Про технологію виробництва титанових мішеней, захист навколишнього середовища та сталий розвиток

Титанові мішені — це мішені певної форми (наприклад, кола, квадрати або інші складні форми) і тонкі поверхні, виготовлені з чистого титану або його сплавів за допомогою спеціальних процесів. Термін «мішень» в основному використовується в областях, пов’язаних із процесами фізичного випаровування або розпилення. Наприклад, у процесах осадження тонких плівок титанові мішені служать джерелом речовини та постачають сировину.
Мішені з чистого титану та титанового сплаву є мішенями з титану. Чистий титан відноситься до матеріалу, хімічний склад якого містить понад 99,6% титану. Титанові мішені в основному використовуються в певних сферах застосування, які вимагають високої чистоти або високої провідності. Мішені з титанового сплаву — це матеріали, виготовлені з титану та інших металів (таких як алюміній, ванадій тощо) або неметалів (таких як азот, вуглець тощо), змішаних у певній пропорції. Перевага цього матеріалу полягає в тому, що різні властивості можна регулювати за потреби. , таких як міцність, зносостійкість, стійкість до корозії тощо.
Титанові мішені мають деякі видатні властивості самого титану, такі як чудова стійкість до корозії, висока міцність і низька щільність, а також хороша біосумісність, стійкість до високих температур тощо. Крім того, оскільки титанова мішень буде «уражена» для виробництва атомів титану під час процесу осадження плівки, якість її поверхні має великий вплив на якість нанесеної титанової плівки. Тому титанові мішені зазвичай потрібно тонко подрібнити, щоб отримати досить плоску поверхню без мікротріщин і забруднень. Таким чином можна забезпечити високу швидкість розпилення та високу чистоту плівки під час використання.

Вибір сировини:
Оскільки титанові мішені в основному використовуються в процесах нанесення покриттів, прийнято вибирати як сировину титанові блоки з чистотою 99,99%. Хороша сировина не повинна мати явних поверхневих дефектів, таких як окислення, домішки, тріщини тощо, що гарантує, що сировина має однорідну текстуру та високу чистоту.
Виплавка:
На стадії плавки використовується вакуумна дугова плавильна піч для нагрівання титанової сировини до температури понад 1668 градусів Цельсія (температура плавлення титану), щоб повністю розплавити сировину. Щоб запобігти змішуванню газових домішок, весь процес потрібно проводити в середовищі високого вакууму. Деякі спеціальні програми можуть вимагати роботи в середовищі захисного газу (наприклад, аргону), щоб захистити цільовий матеріал від окислення.
кування:
На цьому етапі рідкий титан заливають у форму для охолодження та затвердіння, а потім використовують гідравлічний прес для рівномірного пресування. У процесі кування, оскільки для забезпечення пластичності матеріалу необхідно підтримувати певну температуру, часто існують етапи нагрівання та збереження тепла.
чорнова обробка:
На цьому етапі мішень вперше обробляється до відповідної форми та розміру. Це може включати використання токарного верстата з ЧПК або фрези з ЧПК для точного різання та формування цільового матеріалу.
Термічна обробка:
У більшості випадків мішені потребують термічної обробки, наприклад обробки розчином або відпалу, у діапазоні 800-1000 градусів протягом кількох годин. Метою цих обробок є покращення мікроструктури матеріалу та підвищення його міцності та міцності.
Оздоблення поверхні:
Після вищезазначеної обробки цільовий матеріал потребує обробки поверхні, наприклад шліфування та полірування. Спочатку використовуйте наждачний папір для шліфування великої площі, а потім поступово зменшуйте товщину наждачного паперу для тонкого шліфування.
перевірка якості:
На цьому етапі титанова мішень пройде серію перевірок якості, включаючи ультразвукове вимірювання (ультразвукова дефектоскопія), XRD (рентгенівська дифракція) для підтвердження структури та аналіз ICP-AES або LECO для визначення хімічної чистоти.
Упаковка та транспортування: нарешті, титанові мішені потрібно упаковувати в безпиловому середовищі, зазвичай у вакуумній упаковці, щоб зберегти чистоту продукту. Потім його поміщають у спеціально розроблену коробку, щоб захистити продукт від пошкоджень під час транспортування.

Завдяки чудовим характеристикам титанові мішені широко використовуються в рідкокристалічних матеріалах для дисплеїв, сонячних елементах, магнітних матеріалах та інших полях, відіграючи ключову роль як основні матеріали. Наприклад, при виготовленні рідкокристалічних матеріалів для відображення титанові мішені можна використовувати для отримання чистих і однорідних титанових плівок шляхом магнетронного розпилення, що значно покращує продуктивність виробу. Титанові мішені широко використовуються в різних галузях промисловості та наукових досліджень:
Напівпровідникова промисловість:
Титан та його сполуки (такі як нітрид титану та оксид титану) часто використовуються для виготовлення міжфазних шарів, паяльних плівок, бар’єрних шарів тощо в напівпровідникових пристроях. Його можна використовувати для нанесення металевих плівок на кремнієві пластини та для з’єднання інших електронних елементів для формування схем.

Промисловість покриття:
Титанові мішені використовуються у фізичному осадженні з парової фази (PVD) і хімічному осадженні з газової фази (CVD) для отримання ефективних і міцних покриттів. Ці покриття використовуються в багатьох галузях, включаючи скло для захисту від сонця в будівлях, зносостійкі тверді плівки для автомобільних деталей, стійкі до корозії плівки для енергетичного обладнання, що працюють на викопних джерелах енергії, анодно-оксидні плівки, що використовуються в ювелірних виробах або цифрових виробах.
Оптична промисловість:
В оптичній промисловості титанові мішені використовуються для створення тонких плівок із такими властивостями, як антивідблиск, захист від зносу та окислення. Деякі конкретні програми включають покриття для окулярів, елементи об’єктивів камер, телескопи, мікроскопи та інші точні прилади.
Пристрій зберігання:
У пристроях зберігання даних, таких як жорсткі диски, шар магнітного ряду жорсткого диска зазвичай використовує тонку титанову плівку, яка має гарну термостабільність і зносостійкість.
Індустрія медичного обладнання:
Титан і титанові сплави широко використовуються у виробництві медичних пристроїв, таких як штучні тазостегнові суглоби та зубні імплантати. У стоматологічній галузі технологію PVD можна використовувати для нанесення титанової плівки на зубні імплантати для покращення зчеплення з кісткою та покращення біосумісності.
Титанова квадратна мішень

Титан має чудові властивості, такі як висока міцність, низька щільність і стійкість до корозії, що робить титан і його сплави широко використовуваними в багатьох галузях промисловості, таких як автомобільна, авіаційна та будівельна. Це також спричинило попит на титанові мішені у великій кількості галузей. . Однак такі процеси, як видобуток і переробка титанової руди та виробництво титанових мішеней, є енергоємними видами діяльності, які не тільки споживають велику кількість енергії, але й спричиняють певне забруднення навколишнього середовища. Тому дуже важливо враховувати захист навколишнього середовища та сталий розвиток при виробництві та використанні титанових мішеней:

Раціональне використання ресурсів:
Сприяти та впроваджувати нові технології видобутку та переробки, наприклад, гідрометалургію, щоб зменшити споживання енергії та вплив на навколишнє середовище в процесі видобутку та металургії. Сприяти розвитку та використанню відновлюваних ресурсів на основі відходів титану та відходів як сировини.
Зелене виробництво:
У процесі виробництва титанових мішеней використовуються передові технології та обладнання для захисту навколишнього середовища, щоб оптимізувати виробничий процес, зменшити викиди стічних вод, відпрацьованих газів і залишків відходів при нафтопереробці, плавці, переробці та інших ланках, а також підвищити ефективність використання енергії. Наприклад, завдяки вдосконаленій технології плавлення та конструкції охолодження матеріалу можна зменшити використання енергії та зменшити втрати тепла.
Переробка та повторне використання відходів:
Заохочуйте та сприяйте переробці титанових мішеней після використання. Шляхом розумної обробки та повторного плавлення старі титанові мішені або відходи, вироблені з них, можна перетворити на нові ресурси, щоб подовжити термін служби матеріалів. Зменшіть споживання ресурсів і енергії, необхідних для виготовлення нових титанових мішеней.
Екологічно чистий дизайн і зелені подорожі:
Титанові мішені повинні приділяти увагу екологічним питанням протягом життєвого циклу на етапі проектування продукту. Наприклад, при розширенні використання титанових мішеней у нових енергетичних транспортних засобах, літаках та інших галузях застосування легких конструктивних рішень може ефективно зменшити споживання енергії та скоротити викиди парникових газів. Викиди газів.