هدف تیتانیوم هدف سپتینگ نقره دیسک تیتانیوم به اسپتینگ پاکیزه در کاربردهای پزشکی

هدف تیتانیوم هدف اسپتر شدن نقره هدف دیسک تیتانیوم به اسپتر شدن خالص در کاربردهای پزشکی

در حوزه فرآیند های جمع آوری بخار فیزیکی (PVD) ، اهداف اسپوتر شدن تیتانیوم در تولید فیلم های نازک مورد استفاده در کاربردهای مختلف پزشکی بسیار مهم هستند.این فیلم های نازک برای افزایش عملکرد بسیار مهم هستند.از جمله انواع مختلف تیتانیوم، درجه 5 (Ti-6Al-4V) و درجه 7 (Ti-0.15Pd) به ویژه به دلیل خواص منحصر به فرد خود قابل توجه هستند که آنها را برای کاربردهای پزشکی در هنگام استفاده در اسپتر کردن ایده آل می کنند..

هدف های آلیاژ تیتانیوم آلومینیوم مواد تخصصی هستند که در فرآیندهای اسپوتینگ برای سپرده گذاری فیلم های نازک با خواص خاص استفاده می شوند.این هدف ها از ترکیبی از تیتانیوم (Ti) و آلومینیوم (Al) ساخته شده اند، و ویژگی های منحصر به فردی دارند که آنها را در کاربردهای مختلف صنعتی ارزشمند می کنند.

ویژگی های اهداف آلیاژ تیتانیوم آلومینیوم:

1. خالصيت بالا:

   • هدف های آلیاژ تیتانیوم آلومینیوم با خلوص بالا، به طور معمول 99.5٪ یا بالاتر تولید می شوند. این خلوص بالا تضمین می کند که فیلم های نازک که در طول اسپوتر قرار می گیرند از ناخالصی ها پاک هستند،ارائه عملکرد عالی و یکسانی در برنامه هایی که نیاز به پوشش دقیق دارند.

2. اندازه ذرات ظریف:

   • هدف های آلیاژ با اندازه ذرات خوب تولید می شوند که باعث افزایش کارایی فرآیند اسپتر شدن می شود.اندازه ذرات کوچکتر امکان رسوب یکنواخت تر فیلم بر روی بستر را فراهم می کند، بهبود کیفیت پوشش.

3. آسان سینتر کردن:

   • آلیاژ های تیتانیوم و آلومینیوم دارای خواص سینتر خوب هستند، به این معنی که می توانند به راحتی به شکل های متراکم و جامد پردازش شوند. این برای اطمینان از دوام، قابلیت اطمینان و قابلیت استفاده از هدف بسیار مهم است.و قادر به مقاومت در برابر فشارهای فرآیند پاشاندن بدون تخریب است.

4. شکل گیری خوب:

   • هدف های آلیاژ تیتانیوم و آلومینیوم به دلیل شکل گیری عالی خود شناخته شده اند. این ویژگی اجازه می دهد تا آنها را در اشکال و اندازه های مختلف تولید کنند.اطمینان از سازگاری با سیستم های مختلف اسپوتر و افزایش انعطاف پذیری آنها در طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی.

کاربردهای هدف های آلیاژ تیتانیوم آلومینیوم:

اهداف اسپتر آلیاژ تیتانیوم آلومینیوم به دلیل خواص متمایز آنها مانند مقاومت در برابر لباس، مقاومت در برابر خوردگی و توانایی تشکیل پوشش های قوی در صنایع مختلف استفاده می شود.برخی از کاربردهای کلیدی عبارتند از::

1. ابزار برش:

   • پوشش های آلیاژ تیتانیوم و آلومینیوم به طور معمول در ابزار برش استفاده می شوند، جایی که مقاومت در برابر فرسایش، مقاومت در برابر خوردگی و ثبات حرارتی را بهبود می بخشند.اين پوشش ها طول عمر ابزارهايي مثل دريل ها را تمديد مي کنند، آسیاب های پایینی و ابزار چرخ دار، که آنها را در ماشینکاری با سرعت بالا کارآمدتر می کند.

2. قطعات و ابزار حفاری کربید سیمان:

   • قطعات و ابزار کربید سیمان شده از پوشش آلیاژ تیتانیوم آلومینیوم بهره مند می شوند زیرا عملکرد ابزار را در شرایط خیس و دمای بالا به طور قابل توجهی افزایش می دهد.پوشش همچنین توانایی برش و انعطاف پذیری ابزار را در هنگام حفاری یا ماشینکاری مواد سخت بهبود می بخشد.

3. ابزار سرامیکی کربید سیمان:

   • این پوشش ها بر روی ابزارهای سرامیکی ساخته شده از کربید سیمان شده اعمال می شود، مقاومت در برابر سایش، سختی و قدرت آنها را افزایش می دهد.این به ویژه در کاربردهایی که نیاز به ابزار برای دستکاری مواد بسیار سخت دارند مفید است، مانند در صنایع هوافضا یا خودرو.

4. قالب های کربید سیمان شده:

   • پوشش های آلیاژ تیتانیوم آلومینیوم نیز در قالب های ساخته شده از کربید سیمان استفاده می شود. این قالب ها، که در فرآیند ریختن فلز استفاده می شود،از مقاومت بیشتر در برابر فرسایش و مقاومت در برابر خوردگی که توسط پوشش های تیتانیوم-الومینیوم فراهم می شود بهره مند شوند، که به طول عمر طولانی تر و بهبود کیفیت محصول کمک می کند.

5. پودر متالورژی قطعات مواد فوق سخت:

   • آلیاژ های تیتانیوم و آلومینیوم در تولید مواد فوق سخت از طریق فلزات سازی پودر ضروری هستند. پوشش ها سختی، ثبات حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی محصولات نهایی را بهبود می بخشند,که آنها را برای کاربردهای صنعتی مانند معدن، حفاری و ابزار برش مناسب می کند.

6. مواد سرامیکی مرکب فلزی:

   • این آلیاژ ها اغلب به عنوان افزودنی در تولید سرامیک کامپوزیت فلزی استفاده می شوند. ترکیب خواص فلزی و سرامیکی مواد را با قدرت افزایش یافته، مقاومت گرما،و رسانایی الکتریکی، که آنها را برای کاربردهای سخت در سیستم های الکترونیکی و مکانیکی مناسب می کند.

7. مواد افزودنی برای آلیاژ های مقاوم در دمای بالا:

   • آلیاژ های تیتانیوم و آلومینیوم به عنوان افزودنی های کلیدی در تولید آلیاژ های مقاوم در دمای بالا استفاده می شوند. این آلیاژ ها معمولاً در کاربردهای مانند موتورهای جت، توربین های گاز،و مبادلات گرما، که در آن ثبات حرارتی و قدرت بسیار مهم است. اضافه کردن تیتانیوم و آلومینیوم مقاومت کلی در برابر دمای و یکپارچگی ساختاری آلیاژ را بهبود می بخشد.

2- الزامات اصلی عملکرد هدف

(1) خلوص خلوص یکی از شاخص های اصلی عملکرد هدف است، زیرا خلوص هدف تأثیر زیادی بر عملکرد فیلم دارد.الزامات خلوص مواد هدف نیز متفاوت است.به عنوان مثال، با توسعه سریع صنعت میکروالکترونیک، اندازه وافرهای سیلیکون از 6 "، 8 "به 12" افزایش یافته است و عرض سیم کشی از 0.5um به 0.25um کاهش یافته است.18um یا حتی 0.13um، خالصیت هدف قبلی 99.995٪ می تواند الزامات فنی 0.35umIC را برآورده کند و آماده سازی خطوط 0.18um نیاز به 99.999٪ یا حتی 99.9999٪ برای پاکی هدف دارد.

(2) محتوای ناخالصی ناخالصی در جامد هدف و اکسیژن و بخار آب در منافذ، منابع اصلی آلودگی برای فیلم سپرده شده است.اهداف مختلف دارای الزامات متفاوتی برای محتوای ناخالصی های مختلف هستند.به عنوان مثال، هدفهای آلومینیوم خالص و آلیاژ آلومینیوم مورد استفاده در صنعت نیمه هادی دارای الزامات ویژه ای برای محتوای فلزات قلیایی و محتوای عناصر رادیواکتیو هستند.

(3) تراکم برای کاهش منافذ در مواد جامد هدف و بهبود عملکرد فیلم اسپتر شده، هدف معمولاً نیاز به تراکم بالاتر دارد.چگالي هدف نه تنها بر سرعت اسپتر شدن اثر ميکند، اما همچنین بر خواص الکتریکی و نوری فیلم تاثیر می گذارد. هرچه تراکم هدف بالاتر باشد، عملکرد فیلم بهتر است. علاوه بر این،افزایش تراکم و قدرت هدف باعث می شود که هدف در طول اسپوتینگ به استرس حرارتی بهتر مقاومت کند.تراکم نیز یکی از شاخص های کلیدی عملکرد هدف است.

(4) اندازه دانه ها و توزیع اندازه دانه ها مواد هدف معمولاً پلی کریستالین هستند و اندازه دانه ها می تواند به ترتیب میکروها تا میلی متر باشد.سرعت اسپتر شدن هدف با دانه های نازک سریع تر از هدف با دانه های ضخیم است.؛ ضخامت فلمی که با اسپتر کردن هدف با تفاوت کمی در اندازه دانه (توزع یکنواخت) قرار می گیرد، یکنواخت تر است.

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 است اما کمی قابل شکل گیری 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 به طور معمول 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.
  • کاربردها: 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: 6٪ آلومینیوم، 4٪ واندیم، با عناصر بینشیل بسیار کم 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

4هدف

این به طور گسترده ای در پوشش های تزئینی، پوشش های مقاوم در اثر فرسایش، CD ها و VCD ها در صنعت الکترونیک و همچنین پوشش های مختلف دیسک های مغناطیسی استفاده می شود.

فیلم های تولفستم تیتانیوم (W-Ti) و فیلم های آلیاژ مبتنی بر تولفستم تیتانیوم (W-Ti) فیلم های آلیاژ با دمای بالا با مجموعه ای از خواص عالی غیر قابل جایگزینی هستند.ولتفستم دارای خواص مانند نقطه ذوب بالا است، قدرت بالا و ضریب گسترش حرارتی پایین است. آلیاژ W / Ti دارای ضریب مقاومت پایین، ثبات حرارتی خوب و مقاومت اکسیداسیون است.مانند دستگاه های مختلف نیاز به سیم کشی فلزی که نقش رسانا بازی می کند، مانند Al، Cu و Ag به طور گسترده ای مورد استفاده و تحقیق قرار گرفته است. با این حال، فلز سیم خود را به راحتی اکسید می شود، با محیط اطراف واکنش نشان می دهد،و چسبندگی ضعیف به لایه دی الکتریک دارد. این به راحتی به مواد زیربنایی دستگاه هایی مانند Si و SiO2 منتشر می شود و در دمای پایین تر فلز و Si را تشکیل می دهد. ترکیبات، که به عنوان ناخالصی عمل می کنند،عملکرد دستگاه را به شدت کاهش می دهد.آلیاژ W-Ti به دلیل خواص ترمو مکانیکی پایدار، تحرک الکترون کم، مقاومت بالای خوردگی و ثبات شیمیایی، به راحتی به عنوان یک مانع انتشار سیم کشی استفاده می شود.به خصوص برای استفاده در محیط های با جریان بالا و دمای بالا مناسب است..

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.