生成并获得较高质量的膜层。

所述的步骤d.中和并水洗；是用硝酸和氢氟酸体积比为3:1的混合液，于室温23±2℃下，处理15~60秒,再使用去离子水冲洗0.5~3分钟。

所述的步骤e.导电氧化；是将铝及其合金零件置于导电氧化槽液为KMnO₄6g/L,Na₂ZrF₆0.05g/L,AL离子1g/L,调节槽液PH值4~6,温度55oC-65oC中，20~120秒；所述的步骤F.弱酸性水处理；是指经导电氧化后的铝或铝合金零件，进行90oC弱酸性水处理，调节PH值为6，时间为150秒后吹干。

本发明高锰酸钾作为强氧化剂,能加速铝及其合金的腐蚀,所制备的锰酸盐转化膜膜层均匀、致密,主要成分为Al,O,Mn元素,由铝和锰的氧化物组成,主要反应为：高锰酸钾+铝===锰酸钾+氧化铝+二氧化锰，所生成的转化膜在厚度及致密性上远远超过自然状态生成的氧化膜，外观无色透明,与铝基体结合牢固,且具有良好的导电性。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图；

1.一号槽，2.二号槽，3.三号槽，4.四号槽，5.五号槽。

具体实施方式

如图1所示,将铝及其合金放入装有碱性去污溶液的一号槽去油脂清洗,溶液温度60oC~80oC.

如图1所示，去除表面杂质、油脂后的铝或铝合金零件放入装有浓度为40-50g/L氢氧化钠的二号槽内浸蚀0.5~3分钟。

如图1所示，把经过碱腐蚀的铝或铝合金零件放入装有用硝酸和氢氟酸体积比为3:1的混合液三号槽内浸蚀15~60秒。

如图1所示，混合酸溶液浸蚀后铝或铝合金零件放入四号槽内，通过化学反应作用在表面形成一层导电的氧化膜。

如图1所示，导电氧化后的铝或铝合金零件的放入五号槽内，90oC弱酸性水处理150秒。

Claims (3)

1.一种铝及其合金的表面导电氧化处理工艺，加工步骤包括a.材料的选择；b.材料表面去除杂质及油脂；c.对选定的材料进行碱腐蚀；d.中和并水洗，其特征在于：还包括e.导电氧化和f.弱酸性水处理步骤；所述的步骤b.材料表面去杂质及油脂为：1).铝及其合金零件用15~20g/L碱性溶液碳酸钠Na₂CO₃及乳化剂，加热至60℃~80℃去油脂清洗；2）.使用320目砂纸乱纹抛光,直至表面无机加工纹理和任何划线；3）.先使用3M7447工业百洁布水磨，然后再使用3M7448工业百洁布水磨，表面需水磨均匀；所述的步骤c.将选定材料放入温度55℃-65℃的NaOH溶液槽内浸蚀0.5~3分钟进行碱腐蚀；所述的步骤d.中和并水洗；是用硝酸和氢氟酸体积比为3:1的混合液，于室温23±2℃下，处理15~60秒，再使用去离子水冲洗0.5~3分钟。

2.根据权利要求1所述的一种铝及其合金的表面导电氧化处理工艺，其特征在于：所述的步骤e.导电氧化；是将铝及其合金零件置于导电氧化槽液为KMnO₄6g/L,Na₂ZrF₆0.05g/L, Al离子1g/L,调节槽液PH值4~6,温度55℃-65℃中，20~120秒。

3.根据权利要求1所述的一种铝及其合金的表面导电氧化处理工艺，其特征在于：所述的步骤F.弱酸性水处理；是指经导电氧化后的铝或铝合金零件，进行90℃弱酸性水处理，调节 pH值为6，时间为150秒后吹干。