Titanový terč

Titanový terč je speciální materiál používaný především při technologii fyzikálního napařování (PVD) a magnetronového naprašování (Magnetron Sputtering). Mezi nimi je technologie PVD široce používána při výrobě pokročilých povlaků, zatímco magnetronové naprašování se běžně používá ve výrobním procesu polovodičových čipů a elektronických součástek. Titanové terče jsou vyrobeny z čistého titanu nebo titanové slitiny jako hlavní komponenty a jsou pečlivě vyráběny. Mezi jeho jedinečné přednosti patří extrémně vysoká tvrdost a hustota, stejně jako vynikající odolnost proti korozi, díky čemuž je stabilní v různých prostředích. Kromě toho mají titanové terče dobrou tepelnou vodivost a vysokou čistotu, což poskytuje vynikající výkon pro technologii naprašování tenkých vrstev.
Titanový terč je materiál desky z titanu nebo slitiny titanu s vysokou čistotou vyrobený procesem vakuového tavení-investičního lití. Jeho nejvýznamnějšími vlastnostmi jsou vysoká čistota a vynikající hustota. Hustota vysoce kvalitních titanových terčů může dosáhnout více než 99,5 % a příměsové prvky jsou extrémně nízké, jako je Fe, Si, O, N, H a další prvky jsou menší než 100 ppm. Díky tomu fyzikální a chemické vlastnosti titanového terče daleko převyšují vlastnosti běžného průmyslového čistého titanu.
Titanové terče navíc nabízejí vynikající uniformitu. Během procesu přípravy bylo použito mnohonásobné zpracování tavením a kalením, aby se účinně zlepšila strukturní jednotnost titanového terče. Cílový povrch je hladký a čistý, vnitřní struktura je hustá a zrna jsou jemná, což zajišťuje rovnoměrnost nanesené filmové vrstvy. Titanové terče mají také vynikající tepelnou vodivost a malé tepelné namáhání, díky čemuž jsou méně náchylné k praskání a jsou schopny odolat vysoce výkonným procesům naprašování nebo obloukovému odpařování. Kromě toho má titanový terč vysokou mechanickou pevnost, která může účinně prodloužit jeho životnost a snížit ztráty terče, čímž se zlepší jeho celkový výkon a užitná hodnota.

⑴Magnetronové naprašování:
Příprava optických povlaků, jako jsou antireflexní povlaky na brýlové čočky, antireflexní povlaky na čočky atd.
Připravte magnetické záznamy na bázi titanu pro ukládání dat, jako jsou pevné disky počítačů.
Příprava vodivých filmů na bázi titanu pro použití jako elektrody v LCD displejích.
⑵ Laserové naprašování:
Připravte povrchově zpevněnou vrstvu mechanických dílů pro zlepšení odolnosti proti opotřebení.
Příprava povrchových povlaků na materiálech biomedicínských slitin titanu pro zlepšení biokompatibility.
⑶Odpařování obloukem:
Příprava transparentního vodivého filmu pro přední elektrodu solárního článku.
Příprava výztužných vrstev kompozitních materiálů na bázi titanu.
⑷Odpařování elektronového paprsku:
Příprava zadní elektrody pro rutilové solární články.
Příprava antireflexních fólií a pasivačních fólií pro fotovoltaická zařízení.
Příprava nátěrů na automobilové tlumiče.
⑸Iontové pokovování:
Příprava bioaktivních povlaků pro implantáty ze slitiny titanu v zubní a ortopedické chirurgii pro zlepšení vazebné síly mezi kostí a implantáty.
Příprava otěruvzdorných a antikorozních povlaků na písty automobilových motorů.
Připravte povrchově zpevněnou vrstvu nástrojů pro řezání kovů pro zlepšení řezného výkonu.
⑹ Chemické pokovování:
Příprava vodivých propojovacích vrstev pro desky elektronických obvodů.
Příprava lesklého nátěru pro automobilové dekorativní díly.
Příprava vysoce reflexních povlaků pro optické komponenty.
⑺ Depozice atomové vrstvy (ALD):
Příprava vrstev difúzní bariéry pro nové typy pamětí, jako jsou měděné propojky.
Příprava optických filtrů pro obrazové snímače.
Příprava povrchových vrstev pro solární články.
⑻3D tisk:
Příprava zakázkových implantátů a stentů z titanové slitiny pro lékařské použití.
Příprava lehkých konstrukčních dílů pro letecký průmysl.
Příprava kovových funkčních dílů pro složité tvary.

⑴Hutnictví
Princip: Vakuové obloukové tavení a další technologie se používají k tavení vysoce čistého titanu a poté podstupují vícenásobné tavení a kalení, válcování za studena nebo kování za účelem výroby titanových terčů.
Tok procesu: výběr materiálu→tavení→kalení a kování→obrábění→testování
Výhody: Titanový terčový materiál má vysokou hustotu, vysokou čistotu a dobrou rovnoměrnost.
Nevýhody: složitý proces, vysoká spotřeba energie a vysoké náklady.
⑵ Metoda slinování prášku
Princip: Vysoce čistý titanový prášek je lisován a tvarován a poté sintrován a zhuštěn, aby se vytvořil titanový terč.
Průběh procesu: přísady → lisování → slinování → obrábění → testování
Výhody: jednoduchý proces a nízké náklady.
Nevýhody: Hustota je o něco nižší, pórů je o něco více a rovnoměrnost je o něco horší.

⑶Metoda tepelného stříkání
Princip: Technologie tepelného nástřiku se používá k nástřiku roztaveného titanového prášku na základní materiál pomocí vysokorychlostního proudění vzduchu za účelem vytvoření titanového terče.
Procesní tok: výběr materiálu → žárové stříkání → mechanické zpracování → testování
Výhody: Proces je jednoduchý, kvalita je kontrolovatelná a titanové terče lze připravit na různé podklady.
Nevýhody: Kvalita povrchu je mírně špatná a vyžaduje následné mechanické opracování.
⑷3D tisk
Princip: Použijte zdroje energie, jako jsou lasery, ke spékání prášku z titanové slitiny vrstvu po vrstvě a přímo tiskněte a tvarujte titanové terče.
Tok procesu: ingredience → 3D tisk a tvarování → post-processing
Výhody: Terče různých složitých tvarů lze upravit podle potřeby.
Nevýhody: nižší rychlost tisku a vyšší cena.
⑸ Metoda odstřeďování
Princip: Pomocí metody tryskového rozprašování rotující elektrody je roztavený titanový kov atomizován a ukládán na kolektor za účelem vytvoření titanového terče ve tvaru vloček.
Průběh procesu: tavení → rotační stříkání → tepelné zpracování → mechanické zpracování → testování
Výhody: vysoká rychlost tváření a relativně rovnoměrná kvalita.
Nevýhody: Přilnavost je mírně špatná a vyžaduje následné tepelné zpracování.
⑹ Metoda lepení naprašováním
Princip: Nejprve se na substrát napráší vrstva čistého titanového filmu a poté se připraví titanový terč vysokoteplotním lisováním za tepla.
Průběh procesu: zpracování substrátu → tvorba filmu naprašováním → lepení lisováním za tepla → mechanické zpracování → kontrola
Výhody: vysoká pevnost spojení, těsné spojení mezi materiálem terče a substrátem.
Nevýhody: složitý proces a dlouhá doba přípravy.
⑺Metoda iontové implantace
Princip: Vstříkněte dusíkovou a uhlíkovou plazmu do vysoce čisté titanové matrice a poté podstupujte tepelné zpracování za vzniku sloučeniny titanového aniontu na povrchu pro přípravu kompozitního terče.
Tok procesu: bombardování → implantace iontů → tepelné zpracování → mechanické zpracování → detekce
Výhody: Lze připravit povrchově funkcionalizované kompozitní terče.
Nevýhody: Lze připravit pouze tenké terče a na velkých plochách je použití obtížnější.

Silnější titanové terče mají delší životnost naprašování, snižují frekvenci výměn terče a zlepšují efektivitu práce. Rozložení tloušťky filmu je však nerovnoměrné a pro zlepšení je potřeba terč otočit. Tenčí titanové terče mají rovnoměrnější rozložení tloušťky filmu.
Film připravený z vysoce čistého titanového terčového materiálu (jako je 99,99 %) má vysokou čistotu a dobrý výkon. Cílový materiál se však rychle opotřebovává a zvyšuje provozní náklady. Ačkoli titanové terče s nízkou čistotou mají cenové výhody, obsah nečistot v uloženém filmu je vysoký, což ovlivňuje výkon filmu.
Vrstva titanového terče s vysokou hustotou má dobrou hustotu a silnou adhezi. Příliš vysoká hustota však také zvýší napětí v membráně. Titanové terče se střední hustotou mohou získat vrstvu filmu s vyváženým výkonem.
Jasné a ploché titanové terče ukládají filmy s lepší kvalitou povrchu. Ale přílišné leštění může také způsobit problémy s odlupováním částic. Mírná drsnost povrchu pomáhá zlepšit přilnavost filmu.
Velké titanové terče mají vysokou pracovní účinnost, ale mají špatnou rovnoměrnost a nerovnoměrné rozložení tloušťky filmu. Maloplošné cíle mohou získat jednotnou vrstvu filmu, ale účinnost je nízká.
Vysoce pevné titanové terče mají vysokou mechanickou pevnost, dlouhou životnost a dobrou odolnost proti opotřebení, ale výrobní proces je obtížný. Běžné titanové terče mají nízkou mechanickou pevnost, jsou náchylné k opotřebení a mají krátkou životnost.
Titanový terč s rovnoměrnou hustotou může zajistit konzistentní hustotu každé oblasti filmové vrstvy a získat filmovou vrstvu s jednotným výkonem. Cílové materiály s nerovnoměrnou hustotou povedou k nestabilní kvalitě filmu.
Různé nečistoty mají různý vliv na vlastnosti titanových filmů. Například znečištění Fe vážně ovlivňuje elektrické vlastnosti filmu, zatímco Si ovlivňuje hlavně mechanické vlastnosti. Výběr titanových terčů s vhodnými typy nečistot může optimalizovat výkon filmu.
Drahé titanové terče mají obvykle vynikající výkon, ale náklady na použití jsou také vysoké. Výběr cenově výhodných produktů může snížit náklady a zároveň zajistit kvalitu filmu.

Cílová produkce titanu v Číně v roce 2020 je asi 12,{2}} tun, což pokryje pouze asi 1/3 poptávky na domácím trhu. Očekává se, že do roku 2025 se čínská cílová kapacita výroby titanu zvýší na přibližně 20,000 tun.
Mezi hlavní světové cílové výrobce titanu patří Praxair ve Spojených státech, Toho Mining v Japonsku, Western Titanium Industry v Číně, Baoti Group atd. Prvních pět z hlediska podílu na trhu tvoří přibližně 65 % celkové celosvětové produkce.
Pokud jde o cílovou velikost, největší část výstupu představuje velikost 2-4 palců, která představuje asi 55 % z celkového počtu. Velké titanové cíle rostou rychleji a očekává se, že do roku 2023 dosáhnou asi 35 % z celkového počtu.
Z hlediska materiálů terčů mají největší poptávku terče z vysoce čistého titanu, které v roce 2020 představují přibližně 60 % z celkového počtu. Také terče ze slitin titanu mají silnou poptávku a jejich tempo růstu je rychlé.
Mezi navazujícími aplikacemi titanových terčů byl průmysl výroby polovodičů vždy největší poptávkou. Nicméně průmysl nových energetických vozidel má nejrychleji rostoucí poptávku a očekává se, že jeho poptávka do roku 2025 převýší poptávku v polovodičovém průmyslu.

Vyhlídky:
Díky svým vynikajícím fyzikálním a chemickým vlastnostem jsou titanové terče široce používány v optických nátěrech, dekorativních nátěrech, nátěrech odolných proti opotřebení, elektronických zařízeních, solárních článcích a dalších oborech a vyhlídky jejich vývoje jsou velmi široké. S pokrokem vědy a techniky se neustále objevují nové oblasti použití. Například v oblastech nové energetiky, biomedicíny apod. se počítá také s dalším rozšířením aplikace titanových terčů.
Technické potíže, kterým čelí:
Zlepšení čistoty titanových terčů: Přestože současná čistota titanových terčů již může uspokojit potřeby většiny aplikací, u některých špičkových aplikací, jako jsou solární články, supravodivé materiály atd., je třeba čistotu titanových terčů dále zvýšit. zlepšila.
Optimalizace procesu přípravy titanových terčů: V současném procesu přípravy titanových terčů stále existují určité problémy, jako je vysoká cena, nízká účinnost, špatná environmentální výkonnost atd., které je třeba řešit technologickými inovacemi a zlepšováním procesu.
Zlepšete životnost titanového terče: Během procesu povlakování bude titanový terč bombardován vysokoenergetickými ionty, což způsobí opotřebení jeho povrchu a ovlivní jeho životnost. Proto je důležitým technickým problémem, jak zlepšit odolnost proti opotřebení a životnost titanových terčů.
Budoucí směr:
Vyvinout nové titanové terče: Prostřednictvím materiálové vědy a inovací procesů jsou vyvíjeny nové titanové terče, aby vyhovovaly potřebám aplikací vyšší třídy.
Optimalizace procesu přípravy: Prostřednictvím optimalizace procesu a modernizace zařízení můžeme zlepšit účinnost přípravy titanových cílových materiálů, snížit výrobní náklady a zlepšit environmentální výkonnost produktu.
Rozšíření aplikačních oblastí: Prostřednictvím technologického výzkumu a vývoje a rozvoje trhu budou aplikační oblasti titanových terčů dále rozšiřovány, jako je nová energie, biomedicína atd.
Obecně platí, že titanové terče jako důležitý povlakový materiál mají široké vyhlídky na vývoj, ale také čelí některým technickým problémům. Prostřednictvím neustálých technologických inovací a rozvoje trhu se očekává, že v budoucnu dosáhne většího rozvoje.