Traitement thermique du titane et de la cible de pulvérisation cathodique
Wstitanium est un fournisseur chinois de solutions de traitement thermique de cibles de titane et de pulvérisation cathodique, dédié à vous fournir des services à guichet unique allant de l'analyse des matériaux, de la conception des processus, du traitement thermique à l'inspection de la qualité.
- Recuit
- Traitement en solution
- Thermomécanique
- Frittage par pressage à chaud
- Frittage sous vide
- Pressage isostatique Frittage
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Traitement thermique du titane et de la cible par pulvérisation cathodique
Wstitanium se concentre non seulement sur la fabrication de cibles en titane et de cibles de pulvérisation cathodique, mais s'appuie également sur ses atouts exceptionnels en matière de traitement thermique pour devenir un acteur majeur de la performance de ces produits et répondre aux besoins des applications haut de gamme. Wstitanium dispose d'un système technologique de traitement thermique diversifié. Pour le titane, il couvre divers procédés tels que le recuit, la mise en solution et le vieillissement, ainsi que le traitement thermomécanique. Pour les cibles de pulvérisation cathodique, le frittage par pressage à chaud, le frittage sous vide, le frittage par pressage isostatique, le recuit et le vieillissement en solution sont des technologies complémentaires.
Traitement thermique du titane
Le traitement thermique du titane vise principalement à améliorer sa structure cristalline, améliorant ainsi ses propriétés mécaniques, sa résistance à la corrosion et l'élimination des contraintes résiduelles. Le titane présente deux structures cristallines distinctes à différentes températures. De la température ambiante à 882 °C, il se présente sous la forme d'une structure hexagonale compacte (hcp), appelée phase α. Cette structure lui confère une certaine résistance et une bonne plasticité. Au-delà de 882 °C, le titane subit une transformation allotropique et se transforme en une structure cubique centrée (bcc), appelée phase β. L'arrangement atomique de la phase β est différent de celui de la phase α, ce qui confère au titane une meilleure plasticité et une moindre résistance à la déformation à haute température, ce qui favorise le travail à chaud et le formage. Cette transformation allotropique est une base importante pour le traitement thermique du titane et permet de modifier son organisation et ses propriétés.
Améliorer la structure organisationnelle
Lors de la coulée, les grains initiaux de titane peuvent être grossiers et irréguliers. Après un traitement thermique, tel qu'un chauffage et un refroidissement en phase α ou α+β, les grains peuvent être affinés. Ces grains affinés permettent d'uniformiser les performances du titane dans toutes les directions, offrant ainsi une base solide pour l'usinage mécanique ultérieur.
Ajuster la composition de phase
Le titane possède deux structures cristallines, les phases α et β, dont la proportion et la répartition ont une grande influence sur les performances. Par exemple, les alliages de titane utilisés dans le secteur aérospatial peuvent obtenir une résistance élevée et une bonne ténacité en ajustant la proportion de phases α et β par traitement thermique.
Améliorez la force
Grâce à des traitements thermiques tels que la trempe et le vieillissement, des phases de précipitation peuvent être introduites dans les alliages de titane ou des effets de renforcement par solution solide peuvent être obtenus, améliorant ainsi la résistance du titane. Par exemple, après mise en solution et vieillissement, la résistance de l'alliage de titane Ti-6Al-4V peut être considérablement améliorée, répondant ainsi aux exigences d'utilisation de composants clés tels que les aubes de moteurs d'avion dans des environnements soumis à de fortes contraintes.
Améliorer la ténacité
Une résistance élevée peut à elle seule accroître la fragilité du titane, tandis qu'un traitement thermique peut améliorer la ténacité du matériau tout en augmentant sa résistance. Par exemple, la trempe à basse température ou le double traitement thermique de certains alliages de titane peuvent former une distribution de phase raisonnable aux joints de grains et à l'intérieur de ceux-ci, conférant au matériau une résistance élevée tout en conservant une bonne ténacité et une bonne résistance à la fatigue.
Améliorer les performances de fraisage
Pour les pièces en titane devant être usinées CNC, les performances de coupe peuvent être améliorées en ajustant leur structure et leur dureté grâce à un traitement thermique approprié. Par exemple, le recuit de sphéroïdisation permet de sphéroïdiser les particules de seconde phase des alliages de titane, de réduire l'usure des outils lors de la coupe et d'améliorer l'efficacité et la qualité de l'usinage.
Éliminer les contraintes résiduelles
Le titane produit inévitablement des contraintes résiduelles lors des processus de transformation et de fabrication, tels que le forgeage, le soudage, l'usinage, etc. La présence de contraintes résiduelles peut entraîner une déformation, voire une fissuration, des pièces lors de leur utilisation. Grâce à des traitements thermiques tels que le recuit de détente, les atomes du titane peuvent se diffuser et se réorganiser, réduisant ainsi les contraintes résiduelles et améliorant la stabilité dimensionnelle et la fiabilité des pièces.
Traitement thermique des cibles de pulvérisation
Cibles de pulvérisation Les cibles de pulvérisation cathodique sont des matériaux bombardés par des faisceaux d'ions lors du processus de revêtement par pulvérisation cathodique. Leurs atomes sont projetés à la surface du substrat sous l'effet des ions pour former une couche mince. Selon leur composition chimique, les cibles de pulvérisation cathodique peuvent être classées en cibles métalliques (telles que les cibles en cuivre, en aluminium, en titane, etc.), en cibles en alliage (telles que les cibles en séléniure de cuivre, d'indium et de gallium utilisées dans les cellules solaires), en cibles céramiques (telles que les cibles en oxyde d'indium et d'étain ITO utilisées dans les panneaux d'affichage) et en cibles composites (telles que les cibles en sulfure de zinc utilisées dans les films optiques). Les cibles ayant subi un traitement à froid (tel que le laminage, le forgeage, l'usinage CNC, etc.) présentent un grand nombre de dislocations et de distorsions de réseau, emmagasinant une énergie de distorsion élevée. Le traitement thermique est un processus clé pour réguler efficacement l'organisation et les performances des cibles de pulvérisation cathodique, et joue un rôle essentiel dans l'amélioration de la densité, de l'uniformité, de la pureté et des caractéristiques de pulvérisation cathodique des cibles.
Améliorer la dureté et la résistance
Les cibles de pulvérisation doivent présenter une certaine dureté et une certaine résistance pour résister aux forces telles que le bombardement ionique lors de la pulvérisation. Le traitement thermique permet d'ordonner les atomes à l'intérieur de la cible et de former une structure cristalline plus stable, améliorant ainsi la dureté et la résistance.
Éliminer les défauts internes
Il y aura inévitablement des défauts à l'intérieur de la cible, tels que des pores, des microfissures, des dislocations, etc. Grâce au traitement thermique, la capacité de diffusion des atomes est améliorée, ce qui peut réorganiser les dislocations, réduisant ou éliminant ainsi ces défauts internes et améliorant la densité et l'uniformité de la cible.
Améliorer la qualité de surface
Le traitement thermique permet d'obtenir une surface plus plane et plus lisse, réduisant ainsi les impuretés et les couches d'oxyde. Une surface plane et lisse améliore l'uniformité de la pulvérisation cathodique et évite les cas où le taux de pulvérisation local est trop élevé ou trop faible pendant le processus, garantissant ainsi l'uniformité et la qualité du film déposé.
Éliminer les contraintes résiduelles
Des contraintes résiduelles sont générées dans la cible lors du processus de fabrication, ce qui peut entraîner une déformation et une fissuration de la cible lors du stockage ou de l'utilisation. Des procédés tels que le recuit de détente lors du traitement thermique peuvent éliminer efficacement les contraintes résiduelles et améliorer la stabilité dimensionnelle et structurelle du matériau cible.
Capacités de traitement thermique du titane Wstitanium
Wstitanium continue de développer des équipements de traitement thermique et des instruments de test de pointe, couvrant plusieurs ateliers de traitement thermique de pointe et attirant un groupe d'ingénieurs et de techniciens d'excellence en matériaux. L'équipe comprend des professionnels de nombreux domaines, tels que la physique et la chimie des matériaux, ainsi que les technologies de traitement thermique. Ils possèdent de nombreuses années d'expérience dans le traitement thermique du titane et des cibles de pulvérisation cathodique.
Service de traitement thermique du titane
Recuit
Wstitanium offre une variété de services de recuit, tels que le recuit complet, le recuit incomplet et le recuit de détente. Lors du recuit complet, la température de chauffage est contrôlée avec précision pour être supérieure de 30 à 50 °C à la température de transformation β (Tβ). Le temps de maintien est déterminé par un calcul précis en fonction des caractéristiques de la nuance d'alliage de titane et de la taille de la pièce, afin de garantir une diffusion complète des éléments de l'alliage. Le matériau est ensuite refroidi lentement au four pour obtenir une structure α + β équiaxe uniforme, éliminant ainsi efficacement l'écrouissage, améliorant la plasticité et la ténacité du matériau, et améliorant les performances d'usinage.
Pour le recuit incomplet, la température de chauffage est strictement contrôlée dans la zone α + β, inférieure à Tβ, généralement entre 700 et 850 °C. Le refroidissement à l'air ou au four après maintien permet non seulement d'éliminer certaines contraintes, mais aussi de conserver un certain effet de durcissement, répondant ainsi aux exigences spécifiques de résistance et de plasticité. Le recuit de détente est réalisé à une température inférieure de 450 à 650 °C, et le refroidissement à l'air est effectué après 1 à 3 heures de maintien à chaud, ce qui élimine efficacement les contraintes résiduelles générées par l'alliage de titane pendant l'usinage, prévient la déformation et la fissuration des pièces et améliore la stabilité dimensionnelle.
Traitement de solution et vieillissement
Pour les alliages de titane de type α + β, la température est généralement inférieure de 10 à 100 °C à Tβ ; pour les alliages de titane de type β, elle est supérieure à Tβ. Le temps de maintien est calculé rigoureusement pour garantir la dissolution complète des éléments de l'alliage dans la matrice, puis un refroidissement rapide (par exemple, la trempe) est utilisé pour obtenir une solution solide sursaturée. La température de vieillissement doit être choisie entre 450 et 650 °C, et le temps de maintien doit varier de 4 à 24 heures, afin que les atomes du soluté précipitent de la solution solide pour former une phase de précipitation finement dispersée, améliorant ainsi significativement la résistance et la dureté de l'alliage tout en préservant une bonne plasticité et une bonne ténacité.
Traitement thermomécanique
Wstitanium propose des services de traitement thermomécanique avancés, tels que le forgeage isotherme et l'usinage multipasses. Lors du forgeage isotherme, la billette en alliage de titane est forgée à une température spécifique dans la zone de phase α + β, à une faible vitesse de déformation contrôlée avec précision. Le matériau subit ainsi une recristallisation dynamique pendant la déformation. Il obtient ainsi une structure équiaxe uniforme et fine, améliorant considérablement la résistance, la plasticité et la résistance à la fatigue du matériau. Ce matériau est largement utilisé dans la fabrication de pièces haut de gamme, telles que les disques en alliage de titane pour moteurs d'avion.
Le traitement multi-passes utilise plusieurs méthodes de laminage, de forgeage et d'autres méthodes de traitement soigneusement conçues pour déformer dans différentes plages de température, et combinées à un traitement de recuit intermédiaire approprié, affinent progressivement les grains, améliorent les performances globales du matériau et répondent aux exigences de performance de différents clients pour les plaques, barres et autres produits en alliage de titane.
Service de traitement thermique des cibles par pulvérisation cathodique
Traitement de frittage
Pour la pulvérisation cathodique de cibles de différents matériaux, Wstitanium propose divers traitements de frittage, tels que le frittage par pressage à chaud, le frittage sous vide et le frittage par pressage isostatique. Lors du frittage par pressage à chaud, la poudre cible est placée dans un moule spécial et frittée à température et pression contrôlées avec précision. La température est généralement comprise entre 0.6 et 0.8 fois le point de fusion du matériau cible, et la pression est ajustée avec précision dans une plage de 10 à 100 MPa en fonction du matériau cible et des performances requises. Cela favorise efficacement le contact et la diffusion entre les particules de poudre, inhibe la croissance des grains et permet d'obtenir des cibles de haute qualité, à haute densité et à grains fins, largement utilisées dans la préparation de cibles en tungstène hautes performances, etc.
Frittage sous vide
Le frittage sous vide consiste à fritter la poudre cible sous vide poussé (le degré de vide requis est généralement compris entre 10⁻³ et 10⁻⁵Pa), ce qui évite efficacement l'oxydation et la contamination par les impuretés, et améliore la pureté de la cible. La température de frittage est précisément définie en fonction de la composition du matériau cible. Par exemple, la température de frittage sous vide des cibles en cuivre est généralement comprise entre 800 et 1000 XNUMX °C, ce qui garantit une densification à haute température du matériau cible et répond aux exigences strictes des cibles de haute pureté, telles que la fabrication de puces semi-conductrices.
Frittage par pressage isostatique
Le frittage par pressage isostatique comprend le pressage isostatique à froid (CIP) et le pressage isostatique à chaud (CIC). Le pressage isostatique à froid consiste à charger la poudre cible dans un moule élastique et à utiliser un milieu liquide dans un récipient haute pression pour appliquer une pression uniforme afin de compacter la poudre dans toutes les directions sous la même pression. Le pressage isostatique à chaud réalise simultanément le compactage et le frittage à haute température et haute pression, et permet de préparer des cibles de formes complexes et de densité uniforme, ce qui est particulièrement adapté à la préparation de cibles de grande taille, telles que les cibles en molybdène de grande taille utilisées dans le domaine des écrans plats.
Recuit
Pour éliminer l'écrouissage et les contraintes résiduelles générés lors de la fabrication des cibles de pulvérisation cathodique, Wstitanium propose des services de recuit de recristallisation et de recuit de détente. Le recuit de recristallisation chauffe la cible à une température supérieure de 100 à 200 °C à sa température de recristallisation. Le temps de maintien est calculé avec précision en fonction de la taille de la cible et de l'équipement de chauffage, généralement de 1 à 3 heures. Le refroidissement est ensuite lent pour éliminer efficacement l'écrouissage, restaurer la plasticité, réorganiser les grains et améliorer la conductivité et la plasticité de la cible. Ce procédé est adapté aux cibles métalliques laminées.
La température de chauffage du recuit de détente est généralement inférieure à la température de recristallisation, entre 200 et 600 °C. Après un maintien de 1 à 2 heures, la cible est refroidie à l'air ou au four. Cela élimine efficacement les contraintes résiduelles générées lors du traitement, de l'assemblage ou de l'utilisation de la cible, et améliore sa stabilité dimensionnelle et sa fiabilité. Ce procédé est particulièrement important pour les matériaux tels que les cibles céramiques, sujets aux contraintes résiduelles lors du traitement.
Conclusion
Dans le domaine de la fabrication de cibles en titane et de pulvérisation cathodique, Wstitanium améliore continuellement les performances et la qualité de ses produits grâce à ses atouts exceptionnels en matière de traitement thermique, venant ainsi en aide à de nombreuses industries haut de gamme. À l'avenir, nous continuerons d'innover technologiquement et de répondre à vos besoins, de développer continuellement nos secteurs d'activité, de renforcer notre influence industrielle et de contribuer davantage au développement de la science des matériaux et de la fabrication.
