Disco de titânio para pulverização de alta pureza em aplicações médicas

Disco de titânio para pulverização de alta pureza em aplicações médicas

No domínio dos processos de deposição de vapor físico (PVD), os alvos de pulverização de titânio são críticos na produção de filmes finos utilizados em várias aplicações médicas.Estas películas finas são cruciais para melhorar o desempenhoEntre os vários tipos de titânio, o grau 5 (Ti-6Al-4V) e o grau 7 (Ti-0.15Pd) são particularmente notáveis devido às suas propriedades únicas que os tornam ideais para aplicações médicas quando utilizados em pulverização.

Os alvos de liga de titânio-alumínio são materiais especializados utilizados em processos de pulverização para depositar filmes finos com propriedades específicas.Estes alvos são feitos de uma combinação de titânio (Ti) e alumínio (Al), e oferecem características únicas que os tornam valiosos em várias aplicações industriais.

Características dos alvos de liga de titânio e alumínio:

1. Alta pureza:

   • Os alvos de liga de titânio-alumínio são produzidos com uma pureza elevada, normalmente 99,5% ou superior.fornecendo excelente desempenho e uniformidade em aplicações que exigem revestimentos precisos.

2. Tamanho das partículas finas:

   • Os alvos de liga são fabricados com um tamanho de partícula fino, o que aumenta a eficiência do processo de pulverização.Dimensões de partículas menores permitem uma deposição mais uniforme do filme no substrato, melhorando a qualidade do revestimento.

3. Sinterização fácil:

   • As ligas titânio-alumínio apresentam boas propriedades de sinterização, o que significa que podem ser facilmente transformadas em formas densas e sólidas.com um diâmetro superior a 50 mm,.

4. Boa formabilidade:

   • Os alvos de liga de titânio-alumínio são conhecidos pela sua excelente formabilidade.assegurar a compatibilidade com diferentes sistemas de pulverização e aumentar a sua versatilidade numa ampla gama de aplicações.

Aplicações de alvos de liga de titânio e alumínio:

Os alvos de sputter de liga de titânio-alumínio são usados em várias indústrias devido às suas propriedades distintas, como resistência ao desgaste, resistência à corrosão e capacidade de formar revestimentos fortes.Algumas aplicações principais incluem::

1. Ferramentas de corte:

   • Os revestimentos de liga de titânio e alumínio são comumente usados em ferramentas de corte, onde melhoram a resistência ao desgaste, resistência à corrosão e estabilidade térmica.Estes revestimentos prolongam a vida útil de ferramentas como brocas, moinhos de ponta e ferramentas de torno, tornando-os mais eficientes na usinagem de alta velocidade.

2. De peso superior a 20 g/m2, mas não superior a 150 g/m2

   • As brocas e as ferramentas de carburo cimentado beneficiam do revestimento de liga de titânio-alumínio, uma vez que melhoram significativamente o desempenho da ferramenta em condições abrasivas e de alta temperatura.O revestimento também melhora a capacidade de corte e a resistência das ferramentas ao perfurar ou mecanizar materiais duros.

3. Ferramentas cerâmicas de carburo cimentado:

   • Esses revestimentos são aplicados a ferramentas cerâmicas feitas de carburo cimentado, aumentando sua resistência à abrasão, dureza e resistência.Isto é particularmente útil em aplicações que exigem ferramentas para manipular materiais extremamente duros, como na indústria aeroespacial ou automotiva.

4. Formas de carburo de cimento:

   • Os revestimentos de liga de titânio-alumínio também são utilizados em moldes feitos a partir de carburo cimentado.beneficiar da maior resistência ao desgaste e à corrosão proporcionada pelos revestimentos de titânio-alumínio, que contribuem para uma vida útil mais longa e uma melhor qualidade do produto.

5. Partes para metalurgia de pó de materiais superduros:

   • As ligas de titânio e alumínio são essenciais na produção de materiais superduros através da metalurgia em pó.,tornando-os adequados para aplicações em indústrias como mineração, perfuração e ferramentas de corte.

6. Cerâmica composta de metais:

   • Estas ligas são frequentemente utilizadas como aditivos na fabricação de cerâmicas compostas metálicas.e condutividade elétrica, tornando-os adequados para aplicações exigentes em sistemas electrónicos e mecânicos.

7. Aditivos para ligas resistentes a altas temperaturas:

   • As ligas de titânio-alumínio servem como aditivos-chave na produção de ligas resistentes a altas temperaturas.e trocadores de calorA adição de titânio e alumínio melhora a resistência geral à temperatura e a integridade estrutural da liga.

2Os principais requisitos de desempenho do objectivo

(1) Pureza A pureza é um dos principais indicadores de desempenho do alvo, porque a pureza do alvo tem uma grande influência no desempenho do filme.Os requisitos de pureza dos materiais-alvo também são diferentesPor exemplo, com o rápido desenvolvimento da indústria de microeletrónica, o tamanho das wafers de silício passou de 6", 8" para 12", e a largura do fio foi reduzida de 0,5um para 0,25um, 0,25um para 0,25um.18um ou mesmo 0.13um, a pureza anterior de 99,995% pode atender aos requisitos técnicos de 0,35umIC, e a preparação de linhas de 0,18um requer 99,999% ou mesmo 99,9999% para a pureza do alvo.

(2) Teor de impurezas As impurezas no sólido alvo e o oxigénio e o vapor de água nos poros são as principais fontes de poluição do filme depositado.Diferentes alvos têm requisitos diferentes para diferentes conteúdos de impurezasPor exemplo, os alvos de alumínio puro e de ligas de alumínio utilizados na indústria de semicondutores têm requisitos especiais para o teor de metais alcalinos e o teor de elementos radioactivos.

(3) Densidade A fim de reduzir os poros nos sólidos do alvo e melhorar o desempenho da película pulverizada, o alvo é geralmente necessário ter uma densidade mais elevada.A densidade do alvo não só afeta a taxa de pulverizaçãoA densidade do alvo é maior, melhor o desempenho do filme.aumentar a densidade e a resistência do alvo permite que o alvo resista melhor ao estresse térmico durante o pulverizaçãoA densidade é também um dos principais indicadores de desempenho da meta.

(4) Tamanho dos grãos e distribuição dos grãos O material alvo é geralmente policristalino e o tamanho dos grãos pode ser da ordem de micrões a milímetros.A taxa de pulverização do alvo com grãos finos é mais rápida do que a do alvo com grãos grosseiros.; a espessura da película depositada por pulverização do alvo com uma pequena diferença no tamanho do grão (distribuição uniforme) é mais uniforme.

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.

Classificações de titânio:

O titânio é um metal altamente versátil, e é categorizado em vários graus com base em sua composição e propriedades.Titânio comercialmente puro (CP)A seguir apresentamos uma visão geral das classes de titânio mais comuns:

1Titânio comercialmente puro (CP)

O titânio puro comercialmente é a forma mais básica de titânio com elementos de ligação mínimos.mas não tem a alta resistência das ligas de titânio.

• Grau 1 (CP1):

  • Composição: 99,5% de titânio, com quantidades muito pequenas de ferro e oxigénio.
  • Propriedades: O grau 1 é o mais macio e mais dúctil dos graus comercialmente puros. Ele oferece excelente resistência à corrosão, especialmente em ambientes altamente corrosivos como a água do mar.
  • Aplicações: Processamento químico, aplicações marítimas, implantes médicos, componentes aeroespaciais.

• Nível 2 (CP2):

  • Composição: 99,2% de titânio no mínimo.
  • Propriedades: O grau 2 tem uma resistência ligeiramente maior do que o grau 1, mantendo ainda uma excelente resistência à corrosão.
  • Aplicações: Trocadores de calor, aeroespacial, dispositivos médicos (implantes, instrumentos cirúrgicos) e aplicações marítimas.

• Nível 3 (CP3):

  • Composição: 99% de titânio no mínimo.
  • Propriedades: oferece uma resistência superior à do grau 2, mas com uma formabilidade ligeiramente reduzida.
  • Aplicações: Processamento químico, marinho, geração de energia e aplicações médicas.

• Grau 4 (CP4):

  • Composição: 98,5% de titânio no mínimo.
  • Propriedades: O mais resistente dos tipos puros comercialmente, oferecendo excelente relação força/peso.Tem uma resistência à corrosão ligeiramente inferior em comparação com o grau 2, mas ainda é excelente para a maioria dos usos industriais e médicos.
  • Aplicações: indústria aeroespacial, química, marítima, implantes médicos, componentes automotivos.

2. ligas de titânio

As ligas de titânio são geralmente mais resistentes do que o titânio puro comercialmente e têm propriedades aprimoradas, como maior resistência, melhor resistência à fadiga e, às vezes, resistência à corrosão superior.Estas ligas são tipicamente classificadas pelos elementos ligados com titânio, tais como alumínio, vanádio, molibdênio, ferro ou zircônio.

Ligações alfa

Estas ligas de titânio são ligadas principalmente com alumínio e oferecem excelente resistência e resistência à corrosão a altas temperaturas.

• Grau 5 (Ti-6Al-4V):

  • Composição: 90% titânio, 6% alumínio, 4% vanádio.
  • Propriedades: Uma das ligas de titânio mais utilizadas, a classe 5 oferece um excelente equilíbrio de resistência, leveza e resistência à corrosão.Também é tratável termicamente para melhorar ainda mais as suas propriedades mecânicas.
  • Aplicações: Aeroespacial (aviões, foguetes), implantes médicos (ortopédicos e dentários), marítimos, geração de energia e equipamentos esportivos.

• Grau 6 (Ti-5Al-2.5Sn):

  • Composição: 5% de alumínio, 2,5% de estanho e o titânio do equilíbrio.
  • Propriedades: oferece uma melhor soldabilidade do que o grau 5 e é utilizado para aplicações a altas temperaturas, onde ainda é necessária alguma resistência à corrosão.
  • Aplicações: componentes aeroespaciais, aplicações de alta temperatura, motores de turbina a gás.

Alumínio

As ligas beta têm maiores quantidades de estabilizadores de fase beta (como vanádio, molibdênio ou cromo), o que melhora sua resistência, formabilidade e resistência à oxidação a altas temperaturas.São geralmente utilizados em aplicações que exigem alta resistência.

• Classe 9 (Ti-3Al-2,5V):

  • Composição: 3% alumínio, 2,5% vanádio e titânio.
  • Propriedades: oferece maior resistência do que o grau 5, mas é mais formável e soldável.
  • Aplicações: Aeronáutica, equipamento esportivo, processamento químico e aplicações médicas.

• Grau 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni):

  • Composição: 0,3% de molibdênio, 0,8% de níquel e titânio.
  • Propriedades: O grau 12 fornece uma excelente combinação de resistência, soldabilidade e resistência à corrosão.
  • Aplicações: Processamento químico, aplicações marítimas e implantes médicos.

Alumínio

Essas ligas são uma mistura de fases alfa e beta e oferecem um equilíbrio de resistência, formabilidade e resistência à corrosão.As ligas alfa-beta são as ligas de titânio mais utilizadas em aplicações estruturais e de alto desempenho.

• Grau 23 (Ti-6Al-4V ELI):
  • Composição: 6% de alumínio, 4% de vanádio, com elementos intersticiais muito baixos, como carbono, oxigénio e nitrogénio.
  • Propriedades: Trata-se da versão de grau 5 de intersticial extra baixo (ELI), que oferece uma melhor biocompatibilidade, tornando-a particularmente útil para implantes médicos.O grau 23 é conhecido por sua excelente relação força-peso e superior resistência à fadiga.
  • Aplicações: Implantes ortopédicos, aeroespaciais, dentários e equipamentos esportivos.

3. Ligações de titânio especiais

Estas ligas são especificamente desenvolvidas para aplicações de nicho que exigem propriedades muito específicas.

• Grau 7 (Ti-0,15Pd):

  • Composição: Titânio com 0,12-0,25% de paládio.
  • Propriedades: Conhecido pela sua superior resistência à corrosão em ambientes altamente ácidos, especialmente em ambientes contendo cloreto.tornando-o adequado para aplicações médicas.
  • Aplicações: Dispositivos médicos, aeroespacial, processamento químico e aplicações marítimas.

• Grau 11 (Ti-0,3Pd):

  • Composição: 0,3% de paládio, e o titânio do equilíbrio.
  • Propriedades: semelhante ao grau 7, com um teor de paládio ligeiramente maior para maior resistência à corrosão.
  • Aplicações: Aeroespacial, processamento químico e ambientes marinhos.

• Grau 13 (Ti-0,3Ni):

  • Composição: 0,3% de níquel e titânio.
  • Propriedades: oferece boa resistência à corrosão e é utilizado em aplicações que exigem alta resistência e excelente desempenho em certos ambientes químicos.
  • Aplicações: aplicações marítimas, processamento químico.

4Propósito.

É amplamente utilizado em revestimentos decorativos, revestimentos resistentes ao desgaste, CDs e VCDs na indústria eletrônica, bem como vários revestimentos de discos magnéticos.

Os filmes de tungsténio-titânio (W-Ti) e os filmes de liga à base de tungsténio-titânio (W-Ti) são filmes de liga de alta temperatura com uma série de excelentes propriedades insubstituíveis.O tungstênio tem propriedades como alto ponto de fusãoA liga W/Ti tem baixo coeficiente de resistência, boa estabilidade térmica e resistência à oxidação.Tais vários dispositivos exigem fios metálicos que desempenham um papel condutorNo entanto, o próprio metal de fiação é facilmente oxidado, reage com o ambiente circundante,e tem uma baixa adesão à camada dielétricaÉ fácil de difundir nos materiais de substrato de dispositivos como Si e SiO2, e formará metal e Si a uma temperatura mais baixa.Degradar significativamente o desempenho do dispositivoA liga W-Ti é fácil de utilizar como barreira de difusão de cablagem devido às suas propriedades termomecânicas estáveis, baixa mobilidade de elétrons, elevada resistência à corrosão e estabilidade química,especialmente adequado para utilização em ambientes de alta corrente e de alta temperatura .

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.