تیتانیوم هدف سپترینگ نقره مواد هدف Ti تیتانیوم به پاکسازی بالا در کاربردهای پزشکی

هدف تیتانیوم مواد هدف اسپتر شدن نقره Ti تیتانیوم به اسپتر شدن با خلوص بالا در کاربردهای پزشکی

در زمینه مواد پیشرفته، هدف های تیتانیوم در تولید پوشش های با عملکرد بالا که در کاربردهای مختلف از هوافضا تا دستگاه های پزشکی استفاده می شود، بسیار مهم هستند.,آلیاژ های تیتانیوم Gr1، Gr2 و Gr5 و همچنین آلیاژ های TiAl (تیتانیوم-آلومینیوم) به عنوان اجزای اساسی برای پوشش های Physical Vapor Deposition (PVD) ظاهر شده اند.این اهداف برای پاسخگویی به نیازهای خاص صنایع مختلف با ارائه خواص مکانیکی برتر طراحی شده اند.، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر فرسایش. این مقاله به ویژگی ها و کاربردهای این اهداف تیتانیوم اسپتر می پردازد.تمرکز بر اهمیت آنها در فرآیند پوشش PVD.

درک درجه های تیتانیوم

تیتانیوم بر اساس ترکیب و خواص آن به درجه های مختلفی طبقه بندی می شود. درجه 1 (Gr1) تیتانیوم خالص تجاری است که به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی و انعطاف پذیری بالا شناخته می شود.درجه 2 (Gr2) نیز از نظر تجاری خالص است اما قدرت کمی بالاتر استدرجه 5 (Gr5) که به عنوان Ti-6Al-4V نیز شناخته می شود، یک آلیاژ حاوی آلومینیوم و واندیم است که نسبت مقاومت به وزن برتر را ارائه می دهد.که آن را برای کاربردهایی که نیاز به عملکرد بالا در شرایط استرس دارند، ایده آل می کند..

آلیاژ های TiAl، که تیتانیوم را با آلومینیوم ترکیب می کنند، سختی و ثبات حرارتی را افزایش می دهند.این باعث می شود که آنها به ویژه برای پوشش هایی که نیاز به مقاومت عالی در برابر لباس و عملکرد در دمای بالا دارند، ارزشمند باشند.خواص منحصر به فرد این انواع تیتانیوم و آلیاژها آنها را انتخاب مناسب برای کاربردهای مختلف PVD می کنند.در صورتی که کیفیت پوشش مستقیما بر عملکرد محصول نهایی تاثیر می گذارد.

نقش اهداف اسپتر در پوشش PVD

هدف های اسپترینگ موادی هستند که توسط ذرات شارژ شده با سرعت بالا در طول فرآیند پوشش PVD بمباران می شوند. وقتی این ذرات به هدف برخورد می کنند،اتم ها از سطح آن خارج می شوند و بر روی یک بستر قرار می گیرند.انتخاب ماده هدف به طور مستقیم بر خواص فیلم حاصل تاثیر می گذارد و اجازه می دهد تا پوشش های سفارشی برای پاسخگویی به نیازهای خاص باشد.با انتخاب مواد مختلف هدف، مانند آلومینیوم، مس، یا آلیاژ های تیتانیوم، تولید کنندگان می توانند فیلم هایی با ویژگی های متفاوت، از جمله سخت بودن فوق العاده، مقاومت در برابر لباس و خواص ضد خوردگی را تولید کنند.

در مورد اهداف تیتانیوم، توانایی تولید فیلم هایی که چسبندگی برتر، اصطکاک کم و سختی بالا را نشان می دهند، به ویژه مفید است.این خواص برای کاربردهای صنعتی مانند هوافضا بسیار مهم هستند.از طریق استفاده از اهداف تیتانیوم Gr1, Gr2, Gr5 و TiAl،تولید کنندگان می توانند پوشش هایی را که عملکرد و طول عمر اجزای حیاتی را افزایش می دهند، به دست آورند..

مزایای اهداف Gr1, Gr2, Gr5 و TiAl

مزاياي استفاده از هدف هاي تيتانيوم Gr1، Gr2، Gr5 و TiAl بسيار زياد استمقاومت بالایی در برابر خوردگی Gr1 و Gr2 باعث می شود که آنها برای محیط هایی که مواد را در معرض مواد شیمیایی تهاجمی یا آب دریا قرار می دهند مناسب باشند.این درجه ها تضمین می کنند که پوشش ها یکپارچگی خود را حفظ کنند و حفاظت طولانی مدت را برای زیربناهای زیربنایی فراهم کنند.

هدف های تیتانیوم Gr5، با قدرت استثنایی خود، برای کاربردهای فشار بالا، مانند در قطعات هوافضا که در آن صرفه جویی در وزن بسیار مهم است، ایده آل هستند.در کاربردهای درجه حرارت بالا عالی است، ارائه ثبات حرارتی که از تخریب در طول قرار گرفتن در معرض گرما جلوگیری می کند.ترکیب این مزایا به تولید کنندگان اجازه می دهد تا پوشش های خود را با نیازهای عملیاتی خاص متناسب کنند، اطمینان از عملکرد مطلوب محصولات نهایی در محیط مورد نظر آنها.

درک اهداف اسپتر کردن

اسپتر کردن یک تکنیک رسوب است که برای ایجاد فیلم های نازک بر روی زیربناهای مختلف استفاده می شود. این فرآیند شامل بمباران یک ماده هدف با ذرات پرانرژی، به طور معمول یون ها،که اتم ها را از سطح هدف بیرون می اندازداین اتم های بیرون رانده شده سپس روی یک زیربنای قرار می گیرند و یک فیلم نازک تشکیل می دهند.اسپترینگ در کاربردهای پزشکی به دلیل توانایی تولید پوشش های یکنواخت با کنترل دقیق ضخامت و ترکیب مورد استفاده قرار می گیرد.

اهداف فلزی از جمله تیتانیوم به دلیل خواص مکانیکی مطلوب، مقاومت در برابر خوردگی و سازگاری زیستی، در بخش پزشکی بسیار ارزشمند هستند.به طور گسترده ای برای کاربردهای پزشکی استفاده می شود به دلیل نسبت قدرت به وزن و توانایی یکپارچه سازی با بافت انسان.

اهمیت تیتانیوم در کاربردهای پزشکی

تيتانيوم ماده اي استثنائي در زمينه پزشکي است، اول از همه به خاطر سازگاري زيستي اش.که آن را برای ایمپلنت های طولانی مدت مانند پروتز ارتوپدی و لوازم دندانپزشکی ایده آل می کند.علاوه بر این، مقاومت تیتانیوم در برابر خوردگی تضمین می کند که در محیط های خشن که اغلب در بدن انسان یافت می شود، یکپارچگی خود را حفظ کند.

وقتی از تیتانیوم به عنوان یک هدف اسپتر استفاده می شود ، می توان آن را برای برآورده کردن الزامات خاص دستگاه های مختلف پزشکی سفارشی کرد. این سفارشی سازی شامل تنظیم پارامترهای مانند سطوح خلوص ،ساختار دانه، و فشرده سازی مواد هدف، که به طور مستقیم بر خواص فیلم های سپرده شده تاثیر می گذارد.

کاربردهای اهداف اسپتر در صنعت پزشکی

هدف های تیتانیوم سفارشی در کاربردهای مختلف پزشکی استفاده می شود، از جمله:

• ایمپلنت های ارتوپدیک: پوشش های تیتانیوم خواص سطحی دستگاه های ارتوپدیک را افزایش می دهد، سازگاری زیستی را بهبود می بخشد و فرسایش را کاهش می دهد.این برای ایمپلنت هایی که تحمل بارهای مکانیکی قابل توجهی دارند بسیار مهم است.

• ایمپلنت های دندانی: پوشش های تیتانیومی اسپتر شده، انسجام استخوانی ایمپلنت های دندانی را بهبود می بخشد و پیوند بهتر با بافت استخوانی اطراف را ترویج می کند.

• ابزار جراحی: پوشش های اعمال شده از طریق اسپتر کردن می تواند سختی و مقاومت در برابر خوردگی ابزار جراحی را افزایش دهد.طول عمر آنها را افزایش می دهد و عملکرد آنها را از طریق چرخه های استریل مجدد حفظ می کند.

• سیستم های تحویل دارو: تکنیک های نوآورانه اسپتر کردن امکان توسعه فیلم های فوق نازک را فراهم می کند که می توانند انتشار کنترل شده دارو را تسهیل کنند و اثربخشی درمان را بهبود بخشند.

گرایش های آینده در تکنولوژی اسپتر کردن

همانطور که صنعت پزشکی همچنان در حال تکامل است، نقش تکنولوژی اسپترینگ به طور فزاینده ای مهم می شود.تحقیقات در حال انجام در مورد مواد پیشرفته و تکنیک های رسوب وعده می دهد که امکانات جدیدی را برای کاربردهای پزشکی باز کندبه عنوان مثال، گنجاندن فناوری نانو در فرآیندهای اسپتر کردن می تواند منجر به توسعه پوشش های چند منظوره شود که خواص ضد میکروبی را با قدرت مکانیکی افزایش یافته ترکیب می کنند.

علاوه بر این، تاکید روزافزون بر طب شخصی باعث شده تقاضا برای اهداف اسپوتینگ سفارشی شده متناسب با نیازهای بیمار باشد.تولید کنندگان در حال سرمایه گذاری در روش های تولید پیشرفته برای ایجاد اهداف اسپوتری که این الزامات خاص را برآورده می کنند، اطمینان از اینکه دستگاه های پزشکی می توانند نتایج مطلوبی را ارائه دهند.

استفاده از تیتانیوم در پزشکی

تیتانیوم، به ویژه درجه 1 و درجه 2، در زمینه های پزشکی و زیست پزشکی به دلیل سازگاری زیستی، قدرت و ویژگی های سبک وزن آن بسیار مورد توجه قرار می گیرد.معمولاً در دستگاه های پزشکی استفاده می شود چون برای بدن مضر نیست و احتمالاً باعث واکنش های آلرژیک نمی شود.

استفاده های پزشکی اصلی از تیتانیوم:

1. ایمپلنت های ارتوپدی: تیتانیوم معمولاً در پیچ های استخوانی، صفحات، جایگزینی مفاصل و ایمپلنت های ستون فقرات استفاده می شود زیرا ویژگی های استخوان را تقلید می کند.
2. ایمپلنت های دندانی: سازگاری زیستی و قدرت تیتانیوم آن را به یک انتخاب عالی برای ایمپلنت های دندانی که نیاز به دوام بالا و مقاومت در برابر خوردگی دارد، تبدیل می کند.
3. ابزار پزشکی: به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، ابزارهای جراحی، سوزن ها، اسکالپل ها و سایر ابزارهای پزشکی اغلب از تیتانیوم یا آلیاژ های تیتانیوم ساخته می شوند.
4. پروتز: تیتانیوم در تولید اندام های مصنوعی و ایمپلنت ها به دلیل ترکیب سبک وزن و قدرت آن استفاده می شود.
5. دستگاه های قلبی عروقی: تیتانیوم به دلیل ماهیت غیر واکنشی آن در بدن انسان در تولید کیس های نوازنده قلب، استنت ها و دریچه ها استفاده می شود.
6. پوشش های مقاوم در برابر فرسایش: اهداف اسپتر کردن تیتانیوم را می توان برای قرار دادن پوشش های نازک بر روی دستگاه های پزشکی برای افزایش مقاومت در برابر فرسایش، کاهش اصطکاک و بهبود سازگاری زیستی استفاده کرد.

انواع تیتانیوم:

تیتانیوم یک فلز بسیار متنوع است و بر اساس ترکیب و خواص آن به انواع مختلفی تقسیم می شود. این درجه ها به طور کلی به سه دسته اصلی طبقه بندی می شوند:تیتانیوم خالص تجاریدر اینجا خلاصه ای از شایع ترین درجه های تیتانیوم وجود دارد:

1تیتانیوم خالص تجاری (CP)

از نظر تجاری تیتانیوم خالص اساسی ترین نوع تیتانیوم با حداقل عناصر آلیاژ است. این نوع از تیتانیوم معمولاً در کاربردهایی که نیاز به مقاومت بسیار عالی در برابر خوردگی و سازگاری زیستی دارند، استفاده می شود.اما قدرت بالای آلیاژ های تیتانیوم را ندارد..

• درجه 1 (CP1):

  • ترکیب: حداقل 99.5٪ تیتانیوم، با مقادیر بسیار کمی آهن و اکسیژن.
  • خواص: درجه 1 نرم ترین و انعطاف پذیرترین درجه های خالص تجاری است. مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی دارد، به ویژه در محیط های بسیار خوردگی مانند آب دریا.
  • کاربردها: پردازش شیمیایی، کاربردهای دریایی، ایمپلنت های پزشکی، قطعات هوافضا.

• درجه 2 (CP2):

  • ترکیب: حداقل 99.2% تیتانیوم
  • خواص: درجه 2 دارای قدرت کمی بالاتر از درجه 1 است ، در حالی که هنوز هم مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی را حفظ می کند.
  • کاربردها: مبادلات گرما، هوافضا، دستگاه های پزشکی (پیوند، ابزار جراحی) و کاربردهای دریایی.

• درجه 3 (CP3):

  • ترکیب: حداقل 99 درصد تیتانیوم
  • خواص: دارای قدرت بالاتر از درجه 2 اما با شکل پذیری کمی کاهش یافته است.
  • کاربردها: پردازش شیمیایی، دریایی، تولید برق و کاربرد های پزشکی.

• درجه 4 (CP4):

  • ترکیب: حداقل 98.5 درصد تیتانیوم.
  • خواص: قوی ترین از انواع خالص تجاری، ارائه دهنده نسبت عالی قدرت به وزن است.مقاومت خوردگی کمی کمتر نسبت به درجه 2 دارد اما هنوز هم برای اکثر کاربردهای صنعتی و پزشکی عالی است.
  • کاربرد: هوافضا، صنعت شیمیایی، دریایی، ایمپلنت های پزشکی، قطعات خودرو.

2آلیاژ های تیتانیوم

آلیاژ های تیتانیوم به طور کلی قوی تر از تیتانیوم خالص تجاری هستند و دارای خواص پیشرفته ای مانند قدرت بهبود یافته، مقاومت بهتر در برابر خستگی و گاهی اوقات مقاومت بهتر در برابر خوردگی هستند.این آلیاژ ها معمولاً توسط عناصر آلیاژ شده با تیتانیوم طبقه بندی می شوند، مانند آلومینیوم، وانیدیوم، مولیبدنوم، آهن یا زرکونیوم.

آلیاژ های آلفا

این آلیاژ های تیتانیوم عمدتاً با آلومینیوم آلیاژ شده و دارای قدرت عالی و مقاومت در برابر خوردگی در دمای بالا هستند. آنها دارای محتوای فاز آلفا بالا هستند.

• درجه 5 (Ti-6Al-4V):

  • ترکیب: ۹۰ درصد تيتانيوم، ۶ درصد آلومينيوم، ۴ درصد واناديوم
  • خواص: یکی از رایج ترین آلیاژ های تیتانیوم، درجه 5 دارای تعادل عالی در قدرت، وزن کم و مقاومت در برابر خوردگی است.همچنین قابل درمان گرما برای افزایش بیشتر خواص مکانیکی آن است.
  • کاربردها: هوافضا (هواپیمای، موشک ها) ، ایمپلنت های پزشکی (ارتوپدی و دندانپزشکی) ، کشتی، تولید برق و تجهیزات ورزشی.

• درجه 6 (Ti-5Al-2.5Sn):

  • ترکیب: ۵ درصد آلومينيوم، ۲.۵ درصد قلع و تيتانيوم توازن.
  • خواص: قابلیت جوشکاری بهتر از درجه 5 را ارائه می دهد و برای کاربردهای دمای بالا استفاده می شود که در آن هنوز برخی از مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز است.
  • کاربرد: قطعات هوافضا، کاربردهای دمای بالا، موتورهای توربین گاز.

آلیاژهای بتا

آلیاژ های بتا دارای مقادیر بیشتری از ثبات دهنده های فاز بتا (مانند وانادیوم ، مولیبدنوم یا کروم) هستند که قدرت ، قابلیت شکل گیری و مقاومت در برابر اکسیداسیون در دمای بالا را بهبود می بخشند.آنها به طور کلی در کاربردهایی که نیاز به قدرت بالا دارند استفاده می شوند.

• درجه 9 (Ti-3Al-2.5V):

  • ترکیب: ۳ درصد آلومينيوم، ۲.۵ درصد واناديوم و تيتانيوم
  • خواص: دارای قدرت بالاتر از درجه 5 است اما بیشتر قابل شکل گیری و جوش است.
  • کاربرد: هوافضا، تجهیزات ورزشی، پردازش شیمیایی و کاربرد پزشکی.

• درجه 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni):

  • ترکیب: 0.3 درصد مولیبدن، 0.8 درصد نیکل، و تیتانیوم تعادل.
  • خواص: درجه 12 ترکیبی عالی از قدرت، جوش پذیری و مقاومت در برابر خوردگی را فراهم می کند.
  • کاربرد: پردازش شیمیایی، کاربرد دریایی و ایمپلنت های پزشکی.

آلیاژ های آلفا-بیتا

این آلیاژ ها ترکیبی از هر دو فاز آلفا و بتا هستند و تعادل قدرت، شکل پذیری و مقاومت در برابر خوردگی را ارائه می دهند.آلیاژ های آلفا بتا رایج ترین آلیاژ های تیتانیوم در کاربردهای ساختاری و عملکرد بالا هستند.

• درجه 23 (Ti-6Al-4V ELI):
  • ترکیب: ۶٪ آلومینیوم، ۴٪ وانیدیوم، با عناصر کم بینشی مانند کربن، اکسیژن و نیتروژن.
  • خواص: این نسخه ای از درجه 5 است که دارای قابلیت سازگاری زیستی بهتر است و به ویژه برای ایمپلنت های پزشکی مفید است.درجه 23 به خاطر نسبت قدرت و وزن عالی و مقاومت در برابر خستگی شناخته شده است.
  • کاربرد: ایمپلنت های ارتوپدی، هوافضا، ایمپلنت های دندان و تجهیزات ورزشی.

3آلیاژ های مخصوص تیتانیوم

این آلیاژ ها به طور خاص برای کاربردهای خاص که نیاز به خواص بسیار خاص دارند، توسعه یافته اند.

• درجه 7 (Ti-0.15Pd):

  • ترکیب: تیتانیوم با 0.12-0.25% پالادیوم
  • خواص: به دلیل مقاومت بهتر در برابر خوردگی در محیط های بسیار اسیدی، به ویژه در محیط های حاوی کلرید شناخته شده است.که آن را برای کاربردهای پزشکی مناسب می کند.
  • کاربرد: دستگاه های پزشکی، هوافضا، پردازش شیمیایی و کاربردهای دریایی

• درجه 11 (Ti-0.3Pd):

  • ترکیب: 0.3 درصد پالاديوم و تيتانيوم توازن.
  • خواص: شبیه به درجه 7 ، با محتوای پالادیوم کمی بالاتر برای مقاومت بیشتر در برابر خوردگی.
  • کاربرد: هوافضا، پردازش شیمیایی و محیط های دریایی.

• درجه 13 (Ti-0.3Ni):

  • ترکیب: 0.3 درصد نیکل و تیتانیوم
  • خواص: مقاومت خوب در برابر خوردگی را ارائه می دهد و در کاربردهایی که نیاز به قدرت بالا و عملکرد عالی در محیط های شیمیایی خاص دارند استفاده می شود.
  • کاربردها: کاربردهای دریایی، پردازش شیمیایی

نتیجه گیری:

هدف های اسپوتری آلیاژ تیتانیوم، از جمله آلیاژ های TiAl، مواد متنوعی هستند که به طور گسترده ای برای کاربردهای پوشش در صنایع از هوافضا تا الکترونیک و زیست پزشکی استفاده می شوند.اين مواد خواص استثنائي مانند قدرت را فراهم مي کنند، مقاومت در برابر خوردگی، سازگاری زیستی و مقاومت در برابر فرسایش، که آنها را برای کاربردهای سخت افزاری که نیاز به فیلم های نازک با عملکرد بالا دارند، ایده آل می کند.در هنگام انتخاب یک هدف تیتانیوم، عوامل مانند ترکیب آلیاژ، خلوص و هندسه هدف باید در نظر گرفته شود تا به نتایج مطلوب در فرآیند اسپتر شدن برسد.