Титаниева цел

Титановата мишена е специален материал, използван главно в технологията за физическо отлагане на пари (PVD) и магнетронно разпрашване (Magnetron Sputtering). Сред тях PVD технологията се използва широко в производството на усъвършенствани покрития, докато магнетронното разпрашване обикновено се използва в производствения процес на полупроводникови чипове и електронни компоненти. Титаниевите мишени са изработени от чист титан или титаниева сплав като основен компонент и са внимателно произведени. Уникалните му предимства включват изключително висока твърдост и плътност, както и отлична устойчивост на корозия, което го прави стабилен в различни среди. Освен това титаниевите мишени имат добра топлопроводимост и висока чистота, осигурявайки отлична производителност за технология за разпръскване на тънък слой.
Титановата мишена е плоча от титан или титаниева сплав с висока чистота, произведена чрез процес на вакуумно топене и леене по облекло. Най-забележителните му свойства са висока чистота и отлична плътност. Плътността на висококачествените титанови цели може да достигне повече от 99,5%, а примесните елементи са изключително ниски, като Fe, Si, O, N, H и други елементи са по-малко от 100ppm. Това прави физическите и химичните свойства на титановата цел далеч надхвърлящи тези на обикновения промишлен чист титан.
Освен това титаниевите мишени предлагат отлична равномерност. По време на процеса на подготовка бяха използвани многократни обработки на топене и охлаждане за ефективно подобряване на структурната еднородност на титановата цел. Повърхността на мишената е гладка и чиста, вътрешната структура е плътна, а зърната са фини, което осигурява еднаквост на отложения филмов слой. Титаниевите мишени също имат отлична топлопроводимост и малък термичен стрес, което ги прави по-малко склонни към напукване и способни да издържат на процеси на разпрашаване с висока мощност или дъгово изпаряване. В допълнение, титаниевата мишена има висока механична якост, която може ефективно да удължи нейния експлоатационен живот и да намали загубата на целта, като по този начин подобрява цялостната ѝ производителност и използваема стойност.

⑴Магнетронно разпрашване:
Приготвяне на оптични покрития, като антирефлексни покрития за лещи за очила, антирефлексни покрития за лещи и др.
Подгответе базирани на титан магнитни записи за съхранение на данни, като компютърни твърди дискове.
Подготовка на проводими филми на основата на титан за използване като електроди в LCD дисплеи.
⑵Лазерно разпръскване:
Подгответе повърхностно закален слой от механични части, за да подобрите устойчивостта на износване.
Подготовка на повърхностни покрития върху биомедицински материали от титанови сплави за подобряване на биосъвместимостта.
⑶Изпарение на дъгата:
Подготовка на прозрачен проводим филм за преден електрод на слънчева клетка.
Изготвяне на усилващи слоеве на основата на титан от композитни материали.
⑷Изпарение с електронен лъч:
Подготовка на заден електрод за рутилови слънчеви клетки.
Изготвяне на антирефлексни фолиа и пасивиращи фолиа за фотоволтаични устройства.
Подготовка на покрития за автомобилни амортисьори.
⑸Йонно покритие:
Приготвяне на биоактивни покрития за импланти от титанова сплав в дентална и ортопедична хирургия за подобряване на силата на свързване между костта и имплантите.
Приготвяне на износоустойчиви и антикорозионни покрития за бутала на автомобилни двигатели.
Подгответе повърхностно закален слой от металорежещи инструменти, за да подобрите ефективността на рязане.
⑹ Химическо покритие:
Подготовка на проводими слоеве за свързване на електронни платки.
Приготвяне на гланцово покритие за автомобилни декоративни части.
Приготвяне на покрития с висока отразяваща способност за оптични компоненти.
⑺Отлагане на атомен слой (ALD):
Подготовка на дифузионни бариерни слоеве за нови типове памети като медни връзки.
Изготвяне на оптични филтри за сензори за изображения.
Подготовка на повърхностни слоеве за соларни клетки.
⑻3D печат:
Подготовка на персонализирани импланти и стентове от титаниева сплав за медицинска употреба.
Подготовка на леки структурни части за космическата индустрия.
Изготвяне на метални функционални части за сложни форми.

⑴Металургия
Принцип: Вакуумно дъгово топене и други технологии се използват за топене на титан с висока чистота и след това се подлагат на множество обработки на топене и закаляване, студено валцуване или коване, за да се направят титанови мишени.
Поток на процеса: избор на материал→топене→закаляване и коване→обработка→тестване
Предимства: Титановият целеви материал има висока плътност, висока чистота и добра еднородност.
Недостатъци: сложен процес, висока консумация на енергия и висока цена.
⑵Метод на синтероване на прах
Принцип: Титанов прах с висока чистота се пресова и оформя, след което се синтерова и уплътнява, за да се направи титанова мишена.
Процесен поток: съставки→пресоване→синтероване→машинна обработка→тестване
Предимства: прост процес и ниска цена.
Недостатъци: Плътността е малко по-ниска, порите са малко повече и еднородността е малко по-лоша.

⑶Метод на термично пръскане
Принцип: Технологията за термично пръскане се използва за пръскане на разтопен титанов прах върху основния материал с високоскоростен въздушен поток, за да се образува титанова цел.
Поток на процеса: избор на материал → термично пръскане → механична обработка → тестване
Предимства: Процесът е прост, качеството е контролируемо и титаниеви цели могат да бъдат приготвени върху различни субстрати.
Недостатъци: Качеството на повърхността е леко лошо и изисква последваща механична обработка.
⑷3D печат
Принцип: Използвайте източници на енергия като лазери за синтероване на прах от титаниева сплав слой по слой и директно отпечатване и оформяне на титанови мишени.
Поток на процеса: съставки → 3D печат и формоване → последваща обработка
Предимства: Цели с различни сложни форми могат да бъдат персонализирани според нуждите.
Недостатъци: по-бавна скорост на печат и по-висока цена.
⑸Метод на центрофугиране
Принцип: Използвайки метода на струйно пръскане с въртящ се електрод, разтопеният титанов метал се пулверизира и отлага върху колектора, за да образува титанова мишена с форма на люспи.
Поток на процеса: топене → формоване с ротационен спрей → термична обработка → механична обработка → тестване
Предимства: бърза скорост на формоване и относително равномерно качество.
Недостатъци: Адхезията е леко лоша и изисква последваща термична обработка.
⑹Метод на свързване чрез разпръскване
Принцип: Първо върху субстрата се напръсква слой от чист титанов филм и след това титаниевата цел се приготвя чрез високотемпературно горещо пресоване.
Поток на процеса: обработка на субстрата → образуване на разпрашен филм → горещо пресоване → механична обработка → проверка
Предимства: висока якост на свързване, плътно свързване между целевия материал и субстрата.
Недостатъци: сложен процес и дълго време за подготовка.
⑺Метод на йонна имплантация
Принцип: Инжектирайте азотна и въглеродна плазма в титаниева матрица с висока чистота и след това претърпете топлинна обработка, за да образувате титаниево анионно съединение на повърхността, за да подготвите композитна мишена.
Поток на процеса: обработка с бомбардиране → йонна имплантация → топлинна обработка → механична обработка → откриване
Предимства: Могат да се приготвят повърхностно функционализирани композитни цели.
Недостатъци: Могат да се подготвят само тънки цели и е по-трудно да се използва в големи площи.

По-дебелите титанови мишени имат по-дълъг живот на разпръскване, намаляват честотата на промените на целите и подобряват ефективността на работа. Разпределението на дебелината на филма обаче е неравномерно и целта трябва да се завърти, за да се подобри. По-тънките титанови цели имат по-равномерно разпределение на дебелината на филма.
Филмът, приготвен от титанов целеви материал с висока чистота (като 99,99%), има висока чистота и добра производителност. Въпреки това целевият материал се износва бързо, което увеличава оперативните разходи. Въпреки че мишените от титан с ниска чистота имат предимства по отношение на разходите, съдържанието на примеси в отложения филм е високо, което се отразява на производителността на филма.
Слоят от титанов целеви филм с висока плътност има добра плътност и силна адхезия. Твърде високата плътност обаче също ще увеличи напрежението в мембраната. Титаниеви цели с умерена плътност могат да получат филмов слой с балансирана производителност.
Ярките и плоски титанови мишени отлагат филми с по-добро качество на повърхността. Но прекомерното полиране също може да причини проблеми с отделянето на частици. Умерената грапавост на повърхността спомага за подобряване на адхезията на филма.
Големите титаниеви мишени имат висока работна ефективност, но имат лоша равномерност и неравномерно разпределение на дебелината на филма. Целите с малка площ могат да получат равномерен филмов слой, но ефективността е ниска.
Високоякостните титанови цели имат висока механична якост, дълъг експлоатационен живот и добра устойчивост на износване, но производственият процес е труден. Обикновените титанови мишени имат ниска механична якост, склонни са към износване и имат кратък експлоатационен живот.
Титанова мишена с еднаква плътност може да направи плътността на всяка област от филмовия слой последователна и да получи филмов слой с еднаква производителност. Целевите материали с неравномерна плътност ще доведат до нестабилно качество на филма.
Различните примесни елементи имат различен ефект върху свойствата на титановите филми. Например, замърсяването с Fe сериозно засяга електрическите свойства на филма, докато Si засяга главно механичните свойства. Изборът на титанови мишени с подходящи типове примеси може да оптимизира производителността на филма.
Скъпите титаниеви цели обикновено имат отлична производителност, но цената на употреба също е висока. Изборът на рентабилни продукти може да намали разходите, като същевременно гарантира качество на филма.

Целевото производство на титан в Китай през 2020 г. е около 12 000 тона, което отговаря само на около 1/3 от търсенето на вътрешния пазар. Очаква се до 2025 г. целевият капацитет за производство на титан в Китай да се увеличи до около 20 000 тона.
Основните световни производители на титан включват Praxair в Съединените щати, Toho Mining в Япония, Western Titanium Industry в Китай, Baoti Group и т.н. Първите пет по отношение на пазарен дял представляват приблизително 65% от глобалното общо производство.
По отношение на целевия размер размерът на 2-4 инча представлява най-голямата част от продукцията, представляваща около 55% от общата сума. Големите титаниеви цели растат по-бързо и се очаква да достигнат около 35% от общия брой до 2023 г.
От гледна точка на материалите за мишени, мишените от титан с висока чистота имат най-голямо търсене, което представлява приблизително 60% от общото количество през 2020 г. Мишените от титанови сплави също имат силно търсене и темпът им на растеж е бърз.
Сред приложенията надолу по веригата на титанови мишени, индустрията за производство на полупроводници винаги е била най-голямото търсене. Индустрията за нови енергийни превозни средства обаче има най-бързо нарастващо търсене и се очаква търсенето й да надхвърли това на полупроводниковата индустрия до 2025 г.

Перспективи:
Благодарение на отличните си физични и химични свойства, титановите мишени се използват широко в оптични покрития, декоративни покрития, устойчиви на износване покрития, електронни устройства, слънчеви клетки и други области и перспективите за тяхното развитие са много широки. С напредването на науката и технологиите непрекъснато се откриват нови области на приложение. Например, в областта на новата енергия, биомедицината и т.н., приложението на титаниеви мишени също се очаква да бъде допълнително разширено.
Срещнати технически затруднения:
Подобряване на чистотата на титаниеви мишени: Въпреки че настоящата чистота на титаниеви мишени вече може да отговори на нуждите на повечето приложения, за някои приложения от висок клас, като слънчеви клетки, свръхпроводящи материали и т.н., чистотата на титаниевите мишени трябва да бъде допълнително подобрен.
Оптимизиране на процеса на подготовка на титаниеви мишени: Все още има някои проблеми в текущия процес на подготовка на титаниеви мишени, като висока цена, ниска ефективност, лошо екологично представяне и т.н., които трябва да бъдат решени чрез технологични иновации и подобряване на процеса.
Подобряване на експлоатационния живот на титаниевата мишена: По време на процеса на нанасяне на покритие титаниевата мишена ще бъде бомбардирана от високоенергийни йони, причинявайки износване на нейната повърхност и засягайки експлоатационния й живот. Следователно, как да се подобри устойчивостта на износване и експлоатационния живот на титаниевите цели е важен технически проблем.
Бъдеща посока:
Разработете нови титаниеви мишени: Чрез науката за материалите и иновациите на процесите се разработват нови титаниеви мишени, за да отговорят на нуждите на приложения от по-висок клас.
Оптимизирайте процеса на подготовка: Чрез оптимизиране на процеса и надграждане на оборудването можем да подобрим ефективността на подготовката на титанови целеви материали, да намалим производствените разходи и да подобрим екологичните характеристики на продукта.
Разширяване на областите на приложение: Чрез технологично изследване и развитие и развитие на пазара, областите на приложение на титаниеви мишени ще бъдат допълнително разширени, като нова енергия, биомедицина и др.
Като цяло титаниевите мишени, като важен материал за покритие, имат широки перспективи за развитие, но също така са изправени пред някои технически предизвикателства. Чрез непрекъснати технологични иновации и развитие на пазара се очаква да се постигне по-голямо развитие в бъдеще.