Sasaran titanium

Sasaran titanium ialah bahan khas yang digunakan terutamanya dalam teknologi pemendapan wap fizikal (PVD) dan magnetron sputtering (Magnetron Sputtering). Antaranya, teknologi PVD digunakan secara meluas dalam pengeluaran salutan termaju, manakala magnetron sputtering biasanya digunakan dalam proses pembuatan cip semikonduktor dan komponen elektronik. Sasaran titanium diperbuat daripada titanium tulen atau aloi titanium sebagai komponen utama dan dibuat dengan teliti. Kelebihan uniknya termasuk kekerasan dan ketumpatan yang sangat tinggi, serta rintangan kakisan yang sangat baik, yang menjadikannya stabil dalam pelbagai persekitaran. Di samping itu, sasaran titanium mempunyai kekonduksian terma yang baik dan ketulenan yang tinggi, memberikan prestasi yang sangat baik untuk teknologi filem nipis yang memercik.
Sasaran titanium ialah bahan papak titanium atau aloi titanium ketulenan tinggi yang dibuat melalui proses tuangan peleburan-pelaburan vakum. Ciri yang paling ketara ialah ketulenan tinggi dan ketumpatan yang sangat baik. Ketumpatan sasaran titanium berkualiti tinggi boleh mencapai lebih daripada 99.5%, dan unsur kekotoran adalah sangat rendah, seperti Fe, Si, O, N, H dan unsur lain kurang daripada 100ppm. Ini menjadikan sifat fizikal dan kimia sasaran titanium jauh melebihi titanium tulen industri biasa.
Di samping itu, sasaran titanium menawarkan keseragaman yang sangat baik. Semasa proses penyediaan, pelbagai rawatan peleburan dan pelindapkejutan digunakan untuk meningkatkan keseragaman struktur sasaran titanium dengan berkesan. Permukaan sasaran licin dan bersih, struktur dalaman padat, dan butirannya halus, yang memastikan keseragaman lapisan filem yang didepositkan. Sasaran titanium juga mempunyai kekonduksian terma yang sangat baik dan tegasan haba yang kecil, menjadikannya kurang terdedah kepada keretakan dan mampu menahan proses sputtering atau penyejatan arka berkuasa tinggi. Di samping itu, sasaran titanium mempunyai kekuatan mekanikal yang tinggi, yang boleh memanjangkan hayat perkhidmatannya dengan berkesan dan mengurangkan kehilangan sasaran, sekali gus meningkatkan prestasi keseluruhan dan nilai penggunaannya.

⑴Magnetron sputtering:
Penyediaan salutan optik, seperti salutan anti-reflektif untuk kanta cermin mata, salutan anti-reflektif untuk kanta, dsb.
Sediakan rekod magnet berasaskan titanium untuk penyimpanan data seperti pemacu keras komputer.
Penyediaan filem konduktif berasaskan titanium untuk digunakan sebagai elektrod dalam paparan LCD.
⑵Laser sputtering:
Sediakan lapisan bahagian mekanikal yang dikeraskan permukaan untuk meningkatkan rintangan haus.
Penyediaan salutan permukaan pada bahan aloi titanium bioperubatan untuk meningkatkan biokompatibiliti.
⑶Penyejatan arka:
Penyediaan filem konduktif telus untuk elektrod hadapan sel suria.
Penyediaan lapisan tetulang berasaskan titanium bahan komposit.
⑷Penyejatan rasuk elektron:
Penyediaan elektrod belakang untuk sel suria rutil.
Penyediaan filem anti-reflektif dan filem pempasifan untuk peranti fotovoltaik.
Penyediaan salutan untuk penyerap hentakan automotif.
⑸Penyaduran ion:
Penyediaan salutan bioaktif untuk implan aloi titanium dalam pembedahan pergigian dan ortopedik untuk meningkatkan daya ikatan antara tulang dan implan.
Penyediaan salutan tahan haus dan anti-karat untuk omboh enjin kereta.
Sediakan lapisan keras permukaan alat pemotong logam untuk meningkatkan prestasi pemotongan.
⑹ Penyaduran kimia:
Penyediaan lapisan saling konduktif untuk papan litar elektronik.
Penyediaan salutan gloss untuk bahagian hiasan kereta.
Penyediaan salutan pemantulan tinggi untuk komponen optik.
⑺Pemendapan lapisan atom (ALD):
Penyediaan lapisan penghalang resapan untuk jenis kenangan baharu seperti sambung tembaga.
Penyediaan penapis optik untuk penderia imej.
Penyediaan lapisan permukaan untuk sel suria.
⑻Percetakan 3D:
Penyediaan implan aloi titanium tersuai dan stent untuk kegunaan perubatan.
Penyediaan bahagian struktur ringan untuk industri aeroangkasa.
Penyediaan bahagian berfungsi logam untuk bentuk kompleks.

⑴Metalurgi
Prinsip: Peleburan arka vakum dan teknologi lain digunakan untuk mencairkan titanium ketulenan tinggi, dan kemudian menjalani pelbagai rawatan peleburan dan pelindapkejutan, penggulungan sejuk atau penempaan untuk membuat sasaran titanium.
Aliran proses: pemilihan bahan → peleburan → pelindapkejutan dan penempaan → pemesinan → pengujian
Kelebihan: Bahan sasaran titanium mempunyai ketumpatan tinggi, ketulenan tinggi dan keseragaman yang baik.
Kelemahan: proses yang kompleks, penggunaan tenaga yang tinggi, dan kos yang tinggi.
⑵Kaedah pensinteran serbuk
Prinsip: Serbuk titanium ketulenan tinggi ditekan dan dibentuk, dan kemudian disinter dan dipadatkan untuk membuat sasaran titanium.
Aliran proses: ramuan → membentuk tekan → pensinteran → pemesinan → ujian
Kelebihan: proses mudah dan kos rendah.
Kelemahan: Ketumpatan sedikit lebih rendah, liang-liang lebih sedikit, dan keseragaman sedikit lebih teruk.

⑶Kaedah penyemburan haba
Prinsip: Teknologi penyemburan haba digunakan untuk menyembur serbuk titanium cair pada bahan asas dengan aliran udara berkelajuan tinggi untuk membentuk sasaran titanium.
Aliran proses: pemilihan bahan → penyemburan haba → pemprosesan mekanikal → ujian
Kelebihan: Prosesnya mudah, kualitinya boleh dikawal, dan sasaran titanium boleh disediakan pada pelbagai substrat.
Kelemahan: Kualiti permukaan sedikit lemah dan memerlukan pemprosesan mekanikal seterusnya.
⑷Percetakan 3D
Prinsip: Gunakan sumber tenaga seperti laser untuk mensinter serbuk aloi titanium lapisan demi lapisan dan terus mencetak serta membentuk sasaran titanium.
Aliran proses: ramuan → pencetakan dan pengacuan 3D → pasca pemprosesan
Kelebihan: Sasaran pelbagai bentuk kompleks boleh disesuaikan mengikut keperluan.
Kelemahan: kelajuan pencetakan yang lebih perlahan dan kos yang lebih tinggi.
⑸Kaedah semburan putaran
Prinsip: Menggunakan kaedah semburan jet elektrod berputar, logam titanium cair diatomkan dan didepositkan pada pengumpul untuk membentuk sasaran titanium berbentuk kepingan.
Aliran proses: peleburan → acuan semburan berputar → rawatan haba → pemprosesan mekanikal → ujian
Kelebihan: kelajuan membentuk cepat dan kualiti yang agak seragam.
Kelemahan: Lekatan sedikit lemah dan memerlukan rawatan haba seterusnya.
⑹Kaedah ikatan percikan
Prinsip: Pertama, lapisan filem titanium tulen terpercik pada substrat, dan kemudian sasaran titanium disediakan dengan ikatan tekanan panas suhu tinggi.
Aliran proses: pemprosesan substrat → pembentukan filem sputtering → ikatan tekan panas → pemprosesan mekanikal → pemeriksaan
Kelebihan: kekuatan ikatan yang tinggi, ikatan yang ketat antara bahan sasaran dan substrat.
Kelemahan: proses yang kompleks dan masa penyediaan yang panjang.
⑺Kaedah implantasi ion
Prinsip: Suntikan plasma nitrogen dan karbon ke dalam matriks titanium ketulenan tinggi, dan kemudian menjalani rawatan haba untuk membentuk sebatian anion titanium pada permukaan untuk menyediakan sasaran komposit.
Aliran proses: rawatan pengeboman → implantasi ion → rawatan haba → pemprosesan mekanikal → pengesanan
Kelebihan: Sasaran komposit yang difungsikan permukaan boleh disediakan.
Kelemahan: Hanya sasaran nipis boleh disediakan, dan ia lebih sukar untuk digunakan di kawasan yang luas.

Sasaran titanium yang lebih tebal mempunyai hayat sputtering yang lebih lama, mengurangkan kekerapan perubahan sasaran, dan meningkatkan kecekapan kerja. Walau bagaimanapun, taburan ketebalan filem tidak sekata dan sasaran perlu diputar untuk memperbaikinya. Sasaran titanium yang lebih nipis mempunyai taburan ketebalan filem yang lebih seragam.
Filem yang disediakan oleh bahan sasaran titanium ketulenan tinggi (seperti 99.99%) mempunyai ketulenan tinggi dan prestasi yang baik. Walau bagaimanapun, bahan sasaran haus dengan cepat, meningkatkan kos operasi. Walaupun sasaran titanium ketulenan rendah mempunyai kelebihan kos, kandungan kekotoran filem yang didepositkan adalah tinggi, yang menjejaskan prestasi filem.
Lapisan filem sasaran titanium berketumpatan tinggi mempunyai ketumpatan yang baik dan lekatan yang kuat. Walau bagaimanapun, ketumpatan yang terlalu tinggi juga akan meningkatkan tekanan dalam membran. Sasaran titanium dengan ketumpatan sederhana boleh mendapatkan lapisan filem dengan prestasi yang seimbang.
Titanium terang dan rata menyasarkan filem deposit dengan kualiti permukaan yang lebih baik. Tetapi penggilapan berlebihan juga boleh menyebabkan masalah penumpahan zarah. Kekasaran permukaan sederhana membantu meningkatkan lekatan filem.
Sasaran titanium bersaiz besar mempunyai kecekapan kerja yang tinggi, tetapi mempunyai keseragaman yang lemah dan taburan ketebalan filem yang tidak sekata. Sasaran kawasan kecil boleh mendapatkan lapisan filem seragam tetapi kecekapannya rendah.
Sasaran titanium berkekuatan tinggi mempunyai kekuatan mekanikal yang tinggi, hayat perkhidmatan yang panjang, dan rintangan haus yang baik, tetapi proses pengeluarannya sukar. Sasaran titanium biasa mempunyai kekuatan mekanikal yang rendah, terdedah kepada haus, dan mempunyai hayat perkhidmatan yang singkat.
Sasaran titanium dengan ketumpatan seragam boleh menjadikan ketumpatan setiap kawasan lapisan filem konsisten dan memperoleh lapisan filem dengan prestasi seragam. Bahan sasaran dengan ketumpatan yang tidak sekata akan membawa kepada kualiti filem yang tidak stabil.
Unsur kekotoran yang berbeza mempunyai kesan yang berbeza terhadap sifat filem titanium. Sebagai contoh, pencemaran Fe secara serius menjejaskan sifat elektrik filem, manakala Si terutamanya menjejaskan sifat mekanikal. Memilih sasaran titanium dengan jenis kekotoran yang sesuai boleh mengoptimumkan prestasi filem.
Sasaran titanium berharga tinggi biasanya mempunyai prestasi cemerlang, tetapi kos penggunaannya juga tinggi. Memilih produk kos efektif boleh mengurangkan kos sambil memastikan kualiti filem.

Sasaran pengeluaran titanium China pada tahun 2020 ialah kira-kira 12,000 tan, yang hanya memenuhi kira-kira 1/3 daripada permintaan pasaran domestik. Dijangkakan menjelang 2025, kapasiti pengeluaran sasaran titanium China akan meningkat kepada kira-kira 20,000 tan.
Pengeluar sasaran titanium utama dunia termasuk Praxair di Amerika Syarikat, Toho Mining di Jepun, Industri Titanium Barat di China, Kumpulan Baoti, dll. Lima teratas dari segi bahagian pasaran menyumbang kira-kira 65% daripada jumlah pengeluaran global.
Dari segi saiz sasaran, saiz 2-4 inci menyumbang bahagian terbesar keluaran, menyumbang kira-kira 55% daripada jumlah keseluruhan. Sasaran titanium bersaiz besar berkembang lebih pantas dan dijangka mencapai kira-kira 35% daripada jumlah keseluruhan menjelang 2023.
Dari perspektif bahan sasaran, sasaran titanium ketulenan tinggi mempunyai permintaan terbesar, mencakupi kira-kira 60% daripada jumlah keseluruhan pada tahun 2020. Sasaran aloi titanium juga mempunyai permintaan yang kukuh, dan kadar pertumbuhannya pesat.
Di antara aplikasi hiliran sasaran titanium, industri pembuatan semikonduktor sentiasa menjadi penghujung permintaan terbesar. Walau bagaimanapun, industri kenderaan tenaga baharu mempunyai permintaan yang paling pesat berkembang, dan dijangka permintaannya akan melebihi industri semikonduktor menjelang 2025.

Prospek:
Oleh kerana sifat fizikal dan kimianya yang sangat baik, sasaran titanium digunakan secara meluas dalam salutan optik, salutan hiasan, salutan tahan haus, peranti elektronik, sel solar dan bidang lain, dan prospek pembangunannya sangat luas. Dengan kemajuan sains dan teknologi, bidang aplikasi baharu sentiasa ditemui. Sebagai contoh, dalam bidang tenaga baharu, bioperubatan dan sebagainya, penggunaan sasaran titanium juga dijangka akan diperluaskan lagi.
Kesukaran teknikal yang dihadapi:
Meningkatkan ketulenan sasaran titanium: Walaupun ketulenan sasaran titanium semasa sudah dapat memenuhi keperluan kebanyakan aplikasi, untuk beberapa aplikasi mewah, seperti sel suria, bahan superkonduktor, dll., ketulenan sasaran titanium perlu lebih jauh. bertambah baik.
Mengoptimumkan proses penyediaan sasaran titanium: Masih terdapat beberapa masalah dalam proses penyediaan sasaran titanium semasa, seperti kos tinggi, kecekapan rendah, prestasi alam sekitar yang lemah, dsb., yang perlu diselesaikan melalui inovasi teknologi dan penambahbaikan proses.
Meningkatkan hayat perkhidmatan sasaran titanium: Semasa proses salutan, sasaran titanium akan dihujani oleh ion bertenaga tinggi, menyebabkan haus pada permukaannya dan menjejaskan hayat perkhidmatannya. Oleh itu, bagaimana untuk meningkatkan rintangan haus dan hayat perkhidmatan sasaran titanium adalah masalah teknikal yang penting.
Arah masa depan:
Membangunkan sasaran titanium baharu: Melalui sains bahan dan inovasi proses, sasaran titanium baharu dibangunkan untuk memenuhi keperluan aplikasi yang lebih tinggi.
Optimumkan proses penyediaan: Melalui pengoptimuman proses dan peningkatan peralatan, kami boleh meningkatkan kecekapan penyediaan bahan sasaran titanium, mengurangkan kos pengeluaran dan meningkatkan prestasi alam sekitar produk.
Kembangkan bidang aplikasi: Melalui penyelidikan dan pembangunan teknologi serta pembangunan pasaran, bidang aplikasi sasaran titanium akan diperluaskan lagi, seperti tenaga baharu, bioperubatan, dsb.
Secara umum, sasaran titanium, sebagai bahan salutan penting, mempunyai prospek pembangunan yang luas, tetapi mereka juga menghadapi beberapa cabaran teknikal. Melalui inovasi teknologi dan pembangunan pasaran yang berterusan, ia dijangka mencapai pembangunan yang lebih besar pada masa hadapan.