Disco de titanio para pulverización de alta pureza en aplicaciones médicas

Disco de titanio para pulverización de alta pureza en aplicaciones médicas

En el ámbito de los procesos de deposición de vapor físico (PVD), los objetivos de pulverización de titanio son críticos en la producción de películas finas utilizadas en varias aplicaciones médicas.Estas películas finas son cruciales para mejorar el rendimientoEntre los diversos grados de titanio, el grado 5 (Ti-6Al-4V) y el grado 7 (Ti-0.15Pd) son particularmente notables debido a sus propiedades únicas que los hacen ideales para aplicaciones médicas cuando se utilizan en pulverización..

Los objetivos de aleación de titanio-aluminio son materiales especializados utilizados en procesos de pulverización para depositar películas delgadas con propiedades específicas.Estos objetivos están hechos de una combinación de titanio (Ti) y aluminio (Al), y ofrecen características únicas que los hacen valiosos en diversas aplicaciones industriales.

Características de los objetivos de aleación de titanio y aluminio:

1. Alta pureza:

   • Los objetivos de aleación de titanio-aluminio se producen con una pureza alta, generalmente del 99,5% o superior.proporcionando un excelente rendimiento y uniformidad en aplicaciones que requieren recubrimientos precisos.

2. Tamaño de las partículas finas:

   • Los objetivos de aleación se fabrican con un tamaño de partícula fino, lo que mejora la eficiencia del proceso de pulverización.Las partículas más pequeñas permiten una deposición más uniforme de la película en el sustrato, mejorando la calidad del revestimiento.

3. Sinterizado fácilmente:

   • Las aleaciones de titanio-aluminio presentan buenas propiedades de sinterización, lo que significa que pueden procesarse fácilmente en formas densas y sólidas.y capaz de soportar las tensiones del proceso de pulverización sin degradación.

4. Buena formabilidad:

   • Los objetivos de aleación de titanio y aluminio son conocidos por su excelente formabilidad.garantizar la compatibilidad con diferentes sistemas de pulverización y mejorar su versatilidad en una amplia gama de aplicaciones.

Aplicaciones de objetivos de aleación de titanio y aluminio:

Los objetivos de pulverización de aleación de titanio-aluminio se utilizan en varias industrias debido a sus distintas propiedades, como resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y la capacidad de formar recubrimientos fuertes.Algunas aplicaciones clave incluyen::

1. Herramientas de corte:

   • Los recubrimientos de aleación de titanio y aluminio se utilizan comúnmente en herramientas de corte, donde mejoran la resistencia al desgaste, la resistencia a la corrosión y la estabilidad térmica.Estos recubrimientos extienden la vida útil de herramientas como taladros, molinos de extremos, y herramientas de torno, haciéndolos más eficientes en el mecanizado de alta velocidad.

2. Las demás máquinas de la partida 8411 incluyen:

   • Las brocas y herramientas de carburo cementado se benefician del recubrimiento de aleación de titanio y aluminio, ya que mejora significativamente el rendimiento de la herramienta en condiciones abrasivas y de alta temperatura.El revestimiento también mejora la capacidad de corte y la resistencia de las herramientas cuando se perforan o mecanizan materiales duros.

3. Las herramientas cerámicas de carburo cementado:

   • Estos recubrimientos se aplican a las herramientas de cerámica hechas de carburo cementado, mejorando su resistencia a la abrasión, dureza y resistencia.Esto es particularmente útil en aplicaciones que requieren herramientas para manejar materiales extremadamente duros, como en las industrias aeroespacial o automotriz.

4. Los moldes de carburo de cemento:

   • Los recubrimientos de aleación de titanio-aluminio también se utilizan en moldes hechos de carburo cementado.beneficiarse de la mayor resistencia al desgaste y a la corrosión proporcionada por los recubrimientos de titanio y aluminio, que contribuyen a una mayor vida útil y a una mejor calidad del producto.

5. Partes de materiales superduros para la metalurgia en polvo:

   • Las aleaciones de titanio y aluminio son esenciales para producir materiales superduros mediante metalurgia en polvo.,haciendo que sean adecuados para aplicaciones en industrias como minería, perforación y herramientas de corte.

6. Cerámica compuesta de metales:

   • Estas aleaciones se utilizan a menudo como aditivos en la fabricación de cerámicas compuestas metálicas.y conductividad eléctrica, lo que los hace adecuados para aplicaciones exigentes en sistemas electrónicos y mecánicos.

7. Aditivos para aleaciones resistentes a altas temperaturas:

   • Las aleaciones de titanio-aluminio sirven como aditivos clave en la producción de aleaciones resistentes a altas temperaturas.y intercambiadores de calorLa adición de titanio y aluminio mejora la resistencia a la temperatura general y la integridad estructural de la aleación.

2Los principales requisitos de rendimiento del objetivo

(1) Pureza La pureza es uno de los principales indicadores de rendimiento del blanco, porque la pureza del blanco tiene una gran influencia en el rendimiento de la película.Los requisitos de pureza de los materiales objetivo también son diferentes.Por ejemplo, con el rápido desarrollo de la industria de la microelectrónica, el tamaño de las obleas de silicio ha crecido de 6", 8" a 12", y el ancho del cableado se ha reducido de 0,5um a 0,25um, 0,25um a 0,25um.18um o incluso 0.13um, la anterior pureza del objetivo de 99,995% puede cumplir con los requisitos técnicos de 0,35umIC, y la preparación de líneas de 0,18um requiere 99,999% o incluso 99,9999% para la pureza del objetivo.

(2) Contenido de impurezas Las impurezas en el sólido objetivo y el oxígeno y el vapor de agua en los poros son las principales fuentes de contaminación de la película depositada.Diferentes objetivos tienen diferentes requisitos para diferentes contenidos de impurezasPor ejemplo, los objetivos de aluminio puro y aleación de aluminio utilizados en la industria de semiconductores tienen requisitos especiales para el contenido de metales alcalinos y el contenido de elementos radiactivos.

(3) Densidad Para reducir los poros en los sólidos del blanco y mejorar el rendimiento de la película pulverizada, se requiere generalmente que el blanco tenga una mayor densidad.La densidad del blanco no sólo afecta la velocidad de pulverizaciónLa densidad de la película es mayor que la densidad de la película, mejor es el rendimiento de la película.El aumento de la densidad y la resistencia del objetivo permite que el objetivo resista mejor el estrés térmico durante la pulverizaciónLa densidad también es uno de los indicadores clave de rendimiento del objetivo.

(4) Tamaño de grano y distribución del grano El material objetivo es generalmente policristalino y el tamaño del grano puede ser del orden de micrones a milímetros.la velocidad de pulverización del blanco con granos finos es más rápida que la del blanco con granos gruesos; el espesor de la película depositada por pulverización del blanco con una pequeña diferencia en el tamaño del grano (distribución uniforme) es más uniforme.

Titanio en usos médicos

El titanio, especialmente el grado 1 y el grado 2, es muy apreciado en los campos médico y biomédico por su biocompatibilidad, resistencia y características de peso ligero.Se usa comúnmente en dispositivos médicos porque no es dañino para el cuerpo y no es probable que cause reacciones alérgicas..

Principales usos médicos del titanio:

1. Implantes ortopédicos: El titanio se utiliza comúnmente en tornillos óseos, placas, reemplazos articulares e implantes espinales porque imita las propiedades del hueso.
2. Implantes dentales: La biocompatibilidad y la resistencia del titanio lo convierten en una opción perfecta para implantes dentales que requieren una alta durabilidad y resistencia a la corrosión.
3. Instrumentos médicos: debido a su resistencia a la corrosión, las herramientas quirúrgicas, agujas, bisturí y otros instrumentos médicos a menudo están hechos de titanio o aleaciones de titanio.
4. Prótesis: El titanio se utiliza en la producción de prótesis y implantes por su combinación de ligereza y resistencia.
5. Dispositivos cardiovasculares: El titanio se utiliza en la producción de casos de marcapasos, stents y válvulas debido a su naturaleza no reactiva en el cuerpo humano.
6. Revestimientos resistentes al desgaste: los objetivos de pulverización de titanio se pueden utilizar para depositar recubrimientos delgados en dispositivos médicos para mejorar la resistencia al desgaste, reducir la fricción y mejorar la biocompatibilidad.

Grados de titanio:

El titanio es un metal muy versátil, y se clasifica en varios grados basados en su composición y propiedades.Titanio comercialmente puro (CP)En la actualidad, la mayoría de los tipos de titanio se encuentran en la categoría de las aleaciones de titanio.

1Titanio comercialmente puro (CP)

El titanio puro comercialmente es la forma más básica de titanio con elementos de aleación mínimos.pero no tiene la alta resistencia de las aleaciones de titanio.

• Grado 1 (CP1):

  • Composición: Titanio al 99,5% como mínimo, con muy pequeñas cantidades de hierro y oxígeno.
  • Propiedades: El grado 1 es el más suave y más dúctil de los grados puros comerciales.
  • Aplicaciones: Procesamiento químico, aplicaciones marinas, implantes médicos, componentes aeroespaciales.

• Grado 2 (CP2):

  • Composición: al menos 99,2% de titanio.
  • Propiedades: El grado 2 tiene una resistencia ligeramente mayor que el grado 1, mientras que aún conserva una excelente resistencia a la corrosión.
  • Aplicaciones: Intercambiadores de calor, aeroespacial, dispositivos médicos (implantes, instrumentos quirúrgicos) y aplicaciones marinas.

• Grado 3 (CP3):

  • Composición: Titanio al 99% como mínimo.
  • Propiedades: ofrece una mayor resistencia que el grado 2, pero con una formabilidad ligeramente reducida.
  • Aplicaciones: Procesamiento químico, marino, generación de energía y aplicaciones médicas.

• Grado 4 (CP4):

  • Composición: Titanio al menos 98,5%.
  • Propiedades: El más fuerte de los grados comerciales puros, ofreciendo una excelente relación fuerza-peso.Tiene una resistencia a la corrosión ligeramente inferior a la del grado 2, pero sigue siendo excelente para la mayoría de los usos industriales y médicos.
  • Aplicaciones: industria aeroespacial, química, marina, implantes médicos, componentes para automóviles.

2. aleaciones de titanio

Las aleaciones de titanio son generalmente más fuertes que el titanio puro comercialmente y tienen propiedades mejoradas, como una mayor resistencia, una mejor resistencia a la fatiga y, a veces, una resistencia superior a la corrosión.Estas aleaciones se clasifican típicamente por los elementos aleados con titanio, como el aluminio, el vanadio, el molibdeno, el hierro o el circonio.

Las aleaciones alfa

Estas aleaciones de titanio están principalmente aleadas con aluminio y ofrecen una excelente resistencia y resistencia a la corrosión a altas temperaturas.

• Grado 5 (Ti-6Al-4V):

  • Composición: 90% titanio, 6% aluminio, 4% vanadio.
  • Propiedades: Una de las aleaciones de titanio más utilizadas, el grado 5 ofrece un excelente equilibrio de resistencia, peso ligero y resistencia a la corrosión.También es tratable térmicamente para mejorar aún más sus propiedades mecánicas.
  • Aplicaciones: Aeroespacial (aeronaves, cohetes), implantes médicos (ortopédicos y dentales), marinos, generación de energía y equipos deportivos.

• Grado 6 (Ti-5Al-2.5Sn):

  • Composición: 5% de aluminio, 2,5% de estaño, y el titanio de balance.
  • Propiedades: ofrece una mejor soldabilidad que el grado 5 y se utiliza para aplicaciones a altas temperaturas donde aún se requiere cierta resistencia a la corrosión.
  • Aplicaciones: componentes aeroespaciales, aplicaciones de alta temperatura, motores de turbina de gas.

Las aleaciones beta

Las aleaciones beta tienen mayores cantidades de estabilizadores de fase beta (como vanadio, molibdeno o cromo), que mejoran su resistencia, formabilidad y resistencia a la oxidación a altas temperaturas.Se utilizan generalmente en aplicaciones que requieren una alta resistencia.

• El grado 9 (Ti-3Al-2.5V):

  • Composición: 3% de aluminio, 2,5% de vanadio y titanio.
  • Propiedades: ofrece una mayor resistencia que el grado 5, pero es más moldeable y soldable.
  • Aplicaciones: Aeronáutica, equipos deportivos, procesamiento químico y aplicaciones médicas.

• Grado 12 (Ti-0,3Mo-0,8Ni):

  • Composición: 0,3% de molibdeno, 0,8% de níquel y el titanio de balance.
  • Propiedades: El grado 12 proporciona una excelente combinación de resistencia, soldabilidad y resistencia a la corrosión.
  • Aplicaciones: Procesamiento químico, aplicaciones marinas e implantes médicos.

Las aleaciones alfa-beta

Estas aleaciones son una mezcla de fases alfa y beta y ofrecen un equilibrio de resistencia, formabilidad y resistencia a la corrosión.Las aleaciones alfa-beta son las aleaciones de titanio más utilizadas en aplicaciones estructurales y de alto rendimiento.

• Grado 23 (Ti-6Al-4V ELI):
  • Composición: 6% de aluminio, 4% de vanadio, con elementos intersticiales muy bajos como carbono, oxígeno y nitrógeno.
  • Propiedades: Se trata de la versión extra baja intersticial (ELI) de grado 5. Ofrece una mejor biocompatibilidad, por lo que es particularmente útil para implantes médicos.El grado 23 es conocido por su excelente relación fuerza-peso y su resistencia a la fatiga superior.
  • Aplicaciones: Implantes ortopédicos, aeroespaciales, dentales y equipos deportivos.

3. aleaciones especiales de titanio

Estas aleaciones se desarrollan específicamente para aplicaciones de nicho que requieren propiedades muy específicas.

• Grado 7 (Ti-0,15Pd):

  • Composición: Titanio con 0,12-0,25% de paladio.
  • Propiedades: es conocido por su resistencia superior a la corrosión en ambientes muy ácidos, especialmente en ambientes que contienen cloruro.que lo hace adecuado para aplicaciones médicas.
  • Aplicaciones: Dispositivos médicos, aeroespacial, procesamiento químico y aplicaciones marinas.

• Grado 11 (Ti-0,3Pd):

  • Composición: 0,3% de paladio y el titanio de balance.
  • Propiedades: Similar al grado 7, con un contenido ligeramente mayor de paladio para una mayor resistencia a la corrosión.
  • Aplicaciones: Aeroespacial, procesamiento químico y entornos marinos.

• Grado 13 (Ti-0,3Ni):

  • Composición: 0,3% de níquel y titanio.
  • Propiedades: ofrece una buena resistencia a la corrosión y se utiliza en aplicaciones que requieren una alta resistencia y un excelente rendimiento en ciertos entornos químicos.
  • Aplicaciones: aplicaciones marinas, procesamiento químico.

4Propósito.

Se utiliza ampliamente en recubrimientos decorativos, recubrimientos resistentes al desgaste, CD y VCD en la industria electrónica, así como en varios recubrimientos de discos magnéticos.

Las películas de tungsteno-titanio (W-Ti) y las películas de aleación a base de tungsteno-titanio (W-Ti) son películas de aleación de alta temperatura con una serie de excelentes propiedades insustituibles.El tungsteno tiene propiedades tales como alto punto de fusiónLa aleación W / Ti tiene un bajo coeficiente de resistencia, buena estabilidad térmica y resistencia a la oxidación.Tal como varios dispositivos requieren cableado metálico que juega un papel conductorSin embargo, el metal de cableado en sí es fácilmente oxidado, reacciona con el medio ambiente circundante,y tiene una baja adhesión a la capa dieléctricaEs fácil de difundir en los materiales de sustrato de dispositivos como Si y SiO2, y formará metal y Si a una temperatura más baja.degradar en gran medida el rendimiento del dispositivoLa aleación W-Ti es fácil de utilizar como una barrera de difusión de cableado debido a sus propiedades termomecánicas estables, baja movilidad de electrones, alta resistencia a la corrosión y estabilidad química.especialmente adecuado para su uso en ambientes de alta corriente y alta temperatura .

Conclusión:

Los objetivos de pulverización de aleaciones de titanio, incluidas las aleaciones de TiAl, son materiales versátiles ampliamente utilizados para aplicaciones de recubrimiento en industrias que van desde la industria aeroespacial hasta la electrónica y la biomedicina.Estos materiales proporcionan propiedades excepcionales como la resistencia, resistencia a la corrosión, biocompatibilidad y resistencia al desgaste, por lo que son ideales para aplicaciones exigentes que requieren películas finas duraderas y de alto rendimiento.Cuando se elija un blanco de pulverización de titanio, factores como la composición de la aleación, la pureza y la geometría del objetivo deben considerarse para lograr resultados óptimos en el proceso de pulverización.