钛靶材是一种由钛元素精制而成的材料,具有多种用途,主要涉及以下几个领域:
薄膜材料制备:钛靶材用于创建均匀、连续的薄膜,这些薄膜在电子器件、光学元件和各类涂层中发挥关键作用,增强产品性能并提高生产过程的质量控制。1
航空航天领域:钛靶材应用于飞机构和宇宙探索设备的制造,包括飞机引擎部件、机身结构、卫星、探测器以及航天器的外壳和关键结构部件,以适应外太空环境的极端条件。
人体植入物:钛靶材因其良好的生物相容性,被广泛应用于制造关节置换和骨科植入物,以及在外科手术工具中,因为它耐腐蚀性强且强度适中。
汽车制造领域:钛靶材用于制造发动机部件、排气系统和悬挂系统等,这些部件的轻质和高强度特性有助于提升汽车的动力性能和耐用性。
新材料开发:钛靶材是研究和开发新型高性能合金的关键材料,因为它的高强度和耐高温特点使其成为航空航天和军事领域新合金研究的理想选择。
生物医用材料开发:钛靶材用于开发具有优良生物相容性和耐体液腐蚀性的新型植入材料。
纳米结构制造:钛靶材在制造纳米级结构方面发挥作用,例如用于制备具有特殊光学或电学性能的纳米薄膜。
纳米医药研究:钛靶材用于开发新型纳米药物输送系统,利用其生物相容性提高治疗效果。
二、钛靶材的制备工艺
原材料挑选:
由于钛靶材主要用于镀膜工艺,选择99.99%纯度的钛块作为原材料是常见的。一个好的原料应该没有明显的外表缺陷如氧化、不纯物、裂痕等,确保原材料的质地均匀且纯度高。
熔炼:
在熔炼阶段,使用真空电弧熔炼炉将钛原料加热至超过1668摄氏度(钛的熔点),使原材料完全熔化。为了防止气体杂质混入,整个过程需要在高真空环境中进行。一些特定应用可能会要求在护气(如氩气)的环境中进行,来保护靶材不被氧化。
锻造:
在这个阶段,液态钛被倒入模具中冷却固化,然后使用液压机对其进行力量均匀的压制。在锻造过程中,因为必须保持一定的温度以保证材料的延展性,所以常常会有加热和保温的步骤。
粗加工:
在此阶段,靶材会首次被机械加工到适用的形状和大小。这可能包括数控车床或者数控铣床的使用,以精确切割和形状化靶材。
热处理:
多数情况下,靶材需要进行热处理,如固溶处理或退火,在800-1000°C的范围内处理数小时。这些处理的目的是改善材料微观结构,增强其强度和韧性。
表面精加工:
经过以上处理后,靶材需进行表面精加工,比如研磨和抛光。首先,大概用研磨纸进行大面积的研磨,然后逐渐降低研磨纸的粗度进行细研磨。
质量检查:
在这个阶段,钛靶材会接受一系列的质量检验,包括UT测量(超声探伤),XRD检验(X射线衍射)确认结构,ICP-AES或LECO分析等测定化学纯度。
装箱发货:最后,钛靶材需要在无尘环境下封装,通常使用真空包装,以保持产品的纯度。然后将其放入特殊设计的包装箱中以保护产品在运输过程中不受损坏。
钛平面旋转靶材
三、钛靶材的应用领域
借助其极佳的性能,钛靶材被广泛应用在液晶显示材料、太阳能电池、磁性材料等领域,作为基础材料,发挥着关键的作用。例如,在液晶显示材料的制备中,钛靶材可以通过磁控溅射法制备出纯净、均匀的钛薄膜,从而大大提高产品的性能。钛靶材在各种不同的工业和科研领域有广泛的应用:
半导体行业:
钛与其化合物(如氮化钛和氧化钛)常常被用于制造半导体设备中的界面层、助焊膜、阻挡层等。它可以应用于沉积硅片上的金属膜,用于把其他电子元素连接起来以形成电路。
镀膜行业:
钛靶材用于物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)以生产高效和耐用的镀膜。这些镀膜应用在多个领域,包括建筑上的太阳能控制玻璃,汽车零部件的耐磨硬膜,化石能源设备的耐腐蚀膜,阳极氧化膜应用在饰品或数码产品等。
光学行业:
在光学行业,钛靶材被用于制造具有抗反射,消耗磨损和氧化防护等特性的薄膜。一些具体应用范围包括眼镜镀膜,照相机镜头元件,望远镜,显微镜和其他精密仪器。
存储设备:
在数据存储设备,如硬盘中,硬盘的磁行层通常采用一层薄的钛膜,具有良好的热稳定性和耐磨性。
医疗器械行业:
钛和钛合金被广泛使用在医疗器械制造中,比如人工髋关节和牙科植入体等。在牙科领域,可以使用PVD技术在牙科植入物上沉积钛膜,以增强与骨的结合力,改善生物相容性