KR19990026012A

KR19990026012A - Nickel-Copper Alloy Compositions

Info

Publication number: KR19990026012A
Application number: KR1019970047935A
Authority: KR
Inventors: 김창국
Original assignee: 김창국
Priority date: 1997-09-20
Filing date: 1997-09-20
Publication date: 1999-04-06
Also published as: KR100256942B1

Abstract

반도체의 제조에 사용되는 장비를 내마성과 내화학성을 향상시키기 위하여 니켈을 주원료로 하고 구리 등의 성분을 첨가하여 내마모성 및 내화학성을 향상시킨 Cu 25-35%, Mn 1.5-2.0%, Si 0.1-0.5%, C 0.3-0.5%, Al 2.3-3.0%, S 0.01-0.02% 나머지는 Ni 63%이상과 불가피한 불순물로 이루어지는 조성 니켈-구리합금 조성물.In order to improve the wear resistance and chemical resistance of the equipment used in the manufacture of semiconductors, Cu 25-35%, Mn 1.5-2.0%, Si 0.1, which are made of nickel as the main raw material and added components such as copper to improve wear resistance and chemical resistance -0.5%, C 0.3-0.5%, Al 2.3-3.0%, S 0.01-0.02% The composition nickel-copper alloy composition consisting of at least 63% Ni and inevitable impurities.

Description

Nickel-Copper Alloy Compositions

본 발명은 니켈-구리합금 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 반도체의 제조에 사용되는 장비의 금속재질에 니켈을 주원료로 하고 구리 등의 성분을 첨가하여 내마모성 및 내화학성을 향상시킨 니켈-구리합금 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a nickel-copper alloy composition, and more particularly, a nickel-copper alloy composition in which nickel is used as a main material and a component such as copper is added to a metal material of equipment used in the manufacture of semiconductors to improve wear resistance and chemical resistance. It is about.

일반적으로 반도체의 제조에 사용되는 장비는 장기간 사용되고 연속 반복되어 작동하면서도 정밀한 작동이 요구되기 때문에 중량이 가볍고, 내식성 및 가공성이 좋으며 Cu, Mg, Si 등의 성분을 넣어 고강도 알루미늄합금을 만들어 반도체 제조장비를 제작하여 사용한다.Generally, the equipment used in the manufacture of semiconductors is light in weight, has good corrosion resistance and processability because it requires long-term use and continuous operation, and requires precise operation. Make and use.

알루미늄금속은 가볍고 또 알루미늄의 표면에는 공기중의 산소와 결합에 의하여 알루미늄금속표면이 산화되어 산화알루미늄의 피막이 형성되어 그 산화알루미늄피막은 내마모성 및 내화학성을 가지고 있어 알루미늄금속표면이 부식이 일어나지 않는 것은 이미 잘 알려져 있는 주지의 사실이다.Aluminum metal is light and aluminum metal surface is oxidized by bonding with oxygen in the air to form aluminum oxide film. The aluminum oxide film has abrasion resistance and chemical resistance. This is a well known fact.

그러나 알루미늄을 이용하여 연속 반복되는 작업을 계속하는 장기간 사용으로 인하여 피로현상이 일어나 알루미늄이 프렉쳐를 일으키게 되고 또 알루미늄의 표면에 형성된 산화알루미늄피막이 마모되어 벗겨지는 경우가 있어 화학약품이 산화알루미늄피막이 벗겨진 부위에 묻을 경우에는 산화알루미늄의 표면에서 내화학성이 현저히 떨어져 일정기간 사용 후에는 교체 하여야 했기에 알루미늄으로 만든 부품의 교체비용은 물론 교체시간이 많이 소요되어 작업효율이 저하되므로, 장기간 동안 알루미늄을 교체하지 않고 사용하기 위하여 알루미늄금속 표면을 강화시키기 위하여 알루미늄금속 표면에 아노다이징하여 알루미늄금속표면을 양극화시켜 사용하였으나 알루미늄금속의 표면에 기계적 손상이 있는 부위에 Si웨이퍼에 에칭하기 위한 극성을 갖는 COOH, SO₂OH, NO₂등의 에칭액이 묻을 경우에는 외관의 결함 뿐만 아니라 부식이 급속히 진행되어 알루미늄금속이 수명이 오히려 짧게 되는 경향이 있다.However, due to the long-term use of continuous repetitive work using aluminum, fatigue may occur, causing the aluminum to fracture, and the aluminum oxide film formed on the surface of the aluminum may be worn and peeled off. In case of contact with the part, the chemical resistance on the surface of aluminum oxide is remarkably low, so it has to be replaced after a certain period of time. In order to reinforce the aluminum metal surface, it is used by anodizing the aluminum metal surface to anodize the aluminum metal surface. When etching liquids, such as COOH, SO ₂ OH, and NO _{2, have} , the corrosion tends not only to appearance defects but also to accelerate the life of aluminum metal.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 내마모성과 내화학성이 있는 것을 목적으로 한다.The present invention has an object of wear resistance and chemical resistance in order to solve the above problems.

상기의 목적은 Cu 25-35%, Mn 1.5-2.0%, Si 0.1-0.5%, C 0.3-0.5%, Al 2.3-3.0%, S 0.01-0.02% 나머지는 Ni 63%이상과 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 가지고 주조된 주조물을 응고후 압연 또는 단조하여 합급강을 만든다.The above object is composed of Cu 25-35%, Mn 1.5-2.0%, Si 0.1-0.5%, C 0.3-0.5%, Al 2.3-3.0%, S 0.01-0.02% and the rest is composed of Ni 63% and inevitable impurities The cast casting with the composition is solidified and then rolled or forged to form alloy steel.

이하 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.

Ni 63%이상, Cu 25-35%, Mn 1.5-2.0%, Si 0.1-0.5%, C 0.3-0.5%, Al 2.3-3.0%, S 0.01% 이하의 비율로 합금하여 조성되는 니켈-구리합금 조성물이다.Nickel-copper alloy formed by alloying at a ratio of 63% or more of Ni, Cu 25-35%, Mn 1.5-2.0%, Si 0.1-0.5%, C 0.3-0.5%, Al 2.3-3.0%, S 0.01% Composition.

주조된 상태에서 응고후 500℃ 이상의 온도에서 열간 및 냉간 가공하여 열처리한 후에 사용하여 내마모성과 내화학성이 매우 우수함을 알게 되었다.After the solidification in the cast state, after hot and cold working at a temperature of 500 ℃ or more after heat treatment was found that the wear resistance and chemical resistance is very excellent.

상기 합금에서 조성의 수치를 한정한 이유는 다음과 같다.The reason for limiting the numerical value of the composition in the alloy is as follows.

Cu 성분은 유연하고 절연성이 좋으므로 가공이 용이하고 또 내화학성이 있어 화학약품에 부식되는 것을 방지하는 작용을 하나 25% 이하일시에는 내화학성이 저하되고 35% 이상일시에는 합금의 경도가 약해져서 내마모성을 해치게되므로 그 함량을 25-35% 사이로 하는 것이 좋다.The Cu component is flexible and has good insulation, so it is easy to process and has chemical resistance, which prevents corrosion of chemicals.However, when it is 25% or less, the chemical resistance is lowered. It is good to make the content between 25-35%.

Mn 성분은 Ni에 고용되는 오스테나이트를 안정화하고 또 내마모성을 향상시키는 작용을 하며 탈산작용도 겸하고 있으나 그 함량이 1.5% 이하일 경우에는 소망의 작용을 기대할 수 없고 2.0% 이상일시에는 내마모성이 현저히 떨어지는 경향이 있으므로 그 함량은 1.5-2.0%가 적당하다.Mn component stabilizes austenite dissolved in Ni, improves abrasion resistance, and also serves as deoxidation. However, when the content is 1.5% or less, a desired action cannot be expected. Because of this, the content is suitable 1.5-2.0%.

Si 성분은 합금이 가지는 본래의 우수한 내마모성과 탄산작용과 유동성을 개선시켜 주조성을 향상시키는 작용을 하나 0.01% 미만에서는 소망의 내마모성과 탄산작용 및 유동성을 확보할 수 없고, 또 0.5% 이상일시에는 합금의 취화경향을 나타내게 되어 Si 함유량을 0.01-0.5%로 하는 것이 좋다.The Si component improves casting resistance by improving the inherent excellent wear resistance and carbonation and fluidity of the alloy, but the desired wear resistance, carbonation and fluidity cannot be secured at less than 0.01%. It is good to show the embrittlement tendency of and to make Si content into 0.01-0.5%.

C 성분은 상기한 Si성분과의 공존에서 취화시킴 없이 일단의 내마모성을 향상시키는 작용이 있으나 그 함유량이 0.3% 미만일 경우에는 소망의 내마모성을 향상시킬 수 없고 한편, 그 함유량이 0.5%를 초과할 시에는 취하경향이 일어나 인성이 나빠지므로 C 함유량을 0.3-0.5%로 한정하는 것이 바람직하다.The C component has the effect of improving the wear resistance at one end without embrittlement in the coexistence with the above-described Si component, but when the content is less than 0.3%, the desired wear resistance cannot be improved while the content exceeds 0.5%. It is preferable to limit the C content to 0.3-0.5% because the tendency to withdraw occurs and the toughness deteriorates.

Al의 성분은 용체화처리한 것을 소려하면 Cu 성분과 CuAl₂의 합금을 만들어 석출경화성이 나타나 경도를 증가시키는 작용이 있으며 2.3% 이하일 경우에는 석출경화가 일어나는 석출 상이 적어 경도의 증가가 미약하고 3.0% 이상일 경우에는 석출경화의 석출 상이 너무 크게 되어 경도가 증가되지 않고 오히려 취약한 성질을 나타내게 되어 그 함유량이 2.3-3.0%로 하는 것이 좋다.In consideration of the solution treatment of Al, the alloy of Cu and CuAl ₂ is formed to precipitate hardenability, which increases the hardness. If it is less than 2.3%, the precipitation hardening is small and the increase in hardness is weak. In the case of more than%, the precipitation hardening phase of the precipitation hardening is too large, the hardness is not increased, but rather, the fragile property is exhibited, so that the content is 2.3-3.0%.

S의 성분은 취성을 일으켜 금속의 성질은 나쁘게 만드므로 최소화하는 것이 좋다.It is good to minimize the components of S because they cause brittleness and make the metal poor.

(실시예 1)(Example 1)

먼저 도가니를 사용하여 각각의 조성비를 갖는 용량을 준비하여 상기의 비율로 용해된 금형을 주조하여 두께 50mm 넓이 200mm 길이 2500mm의 주괴를 만들어 냉각한 후에 500℃ 이상의 온도에서 1시간 동안 유지시킨 후에 단조하여 서냉하여 가공할 수 있는 소재를 만들었다.First, prepare a capacity having each composition ratio using a crucible and cast a molten mold at the above ratio to make an ingot having a thickness of 50 mm and a width of 200 mm and a length of 2500 mm, and then cool it. The material can be processed by slow cooling.

(표 1) 성분조성(중량 %)Table 1 Composition of Components (% by weight)

이상의 소재를 COOH, SO₂OH, NO₂등이 함유된 용액에 넣고 약 10시간 후에 끄집어내서 알루미늄 강재의 표면을 관찰한 결과 표면이 부식되지 않음을 알았다.The above material was placed in a solution containing COOH, SO ₂ OH, NO ₂ and the like and brought out after about 10 hours, and the surface of the aluminum steel was observed to find that the surface was not corroded.

이상과 같은 비율의 성분을 합금은 내마모성 및 내화학성이 있을 뿐만 아니라 전연성이 향상되어 압연 및 단조가 용이하고 반도체 생산에 사용되는 부품을 교환 없이 사용할 수 있으므로 생산성이 향상되고 제조단가가 저렴해지는 효과가 있다.In addition to the wear and chemical resistance of the components in the above ratio, the alloy has improved malleability and is easy to roll and forge, and it is possible to use parts used in semiconductor production without replacing, thereby improving productivity and lowering manufacturing costs. have.

Claims

In the metal materials used in the manufacture of semiconductors, the components of the alloy are Cu 25-35%, Mn 1.5-2.0%, Si 0.1-0.5%, C 0.3-0.5%, Al 2.3-3.0%, S 0.01-0.02% A composition nickel-copper alloy composition comprising at least 63% of Ni and unavoidable impurities.