Meta od titana

Titanijska meta je poseban materijal koji se uglavnom koristi u tehnologiji fizičkog taloženja iz parne pare (PVD) i magnetronskog raspršivanja (Magnetron Sputtering). Među njima, PVD tehnologija naširoko se koristi u proizvodnji naprednih premaza, dok se magnetronsko raspršivanje obično koristi u procesu proizvodnje poluvodičkih čipova i elektroničkih komponenti. Titanijske mete izrađene su od čistog titana ili legure titana kao glavne komponente i pažljivo su proizvedene. Njegove jedinstvene prednosti uključuju iznimno visoku tvrdoću i gustoću, kao i izvrsnu otpornost na koroziju, što ga čini stabilnim u različitim okruženjima. Osim toga, titanijske mete imaju dobru toplinsku vodljivost i visoku čistoću, pružajući izvrsne performanse za tehnologiju raspršivanja tankog filma.
Titanska meta je ploča od titana ili legure titana visoke čistoće izrađena postupkom vakuumskog taljenja-lijevanja za ulaganje. Njegova najistaknutija svojstva su visoka čistoća i izvrsna gustoća. Gustoća visokokvalitetnih titanskih meta može doseći više od 99,5%, a elementi nečistoće su izuzetno niski, kao što su Fe, Si, O, N, H i drugi elementi manji su od 100 ppm. Zbog toga fizikalna i kemijska svojstva titanijske mete daleko nadmašuju ona običnog industrijskog čistog titana.
Osim toga, mete od titana nude izvrsnu ujednačenost. Tijekom procesa pripreme korišteno je više tretmana taljenja i gašenja kako bi se učinkovito poboljšala strukturna ujednačenost titanske mete. Ciljana površina je glatka i čista, unutarnja struktura je gusta, a zrna su fina, što osigurava ujednačenost nanesenog sloja filma. Titanijske mete također imaju izvrsnu toplinsku vodljivost i malo toplinsko naprezanje, što ih čini manje sklonima pucanju i sposobnima su izdržati raspršivanje velike snage ili procese isparavanja u luku. Osim toga, titanska meta ima visoku mehaničku čvrstoću, koja može učinkovito produljiti njezin radni vijek i smanjiti gubitak mete, čime se poboljšava njezina ukupna izvedba i uporabna vrijednost.

⑴Magnetronsko raspršivanje:
Priprema optičkih premaza, kao što su antirefleksni premazi za naočalne leće, antirefleksni premazi za leće itd.
Pripremite magnetske zapise na bazi titana za pohranu podataka kao što su tvrdi diskovi računala.
Priprema vodljivih filmova na bazi titana za upotrebu kao elektroda u LCD zaslonima.
⑵Lasersko raspršivanje:
Pripremite površinski očvrsli sloj mehaničkih dijelova kako biste poboljšali otpornost na habanje.
Priprema površinskih premaza na biomedicinskim materijalima od legura titana za poboljšanje biokompatibilnosti.
⑶Isparavanje luka:
Priprema prozirnog vodljivog filma za prednju elektrodu solarne ćelije.
Izrada armaturnih slojeva kompozitnih materijala na bazi titana.
⑷Isparavanje elektronskog snopa:
Priprema zadnje elektrode za rutilne solarne ćelije.
Izrada antirefleksnih folija i pasivnih folija za fotonaponske uređaje.
Priprema premaza za automobilske amortizere.
⑸Ioniranje:
Priprema bioaktivnih premaza za implantate od legure titana u stomatološkoj i ortopedskoj kirurgiji za poboljšanje sile vezivanja između kosti i implantata.
Izrada premaza otpornih na habanje i korozije za klipove automobilskih motora.
Pripremite površinski očvrsli sloj alata za rezanje metala kako biste poboljšali učinak rezanja.
⑹ Kemijsko nanošenje:
Priprema vodljivih međuslojeva za elektroničke sklopove.
Priprema sjajnog premaza za automobilske ukrasne dijelove.
Priprema premaza visoke refleksije za optičke komponente.
⑺Taloženje atomskog sloja (ALD):
Priprema slojeva difuzijske barijere za nove vrste memorija kao što su bakreni interkonekti.
Priprema optičkih filtera za senzore slike.
Priprema površinskih slojeva za solarne ćelije.
⑻3D ispis:
Priprema prilagođenih implantata i stentova od legure titana za medicinsku upotrebu.
Priprema lakih konstrukcijskih dijelova za zrakoplovnu industriju.
Priprema metalnih funkcionalnih dijelova za složene oblike.

⑴Metalurgija
Princip: Vakuumsko lučno taljenje i druge tehnologije koriste se za taljenje titana visoke čistoće, a zatim se podvrgavaju višestrukim postupcima taljenja i kaljenja, hladnog valjanja ili kovanja za izradu titanskih meta.
Tijek procesa: odabir materijala→taljenje→kaljenje i kovanje→strojna obrada→ispitivanje
Prednosti: ciljni materijal od titana ima visoku gustoću, visoku čistoću i dobru ujednačenost.
Nedostaci: složen proces, velika potrošnja energije i visoka cijena.
⑵Metoda sinteriranja praha
Princip: prah titana visoke čistoće preša se i oblikuje, a zatim sinterira i zgušnjava kako bi se napravila meta od titana.
Tijek procesa: sastojci→prešanje→sinteriranje→strojna obrada→ispitivanje
Prednosti: jednostavan postupak i niska cijena.
Mane: Gustoća je nešto manja, pore su nešto više, a ujednačenost je nešto lošija.

⑶Metoda toplinskog raspršivanja
Princip: Tehnologija toplinskog raspršivanja koristi se za raspršivanje rastaljenog titanovog praha na osnovni materijal s brzim protokom zraka kako bi se formirala titanska meta.
Tijek procesa: odabir materijala → toplinsko prskanje → mehanička obrada → ispitivanje
Prednosti: Proces je jednostavan, kvaliteta se može kontrolirati, a titanske mete mogu se pripremati na različitim podlogama.
Nedostaci: Kvaliteta površine je nešto lošija i zahtijeva naknadnu mehaničku obradu.
⑷3D ispis
Načelo: Koristite izvore energije kao što su laseri za sinteriranje praha legure titana sloj po sloj i izravno ispišite i oblikujte mete od titana.
Tijek procesa: sastojci → 3D ispis i oblikovanje → naknadna obrada
Prednosti: Mete različitih složenih oblika mogu se prilagoditi prema potrebi.
Nedostaci: sporija brzina ispisa i veća cijena.
⑸Metoda raspršivanja
Princip: Koristeći metodu raspršivanja mlaza rotirajuće elektrode, rastaljeni metalni titan se raspršuje i taloži na kolektor kako bi se formirala titanijska meta u obliku pahuljica.
Tijek procesa: taljenje → rotacijsko kalupljenje → toplinska obrada → mehanička obrada → ispitivanje
Prednosti: velika brzina oblikovanja i relativno ujednačena kvaliteta.
Nedostaci: Adhezija je malo loša i zahtijeva naknadnu toplinsku obradu.
⑹Metoda spajanja prskanjem
Princip: Prvo se na podlogu raspršuje sloj čistog titanijskog filma, a zatim se titanijska meta priprema lijepljenjem na vruće prešanje na visokoj temperaturi.
Tijek procesa: obrada supstrata → stvaranje filma raspršivanjem → vruće prešanje → mehanička obrada → inspekcija
Prednosti: visoka čvrstoća prianjanja, čvrsta veza između ciljanog materijala i podloge.
Nedostaci: složen proces i dugo vrijeme pripreme.
⑺Metoda ionske implantacije
Princip: Ubrizgajte dušik i ugljičnu plazmu u titanijsku matricu visoke čistoće, a zatim se podvrgnite toplinskoj obradi da bi se na površini formirao spoj titanijevog aniona za pripremu kompozitne mete.
Tijek procesa: obrada bombardiranjem → ionska implantacija → toplinska obrada → mehanička obrada → detekcija
Prednosti: Moguće je pripremiti površinski funkcionalizirane kompozitne mete.
Nedostaci: Mogu se pripremiti samo tanke mete, a teže ga je koristiti na velikim površinama.

Deblje mete od titana imaju dulji životni vijek raspršivanja, smanjuju učestalost mijenjanja mete i poboljšavaju radnu učinkovitost. Međutim, raspodjela debljine filma je neravnomjerna i cilj je potrebno rotirati kako bi se poboljšala. Tanje mete od titana imaju ravnomjerniju raspodjelu debljine filma.
Film pripremljen ciljanim materijalom od titana visoke čistoće (kao što je 99,99%) ima visoku čistoću i dobre performanse. Međutim, ciljni materijal se brzo istroši, povećavajući operativne troškove. Iako mete od titana niske čistoće imaju troškovne prednosti, sadržaj nečistoća u nataloženom filmu je visok, što utječe na performanse filma.
Ciljni filmski sloj od titana visoke gustoće ima dobru gustoću i snažno prianjanje. Međutim, prevelika gustoća također će povećati stres unutar membrane. Titanijske mete umjerene gustoće mogu dobiti sloj filma s uravnoteženim performansama.
Svijetle i ravne mete od titana talože filmove s boljom kvalitetom površine. Ali pretjerano poliranje također može uzrokovati probleme s ispadanjem čestica. Umjerena hrapavost površine pomaže poboljšati prianjanje filma.
Titanijske mete velikih dimenzija imaju visoku radnu učinkovitost, ali imaju lošu jednolikost i neravnomjernu raspodjelu debljine filma. Ciljevi male površine mogu dobiti jednoličan sloj filma, ali je učinkovitost niska.
Titanske mete visoke čvrstoće imaju visoku mehaničku čvrstoću, dug životni vijek i dobru otpornost na trošenje, ali je proces proizvodnje težak. Obične mete od titana imaju nisku mehaničku čvrstoću, sklone su habanju i imaju kratak vijek trajanja.
Titanijska meta s ujednačenom gustoćom može učiniti gustoću svakog područja sloja filma konzistentnom i dobiti sloj filma s ujednačenim performansama. Ciljani materijali nejednake gustoće dovest će do nestabilne kvalitete filma.
Različiti elementi nečistoća imaju različite učinke na svojstva titanovih filmova. Na primjer, onečišćenje Fe ozbiljno utječe na električna svojstva filma, dok Si uglavnom utječe na mehanička svojstva. Odabir titanskih meta s odgovarajućim vrstama nečistoća može optimizirati učinak filma.
Skupe mete od titana obično imaju izvrsne performanse, ali je i trošak upotrebe visok. Odabir isplativih proizvoda može smanjiti troškove uz osiguravanje kvalitete filma.

Kineska ciljna proizvodnja titana u 2020. iznosi oko 12 000 tona, što zadovoljava samo oko 1/3 potražnje domaćeg tržišta. Očekuje se da će se do 2025. kineski ciljni proizvodni kapacitet titana povećati na oko 20 000 tona.
Glavni svjetski proizvođači meta titana uključuju Praxair u Sjedinjenim Državama, Toho Mining u Japanu, Western Titanium Industry u Kini, Baoti Group, itd. Prvih pet u smislu tržišnog udjela čini približno 65% globalne ukupne proizvodnje.
Što se tiče ciljne veličine, veličina 2-4 inča čini najveći udio izlaza, što čini oko 55% ukupnog broja. Titanijske mete velikih dimenzija rastu brže i očekuje se da će dosegnuti oko 35% ukupnog broja do 2023. godine.
Iz perspektive materijala za mete, mete od titana visoke čistoće imaju najveću potražnju, čineći približno 60% ukupne količine u 2020. Mete od legure titana također imaju veliku potražnju i njihova stopa rasta je brza.
Među daljnjim primjenama titanskih meta, industrija proizvodnje poluvodiča uvijek je bila kraj s najvećom potražnjom. Međutim, industrija novih energetskih vozila ima najbrže rastuću potražnju, a očekuje se da će njezina potražnja premašiti onu u industriji poluvodiča do 2025. godine.

Izgledi:
Zbog izvrsnih fizikalnih i kemijskih svojstava, titanijske mete naširoko se koriste u optičkim premazima, dekorativnim premazima, premazima otpornim na habanje, elektroničkim uređajima, solarnim ćelijama i drugim poljima, a izgledi za njihov razvoj vrlo su široki. S napretkom znanosti i tehnologije neprestano se otkrivaju nova područja primjene. Na primjer, u područjima nove energije, biomedicine itd. također se očekuje daljnje širenje primjene titanskih meta.
Tehničke poteškoće s kojima se suočavate:
Poboljšanje čistoće titanskih meta: Iako trenutna čistoća titanskih meta već može zadovoljiti potrebe većine primjena, za neke vrhunske primjene, kao što su solarne ćelije, supravodljivi materijali itd., čistoću titanskih meta treba dodatno poboljšati poboljšana.
Optimiziranje procesa pripreme titanskih meta: Još uvijek postoje neki problemi u trenutnom procesu pripreme titanskih meta, kao što su visoka cijena, niska učinkovitost, loš učinak na okoliš itd., koje je potrebno riješiti tehnološkim inovacijama i poboljšanjem procesa.
Poboljšajte radni vijek titanske mete: Tijekom procesa premazivanja, titanska meta bit će bombardirana ionima visoke energije, uzrokujući trošenje površine i utječući na njen životni vijek. Stoga je važan tehnički problem kako poboljšati otpornost na habanje i životni vijek titanskih meta.
Budući smjer:
Razvijte nove mete od titana: Kroz znanost o materijalima i inovaciju procesa, nove mete od titana razvijene su kako bi se zadovoljile potrebe aplikacija više razine.
Optimizirajte proces pripreme: Optimizacijom procesa i nadogradnjom opreme možemo poboljšati učinkovitost pripreme titanskih ciljnih materijala, smanjiti troškove proizvodnje i poboljšati ekološku učinkovitost proizvoda.
Proširite područja primjene: Kroz tehnološko istraživanje i razvoj te razvojem tržišta, područja primjene titanskih meta bit će dodatno proširena, poput nove energije, biomedicine itd.
Općenito, titanijske mete, kao važan premazni materijal, imaju široku perspektivu razvoja, ali se također suočavaju s nekim tehničkim izazovima. Kontinuiranim tehnološkim inovacijama i razvojem tržišta očekuje se veći razvoj u budućnosti.