鋁及其合金的表面導電氧化處理工藝的制作方法
【專利摘要】一種鋁及其合金的表面導電氧化處理工藝，其加工步驟如下：a.材料的選擇;采用鋁及其合金；b.材料表面去除雜質(zhì)及油脂;c.對選定的材料進行堿腐蝕;d.中和并水洗；e.導電氧化；F.弱酸性水處理。本發(fā)明高錳酸鉀作為強氧化劑,能加速鋁及其合金的腐蝕,所制備的錳酸鹽轉(zhuǎn)化膜膜層均勻、致密,主要成分為Al,O,Mn元素,由鋁和錳的氧化物組成,主要反應為：高錳酸鉀+鋁===錳酸鉀+氧化鋁+二氧化錳，所生成的轉(zhuǎn)化膜在厚度及致密性上遠遠超過自然狀態(tài)生成的氧化膜，外觀無色透明,與鋁基體結(jié)合牢固,且具有良好的導電性。
【專利說明】鋁及其合金的表面導電氧化處理工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及到半導體設備零件的材料處理工藝，尤其是對鋁及其合金的表面導電氧化處理工藝。
【背景技術】
[0002]在半導體制造設備中，鋁及其合金零件應用廣泛。而這些設備中的鋁合金零件表面，除去陽極氧化面以及特殊的功能性涂層面外，還有一部分區(qū)域是裸鋁.。而半導體制造過程中的環(huán)境復雜，裸鋁面雖然在大氣環(huán)境中會自然生成一層極薄(大約在0.01 ~
0.1Oum)而透明的氧化保護膜(由三層結(jié)構組成:最外層是含有水分的多孔質(zhì)疏松層，是硬質(zhì)結(jié)晶的一水軟鋁石(Al2O3H2O),所以有細微的裂隙；中間層是致密的活性阻擋層〔不定形的氧化鋁(Al2O3));最內(nèi)層是基體金屬鋁，但是這層天然氧化膜為非晶態(tài)，薄而多孔，在半導體制造環(huán)境中遠遠無法滿足設計時對零件表面防護性及表面外觀裝飾的要求。在這種要求下，我們使用新的導電氧化工藝，在鋁及其合金表面生成一層較薄的化學轉(zhuǎn)化膜，大大增強了鋁表面的抗腐蝕性能，外觀無色透明，與鋁基體結(jié)合牢固，且具有良好的導電性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是要提供一種鋁及其合金的表面導電氧化處理工藝，它能克服現(xiàn)有技術存在的以上 缺陷。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種鋁及其合金的表面導電氧化處理工藝，其特征在于:加工步驟如下:
a.材料的選擇；采用鋁及其合金；
b.材料表面去除雜質(zhì)及油脂；
c.對選定的材料進行堿腐蝕；
d.中和并水洗；
e.導電氧化；
F.弱酸性水處理。
[0004]所述的步驟b.材料表面去雜質(zhì)及油脂的步驟為:(I)鋁及其合金零件用15~20g/L堿性溶液碳酸鈉Na2CO3及乳化劑，加熱至60°(T80°C去油脂清洗；(2)使用320目砂紙亂紋拋光，直至表面無機加工紋理和任何劃線；(3)先使用3M 7447工業(yè)百潔布水磨，然后再使用3M 7448工業(yè)百潔布水磨，表面需水磨均勻。
[0005]所述的步驟c.對選定材料進行堿腐蝕；是指鋁及其合金零件放入裝有濃度為40-50g/L的NaOH溶液的槽內(nèi)浸蝕0.5~3分鐘，此過程中控制槽內(nèi)溫度控制在55°C -65°C，進一步清理表面附著的油污贓物；清除零件表面的自然氧化膜及輕微的劃擦傷，露出純凈的金屬基體，得到平滑或緞面無光狀態(tài)的蝕洗表面，利于生成并獲得較高質(zhì)量的膜層。
[0006]所述的步驟d.中和并水洗；是用硝酸和氫氟酸體積比為3:1的混合液，于室溫23±2°C下，處理15飛0秒，再使用去離子水沖洗0.5^3分鐘。[0007]所述的步驟e.導電氧化；是將鋁及其合金零件置于導電氧化槽液為KMn046g/L, Na2ZrF60.05g/L, AL離子lg/L,調(diào)節(jié)槽液PH值4~6，溫度55° C_65° C中，20~120秒；所述的步驟F.弱酸性水處理；是指經(jīng)導電氧化后的鋁或鋁合金零件，進行90°C弱酸性水處理，調(diào)節(jié)PH值為6，時間為150秒后吹干。
[0008]本發(fā)明高錳酸鉀作為強氧化劑，能加速鋁及其合金的腐蝕，所制備的錳酸鹽轉(zhuǎn)化膜膜層均勻、致密，主要成分為Al，0，Mn元素，由鋁和錳的氧化物組成，主要反應為:高錳酸鉀+鋁===錳酸鉀+氧化鋁+ 二氧化錳，所生成的轉(zhuǎn)化膜在厚度及致密性上遠遠超過自然狀態(tài)生成的氧化膜，外觀無色透明，與鋁基體結(jié)合牢固，且具有良好的導電性。
[0009]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖；
1.一號槽,2.二號槽,3.三號槽,4.四號槽,5.五號槽。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示，將鋁及其合金放入裝有堿性去污溶液的一號槽去油脂清洗，溶液溫度 60° C~80o C.如圖1所示，去除表面雜質(zhì)、油脂后的鋁或鋁合金零件放入裝有濃度為40-50g/L氫氧化鈉的二號槽內(nèi)浸蝕0.5^3分鐘。
[0012]如圖1所示，把經(jīng)過堿腐蝕的鋁或鋁合金零件放入裝有用硝酸和氫氟酸體積比為3:1的混合液三號槽內(nèi)浸蝕15飛0秒。
[0013]如圖1所示，混合酸溶液浸蝕后鋁或鋁合金零件放入四號槽內(nèi)，通過化學反應作用在表面形成一層導電的氧化膜。
[0014]如圖1所示， 導電氧化后的鋁或鋁合金零件的放入五號槽內(nèi)，90°C弱酸性水處理150 秒。
【權利要求】
1.一種鋁及其合金的表面導電氧化處理工藝，其特征在于:加工步驟如下: a.材料的選擇；采用鋁及其合金； b.材料表面去除雜質(zhì)及油脂； c.對選定的材料進行堿腐蝕； d.中和并水洗； e.導電氧化； F.弱酸性水處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁及其合金的表面導電氧化處理工藝，其特征在于:所述的步驟b.材料表面去雜質(zhì)及油脂為:1).鋁及其合金零件用15~20g/L堿性溶液碳酸鈉Na2CO3及乳化劑，加熱至60°(T80°C去油脂清洗；2).使用320目砂紙亂紋拋光，直至表面無機加工紋理和任何劃線；3).先使用3M 7447工業(yè)百潔布水磨，然后再使用3M 7448工業(yè)百潔布水磨，表面需水磨均勻。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁及其合金的表面導電氧化處理工藝，其特征在于:所述的步驟c.對選定材料進 行堿腐蝕；是指鋁及其合金零件放入裝有濃度為40-50g/L的NaOH溶液的槽內(nèi)浸蝕0.5~3分鐘，此過程中控制槽內(nèi)溫度控制在55°C -65°C，進一步清理表面附著的油污贓物；清除零件表面的自然氧化膜及輕微的劃擦傷，露出純凈的金屬基體，得到平滑或緞面無光狀態(tài)的蝕洗表面，利于生成并獲得較高質(zhì)量的膜層。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁及其合金的表面導電氧化處理工藝，其特征在于:所述的步驟d.中和并水洗；是用硝酸和氫氟酸體積比為3:1的混合液，于室溫23±2°C下，處理15飛0秒，再使用去離子水沖洗0.5^3分鐘。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁及其合金的表面導電氧化處理工藝，其特征在于:所述的步驟e.導電氧化；是將鋁及其合金零件置于導電氧化槽液為KMn046g/L, Na2ZrF60.05g/L, AL 離子 lg/L,調(diào)節(jié)槽液 PH 值 4~6，溫度 55°C_65°C 中，20~120 秒。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁及其合金的表面導電氧化處理工藝，其特征在于:所述的步驟F.弱酸性水處理；是指經(jīng)導電氧化后的鋁或鋁合金零件，進行90°C弱酸性水處理，調(diào)節(jié)PH值為6，時間為150秒后吹干。
【文檔編號】C23C22/68GK103614715SQ201310636876
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權日:2013年12月3日
【發(fā)明者】游利 申請人:靖江先鋒半導體科技有限公司