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Os alvos de pulverização de titânio, incluindo o grau 1, o grau 2 e a liga de titânio, são comumente usados em processos de deposição de película fina, como revestimento por pulverização.O titânio e a sua biocompatibilidade tornam-no ideal para uma variedade de aplicações industriais e médicas.Abaixo está um olhar detalhado sobre esses materiais e seus usos típicos em pulverização e aplicações médicas:

Alvos de pulverização de titânio

Um alvo de pulverização é um material usado em processos físicos de deposição de vapor (PVD) para depositar filmes finos em substratos.causando a expulsão e deposição de átomos ou moléculas num substrato.

• Os alvos de pulverização de titânio são comumente usados para depositar filmes finos de titânio em eletrônicos, ópticos e dispositivos médicos.
• A alta estabilidade química, a biocompatibilidade e a relação resistência/peso do titânio tornam-no particularmente valioso para aplicações médicas e aeroespaciais.

Classificações de titânio para pulverização e aplicações médicas

Grau 1: Titânio comercialmente puro (CP Ti)

• Composição: 99,5% de titânio (com pequenas quantidades de ferro e oxigénio).

• Propriedades mecânicas:

  • Resistência à tração: ~ 240 MPa (35 ksi)
  • Resistência ao rendimento: ~ 170 MPa (25 ksi)
  • Elongação: 24% no mínimo

• Características:

  • O grau 1 é o mais macio e mais dúctil entre todos os graus de titânio, oferecendo excelente formabilidade e resistência à corrosão.
  • É a forma mais pura de titânio, oferecendo biocompatibilidade superior para aplicações médicas.
  • O grau 1 tem excelente soldabilidade e é frequentemente usado para implantes médicos e dispositivos que precisam resistir ao ambiente corporal hostil sem causar reações adversas.

• Aplicações médicas:

  • Implantes dentários e ortopédicos.
  • Ferramentas cirúrgicas e próteses.
  • Conduções do pacemaker, placas ósseas e parafusos.

• Aplicações de pulverização:

  • Revestimentos de película fina na indústria electrónica e dos semicondutores.
  • Revestimentos resistentes à corrosão para dispositivos médicos e implantes.
  • Revestimentos para catalisadores e superfícies resistentes ao desgaste em várias aplicações industriais.

Grau 2: Titânio comercialmente puro (CP Ti)

• Composição: 99% de titânio (com pequenas quantidades de ferro e oxigénio).

• Propriedades mecânicas:

  • Resistência à tração: ~ 400 MPa (58 ksi)
  • Resistência ao rendimento: ~ 275 MPa (40 ksi)
  • Prolongamento: 20% no mínimo

• Características:

  • O grau 2 tem uma resistência superior ao grau 1, mantendo uma boa resistência à corrosão e formabilidade.
  • É também altamente biocompativel, tornando-o adequado para dispositivos médicos em contacto directo com o corpo humano.

• Aplicações médicas:

  • Implantes: usados para implantes ortopédicos, dispositivos espinhais e implantes dentários.
  • Instrumentos cirúrgicos e próteses.
  • Componentes de dispositivos médicos, tais como marcapasos, articulações artificiais e parafusos ósseos.

• Aplicações de pulverização:

  • Películas finas para revestimentos ópticos, células solares e dispositivos semicondutores.
  • Revestimentos para dispositivos médicos, tais como ferramentas cirúrgicas e implantes, para melhorar a sua resistência ao desgaste, resistência à corrosão e propriedades estéticas.

Alcoóis de titânio (por exemplo, Ti-6Al-4V)

• Composição: tipicamente 90% de titânio, 6% de alumínio, 4% de vanádio (Ti-6Al-4V é o mais comum).

• Propriedades mecânicas:

  • Resistência à tração: ~ 900 MPa (130 ksi)
  • Resistência ao rendimento: ~ 800 MPa (116 ksi)
  • Extensão: 1015%

• Características:

  • As ligas de titânio, como o Ti-6Al-4V, combinam a resistência à corrosão inerente ao titânio com altas propriedades de resistência e leveza.
  • Estas ligas são mais fortes e mais duras do que as de titânio puro, tornando-as ideais para aplicações médicas estruturais e de carga.
  • Eles são amplamente utilizados em aplicações médicas de alto estresse, onde são necessárias força, resistência à fadiga e biocompatibilidade.

• Aplicações médicas:

  • Implantes ortopédicos: tais como próteses de quadril, implantes de joelho e placas ósseas.
  • Implantes dentários e dispositivos de fusão espinhal.
  • Componentes aeroespaciais para dispositivos médicos que exigem elevada resistência e baixo peso.

• Aplicações de pulverização:

  • Utilizado para deposição de película fina em eletrônicos, revestimentos para componentes aeroespaciais e catalisadores.
  • Pode ser usado para depositar filmes de liga de titânio para dispositivos médicos, como implantes cirúrgicos e cátodos em aplicações eletroquímicas.

Titânio em usos médicos

O titânio, especialmente o grau 1 e o grau 2, é altamente considerado nos campos médico e biomédico por suas características de biocompatibilidade, resistência e leveza.É comumente usado em dispositivos médicos porque não é prejudicial para o corpo e não é provável que cause reações alérgicas..

Principais usos médicos do titânio:

1. Implantes Ortopédicos: O titânio é comumente usado em parafusos ósseos, placas, substituições articulares e implantes espinhais porque imita as propriedades do osso.
2. Implantes dentários: A biocompatibilidade e a resistência do titânio tornam-no uma escolha perfeita para implantes dentários que exigem alta durabilidade e resistência à corrosão.
3. Instrumentos médicos: Devido à sua resistência à corrosão, ferramentas cirúrgicas, agulhas, bisturios e outros instrumentos médicos são frequentemente feitos de titânio ou ligas de titânio.
4. Próteses: O titânio é usado na produção de próteses e implantes por sua combinação de leveza e resistência.
5. Dispositivos cardiovasculares: O titânio é usado na produção de casos de marcapasso, stents e válvulas devido à sua natureza não reativa no corpo humano.
6. Revestimentos resistentes ao desgaste: os alvos de pulverização de titânio podem ser usados para depositar revestimentos finos em dispositivos médicos para aumentar a resistência ao desgaste, reduzir o atrito e melhorar a biocompatibilidade.

Vantagens do uso de titânio em aplicações médicas

• Resistência à corrosão: O titânio forma uma camada de óxido passivo que o protege da corrosão nos fluidos corporais, tornando-o ideal para implantes e dispositivos médicos.
• Biocompatibilidade: não é tóxico e não provoca reacções adversas quando em contacto com tecidos vivos.
• Força e leveza: O titânio é forte e leve, o que o torna ideal para implantes estruturais que precisam suportar peso sem adicionar massa desnecessária.
• Durabilidade: Os implantes de titânio podem durar décadas no corpo humano sem degradação, o que é crucial para implantes que precisam funcionar por longos períodos.
• Não alergênico: O titânio é geralmente hipoalergênico, o que o torna adequado para pacientes com sensibilidade a metais.

Conclusão:

• O titânio de grau 1 e grau 2 é frequentemente usado para implantes médicos e ferramentas cirúrgicas devido à sua biocompatibilidade e resistência à corrosão.
• As ligas de titânio, como o Ti-6Al-4V, são usadas para aplicações mais estruturais, onde são necessárias uma maior resistência e resistência à fadiga.
• Os alvos de pulverização de titânio são usados em deposição de filme fino para uma variedade de aplicações, incluindo dispositivos médicos, eletrônicos e revestimentos ópticos.As propriedades de biocompatibilidade e resistência à corrosão do titânio tornam-no ideal para melhorar o desempenho e a durabilidade dos implantes médicos e dispositivos biomédicos.

Principais características e benefícios:

1. Biocompatibilidade:

   • O titânio é um dos metais mais biocompativeis, o que significa que é altamente resistente à corrosão e não causa reações adversas no corpo humano.Isso faz com que seja o material escolhido para implantes e dispositivos médicos que precisam estar em contato direto com tecidos ou ossos.

2. Força e Durabilidade:

   • O titânio é conhecido por sua excelente relação força-peso, o que significa que os dispositivos médicos feitos de titânio são leves e resistentes.Isto torna os discos de titânio adequados para aplicações de carga como substituição de juntas, implantes espinhais e implantes dentários.

3. Resistência à corrosão:

   • O titânio é altamente resistente à corrosão, especialmente em ambientes biológicos.

4. Não reage com fluidos corporais:

   • Devido à sua natureza não reativa, o titânio é seguro para uso em aplicações médicas que envolvem exposição a longo prazo ao sangue, sais e outros fluidos corporais.

5. Personalização do Diâmetro e Espessura:

   • Com diâmetros que variam de 150 mm a 1300 mm, estes discos de titânio podem ser personalizados para atender às necessidades específicas de aplicações médicas.Dependendo dos requisitos da aplicação.

Aplicações dos Discos de Titânio Redondo Médico:

1. Implantes médicos:

   • Implantes ortopédicos: Discos de titânio podem ser usados como partes de substituições articulares, como para o quadril, joelho ou coluna vertebral.ou espaçadores intervertebrais.
   • Implantes dentários: O titânio é amplamente usado em implantes dentários, e esses discos podem ser usados para criar coroas dentárias, pilares e outras partes de próteses dentárias.

2. Instrumentos cirúrgicos:

   • Os discos de titânio podem ser transformados em várias ferramentas cirúrgicas, como lâminas de corte, bisturios, pinças e brocas.A durabilidade e a resistência ao desgaste do titânio o tornam ideal para instrumentos que precisam manter a nitidez e a funcionalidade.

3. Dispositivos protésicos:

   • Os discos de titânio podem servir como material de base para próteses de membros e articulações. Suas propriedades leves e resistentes tornam-nos ideais para a produção de componentes como joelhos protéticos,Cotovelos, ou articulações da anca.

4. Placas e parafusos cirúrgicos:

   • Os discos de titânio são às vezes usados na criação de placas cirúrgicas, parafusos e hastes para fixação óssea durante a cirurgia ortopédica.Esses componentes são tipicamente personalizados em tamanho e forma para atender às necessidades específicas do paciente.

5. Substituição e regeneração óssea:

   • Em cirurgias reconstrutivas, os discos de titânio podem ser usados como andaimes para a regeneração óssea.permitindo que o tecido ósseo cresça e se ligue ao implante ao longo do tempo.

6. Aplicações cardiovasculares:

   • Os discos de titânio podem ser usados na criação de componentes para implantes cardiovasculares, como válvulas cardíacas ou stents vasculares.A sua biocompatibilidade garante o seu funcionamento seguro no sistema circulatório..

7. Revestimentos médicos:

   • Os discos de titânio podem ser utilizados como alvos em processos de pulverização para depositar revestimentos biocompativeis em outros dispositivos médicos ou implantes.Os revestimentos podem incluir camadas de óxido de titânio (TiO2) ou outros materiais que melhorem as propriedades superficiais dos implantes..

Classificações de titânio:

O titânio é classificado em vários graus com base em sua composição, propriedades mecânicas e pureza.As ligas de titânio e as classes mais usadas são designadas pelas normas ASTM (American Society for Testing and Materials) e ISO (International Organization for Standardization)Aqui está uma visão geral das principais classes de titânio e seus usos típicos:

1Grau 1: Titânio comercialmente puro (CP Ti)

• Composição: 99,5% de titânio (com pequenas quantidades de ferro, oxigénio e outras impurezas).
• Propriedades mecânicas:
  • Resistência à tração: ~ 240 MPa (35 ksi)
  • Resistência ao rendimento: ~ 170 MPa (25 ksi)
  • Elongação: 24% no mínimo
• Características:
  • O grau 1 é o mais macio e mais dúctil de todos os graus de titânio, oferecendo excelente resistência à corrosão e formabilidade.
  • Tem a melhor soldabilidade e é fácil de mecanizar, tornando-o ideal para aplicações que exigem formas complexas.
• Aplicações:
  • Processamento químico (por exemplo, tanques, tubulações e trocadores de calor).
  • Ambientes marinhos (por exemplo, equipamento de dessalinização).
  • Implantes médicos (por exemplo, implantes dentários, dispositivos protésicos e ferramentas cirúrgicas).
  • Componentes aeroespaciais em que a resistência não é um fator crítico.

2Grau 2: Titânio comercialmente puro

• Composição: 99% de titânio (com pequenas quantidades de ferro, oxigénio e outras impurezas).
• Propriedades mecânicas:
  • Resistência à tração: ~ 400 MPa (58 ksi)
  • Resistência ao rendimento: ~ 275 MPa (40 ksi)
  • Prolongamento: 20% no mínimo
• Características:
  • Resistência superior à do grau 1, com boa formabilidade e excelente resistência à corrosão.
  • O grau 2 é o grau de titânio puro mais amplamente utilizado comercialmente devido ao seu equilíbrio de resistência, ductilidade e resistência à corrosão.
• Aplicações:
  • Partes aeroespaciais (por exemplo, fuselagens, asas, escapamentos de aeronaves).
  • Equipamento naval e processamento químico.
  • Implantes médicos (por exemplo, implantes ortopédicos, placas ósseas).

3Grau 3: Titânio comercialmente puro

• Composição: 98,5% de titânio (com pequenas quantidades de ferro, oxigénio e outras impurezas).
• Propriedades mecânicas:
  • Resistência à tração: ~ 450 MPa (65 ksi)
  • Resistência ao rendimento: ~ 350 MPa (51 ksi)
  • Prolongamento: 18% no mínimo
• Características:
  • Oferece maior resistência do que os graus 1 e 2, mantendo uma boa resistência à corrosão.
  • Mais difícil de formar do que os graus 1 e 2 devido ao aumento da resistência.
• Aplicações:
  • Estruturas e componentes de aeronaves em que seja necessária uma resistência adicional, mas o peso deve ser minimizado.
  • Ambientes marinhos e processamento químico (por exemplo, trocadores de calor, recipientes de reação).

4Grau 4: Titânio comercialmente puro

• Composição: 99% de titânio (com pequenas quantidades de ferro, oxigénio e outras impurezas).
• Propriedades mecânicas:
  • Resistência à tração: ~ 550 MPa (80 ksi)
  • Resistência ao rendimento: ~ 480 MPa (70 ksi)
  • Prolongamento: 15% no mínimo
• Características:
  • O grau 4 é o mais forte dos graus comercialmente puros.
  • Possui excelente resistência à corrosão, mas é mais difícil de soldar e formar em comparação com os graus 1?? 3.
• Aplicações:
  • Aeroespacial: utilizado em componentes estruturais onde tanto a resistência quanto a resistência à corrosão são necessárias.
  • Processamento químico e aplicações marítimas (especialmente onde é necessária uma elevada resistência).

5Grau 5: Ti-6Al-4V (liga de titânio)

• Composição: 90% titânio, 6% alumínio, 4% vanádio.
• Propriedades mecânicas:
  • Resistência à tração: ~ 900 MPa (130 ksi)
  • Resistência ao rendimento: ~ 800 MPa (116 ksi)
  • Extensão: 1015%
• Características:
  • Ligação alfa-beta, oferecendo alta resistência, leveza e excelente resistência à corrosão.
  • Esta qualidade tem boa soldabilidade e formabilidade, mas ainda é mais difícil de mecanizar em comparação com as qualidades comercialmente puras.
• Aplicações:
  • Aeronáutica: para motores de aeronaves, estruturas de aeronaves, trem de pouso e partes estruturais de aeronaves.
  • Implantes médicos: usados para substituição de quadril, placas ósseas e implantes dentários.
  • Ambientes marinhos: em especial em componentes de alto stress.
  • Equipamento desportivo: bicicletas de alto desempenho, tacos de golfe, etc.

6Grau 7: Ti-0,2Pd (liga de titânio)

• Composição: 0,2% de paládio, titânio de equilíbrio.
• Propriedades mecânicas:
  • Semelhante ao grau 2 em termos de resistência, mas com maior resistência à corrosão, particularmente ao cloro e à água do mar.
• Características:
  • A adição de paládio dá a esta liga maior resistência a certos ambientes de cloreto.
• Aplicações:
  • Processamento químico: utilizado em ambientes altamente corrosivos, como a produção de cloro e reatores químicos.

7Grau 9: Ti-3Al-2.5V (liga de titânio)

• Composição: 3% de alumínio, 2,5% de vanádio, titânio de balanço.
• Propriedades mecânicas:
  • Resistência à tração: ~ 600 MPa (87 ksi)
  • Resistência ao rendimento: ~ 550 MPa (80 ksi)
  • Prolongamento: 15% no mínimo
• Características:
  • Uma liga alfa-beta com um bom equilíbrio de resistência, formabilidade e resistência à corrosão.
• Aplicações:
  • Aeronáutica: componentes estruturais de aeronaves.
  • Implantes médicos: placas ósseas e implantes dentários.
  • Equipamento desportivo e peças de automóveis.

8. Grau 12: Ti-0,3Mo-0,8Ni (liga de titânio)

• Composição: 0,3% molibdênio, 0,8% níquel, titânio de equilíbrio.
• Propriedades mecânicas:
  • Resistência à tração: ~ 620 MPa (90 ksi)
  • Resistência ao rendimento: ~ 550 MPa (80 ksi)
  • Prolongamento: 15% no mínimo
• Características:
  • Excelente resistência à corrosão em ambientes de ácido sulfúrico e cloreto.
  • Mais resistente e mais formável do que titânio puro.
• Aplicações:
  • Indústrias marinhas e de transformação química, incluindo tanques e trocadores de calor.
  • Aplicações aeroespaciais.

9Grau 23: Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitial)

• Composição: 90% de titânio, 6% de alumínio, 4% de vanádio (semelhante ao grau 5, mas com níveis mais baixos de elementos intersticiais).
• Propriedades mecânicas:
  • Resistência à tração: ~ 880 MPa (128 ksi)
  • Resistência ao rendimento: ~ 780 MPa (113 ksi)
  • Extensão: 1015%
• Características:
  • Baixo teor intersticial para melhorar a ductilidade e a resistência à fratura, tornando-o ideal para aplicações médicas onde a resistência à fadiga e a confiabilidade a longo prazo são críticas.
• Aplicações:
  • Implantes médicos (por exemplo, implantes ortopédicos e dentários).
  • Aplicações aeroespaciais e de alto desempenho.

Conclusão:

Os alvos de pulverização de ligas de titânio, incluindo ligas de TiAl, são materiais versáteis amplamente utilizados para aplicações de revestimento em indústrias que vão desde aeronáutica até eletrônica e biomédica.Estes materiais proporcionam propriedades excepcionais, como a resistência, resistência à corrosão, biocompatibilidade e resistência ao desgaste, tornando-os ideais para aplicações exigentes que exigem películas finas duráveis e de alto desempenho.Ao escolher um alvo de pulverização de titânio, fatores como composição da liga, pureza e geometria alvo devem ser considerados para obter resultados ideais no processo de pulverização.