6061-T6 to standardowy stop aluminium do produkcji korpusów komór próżniowych, płyt bazowych i ram konstrukcyjnych półprzewodników. Łączy on wytrzymałość na rozciąganie w zakresie 290–310 MPa, umożliwiającą obróbkę cieplną, z doskonałą obrabialnością skrawaniem i przewidywalnym zachowaniem wymiarów po odprężeniu. Niniejszy przewodnik przedstawia skład chemiczny, właściwości mechaniczne i fizyczne stopu, cztery właściwości decydujące o konstrukcji komory oraz urządzenia, w których jest on stosowany, co pozwala na sprawdzenie zgodności stopu z własną specyfikacją.

Dlaczego 6061-T6 stał się domyślnym stopem komorowym

6061 to utwardzacz wydzieleniowystop aluminium, magnezu i krzemuJego wytrzymałość wynika z osadów Mg₂Si powstających podczas obróbki cieplnej T6, a następnie obróbki cieplnej w roztworze, a następnie sztucznego starzenia, a nie z obróbki plastycznej na zimno. To rozróżnienie ma znaczenie komercyjne: wytrzymałość jest ustalana przez obróbkę cieplną w walcowni, więc wytrzymałość kupuje się, a nie wytwarza się jej metodą obróbki mechanicznej.

Trzy praktyczne właściwości sprawiają, że model 6061 znalazł się na szczycie listy specyfikacji:

• Skrawalność. Skrawa swobodnie i z dużą wydajnością, co jest wymagane w przypadku korpusu komory. Obróbka blachy o grubości 200 mm do grubości ścianki 60 mm to operacja zgrubna, a nie wykańczająca.
• Dostępność w grubej płycie. Korpusy komór są często obrabiane maszynowo z pojedynczego monolitycznego bloku, a 6061 jest dostępny w dużych grubościach – korpus o masie 1,5 tony nie wymaga odlewu ani spawania.
• Spawalność. W przeciwieństwie do stali 2024 lub 7075, stal 6061 spawa się bez pęknięć, co ma znaczenie w przypadku kołnierzy, piast i wkładek kanałów chłodzących.

Skład chemiczny 6061-T6

Zwróć uwagę na zakres miedzi. To celowy dodatek stopowy ijest to również najczęściej występujący pojedynczypowód, dla którego klient półprzewodników odrzuca 6061 w przypadku powierzchni poddanej procesowi, patrz poniżej.

6061-T6 Właściwości mechaniczne i fizyczne

W przypadku projektowania komór, przewodnictwo cieplne wynoszące około 152 W/(m·K) to wartość, która ma największy wpływ na decyzje: jest wystarczająco wysoka, aby materiał 6061 nadawał się do stosowania w aktywnie chłodzonych korpusach i płytach nośnych cokołów, ale jednocześnie wystarczająco niska, aby nadal konieczne było modelowanie gradientów termicznych w dużych korpusach.

Cztery właściwości, które faktycznie decydują o budowie izby

1. Stabilność wymiarowa po obróbce

Naprężenia szczątkowe w blasze walcowanej uwalniają się podczas usuwania materiału, więc korpus obrobiony zgrubnie w jednym przejściu, a następnie wykończony, będzie się poruszał. Standardowym rozwiązaniem jest T651: obróbka cieplna w roztworze, odprężanie przez rozciąganie, a następnie sztuczne starzenie. T651 ma zasadniczo takie same właściwości mechaniczne jak T6, ale znacznie lepszą przewidywalność wymiarową po usunięciu dużej ilości materiału.

W przypadku każdego korpusu, w którym grubość wykończonej ścianki jest mniejsza niż połowa grubości początkowej płyty, należy określić T651 i zaplanować obróbkę odprężającą lub półwykańczającą pomiędzy obróbką zgrubną a wykańczającą.

2. Zgodność z próżnią i obróbka powierzchni

Aluminium samo w sobie jest materiałem nadającym się do stosowania w próżni, surowe aluminium charakteryzuje się stosunkowo niskim odgazowaniem, a stop 6061 jest od dawna stosowany w konstrukcjach komór ultrawysokiej próżni. Anodowanie działa jednak na niekorzyść. Porowata warstwa tlenku anodowego zatrzymuje parę wodną i znacznie zwiększa jej uwalnianie do komory.

Powierzchnie po stronie próżniowej: surowe, chemicznie oczyszczone i pasywowane aluminium. Nie anodować powierzchni skierowanych w stronę objętości procesowej.

Powierzchnie w atmosferze i powierzchnie nie będące pod próżnią: anodowanie jest zabiegiem delikatnym, przydatnym do ochrony przed zużyciem i ułatwiającym obsługę.

Jeśli nałożenie powłoki jest wymagane na powierzchnię po stronie próżniowej, należy to traktować jako decyzję dotyczącą kondycjonowania komory i uwzględnić w budżecie dodatkowy czas potrzebny na wypompowanie.

3. Zawartość miedzi na powierzchniach narażonych na proces

Stop 6061 zawiera 0,15–0,40% miedzi, a miedź jest zanieczyszczeniem kontrolowanym w większości środowisk procesowych półprzewodników. W przypadku, gdy powierzchnia styka się z objętością procesu, a zanieczyszczenie jonami metali jest parametrem kontrolowanym, zazwyczaj wybiera się stop 5000 o niskiej zawartości miedzi – patrz przewodniki 5083 i 5052, do których linki znajdują się poniżej. W przypadku, gdy powierzchnia znajduje się po stronie atmosfery lub nie znajduje się na ścieżce procesu,Zawartość miedzi w 6061 wynosi normalnienie stanowi problemu. To pytanie o ekspozycję powierzchni, na które odpowiada się fragment po fragmencie, a nie stop po stopie.

4. Spawanie i siła, jaką faktycznie uzyskujesz

Stal 6061 dobrze spawa się metodą TIG lub MIG z materiałem dodatkowym 4043 lub 5356. Strefa wpływu ciepła traci wówczas większość utwardzenia wydzieleniowego i zachowuje się mniej więcej jak materiał T4, tracąc około 40% wytrzymałości. O ile element nie zostanie poddany obróbce rozpuszczającej i starzeniu (rzadko stosowanej w przypadku korpusu o dużej komorze), zalecany przez Podręcznik Projektowania Aluminium naddatek spawalniczy po spawaniu wynosi 165 MPa (24 ksi) w pobliżu spoiny, a nie 240 MPa.

Dlatego też stal 6061 o pełnej wytrzymałości powinna być stosowana w obrabianych mechanicznie elementach zespołu, a elementy spawane powinny być wymiarowane w odniesieniu do 165 MPa. W przypadku gdy połączenie spawane musi przenosić główne obciążenie, należy rozważyć, czy można je zastąpić połączeniem śrubowym, uszczelnionym pierścieniem uszczelniającym lub spawanym wiązką elektronów.

Gdzie 6061-T6 jest stosowany w sprzęcie półprzewodnikowym

Korpusy, pokrywy i pokrywy końcowe komór próżniowych

Płyty bazowe, płyty montażowe i płyty narzędziowe wymagające płaskości i sztywności

Elementy konstrukcyjne śluzy ładunkowej i komory transferowej

Rozdzielacze gazu, bloki zaworów i korpusy montażowe MFC

Ramy komór, wsporniki i konstrukcje podbudowy

Płyty podkładowe i osprzęt elektrodowy niepoddawany działaniu procesu

Elementy komór o bardzo wysokiej próżni, w których wymagany jest materiał goły (nieanodowany)

Uzyskaj wycenę

Prześlij rysunek lub model 3D, stop i rodzaj utwardzenia oraz grubość blachy, którą rozważasz. MIANDI METAL GROUP dostarcza stal 6061-T6 i T651 z magazynu i wycenia materiał z obróbką zgrubną w pierwszej operacji jako pojedynczy element.