Tratamiento térmico de objetivos de titanio y pulverización catódica
Wstitanium es un proveedor chino de soluciones de tratamiento térmico de objetivos de titanio y pulverización catódica, dedicado a brindarle servicios integrales desde el análisis de materiales, el diseño de procesos, el tratamiento térmico hasta la inspección de calidad.
- Recocido
- Tratamiento de solución
- Termomecánico
- Sinterización por prensado en caliente
- Sinterización al vacío
- Sinterización por prensado isostático
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Tratamiento térmico de titanio y blanco de pulverización catódica
Wstitanium no solo se centra en la fabricación de titanio y blancos de pulverización catódica, sino que también se basa en sus excelentes ventajas en el tratamiento térmico para convertirse en la fuerza impulsora clave que impulsa el rendimiento de estos productos y satisface las necesidades de aplicaciones de alta gama. Wstitanium cuenta con un sistema diversificado de tecnología de tratamiento térmico. Para el titanio, abarca diversos procesos como recocido, tratamiento y envejecimiento en solución, y tratamiento termomecánico. Para blancos de pulverización catódica, utiliza sinterización por prensado en caliente, sinterización al vacío, sinterización por prensado isostático, recocido, envejecimiento en solución y otras tecnologías.
Tratamiento térmico de titanio
El titanio necesita tratamiento térmico principalmente para mejorar su estructura organizativa, mejorando así sus propiedades mecánicas, mejorando su resistencia a la corrosión, mejorando sus propiedades mecánicas y eliminando la tensión residual. El titanio presenta dos estructuras cristalinas diferentes a diferentes temperaturas. Desde temperatura ambiente hasta 882 °C, el titanio existe en una estructura hexagonal compacta (hcp), llamada fase α. Esta estructura le confiere cierta resistencia y buena plasticidad. Cuando la temperatura supera los 882 °C, el titanio sufre una transformación alotrópica y se transforma en una estructura cúbica centrada en el cuerpo (bcc), denominada fase β. La disposición atómica de la fase β es diferente a la de la fase α, lo que hace que el titanio tenga mejor plasticidad y menor resistencia a la deformación a altas temperaturas, lo que favorece el trabajo en caliente y el conformado. Esta transformación alotrópica es una base importante para el tratamiento térmico del titanio y permite cambiar su organización y propiedades mediante el tratamiento térmico.
Mejorar la estructura organizativa
En la fundición, los granos iniciales del titanio pueden ser gruesos e irregulares. Tras el tratamiento térmico, como el calentamiento y enfriamiento en la fase α o la fase α+β, los granos pueden refinarse. El refinamiento de los granos permite que el rendimiento del titanio sea más uniforme en todas las direcciones, proporcionando una base sólida para el mecanizado posterior.
Ajustar la composición de la fase
El titanio presenta dos estructuras cristalinas, la fase α y la fase β, y la proporción y distribución de las diferentes fases influyen considerablemente en su rendimiento. Por ejemplo, las aleaciones de titanio utilizadas en el sector aeroespacial pueden alcanzar una alta resistencia y buena tenacidad ajustando la proporción de las fases α y β mediante tratamiento térmico.
Mejorar la fuerza
Mediante tratamientos térmicos como el temple y el envejecimiento, se pueden introducir fases de precipitación en aleaciones de titanio o generar efectos de refuerzo por solución sólida, mejorando así su resistencia. Por ejemplo, tras el tratamiento por solución y el envejecimiento, la resistencia de la aleación de titanio Ti-6Al-4V puede mejorarse significativamente, cumpliendo así con los requisitos de uso de componentes clave como álabes de motores de aeronaves en entornos de alta tensión.
Mejorar la dureza
Una simple alta resistencia puede aumentar la fragilidad del titanio, mientras que el tratamiento térmico puede mejorar la tenacidad del material y aumentar su resistencia. Por ejemplo, el temple por subtemperatura o el doble tratamiento térmico de algunas aleaciones de titanio pueden generar una distribución de fases adecuada en el límite de grano y dentro del grano, de modo que el material presente una alta resistencia a la vez que mantiene una buena tenacidad y resistencia a la fatiga.
Mejorar el rendimiento del fresado
En las piezas de titanio que requieren mecanizado CNC, el rendimiento de corte puede mejorarse ajustando su estructura organizativa y dureza mediante un tratamiento térmico adecuado. Por ejemplo, el recocido esferoidizante permite esferoidizar las partículas de segunda fase en aleaciones de titanio, reducir el desgaste de la herramienta durante el corte y mejorar la eficiencia y la calidad del procesamiento.
Eliminar la tensión residual
El titanio inevitablemente produce tensiones residuales durante los procesos de procesamiento y fabricación, como la forja, la soldadura, el mecanizado, etc. La presencia de tensiones residuales puede causar deformación o incluso grietas en las piezas durante su uso. Mediante tratamientos térmicos como el recocido de alivio de tensiones, los átomos del titanio pueden dispersarse y reorganizarse, reduciendo así las tensiones residuales y mejorando la estabilidad dimensional y la fiabilidad de las piezas.
Tratamiento térmico de blancos de pulverización catódica
Blancos de pulverización Se refieren a los materiales objetivo bombardeados con haces de iones durante el proceso de recubrimiento por pulverización catódica, cuyos átomos se proyectan sobre la superficie del sustrato bajo el impacto de los iones para formar una película delgada. Según su composición química, los objetivos de pulverización catódica se pueden dividir en objetivos metálicos (como objetivos de cobre, aluminio, titanio, etc.), objetivos de aleación (como objetivos de seleniuro de cobre, indio y galio, utilizados en el campo de las células solares), objetivos cerámicos (como objetivos de ITO de óxido de indio y estaño, utilizados en paneles de visualización) y objetivos compuestos (como objetivos de sulfuro de zinc, utilizados en películas ópticas). Los objetivos sometidos a procesamiento en frío (como laminado, forjado, mecanizado CNC, etc.) presentan una gran cantidad de dislocaciones y distorsiones reticulares en su interior, almacenando una alta energía de distorsión. El tratamiento térmico es un proceso clave para regular eficazmente la organización y el rendimiento de los objetivos de pulverización catódica, y desempeña un papel fundamental en la mejora de la densidad, la uniformidad, la pureza y las características de pulverización de los objetivos.
Mejora la dureza y la resistencia.
Los blancos de pulverización catódica deben tener cierta dureza y resistencia para resistir fuerzas como el bombardeo iónico durante la pulverización. El tratamiento térmico puede ordenar mejor los átomos dentro del blanco y formar una estructura cristalina más estable, mejorando así la dureza y la resistencia.
Eliminar defectos internos
Inevitablemente habrá algunos defectos dentro del objetivo, como poros, microfisuras, dislocaciones, etc. A través del tratamiento térmico, se mejora la capacidad de difusión de los átomos, lo que puede reorganizar las dislocaciones, reduciendo o eliminando así estos defectos internos y mejorando la densidad y uniformidad del objetivo.
Mejorar la calidad de la superficie
El tratamiento térmico puede lograr una superficie más plana y lisa, además de reducir las impurezas y las capas de óxido. Una superficie plana y lisa mejora la uniformidad de la pulverización catódica y evita que la tasa de pulverización local sea demasiado alta o demasiado baja durante el proceso, garantizando así la uniformidad y la calidad de la película depositada.
Eliminar la tensión residual
Durante el proceso de fabricación, se generará tensión residual en el objetivo, lo que puede causar deformación y agrietamiento durante el almacenamiento o el uso. Procesos como el recocido de alivio de tensión durante el tratamiento térmico pueden eliminar eficazmente la tensión residual y mejorar la estabilidad dimensional y estructural del material del objetivo.
Capacidades de tratamiento térmico de titanio Wstitanium
Wstitanium continúa introduciendo equipos avanzados de tratamiento térmico e instrumentos de prueba, impartiendo numerosos talleres sobre este tema y atrayendo a un grupo de excelentes ingenieros de materiales y técnicos. El equipo incluye profesionales en diversas áreas, como física de materiales, química de materiales y tecnología de tratamiento térmico. Cuentan con una amplia experiencia en el campo del tratamiento térmico de titanio y blancos de pulverización catódica.
Servicio de tratamiento térmico de titanio
Recocido
Wstitanium ofrece diversos servicios de recocido, como recocido completo, recocido incompleto y recocido de alivio de tensiones. En el proceso de recocido completo, la temperatura de calentamiento se controla con precisión para que sea entre 30 y 50 °C superior a la temperatura de transformación β (Tβ). El tiempo de mantenimiento se determina mediante un cálculo preciso según las características del grado de aleación de titanio y el tamaño de la pieza de trabajo para garantizar la completa difusión de los elementos de la aleación. Posteriormente, se enfría lentamente en el horno para obtener una estructura α + β equiaxial uniforme, eliminando eficazmente el endurecimiento por acritud, mejorando la plasticidad y la tenacidad del material, y optimizando el rendimiento del procesamiento.
Para el recocido incompleto, la temperatura de calentamiento se controla estrictamente en la región de las fases α + β, inferior a Tβ, generalmente entre 700 y 850 °C. El enfriamiento por aire o en horno tras el mantenimiento no solo elimina parte de la tensión, sino que también conserva cierto efecto de endurecimiento, satisfaciendo así los requisitos específicos de resistencia y plasticidad. El recocido de alivio de tensiones se realiza a un rango de temperatura inferior de 450 a 650 °C, y el enfriamiento por aire se realiza tras 1 a 3 horas de conservación del calor, lo que elimina eficazmente la tensión residual generada por la aleación de titanio durante el procesamiento, previene la deformación y el agrietamiento de las piezas y mejora la estabilidad dimensional.
Tratamiento de solución y envejecimiento
Para las aleaciones de titanio de tipo α + β, la temperatura suele ser de 10 a 100 °C inferior a Tβ; para las aleaciones de titanio de tipo β, superior a Tβ. El tiempo de mantenimiento se calcula rigurosamente para garantizar la completa disolución de los elementos de la aleación en la matriz, y posteriormente se utiliza un método de enfriamiento rápido (como el temple) para obtener una solución sólida sobresaturada. Se selecciona una temperatura de envejecimiento adecuada dentro del rango de 450 a 650 °C, con un tiempo de mantenimiento de 4 a 24 horas, para que los átomos de soluto precipiten de la solución sólida y formen una fase de precipitación finamente dispersa, lo que mejora significativamente la resistencia y la dureza de la aleación, manteniendo una buena plasticidad y tenacidad.
Tratamiento termomecánico
Wstitanium ofrece servicios avanzados de tratamiento termomecánico, como el forjado isotérmico y el procesamiento multipaso. Durante el proceso de forjado isotérmico, la pieza de aleación de titanio se forja a una temperatura específica en la región de las fases α + β, con una baja tasa de deformación controlada con precisión. Esto permite que el material experimente una recristalización dinámica durante el proceso de deformación, obteniendo así una estructura equiaxial fina y uniforme. Esto mejora considerablemente la resistencia, la plasticidad y el rendimiento a la fatiga del material. Se utiliza ampliamente en la fabricación de piezas de alta gama, como discos de aleación de titanio para motores de aviación.
El procesamiento de múltiples pasadas utiliza laminado múltiple, forjado y otros métodos de procesamiento cuidadosamente diseñados para deformar en diferentes rangos de temperatura y, combinado con un tratamiento de recocido intermedio apropiado, refina gradualmente los granos, mejora el rendimiento integral del material y cumple con los requisitos de rendimiento de diferentes clientes para placas de aleación de titanio, barras y otros productos.
Servicio de tratamiento térmico de blancos por pulverización catódica
Tratamiento de sinterización
Para la pulverización catódica de blancos de diferentes materiales, Wstitanium ofrece diversos servicios de sinterización, como prensado en caliente, al vacío y prensado isostático. Durante la sinterización, el polvo del blanco se coloca en un molde especial y se sinteriza a temperatura y presión controladas con precisión. La temperatura se establece generalmente entre 0.6 y 0.8 veces el punto de fusión del material del blanco, y la presión se ajusta con precisión dentro del rango de 10 a 100 MPa, según el material del blanco y el rendimiento requerido. Esto promueve eficazmente el contacto y la difusión entre las partículas de polvo, inhibe el crecimiento de grano y permite obtener blancos de alta densidad, grano fino y alta calidad, ampliamente utilizados en la preparación de blancos de tungsteno de alto rendimiento, etc.
Sinterización al vacío
La sinterización al vacío sinteriza el polvo objetivo en un entorno de alto vacío (el grado de vacío generalmente se requiere entre 10⁻³ y 10⁻⁵Pa), lo que evita eficazmente la oxidación y la contaminación por impurezas, y mejora la pureza del objetivo. La temperatura de sinterización se ajusta con precisión según la composición del material del objetivo. Por ejemplo, la temperatura de sinterización al vacío de los objetivos de cobre suele ser de 800-1000 °C, lo que garantiza que el material del objetivo se densifique a alta temperatura y cumpla con los estrictos requisitos para objetivos de alta pureza, como los utilizados en la fabricación de chips semiconductores.
Sinterización por prensado isostático
La sinterización por prensado isostático incluye el prensado isostático en frío (CIP) y el prensado isostático en caliente (HIP). El prensado isostático en frío consiste en cargar el polvo objetivo en un molde elástico y utilizar un medio líquido en un recipiente de alta presión para aplicar presión uniformemente, de modo que el polvo se compacte en todas las direcciones bajo la misma presión. El prensado isostático en caliente realiza simultáneamente el proceso de compactación y sinterización a alta temperatura y alta presión, y permite preparar objetivos con formas complejas y densidad uniforme, lo que resulta especialmente adecuado para la preparación de objetivos de gran tamaño, como los objetivos de molibdeno de gran tamaño utilizados en el campo de las pantallas planas.
Recocido
Para eliminar el endurecimiento por acritud y la tensión residual generada durante la fabricación de blancos de pulverización catódica, Wstitanium ofrece servicios de recocido de recristalización y de alivio de tensiones. El recocido de recristalización calienta el blanco a 100-200 °C por encima de la temperatura de recristalización. El tiempo de mantenimiento se calcula con precisión según el tamaño del blanco y el equipo de calentamiento, generalmente de 1 a 3 horas, y luego se enfría lentamente para eliminar eficazmente el endurecimiento por acritud, restaurar la plasticidad, reorganizar los granos y mejorar la conductividad y la plasticidad del blanco. Es adecuado para blancos metálicos procesados por laminación.
La temperatura de calentamiento del recocido de alivio de tensiones suele ser inferior a la temperatura de recristalización, entre 200 y 600 °C. Tras una o dos horas de mantenimiento, se enfría al aire o en un horno. Esto elimina eficazmente la tensión residual generada durante el procesamiento, el ensamblaje o el uso del objetivo, y mejora su estabilidad dimensional y fiabilidad. Es especialmente importante para materiales como los objetivos cerámicos, que son propensos a la tensión residual durante el procesamiento.
Conclusión
En el campo de la fabricación de titanio y blancos de pulverización catódica, Wstitanium ha mejorado continuamente el rendimiento y la calidad de sus productos gracias a sus excepcionales ventajas en el tratamiento térmico, brindando soporte a numerosas industrias de alta gama. En el futuro, seguiremos liderando la innovación tecnológica y nos orientaremos a sus necesidades, ampliaremos continuamente nuestras áreas de negocio, fortaleceremos nuestra influencia en el sector y contribuiremos en mayor medida al desarrollo de la ciencia y la fabricación de materiales.
