Titanium-Ziele Sputtering-Ziele Ti-Titan-Grad 1 -Grad 2 -Titanlegierung für medizinische Zwecke

Titanium-Ziele Sputtering-Ziele Ti-Titan-Grad 1 -Grad 2 -Titanlegierung für medizinische Zwecke

Titanspritzerziele, darunter Titanspritzer der Klasse 1, der Klasse 2 und der Titanspitzer, werden häufig in Dünnschichtdeponierungsprozessen wie der Sputterbeschichtung verwendet.und die Biokompatibilität von Titan machen es ideal für eine Vielzahl von industriellen und medizinischen AnwendungenIm Folgenden finden Sie einen detaillierten Überblick über diese Materialien und ihre typischen Anwendungen im Sputtering und in medizinischen Anwendungen:

Titanspritzerziele

Ein Sputterziel ist ein Material, das in physikalischen Dampfdeposition (PVD) -Prozessen verwendet wird, um dünne Folien auf Substrate abzulegen.Ausstoß und Ablagerung von Atomen oder Molekülen auf einem Substrat.

• Titan-Sputterziele werden üblicherweise zur Ablagerung dünner Titanfolien in Elektronik, Optik und medizinischen Geräten verwendet.
• Durch die hohe chemische Stabilität, die Biokompatibilität und das Verhältnis von Festigkeit und Gewicht ist Titan besonders für medizinische und Raumfahrtanwendungen nützlich.

Titangehalte für Sputtering und medizinische Anwendungen

Klasse 1: Handelsreines Titan (CP Ti)

• Zusammensetzung: 99,5% Titan (mit geringen Mengen Eisen und Sauerstoff).

• Mechanische Eigenschaften:

  • Die in Absatz 1 Buchstabe a genannten Anforderungen gelten für die in Absatz 1 Buchstabe b genannten Fahrzeuge.
  • Ausfallfestigkeit: ~ 170 MPa (25 ksi)
  • Ausdehnung: mindestens 24%

• Eigenschaften:

  • Die Klasse 1 ist die weichste und duktilste aller Titan-Klassen und bietet eine hervorragende Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.
  • Es ist die reinste Form von Titan und bietet eine überlegene Biokompatibilität für medizinische Anwendungen.
  • Grade 1 hat eine ausgezeichnete Schweißfähigkeit und wird häufig für medizinische Implantate und Geräte verwendet, die der rauen Körperumgebung widerstehen müssen, ohne negative Reaktionen zu verursachen.

• Medizinische Anwendung:

  • Zahn- und Orthopädieimplantate.
  • Chirurgische Werkzeuge und Prothesen.
  • Herzschrittmacherleitungen, Knochenplatten und Schrauben.

• Anwendungen für das Sputtern:

  • Dünnschichtbeschichtungen in der Elektronik- und Halbleiterindustrie.
  • Korrosionsbeständige Beschichtungen für Medizinprodukte und Implantate.
  • Beschichtungen für Katalysatoren und verschleißbeständige Oberflächen in verschiedenen industriellen Anwendungen.

Klasse 2: Handelsreines Titan (CP Ti)

• Zusammensetzung: 99% Titan (mit geringen Mengen Eisen und Sauerstoff).

• Mechanische Eigenschaften:

  • Schwerkraft: ~ 400 MPa (58 ksi)
  • Ausfallfestigkeit: ~ 275 MPa (40 ksi)
  • Verlängerung: mindestens 20%

• Eigenschaften:

  • Die Grade 2 hat eine höhere Festigkeit als die Grade 1 und beibehält gleichzeitig eine gute Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit.
  • Außerdem ist es hochgradig biokompatibel und daher für Medizinprodukte geeignet, die direkt mit dem menschlichen Körper in Berührung kommen.

• Medizinische Anwendung:

  • Implantate: für orthopädische Implantate, Rückenmarksgeräte und Zahnimplantate verwendet.
  • Chirurgische Instrumente und Prothesen.
  • Komponenten in Medizinprodukten wie Herzschrittmacher, künstliche Gelenke und Knochenschrauben.

• Anwendungen für das Sputtern:

  • Dünne Folien für optische Beschichtungen, Solarzellen und Halbleitergeräte.
  • Beschichtungen für medizinische Geräte wie chirurgische Werkzeuge und Implantate zur Verbesserung ihrer Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und ästhetischen Eigenschaften.

Titallegierungen (z. B. Ti-6Al-4V)

• Zusammensetzung: Typischerweise 90% Titan, 6% Aluminium, 4% Vanadium (Ti-6Al-4V ist das häufigste).

• Mechanische Eigenschaften:

  • Die in Absatz 1 Buchstabe a genannten Anforderungen gelten nicht für die Produktion von Kraftfahrzeugen, die mit einem Fahrzeug ausgestattet sind, das nicht in einem anderen Fahrzeug als dem in Absatz 1 Buchstabe a genannten Fahrzeug eingesetzt wird.
  • Ausfallfestigkeit: ~ 800 MPa (116 ksi)
  • Ausdehnung: 10 ∼ 15%

• Eigenschaften:

  • Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V kombinieren die Korrosionsbeständigkeit von Titan mit hoher Festigkeit und Leichtgewichtseigenschaften.
  • Diese Legierungen sind stärker und härter als reine Titangehalte, was sie ideal für strukturelle und belastbare medizinische Anwendungen macht.
  • Sie werden häufig in medizinischen Anwendungen mit hohem Stress eingesetzt, bei denen Stärke, Müdigkeitsbeständigkeit und Biokompatibilität erforderlich sind.

• Medizinische Anwendung:

  • Orthopädische Implantate: zum Beispiel Hüftprothesen, Knieimplantate und Knochenplatten.
  • Zahnimplantate und Spinalfusionsgeräte.
  • Luftfahrtkomponenten für Medizinprodukte, die eine hohe Festigkeit und ein geringes Gewicht erfordern.

• Anwendungen für das Sputtern:

  • Verwendet für Dünnschichtdeposition in Elektronik, Beschichtungen für Luftfahrtkomponenten und Katalysatoren.
  • Kann zur Ablagerung von Titallegierungsfolien für medizinische Geräte wie chirurgische Implantate und Kathoden in elektrochemischen Anwendungen verwendet werden.

Titanium für medizinische Zwecke

Titanium, insbesondere Grade 1 und Grade 2, wird in medizinischen und biomedizinischen Bereichen wegen seiner Biokompatibilität, Festigkeit und Leichtgewichtseigenschaften sehr geschätzt.Es wird häufig in medizinischen Geräten verwendet, weil es nicht schädlich für den Körper ist und keine allergischen Reaktionen verursachen kann.

Wichtige medizinische Verwendungszwecke von Titan:

1. Orthopädische Implantate: Titan wird häufig in Knochenschrauben, Platten, Gelenkersatzprodukten und Rückenmarksimplantaten verwendet, weil es die Eigenschaften von Knochen nachahmt.
2. Zahnimplantate: Titans Biokompatibilität und Festigkeit machen es zu einer perfekten Wahl für Zahnimplantate, die eine hohe Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit erfordern.
3. Medizinische Instrumente: Aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit werden oft chirurgische Werkzeuge, Nadeln, Skalpelle und andere medizinische Instrumente aus Titan oder Titanlegierungen hergestellt.
4. Prothesen: Titan wird bei der Herstellung von Prothesen und Implantaten wegen seiner Kombination aus Leichtgewicht und Festigkeit verwendet.
5. Herz-Kreislauf-Geräte: Titanium wird aufgrund seiner nicht-reaktiven Natur im menschlichen Körper bei der Herstellung von Schrittmachergehäusen, Stents und Ventilen verwendet.
6. Verschleißbeständige Beschichtungen: Titansprutterziele können verwendet werden, um dünne Beschichtungen auf medizinische Geräte zu deponieren, um die Verschleißbeständigkeit zu erhöhen, Reibung zu reduzieren und die Biokompatibilität zu verbessern.

Vorteile der Verwendung von Titan in medizinischen Anwendungen

• Korrosionsbeständigkeit: Titan bildet eine passive Oxidschicht, die es vor Korrosion in Körperflüssigkeiten schützt und somit ideal für medizinische Implantate und Geräte geeignet ist.
• Biokompatibilität: Es ist ungiftig und verursacht keine unerwünschten Reaktionen im Kontakt mit lebendem Gewebe.
• Festigkeit und Leichtigkeit: Titan ist sowohl stark als auch leicht, weshalb es ideal für Strukturimplantate geeignet ist, die Gewicht tragen müssen, ohne unnötige Masse hinzuzufügen.
• Langlebigkeit: Titan-Implantate können jahrzehntelang im menschlichen Körper bestehen, ohne sich zu abbauen, was für Implantate, die über längere Zeit funktionieren müssen, entscheidend ist.
• Nichtallergen: Titan ist im Allgemeinen hypoallergen, was es für Patienten mit Metallempfindlichkeit geeignet macht.

Schlussfolgerung:

• Titanium der Klasse 1 und Klasse 2 wird aufgrund seiner Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit häufig für medizinische Implantate und chirurgische Werkzeuge verwendet.
• Titallegierungen wie Ti-6Al-4V werden für mehr strukturelle Anwendungen verwendet, bei denen eine höhere Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit erforderlich sind.
• Titan-Sputterziele werden in Dünnschicht-Ablagerungen für eine Reihe von Anwendungen verwendet, darunter medizinische Geräte, Elektronik und optische Beschichtungen.Die Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit von Titan machen es ideal, um die Leistungsfähigkeit und Haltbarkeit von medizinischen Implantaten und biomedizinischen Geräten zu verbessern.

Haupteigenschaften und Vorteile:

1. Biokompatibilität:

   • Titanium ist eines der biokompatibelsten Metalle, was bedeutet, dass es sehr korrosionsbeständig ist und im menschlichen Körper keine schädlichen Reaktionen verursacht.Dies macht es zum Material der Wahl für Implantate und medizinische Geräte, die direkt mit Geweben oder Knochen in Berührung kommen müssen.

2. Stärke und Langlebigkeit:

   • Titan ist bekannt für sein ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit und Gewicht, was bedeutet, dass medizinische Geräte aus Titan sowohl leicht als auch stark sind.Dies macht Titanscheiben geeignet für tragende Anwendungen wie Gelenkersatz, Rückenmarksimplantate und Zahnimplantate.

3. Korrosionsbeständigkeit:

   • Titanium ist besonders in biologischen Umgebungen sehr korrosionsbeständig, was für Implantate oder Geräte, die über längere Zeit Körperflüssigkeiten ausgesetzt sind, entscheidend ist.

4. Nicht reagierend auf Körperflüssigkeiten:

   • Aufgrund seiner nicht-reaktiven Natur ist Titan sicher für die Verwendung in medizinischen Anwendungen, die eine langfristige Exposition gegenüber Blut, Salzen und anderen Körperflüssigkeiten beinhalten.

5. Anpassung von Durchmesser und Dicke:

   • Mit Durchmessern von 150 mm bis 1300 mm können diese Titandiscke individuell angepasst werden, um den spezifischen Bedürfnissen von medizinischen Anwendungen gerecht zu werden.je nach den Anforderungen der Anwendung.

Anwendungen von medizinischen runden Titandisken:

1. Medizinische Implantate:

   • Orthopädische Implantate: Titandisken können als Teile von Gelenkersatzprodukten verwendet werden, z. B. für Hüfte, Knie oder Wirbelsäule.oder zwischenwirbelschnittstellen.
   • Zahnimplantate: Titanium wird häufig in Zahnimplantaten verwendet, und diese Scheiben können zur Herstellung von Zahnkronen, Abutments und anderen Teilen von Zahnprothesen verwendet werden.

2. Chirurgische Instrumente:

   • Aus Titandisken lassen sich verschiedene chirurgische Werkzeuge wie Schneidklingen, Skalpelle, Zangen und Bohrstücke herstellen.Titans Langlebigkeit und Verschleißfestigkeit machen es ideal für Instrumente, die ihre Schärfe und Funktionalität bewahren müssen.

3. Prothesen:

   • Titandisken können als Grundmaterial für Prothesen verwendet werden, die durch ihr Leichtgewicht und ihre Festigkeit ideal für die Herstellung von Bauteilen wie Knieprothesen,Lenden, oder Hüftgelenke.

4. Chirurgische Platten und Schrauben:

   • Titandisken werden manchmal bei der Herstellung von chirurgischen Platten, Schrauben und Stäben zur Knochenbindung während orthopädischer Operationen verwendet.Diese Komponenten werden in der Regel in Größe und Form angepasst, um den spezifischen Bedürfnissen des Patienten gerecht zu werden.

5. Knochenersatz und -regeneration:

   • Bei der Rekonstruktion können Titanscheiben als Gerüst für die Knochenregeneration verwendet werden.damit Knochengewebe im Laufe der Zeit wachsen und sich an das Implantat binden kann.

6. Herz-Kreislauf-Anwendungen:

   • Titandisken können bei der Herstellung von Komponenten für Herz-Kreislauf-Implantate wie Herzklappen oder Gefäßstents verwendet werden.Durch ihre Biokompatibilität funktionieren sie sicher im Kreislauf..

7. Medizinische Beschichtungen

   • Titandisken können als Ziel in Sputterverfahren verwendet werden, um biokompatible Beschichtungen auf anderen Medizinprodukten oder Implantaten abzulegen.Die Beschichtungen können Schichten aus Titanoxid (TiO2) oder anderen Materialien enthalten, die die Oberflächeigenschaften der Implantate verbessern..

Titangehalte:

Titan wird nach seiner Zusammensetzung, seinen mechanischen Eigenschaften und seiner Reinheit in verschiedene Grade eingeteilt.Die am häufigsten verwendeten Titanlegierungen und -klassen werden nach den Standards ASTM (American Society for Testing and Materials) und ISO (International Organization for Standardization) bezeichnetHier ist ein Überblick über die wichtigsten Titangruppen und ihre typischen Anwendungen:

1. Klasse 1: Handelsreines Titan (CP Ti)

• Zusammensetzung: 99,5% Titan (mit geringen Mengen Eisen, Sauerstoff und anderen Verunreinigungen).
• Mechanische Eigenschaften:
  • Die in Absatz 1 Buchstabe a genannten Anforderungen gelten für die in Absatz 1 Buchstabe b genannten Fahrzeuge.
  • Ausfallfestigkeit: ~ 170 MPa (25 ksi)
  • Ausdehnung: mindestens 24%
• Eigenschaften:
  • Die Klasse 1 ist die weichste und duktilste aller Titan-Klassen und bietet eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit.
  • Sie ist leicht zu schweißen und daher ideal für Anwendungen mit komplexen Formen.
• Anwendungen:
  • Chemische Verarbeitung (z. B. Tanks, Rohrleitungen und Wärmetauscher).
  • Meeresumgebungen (z. B. Entsalzungsanlagen).
  • Medizinische Implantate (z. B. Zahnimplantate, Prothesen und chirurgische Werkzeuge).
  • Luft- und Raumfahrtkomponenten, bei denen die Festigkeit kein entscheidender Faktor ist.

2.Klasse 2: Handelsreines Titan

• Zusammensetzung: 99% Titan (mit geringen Mengen an Eisen, Sauerstoff und anderen Verunreinigungen).
• Mechanische Eigenschaften:
  • Schleiffestigkeit: ~ 400 MPa (58 ksi)
  • Ausfallfestigkeit: ~ 275 MPa (40 ksi)
  • Verlängerung: mindestens 20%
• Eigenschaften:
  • Eine höhere Festigkeit als die der Klasse 1 mit guter Formbarkeit und hervorragender Korrosionsbeständigkeit.
  • Die Klasse 2 ist die am weitesten verbreitete handelsübliche reine Titanqualität aufgrund ihres Gleichgewichts in Bezug auf Festigkeit, Duktilität und Korrosionsbeständigkeit.
• Anwendungen:
  • Luft- und Raumfahrtteile (z. B. Flugzeugrumpf, Flügel, Abgase).
  • Marine Ausrüstung und chemische Verarbeitung.
  • Medizinische Implantate (z. B. orthopädische Implantate, Knochenplatten).

3Klasse 3: Handelsreines Titan

• Zusammensetzung: 98,5% Titan (mit geringen Mengen an Eisen, Sauerstoff und anderen Verunreinigungen).
• Mechanische Eigenschaften:
  • Schleiffestigkeit: ~ 450 MPa (65 ksi)
  • Ausfallfestigkeit: ~ 350 MPa (51 ksi)
  • Ausdehnung: mindestens 18%
• Eigenschaften:
  • Bietet eine höhere Festigkeit als die Klassen 1 und 2, wobei eine gute Korrosionsbeständigkeit erhalten bleibt.
  • Schwieriger zu bilden als die Grade 1 und 2 aufgrund der erhöhten Festigkeit.
• Anwendungen:
  • Flugzeugkonstruktionen und -komponenten, bei denen zusätzliche Festigkeit erforderlich ist, aber das Gewicht minimiert werden muss.
  • Meeresumwelt und chemische Verarbeitung (z. B. Wärmetauscher, Reaktionsgefäße).

4.Klasse 4: Handelsreines Titan

• Zusammensetzung: 99% Titan (mit geringen Mengen an Eisen, Sauerstoff und anderen Verunreinigungen).
• Mechanische Eigenschaften:
  • Schleiffestigkeit: ~ 550 MPa (80 ksi)
  • Ausfallfestigkeit: ~ 480 MPa (70 ksi)
  • Ausdehnung: mindestens 15%
• Eigenschaften:
  • Die Stufe 4 ist die stärkste der kommerziell reinen Stufen.
  • Es hat eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, ist aber im Vergleich zu den Klassen 1 ̊3 schwieriger zu schweißen und zu formen.
• Anwendungen:
  • Luft- und Raumfahrt: verwendet in Strukturbauteilen, bei denen sowohl Festigkeit als auch Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind.
  • Chemische Verarbeitung und Anwendungen auf See (insbesondere dort, wo eine hohe Festigkeit erforderlich ist).

5.Klasse 5: Ti-6Al-4V (Titanlegierung)

• Zusammensetzung: 90% Titan, 6% Aluminium, 4% Vanadium.
• Mechanische Eigenschaften:
  • Schleiffestigkeit: ~ 900 MPa (130 ksi)
  • Ausfallfestigkeit: ~ 800 MPa (116 ksi)
  • Ausdehnung: 10 ∼ 15%
• Eigenschaften:
  • Alpha-Beta-Legierung mit hoher Festigkeit, leichtem Gewicht und hervorragender Korrosionsbeständigkeit.
  • Diese Sorte hat eine gute Schweißbarkeit und Formbarkeit, ist aber im Vergleich zu kommerziell reinen Sorten immer noch schwieriger zu bearbeiten.
• Anwendungen:
  • Luft- und Raumfahrt: für Flugzeugmotoren, Flugzeugrüstungen, Fahrwerk und Flugzeugbauteile.
  • Medizinische Implantate: für Hüftprothesen, Knochenplatten und Zahnimplantate verwendet.
  • Meeresumgebungen: insbesondere in Hochspannungskomponenten.
  • Sportgeräte: Hochleistungsfahrräder, Golfschläger usw.

6. Klasse 7: Ti-0,2Pd (Titanlegierung)

• Zusammensetzung: 0,2% Palladium, Titaneinheit.
• Mechanische Eigenschaften:
  • In Bezug auf die Festigkeit ähnlich der Klasse 2, jedoch mit einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit, insbesondere gegenüber Chlor und Meerwasser.
• Eigenschaften:
  • Die Zugabe von Palladium verleiht dieser Legierung eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen bestimmte Chloridumgebungen.
• Anwendungen:
  • Chemische Verarbeitung: in stark ätzenden Umgebungen wie Chlorproduktion und chemischen Reaktoren verwendet.

7.Klasse 9: Ti-3Al-2.5V (Titanlegierung)

• Zusammensetzung: 3% Aluminium, 2,5% Vanadium, Titanium.
• Mechanische Eigenschaften:
  • Zulassungsstärke:
  • Ausfallfestigkeit: ~ 550 MPa (80 ksi)
  • Ausdehnung: mindestens 15%
• Eigenschaften:
  • Eine Alpha-Beta-Legierung mit einem guten Gleichgewicht von Festigkeit, Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.
• Anwendungen:
  • Luft- und Raumfahrt: Bauelemente von Luftfahrzeugen.
  • Medizinische Implantate: Knochenplatten und Zahnimplantate.
  • Sportgeräte und Automobilteile.

8. Klasse 12: Ti-0,3Mo-0,8Ni (Titanlegierung)

• Zusammensetzung: 0,3% Molybdän, 0,8% Nickel, Titanium.
• Mechanische Eigenschaften:
  • Schleiffestigkeit: ~ 620 MPa (90 ksi)
  • Ausfallfestigkeit: ~ 550 MPa (80 ksi)
  • Ausdehnung: mindestens 15%
• Eigenschaften:
  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit sowohl in Schwefelsäure- als auch in Chloridumgebungen.
  • Stärker und verformbarer als reines Titan.
• Anwendungen:
  • Meeres- und chemische Verarbeitungsindustrie, einschließlich Tanks und Wärmetauscher.
  • Luft- und Raumfahrtanwendungen.

9. Klasse 23: Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitial)

• Zusammensetzung: 90% Titan, 6% Aluminium, 4% Vanadium (ähnlich der Klasse 5, jedoch mit geringeren Interstitialen).
• Mechanische Eigenschaften:
  • Schwerkraft: ~ 880 MPa (128 ksi)
  • Ausfallfestigkeit: ~ 780 MPa (113 ksi)
  • Ausdehnung: 10 ∼ 15%
• Eigenschaften:
  • Niedriger interstitialer Gehalt für eine verbesserte Duktilität und Bruchfestigkeit, was es ideal für medizinische Anwendungen macht, bei denen Müdigkeitshaltung und langfristige Zuverlässigkeit entscheidend sind.
• Anwendungen:
  • Medizinische Implantate (z. B. orthopädische und zahnärztliche Implantate).
  • Luft- und Raumfahrt und Hochleistungsanwendungen.

Schlussfolgerung:

Sputterziele aus Titanlegierungen, einschließlich TiAllegierungen, sind vielseitige Materialien, die in verschiedenen Bereichen wie Luftfahrt, Elektronik und Biomedizin für Beschichtungen eingesetzt werden.Diese Materialien bieten außergewöhnliche Eigenschaften wie Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität und Verschleißbeständigkeit, was sie ideal für anspruchsvolle Anwendungen macht, die langlebige, leistungsstarke dünne Folien erfordern.Bei der Auswahl eines Titanspritzerziels, müssen Faktoren wie Legierungszusammensetzung, Reinheit und Zielgeometrie berücksichtigt werden, um optimale Ergebnisse im Sputterprozess zu erzielen.