チタンおよびスパッタリングターゲットの熱処理
Wstitanium は、チタンおよびスパッタリングターゲットの熱処理ソリューションを提供する中国企業で、材料分析、プロセス設計、熱処理から品質検査まで、ワンストップのサービスの提供に尽力しています。
- アニーリング
- 溶体化処理
- 熱機械
- ホットプレス焼結
- 真空焼結
- 等方加圧焼結
チタンワークショップ
当社の強力な施設
チタンおよびスパッタリングターゲットの熱処理
Wstitaniumは、チタンおよびスパッタリングターゲットの製造に注力するだけでなく、熱処理における卓越した優位性を活かし、これらの製品の性能向上とハイエンドアプリケーションのニーズへの対応の中核を担っています。Wstitaniumは多様な熱処理技術体系を有しており、チタンに関しては、焼鈍処理、溶体化処理・時効処理、熱処理加工処理など、様々なプロセスを網羅しています。スパッタリングターゲットに関しては、ホットプレス焼結、真空焼結、静水圧加圧焼結、焼鈍処理、溶体化処理・時効処理などの技術を提供しています。
チタン熱処理
チタンに熱処理が必要なのは、主に組織構造を改善し、それによって機械的性質を改善し、耐食性を高め、機械的性質を改善し、残留応力を除去するためです。 チタンは、異なる温度で882つの異なる結晶構造を示します。 室温から882℃まで、チタンはα相と呼ばれる六方最密充填構造（hcp）で存在します。 この構造はチタンに一定の強度と良好な可塑性を与えます。 温度がXNUMX℃を超えると、チタンは同素体変態を起こし、体心立方構造（bcc）、つまりβ相に変態します。 β相の原子配列はα相とは異なり、そのためチタンは高温でより優れた可塑性とより低い変形抵抗を持ち、熱間加工と成形に適しています。 この同素体変態はチタン熱処理の重要な基礎であり、熱処理によってチタンの組織と特性を変えることを可能にします。
組織構造の改善
鋳造においては、チタンの初期結晶粒は粗大で不均一な場合があります。α相域またはα+β相域での加熱・冷却などの熱処理を施すことで、結晶粒を微細化することができます。微細化された結晶粒は、チタンの性能をあらゆる方向でより均一にし、その後の機械加工のための良好な組織基盤を提供します。
相構成を調整する
チタンはα相とβ相という2つの結晶構造を持ち、異なる相の割合と分布は性能に大きな影響を与えます。例えば、航空宇宙分野で使用されるチタン合金は、熱処理によってα相とβ相の割合を調整することで、高い強度と優れた靭性を得ることができます。
強度を向上させる
焼入れや時効処理などの熱処理工程により、チタン合金に析出相を導入したり、固溶強化効果を生み出したりすることで、チタンの強度を向上させることができます。例えば、Ti-6Al-4Vチタン合金は溶体化処理と時効処理を施すことで強度が大幅に向上し、高応力環境下における航空機エンジンブレードなどの重要部品の使用要件を満たすことができます。
靭性を高める
単に強度が高いだけではチタンの脆さが増す可能性がありますが、熱処理によって強度を高めながら靭性を向上させることができます。例えば、一部のチタン合金では、低温焼入れや二度熱処理を施すことで、粒界および粒内に適切な相分布を形成することができ、良好な靭性と耐疲労性を維持しながら高強度を実現できます。
フライス加工性能の向上
CNC加工が必要なチタン部品の場合、適切な熱処理によって組織構造と硬度を調整することで、切削性能を向上させることができます。例えば、球状化焼鈍処理はチタン合金中の第二相粒子を球状化し、切削中の工具摩耗を低減し、加工効率と加工品質を向上させることができます。
残留応力を除去する
チタンは、鍛造、溶接、機械加工などの加工・製造工程において、必然的に残留応力を生じます。残留応力の存在は、使用中に部品の変形やひび割れを引き起こす可能性があります。応力除去焼鈍などの熱処理工程を経ることで、チタン内部の原子が拡散・再配列し、残留応力を低減することで、部品の寸法安定性と信頼性を向上させることができます。
スパッタリングターゲットの熱処理
スパッタリングターゲット スパッタリングターゲットとは、スパッタリングコーティング工程でイオンビームを照射するターゲット材料のことで、イオンの衝撃によって原子が基板の表面に叩き出され、薄膜を形成します。スパッタリングターゲットは、化学組成によって、金属ターゲット（銅ターゲット、アルミニウムターゲット、チタンターゲットなど）、合金ターゲット（太陽電池分野で使用される銅インジウムガリウムセレン化ターゲットなど）、セラミックターゲット（ディスプレイパネルに使用されるインジウムスズ酸化物ITOターゲットなど）、化合物ターゲット（光学フィルムに使用される硫化亜鉛ターゲットなど）に分類されます。冷間加工（圧延、鍛造、CNC加工など）を施されたターゲットは、内部に多数の転位と格子歪みを有し、高い歪みエネルギーを蓄えています。熱処理は、スパッタリングターゲットの組織と性能を効果的に調整するための重要なプロセスであり、ターゲットの密度、均一性、純度、スパッタリング特性を向上させる上で重要な役割を果たします。
硬度と強度を高める
スパッタリングターゲットは、スパッタリング中のイオン衝撃などの力に耐えるために、一定の硬度と強度を備えている必要があります。熱処理により、ターゲット内の原子はより整列し、より安定した結晶構造を形成するため、硬度と強度が向上します。
内部欠陥を排除する
ターゲット内部には、必然的に細孔、微小亀裂、転位などの欠陥が存在します。熱処理により、原子の拡散能力が向上し、転位が再配置され、これらの内部欠陥が低減または除去され、ターゲットの密度と均一性が向上します。
表面品質の向上
熱処理により、ターゲット表面はより平坦で滑らかになり、表面の不純物や酸化物層が減少します。平坦で滑らかな表面は、スパッタリングの均一性を向上させ、スパッタリングプロセス中に局所的なスパッタリング率が高すぎたり低すぎたりする状況を回避し、堆積膜の均一性と品質を確保します。
残留応力を除去する
製造工程においてターゲットに残留応力が発生し、保管中または使用中にターゲットの変形や割れを引き起こす可能性があります。熱処理工程における応力除去焼鈍などのプロセスは、残留応力を効果的に除去し、ターゲット材料の寸法安定性と構造安定性を向上させることができます。
Wstitaniumチタン熱処理能力
Wstitaniumは、先進的な熱処理設備と試験機器の導入を継続しており、複数の先進的な熱処理ワークショップを網羅し、優秀な材料エンジニアと技術者を惹きつけています。チームメンバーには、材料物理学、材料化学、熱処理技術など、多くの分野の専門家が含まれており、チタンおよびスパッタリングターゲットの熱処理分野で長年の実務経験を有しています。
チタン熱処理サービス
アニーリング
Wstitaniumは、完全焼鈍、不完全焼鈍、応力除去焼鈍など、様々な焼鈍サービスを提供しています。完全焼鈍工程では、加熱温度をβ変態温度（Tβ）より30～50℃高く精密に制御します。保持時間は、チタン合金のグレード特性とワークピースのサイズに応じて精密に計算され、合金元素が完全に拡散することを保証します。その後、炉内で徐冷することで均一な等軸α+β組織が得られ、加工硬化を効果的に除去し、材料の可塑性と靭性を向上させ、加工性能を向上させます。
不完全焼鈍処理では、加熱温度をTβより低いα+β相域、一般的には700～850℃に厳密に制御し、保持後に空冷または炉冷することで、応力の一部を除去するだけでなく、一定の硬化効果を維持できるため、強度と塑性に対する特定の総合的な要求を満たすことができます。応力除去焼鈍処理は、450～650℃の低温域で実施し、1～3時間の保温後に空冷することで、チタン合金の加工中に発生する残留応力を効果的に除去し、部品の変形や割れを防ぎ、寸法安定性を向上させます。
溶体化処理と時効処理
α+β型チタン合金の場合、通常はTβより10～100℃低い温度です。β型チタン合金の場合はTβより高い温度です。保持時間を厳密に計算し、合金元素がマトリックスに完全に溶解することを確保した後、急速冷却法（焼入れなど）を用いて過飽和固溶体を得ます。450～650℃の温度範囲で適切な時効温度を選択し、保持時間は4～24時間の範囲で変化させます。これにより、溶質原子が固溶体から析出して微細に分散した析出相を形成し、合金の強度と硬度を大幅に向上させながら、良好な可塑性と靭性を維持します。
熱機械処理
Wstitaniumは、等温鍛造やマルチパス加工といった高度な熱処理サービスを提供しています。等温鍛造プロセスでは、チタン合金ビレットをα+β相域の特定の温度で、精密に制御された低ひずみ速度で鍛造します。これにより、材料は変形過程で動的再結晶を起こし、均一で微細な等軸組織が得られます。これにより、材料の強度、塑性、疲労特性が大幅に向上します。そのため、航空機エンジン用チタン合金ディスクなどのハイエンド部品の製造に広く使用されています。
マルチパス処理では、慎重に設計された複数の圧延、鍛造などの処理方法を使用して、さまざまな温度範囲で変形し、適切な中間焼鈍処理と組み合わせて、結晶粒を徐々に微細化し、材料の総合的な性能を向上させ、チタン合金板、棒などの製品に対するさまざまな顧客の性能要件を満たします。
スパッタリングターゲット熱処理サービス
焼結処理
Wstitaniumは、様々な材質のスパッタリングターゲットに対し、ホットプレス焼結、真空焼結、静水圧プレス焼結など、多様な焼結処理サービスを提供しています。ホットプレス焼結では、ターゲット粉末を専用の金型に入れ、精密に制御された温度と圧力下で焼結します。温度は通常、ターゲット材料の融点の0.6～0.8倍に設定され、圧力はターゲット材料と要求性能に応じて10～100MPaの範囲で精密に調整されます。これにより、粉末粒子間の接触と拡散が効果的に促進され、粒成長が抑制され、高密度で微細粒の高品質ターゲットが得られます。これらのターゲットは、高性能タングステンターゲットなどの製造に広く使用されています。
真空焼結
真空焼結は、ターゲット粉末を高真空環境（真空度は一般的に10⁻³～10⁻⁵Pa）で焼結することにより、酸化や不純物汚染を効果的に回避し、ターゲットの純度を向上させます。焼結温度は、ターゲット材料の組成に応じて正確に設定されます。例えば、銅ターゲットの真空焼結温度は一般的に800～1000℃であり、ターゲット材料が高温で緻密化されることを保証し、半導体チップ製造などの高純度ターゲットに対する厳しい要件を満たします。
等方加圧焼結
等方圧焼結法には、冷間等方圧焼結（CIP）と熱間等方圧焼結（HIP）があります。冷間等方圧焼結法は、ターゲット粉末を弾性金型に充填し、高圧容器内の液体媒体を用いて均一に圧力を加えることで、粉末を全方向に均一な圧力で圧縮します。一方、熱間等方圧焼結法は、高温高圧下での圧縮と焼結を同時に実現し、複雑な形状と均一な密度を持つターゲットを作製できるため、特にフラットパネルディスプレイ分野で使用される大型モリブデンターゲットなどの大型ターゲットの作製に適しています。
アニーリング
スパッタリングターゲットの製造工程で発生する加工硬化と残留応力を除去するため、Wstitaniumは再結晶焼鈍および応力除去焼鈍サービスを提供しています。再結晶焼鈍では、ターゲットを再結晶温度より100～200℃高い温度に加熱します。保持時間はターゲットのサイズと加熱装置に応じて正確に計算され、通常は1～3時間です。その後、徐冷することで加工硬化を効果的に除去し、可塑性を回復させ、結晶粒を再配列させ、ターゲットの導電性と可塑性を向上させます。圧延加工された金属ターゲットに適しています。
応力除去焼鈍加熱温度は、一般的に再結晶温度よりも低く、200～600℃です。1～2時間保持した後、空冷または炉冷します。これにより、ターゲットの加工、組立、使用中に発生する残留応力を効果的に除去し、ターゲットの寸法安定性と信頼性を向上させます。特に、加工中に残留応力が生じやすいセラミックターゲットなどの材料にとって重要です。
まとめ：
チタンおよびスパッタリングターゲット製造分野において、Wstitaniumは熱処理における卓越した優位性を活かし、製品の性能と品質を継続的に向上させ、多くのハイエンド産業を支えてきました。今後も技術革新をリードし、お客様のニーズに的確に対応することで、事業領域を継続的に拡大し、業界における影響力を高め、材料科学と製造業の発展促進に大きく貢献してまいります。
