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Nel campo dei processi di deposizione fisica dei vapori (PVD), gli obiettivi di sputtering del titanio sono fondamentali nella produzione di film sottili utilizzati in varie applicazioni mediche.Questi film sottili sono cruciali per migliorare le prestazioniTra i vari gradi di titanio, il grado 5 (Ti-6Al-4V) e il grado 7 (Ti-0.15Pd) sono particolarmente notevoli a causa delle loro proprietà uniche che li rendono ideali per applicazioni mediche quando utilizzati nella sputazione.

I bersagli in lega di titanio-alluminio sono materiali specializzati utilizzati nei processi di sputtering per depositare film sottili con proprietà specifiche.Questi bersagli sono fatti da una combinazione di titanio (Ti) e alluminio (Al), e presentano caratteristiche uniche che li rendono preziosi in varie applicazioni industriali.

Caratteristiche degli obiettivi in lega di titanio e alluminio:

1. Alta purezza:

   • I bersagli in lega di titanio-alluminio sono prodotti con una purezza elevata, in genere pari o superiore al 99,5%.fornendo prestazioni eccellenti e uniformità nelle applicazioni che richiedono rivestimenti precisi.

2. Dimensione delle particelle fini:

   • I bersagli in lega sono fabbricati con una dimensione di particelle fine, che aumenta l'efficienza del processo di sputtering.Le particelle più piccole consentono una deposizione più uniforme del film sul substrato, migliorando la qualità del rivestimento.

3. Facile sinterizzazione:

   • Le leghe di titanio-alluminio presentano buone proprietà di sinterizzazione, il che significa che possono essere facilmente trasformate in forme dense e solide.con una tensione di 50 V o più, ma non superiore a 50 V.

4. Buona formabilità:

   • I bersagli in lega di titanio-alluminio sono noti per la loro eccellente formabilità.garantire la compatibilità con diversi sistemi di sputtering e migliorare la loro versatilità in una vasta gamma di applicazioni.

Applicazioni di obiettivi in lega di titanio e alluminio:

Gli obiettivi di sputter in lega di titanio-alluminio sono utilizzati in vari settori a causa delle loro proprietà distinte, come la resistenza all'usura, la resistenza alla corrosione e la capacità di formare rivestimenti resistenti.Alcune applicazioni chiave includono::

1. Strumenti di taglio:

   • I rivestimenti in lega di titanio-alluminio sono comunemente utilizzati negli utensili da taglio, dove migliorano la resistenza all'usura, la resistenza alla corrosione e la stabilità termica.Questi rivestimenti prolungano la vita degli strumenti come le trapane, mulini di fine e attrezzi a tornio, rendendoli più efficienti nell'elaborazione ad alta velocità.

2. di una lunghezza superiore o uguale a 50 mm

   • Le perforazioni e gli utensili a carburo cementato beneficiano del rivestimento in lega di titanio-alluminio, in quanto migliora significativamente le prestazioni dello strumento in condizioni abrasive e ad alta temperatura.Il rivestimento migliora anche la capacità di taglio e la resistenza degli utensili durante la perforazione o la lavorazione di materiali duri.

3. Strumenti ceramici a carburo cementato:

   • Questi rivestimenti vengono applicati agli utensili in ceramica realizzati con carburo cementato, migliorando la loro resistenza all'abrasione, la resistenza e la resistenza.Questo è particolarmente utile in applicazioni che richiedono strumenti per la manipolazione di materiali estremamente duri, come nell'industria aerospaziale o automobilistica.

4. Cementato carburo Stampi:

   • I rivestimenti in lega di titanio-alluminio sono utilizzati anche in stampi di carburo cementato.beneficiare della maggiore resistenza all'usura e alla corrosione fornita dai rivestimenti in titanio-alluminio, che contribuiscono a una durata di vita più lunga e a una migliore qualità dei prodotti.

5. Metallurgia a polvere Parti di materiali superduri:

   • Le leghe di titanio-alluminio sono essenziali nella produzione di materiali superduri attraverso la metallurgia a polvere.,rendendoli adatti ad applicazioni in settori come l'estrazione mineraria, la trivellazione e la lavorazione di utensili da taglio.

6. Ceramiche metalliche composite:

   • Queste leghe sono spesso utilizzate come additivi nella fabbricazione di ceramiche composite metalliche.e conduttività elettrica, rendendoli adatti ad applicazioni più impegnative nei sistemi elettronici e meccanici.

7. Aditivi per leghe resistenti alle alte temperature:

   • Le leghe di titanio-alluminio servono come additivi chiave nella produzione di leghe resistenti alle alte temperature.e scambiatori di calorL'aggiunta di titanio e alluminio migliora la resistenza globale alle temperature e l'integrità strutturale della lega.

2I principali requisiti di prestazione dell'obiettivo

(1) Purezza La purezza è uno dei principali indicatori delle prestazioni del bersaglio, poiché la purezza del bersaglio ha una grande influenza sulle prestazioni del film.anche i requisiti di purezza dei materiali bersaglio sono diversiAd esempio, con il rapido sviluppo dell'industria della microelettronica, le dimensioni dei wafer di silicio sono passate da 6" a 8" a 12" e la larghezza del cablaggio è stata ridotta da 0,5um a 0,25um.18um o anche 0.13um, la precedente purezza target del 99,995% Può soddisfare i requisiti tecnici di 0,35umIC, e la preparazione di linee di 0,18um richiede 99,999% o anche 99,9999% per la purezza del target.

(2) Contenuto delle impurità Le impurità nel solido bersaglio e l'ossigeno e il vapore acqueo nei pori sono le principali fonti di inquinamento per la pellicola depositata.Diversi obiettivi hanno requisiti diversi per diversi contenuti di impuritàAd esempio, i bersagli di alluminio puro e di leghe di alluminio utilizzati nell'industria dei semiconduttori hanno requisiti speciali per il contenuto di metalli alcali e di elementi radioattivi.

(3) Densità Al fine di ridurre i pori nei solidi del bersaglio e migliorare le prestazioni della pellicola sputterizzata, il bersaglio è di solito richiesto di avere una densità maggiore.La densità del bersaglio non influisce solo sul tasso di sputteringLa densità del bersaglio maggiore è, meglio è le prestazioni del film.aumentare la densità e la resistenza del bersaglio consente al bersaglio di resistere meglio allo stress termico durante lo sputteringLa densità è anche uno degli indicatori chiave di performance del target.

(4) Dimensione dei grani e distribuzione delle dimensioni dei grani Il materiale bersaglio è solitamente policristallino e la dimensione dei grani può essere dell'ordine di micron a millimetro.la velocità di sputtering del bersaglio con grani fini è più veloce di quella del bersaglio con grani grossolani; lo spessore della pellicola depositata dallo sputtering sul bersaglio con una piccola differenza di dimensione del grano (distribuzione uniforme) è più uniforme.

Titanio per usi medici

Il titanio, in particolare il grado 1 e il grado 2, è molto apprezzato in ambito medico e biomedicale per la sua biocompatibilità, resistenza e caratteristiche di leggerezza.È comunemente usato nei dispositivi medici perché non è dannoso per il corpo e non è probabile che provochi reazioni allergiche.

Principali usi medici del titanio:

1. Impianti ortopedici: Il titanio è comunemente usato per le viti ossee, le piastre, le protesi articolari e gli impianti spinali perché imita le proprietà dell'osso.
2. Impianti dentali: la biocompatibilità e la resistenza del titanio lo rendono una scelta perfetta per gli impianti dentali che richiedono una grande durata e resistenza alla corrosione.
3. Strumenti medici: A causa della sua resistenza alla corrosione, strumenti chirurgici, aghi, bisturi e altri strumenti medici sono spesso realizzati in titanio o leghe di titanio.
4. Protesi: il titanio viene utilizzato nella produzione di arti protesici e impianti per la sua combinazione di leggerezza e resistenza.
5. Dispositivi cardiovascolari: il titanio viene utilizzato nella produzione di casi pacemaker, stent e valvole a causa della sua natura non reattiva nel corpo umano.
6. Rivestimenti resistenti all'usura: gli obiettivi di sputtering in titanio possono essere utilizzati per depositare rivestimenti sottili su dispositivi medici per migliorare la resistenza all'usura, ridurre l'attrito e migliorare la biocompatibilità.

Classi di titanio:

Il titanio è un metallo molto versatile, e viene classificato in vari gradi in base alla sua composizione e alle sue proprietà.Titanio commercialmente puro (CP)Le categorie di titanio più diffuse sono:

1Titanio commercialmente puro (CP)

Il titanio puro è la forma più elementare di titanio con un minimo di elementi di lega, utilizzato tipicamente in applicazioni che richiedono un'eccellente resistenza alla corrosione e biocompatibilità.ma non ha l'alta resistenza delle leghe di titanio.

• Classe 1 (CP1):

  • Composizione: Titanio minimo al 99,5%, con piccole quantità di ferro e ossigeno.
  • Proprietà: il grado 1 è il più morbido e più duttile dei gradi puramente commercializzati.
  • Applicazioni: lavorazione chimica, applicazioni marine, impianti medici, componenti aerospaziali.

• Classe 2 (CP2):

  • Composizione: Titanio minimo 99,2%.
  • Proprietà: il grado 2 ha una resistenza leggermente superiore a quella del grado 1, pur mantenendo un'eccellente resistenza alla corrosione.
  • Applicazioni: scambiatori di calore, aerospaziale, dispositivi medici (impianti, strumenti chirurgici) e applicazioni marine.

• Classe 3 (CP3):

  • Composizione: Titanio minimo al 99%.
  • Proprietà: offre una resistenza superiore a quella del grado 2, ma con una formabilità leggermente ridotta.
  • Applicazioni: lavorazione chimica, marittime, generazione di energia e applicazioni mediche.

• Grado 4 (CP4):

  • Composizione: Titanio minimo 98,5%.
  • Proprietà: Il più resistente dei tipi di ferro più puliti, con un ottimo rapporto forza/peso.Ha una resistenza alla corrosione leggermente inferiore rispetto al grado 2, ma è comunque eccellente per la maggior parte degli usi industriali e medici.
  • Applicazioni: aerospaziale, industria chimica, marina, impianti medici, componenti automobilistici.

2Leghe di titanio

Le leghe di titanio sono generalmente più resistenti del titanio puro commerciale e hanno proprietà migliorate, come una maggiore resistenza, una migliore resistenza alla stanchezza e talvolta una resistenza alla corrosione superiore.Queste leghe sono in genere classificate in base agli elementi legati con titanio, come alluminio, vanadio, molibdeno, ferro o zirconio.

Leghe alfa

Queste leghe di titanio sono principalmente legate con alluminio e offrono un'eccellente resistenza e resistenza alla corrosione ad alte temperature.

• Classe 5 (Ti-6Al-4V):

  • Composizione: 90% titanio, 6% alluminio, 4% vanadio.
  • Proprietà: Una delle leghe di titanio più utilizzate, il grado 5 offre un eccellente equilibrio di resistenza, leggerezza e resistenza alla corrosione.È anche trattata termicamente per migliorare ulteriormente le sue proprietà meccaniche.
  • Applicazioni: Aerospaziale (aeromobili, razzi), impianti medici (ortopedici e dentali), marittimi, generazione di energia e attrezzature sportive.

• Classe 6 (Ti-5Al-2.5Sn):

  • Composizione: 5% alluminio, 2,5% stagno e titanio.
  • Proprietà: offre una migliore saldabilità rispetto al grado 5 ed è utilizzato per applicazioni ad alta temperatura in cui è ancora necessaria una certa resistenza alla corrosione.
  • Applicazioni: componenti aerospaziali, applicazioni ad alta temperatura, motori a turbina a gas.

Leghe beta

Le leghe beta hanno maggiori quantità di stabilizzatori beta-fase (come vanadio, molibdeno o cromo), che migliorano la loro resistenza, formabilità e resistenza all'ossidazione ad alta temperatura.Sono generalmente utilizzati in applicazioni che richiedono una elevata resistenza.

• Classe 9 (Ti-3Al-2.5V):

  • Composizione: 3% alluminio, 2,5% vanadio e titanio.
  • Proprietà: offre una resistenza superiore a quella del grado 5, ma è più formabile e saldabile.
  • Applicazioni: Aerospaziale, attrezzature sportive, lavorazione chimica e applicazioni mediche.

• Grado 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni):

  • Composizione: 0,3% di molibdeno, 0,8% di nichel e titanio in equilibrio.
  • Proprietà: Il grado 12 offre un'eccellente combinazione di resistenza, saldabilità e resistenza alla corrosione.
  • Applicazioni: lavorazione chimica, applicazioni marine e impianti medici.

Leghe alfa-beta

Queste leghe sono un mix di sia alfa che beta e offrono un equilibrio di resistenza, formabilità e resistenza alla corrosione.Le leghe alfa-beta sono le leghe di titanio più comunemente utilizzate in applicazioni strutturali e ad alte prestazioni.

• Classe 23 (Ti-6Al-4V ELI):
  • Composizione: 6% alluminio, 4% vanadio, con elementi interstiziali molto bassi come carbonio, ossigeno e azoto.
  • Proprietà: si tratta della versione extra-low interstitial (ELI) di grado 5. Offre una migliore biocompatibilità, rendendola particolarmente utile per gli impianti medici.Il grado 23 è noto per il suo ottimo rapporto forza/peso e la sua resistenza alla stanchezza.
  • Applicazioni: impianti ortopedici, aerospaziali, dentali e attrezzature sportive.

3. Leghe di titanio speciali

Queste leghe sono specificamente sviluppate per applicazioni di nicchia che richiedono proprietà molto specifiche.

• Grado 7 (Ti-0,15Pd):

  • Composizione: titanio con 0,12-0,25% di palladio.
  • Proprietà: nota per la sua resistenza alla corrosione superiore in ambienti altamente acidi, in particolare in ambienti contenenti cloruri.rendendolo adatto ad applicazioni mediche.
  • Applicazioni: dispositivi medici, aerospaziali, chimici e marittimi.

• Grado 11 (Ti-0,3Pd):

  • Composizione: 0,3% di palladio, e il titanio in equilibrio.
  • Proprietà: simile al grado 7, con un contenuto di palladio leggermente superiore per una maggiore resistenza alla corrosione.
  • Applicazioni: Aerospazio, lavorazione chimica e ambiente marino.

• Grado 13 (Ti-0,3Ni):

  • Composizione: 0,3% di nichel e titanio.
  • Proprietà: offre una buona resistenza alla corrosione ed è utilizzato in applicazioni che richiedono una elevata resistenza e prestazioni eccellenti in determinati ambienti chimici.
  • Applicazioni: applicazioni marine, lavorazione chimica.

4Scopo.

È ampiamente utilizzato nei rivestimenti decorativi, rivestimenti resistenti all'usura, CD e VCD nell'industria elettronica, nonché in vari rivestimenti per dischi magnetici.

Le pellicole a base di tungsteno-titanio (W-Ti) e le pellicole in lega a base di tungsteno-titanio (W-Ti) sono pellicole in lega ad alta temperatura con una serie di eccellenti proprietà insostituibili.Il tungsteno ha proprietà quali un elevato punto di fusioneLa lega W/Ti ha un basso coefficiente di resistenza, una buona stabilità termica e una resistenza all'ossidazione.Come vari dispositivi richiedono cablaggi metallici che svolgono un ruolo conduttivoTuttavia, il metallo di cablaggio stesso è facilmente ossidato, reagisce con l'ambiente circostante,e ha una scarsa adesione allo strato dielettricoÈ facile diffondersi nei materiali del substrato di dispositivi come il Si e il SiO2, e a una temperatura inferiore si formano il metallo e il Si.degrado notevolmente le prestazioni del dispositivoLa lega W-Ti è facile da utilizzare come barriera di diffusione dei cablaggi grazie alle sue proprietà termomeccaniche stabili, alla bassa mobilità degli elettroni, all'elevata resistenza alla corrosione e alla stabilità chimica.particolarmente adatto per l'uso in ambienti ad alta corrente e ad alta temperatura .

Conclusione:

I bersagli per lo sputtering delle leghe di titanio, comprese le leghe di TiAl, sono materiali versatili ampiamente utilizzati per applicazioni di rivestimento in settori che vanno dall'aerospaziale all'elettronica e alla biomedica.Questi materiali forniscono proprietà eccezionali come la resistenza, resistenza alla corrosione, biocompatibilità e resistenza all'usura, che li rende ideali per applicazioni impegnative che richiedono film sottili resistenti e ad alte prestazioni.Quando si sceglie un bersaglio per lo sputtering in titanio, fattori quali la composizione della lega, la purezza e la geometria bersaglio devono essere considerati per ottenere risultati ottimali nel processo di sputtering.