Титановый диск для высокой чистоты в медицинских приложениях

Титановый диск для высокой чистоты в медицинских приложениях

В области процессов физического отложения паров (PVD) цели для распыливания титана имеют решающее значение при производстве тонких пленок, используемых в различных медицинских приложениях.Эти тонкие пленки имеют решающее значение для повышения производительностиСреди различных титановых классов, класс 5 (Ti-6Al-4V) и класс 7 (Ti-0.15Pd) особенно примечательны из-за их уникальных свойств, которые делают их идеальными для медицинских применений при использовании в распыливании..

Цели титано-алюминиевого сплава - это специализированные материалы, используемые в процессах распыливания для отложения тонких пленок со специфическими свойствами.Эти цели изготовлены из титана (Ti) и алюминия (Al), и они обладают уникальными характеристиками, которые делают их ценными в различных промышленных применениях.

Характеристики целей из титанового алюминиевого сплава:

1. Высокая чистота:

   • Цели из титано-алюминиевого сплава производятся с высокой чистотой, обычно 99,5% или выше.обеспечивая отличные характеристики и однородность в приложениях, требующих точных покрытий.

2. Размер мелких частиц:

   • Цели сплавов изготавливаются с мелким размером частиц, что повышает эффективность процесса распыливания.Меньшие размеры частиц позволяют более равномерное осаждение пленки на подложке, улучшение качества покрытия.

3. Легкое синтерирование:

   • Титано-алюминиевые сплавы обладают хорошими свойствами спекания, что означает, что они могут быть легко переработаны в плотные и твердые формы.и способны выдерживать напряжения процесса распыливания без деградации.

4. Хорошая формальность:

   • Цели из титано-алюминиевого сплава известны своей превосходной формальностью, что позволяет производить их в различных формах и размерах.обеспечение совместимости с различными системами распыливания и повышение их универсальности в широком спектре приложений.

Применения целей из титанового алюминиевого сплава:

Титано-алюминиевые сплавы используются в различных отраслях промышленности из-за их отличительных свойств, таких как износостойкость, коррозионная стойкость и способность к образованию прочных покрытий.Некоторые ключевые приложения включают::

1. Режущие инструменты:

   • Покрытия из титано-алюминиевого сплава обычно используются в режущих инструментах, где они улучшают износостойкость, коррозионную стойкость и тепловую устойчивость.Эти покрытия продлевают срок службы таких инструментов, как сверла, конечные мельницы и станковые инструменты, что делает их более эффективными в высокоскоростной обработке.

2. Бури и инструменты из карбидного цемента:

   • Цементированные карбидные сверла и инструменты пользуются преимуществами титано-алюминиевого сплава, поскольку он значительно повышает производительность инструмента в абразивных и высокотемпературных условиях.Покрытие также улучшает режущую способность и устойчивость инструментов при бурении или обработке жестких материалов.

3. Цементированные карбидные керамические инструменты:

   • Эти покрытия наносятся на керамические инструменты, изготовленные из цементированного карбида, повышая их устойчивость к абразию, прочность и прочность.Это особенно полезно в приложениях, которые требуют инструментов для обработки чрезвычайно твердых материалов, например, в аэрокосмической или автомобильной промышленности.

4. Цементированные карбидные формы:

   • Титано-алюминиевые сплавы также используются в формах, изготовленных из цементированного карбида.пользуются повышенной износостойкостью и коррозионной стойкостью, обеспечиваемой титано-алюминиевыми покрытиями, которые способствуют увеличению срока службы и улучшению качества продукции.

5. Порошно-металлургические части сверхжестких материалов:

   • Титано-алюминиевые сплавы необходимы для производства сверхжестких материалов с помощью порошковой металлургии.,что делает их подходящими для применения в таких отраслях промышленности, как добыча полезных ископаемых, бурение и резка инструментов.

6. Металлическая композитная керамика:

   • Эти сплавы часто используются в качестве добавок в производстве металлокомпозитной керамики.и электропроводность, что делает их подходящими для требовательных приложений в электронике и механических системах.

7. Добавки для высокотемпературных сплавов:

   • Титано-алюминиевые сплавы служат ключевыми добавками в производстве высокотемпературных сплавов, обычно используемых в таких приложениях, как реактивные двигатели, газовые турбины,и теплообменникиДобавление титана и алюминия улучшает общую температурную стойкость и структурную целостность сплава.

2Основные требования к результатам

(1) Чистота Чистота является одним из основных показателей производительности цели, потому что чистота цели оказывает большое влияние на производительность пленки.требования к чистоте целевых материалов также различны.Например, с быстрым развитием микроэлектронной промышленности размер кремниевых пластин увеличился с 6 " до 12 ", а ширина проводки сократилась с 0,5 мм до 0,25 мм.18ум или даже 0.13um, предыдущая целевая чистота 99,995% может соответствовать техническим требованиям 0,35umIC, а подготовка линий 0,18um требует 99,999% или даже 99,9999% для чистоты цели.

(2) Содержание примесей Нечистоты в целевом твердом веществе и кислород и водяной пар в порах являются основными источниками загрязнения для осажденной пленки.Различные цели имеют различные требования к содержанию различных примесиНапример, цели из чистого алюминия и алюминиевых сплавов, используемые в полупроводниковой промышленности, имеют особые требования к содержанию щелочных металлов и содержанию радиоактивных элементов.

(3) Плотность Для уменьшения пор в твердых веществах цели и улучшения производительности пленки, обычно требуется, чтобы цель имела более высокую плотность.Плотность цели влияет не только на скорость распыленияЧем выше плотность цели, тем лучше производительность пленки.увеличение плотности и прочности цели позволяет цели лучше выдерживать тепловое напряжение во время распыливанияПлотность также является одним из ключевых показателей эффективности цели.

(4) Размер зерна и распределение размеров зерна Целевой материал обычно поликристаллический, а размер зерна может быть порядка микронов до миллиметров.скорость распыления цели с мелкими зернами быстрее, чем у цели с грубыми зернами.; толщина пленки, откладываемой путем распыливания цели с небольшой разницей в размерах зерен (равномерное распределение), более равномерна.

Титан в медицинском применении

Титан, особенно 1-го и 2-го классов, высоко ценится в медицинской и биомедицинской областях за свою биосовместимость, прочность и легкие характеристики.Он обычно используется в медицинских изделиях, потому что он не вреден для организма и не вызывает аллергических реакций..

Основные медицинские применения титана:

1. Ортопедические имплантаты: Титан обычно используется в костных винтах, пластинах, замены суставов и спинных имплантатах, потому что он имитирует свойства кости.
2. Зубные имплантаты: биосовместимость и прочность титана делают его идеальным выбором для зубных имплантатов, которые требуют высокой долговечности и устойчивости к коррозии.
3. Медицинские инструменты: из-за своей коррозионной стойкости хирургические инструменты, иглы, скальпели и другие медицинские инструменты часто изготавливаются из титана или титановых сплавов.
4. Протезы: Титан используется в производстве протезных конечностей и имплантатов из-за его сочетания легкого веса и прочности.
5. Сердечно-сосудистые устройства: Титан используется в производстве каркасов кардиостимуляторов, стентов и клапанов из-за его нереактивного характера в организме человека.
6. Изделия с устойчивым к износу покрытием: Титановые цели для распыливания могут быть использованы для отложения тонких покрытий на медицинские изделия для повышения устойчивости к износу, снижения трения и улучшения биосовместимости.

Титановые сорта:

Титан является очень универсальным металлом, и он классифицируется в различные классы на основе его состава и свойств.Титан коммерчески чистый (CP)Вот обзор наиболее распространенных титановых сортов:

1Коммерчески чистый (CP) титан

Коммерчески чистый титан является наиболее базовой формой титана с минимальными сплавными элементами.но он не имеет высокой прочности титановых сплавов.

• Класс 1 (CP1):

  • Состав: минимум 99,5% титана, с очень небольшим количеством железа и кислорода.
  • Свойства: класс 1 является самым мягким и легким из коммерчески чистых классов. Он предлагает отличную коррозионную стойкость, особенно в сильно коррозионных средах, таких как морская вода.
  • Приложения: химическая обработка, морские приложения, медицинские имплантаты, аэрокосмические компоненты.

• Класс 2 (CP2):

  • Состав: минимум 99,2% титана.
  • Свойства: Титан 2-го сорта имеет немного более высокую прочность, чем 1-го сорта, при этом сохраняя отличную коррозионную устойчивость.
  • Применение: теплообменники, аэрокосмическая промышленность, медицинские приборы (имплантаты, хирургические инструменты) и морские приборы.

• Класс 3 (CP3):

  • Состав: минимум 99% титана.
  • Свойства: обладает более высокой прочностью, чем класс 2, но с немного сниженной формальностью.
  • Применение: химическая обработка, морское судоходство, производство электроэнергии и медицинское применение.

• Класс 4 (CP4):

  • Состав: минимум 98,5% титана.
  • Свойства: самый прочный из коммерчески чистых сортов, предлагающий превосходное соотношение прочности и веса.Он имеет немного более низкую коррозионную стойкость по сравнению с классом 2, но все еще отлично подходит для большинства промышленных и медицинских применений.
  • Приложения: аэрокосмическая, химическая промышленность, морская, медицинские имплантаты, автомобильные компоненты.

2Титановые сплавы

Титановые сплавы, как правило, прочнее, чем коммерчески чистый титан, и обладают улучшенными свойствами, такими как улучшенная прочность, лучшая устойчивость к усталости и иногда превосходная коррозионная стойкость.Эти сплавы обычно классифицируются по элементам, сплавленным с титаном, такие как алюминий, ванадий, молибден, железо или цирконий.

Альфа сплавы

Эти титановые сплавы в основном сплавлены с алюминием и предлагают отличную прочность и коррозионную стойкость при высоких температурах.

• Класс 5 (Ti-6Al-4V):

  • Состав: 90% титана, 6% алюминия, 4% ванадия.
  • Свойства: Один из наиболее широко используемых титановых сплавов 5-го сорта имеет отличный баланс между прочностью, легким весом и коррозионной стойкостью.Он также термообрабатывается, чтобы еще больше улучшить свои механические свойства.
  • Применение: аэрокосмическая промышленность (самолеты, ракеты), медицинские имплантаты (ортопедические и стоматологические), морское судоходство, электростанции и спортивное оборудование.

• Степень 6 (Ti-5Al-2.5Sn):

  • Состав: 5% алюминия, 2,5% олова и титана.
  • Свойства: предлагает лучшую свариваемость, чем класс 5, и используется для применения при высоких температурах, где все еще требуется некоторая коррозионная стойкость.
  • Приложения: аэрокосмические компоненты, высокотемпературные приложения, газотурбинные двигатели.

Бета-сплавы

Бета-сплавы имеют большее количество стабилизаторов бета-фазы (таких как ванадий, молибден или хром), которые улучшают их прочность, формальность и устойчивость к окислению при высоких температурах.Они обычно используются в приложениях, требующих высокой прочности.

• Степень 9 (Ti-3Al-2.5V):

  • Состав: 3% алюминия, 2,5% ванадия и титана.
  • Свойства: обладает более высокой прочностью, чем класс 5, но более поддается формированию и сварке.
  • Применение: аэрокосмическая промышленность, спортивное оборудование, химическая промышленность и медицинское применение.

• Степень 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni):

  • Состав: 0,3% молибдена, 0,8% никеля и титан.
  • Свойства: класс 12 обеспечивает превосходное сочетание прочности, сварочности и коррозионной стойкости.
  • Применение: химическая обработка, морское применение и медицинские имплантаты.

Альфа-бета сплавы

Эти сплавы представляют собой смесь альфа- и бета-фаз и обеспечивают баланс прочности, формальности и коррозионной устойчивости.Альфа-бета сплавы являются наиболее часто используемыми сплавами титана в структурных и высокопроизводительных приложениях.

• Степень 23 (Ti-6Al-4V ELI):
  • Состав: 6% алюминия, 4% ванадия, с чрезвычайно низким количеством промежуточных элементов, таких как углерод, кислород и азот.
  • Свойства: это версия с чрезвычайно низким интерстициальным (ELI) уровнем 5. Он предлагает улучшенную биосовместимость, что делает его особенно полезным для медицинских имплантатов.Степень 23 известна своим превосходным соотношением прочности и веса и превосходной устойчивостью к усталости.
  • Применение: Ортопедические имплантаты, аэрокосмические, зубные имплантаты и спортивное оборудование.

3Специальные сплавы титана

Эти сплавы специально разработаны для нишевых приложений, которые требуют очень специфических свойств.

• Степень 7 (Ti-0,15Pd):

  • Состав: Титан с 0,12-0,25% палладия.
  • Свойства: Известен своей превосходной коррозионной стойкостью в высококислых средах, особенно в средах, содержащих хлорид.что делает его подходящим для медицинских применений.
  • Применение: медицинские приборы, аэрокосмическая промышленность, химическая промышленность и морское судоходство.

• Степень 11 (Ti-0,3Pd):

  • Состав: 0,3% палладия и титан.
  • Схожие с классом 7, с немного более высоким содержанием палладия для повышения коррозионной стойкости.
  • Применение: аэрокосмическая, химическая обработка и морская среда.

• Степень 13 (Ti-0,3Ni):

  • Состав: 0,3% никель и титан.
  • Свойства: предлагает хорошую коррозионную стойкость и используется в приложениях, требующих высокой прочности и отличных характеристик в определенных химических средах.
  • Приложения: морское применение, химическая обработка.

4Цель.

Он широко используется в декоративных покрытиях, износостойких покрытиях, компакт-дисках и VCD в электронной промышленности, а также различных покрытиях магнитных дисков.

Пленки из вольфрама-титана (W-Ti) и пленки из сплавов на основе вольфрама-титана (W-Ti) представляют собой пленки из высокотемпературных сплавов с рядом незаменимых отличных свойств.Вольфрам имеет такие свойства, как высокая температура плавления, высокая прочность и низкий коэффициент теплового расширения.Такие различные устройства требуют металлических проводов, которые играют проводную рольОднако сам металл проводки легко окисляется, реагирует с окружающей средой,и плохо сцепляется с диэлектрическим слоемОн легко диффузируется в материалы подложки таких устройств, как Si и SiO2, и он будет формировать металл и Si при более низкой температуре.значительно ухудшает работу устройстваW-Ti легко применяется в качестве барьера для диффузии проводов из-за стабильных термомеханических свойств, низкой мобильности электронов, высокой коррозионной стойкости и химической стабильности.особенно подходит для использования в условиях высокого тока и высокой температуры .

Заключение:

Цели для распыливания титановых сплавов, включая сплавы TiAl, являются универсальными материалами, широко используемыми для покрытия в отраслях промышленности от аэрокосмической до электроники и биомедицины.Эти материалы обладают исключительными свойствами, такими как прочность, коррозионная стойкость, биосовместимость и износостойкость, что делает их идеальными для требовательных приложений, требующих прочных, высокопроизводительных тонких пленок.При выборе цели для распыливания титанаДля достижения оптимальных результатов в процессе распыливания необходимо учитывать такие факторы, как состав сплава, чистота и геометрия цели.