純鈦一般是指純度( 質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 大于99%的鈦材料, 其中高純鈦純度可以達(dá)到4N級(jí)( 99.99%) , 甚至更高。作為鈦及鈦合金系列產(chǎn)品中的一員, 高純鈦除具有密度低、熔點(diǎn)高、抗腐蝕性強(qiáng)等性質(zhì)外, 還具有強(qiáng)度低、塑性好( 延伸率可達(dá)50%~60%, 斷面收縮率可達(dá)70%~80%) 等特點(diǎn)。近年來(lái), 隨著航空航天、電子信息等高科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展, 高純鈦的用量也越來(lái)越多, 采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ圃旄咂焚|(zhì)、低成本的高純鈦, 關(guān)系到這些行業(yè)的發(fā)展。
高純鈦的主要應(yīng)用領(lǐng)域
相比一般的工業(yè)純鈦, 高純鈦價(jià)格昂貴, 應(yīng)用范圍較窄。主要用來(lái)滿(mǎn)足一些特殊行業(yè)的使用。
1）生物材料
鈦是無(wú)磁性金屬, 在很強(qiáng)的磁場(chǎng)中也不會(huì)被磁化, 且與人體有良好的相容性, 無(wú)毒副作用, 可以用來(lái)制造人體植入器件。
一般醫(yī)用鈦材并沒(méi)有達(dá)到高純鈦的級(jí)別, 但是考慮到鈦中不純物的溶出問(wèn)題, 植入件用鈦的純度應(yīng)盡可能的高。文獻(xiàn)還提到, 高純鈦絲可用做生物捆扎材料。此外, 內(nèi)埋導(dǎo)管的鈦制注入式針頭也達(dá)到了高純鈦級(jí)別。
2）電子信息材料
近年來(lái), 隨著半導(dǎo)體技術(shù)、信息技術(shù)等高科技領(lǐng)域的快速發(fā)展, 高純鈦在濺射靶材( 見(jiàn)圖1) 、集成電路、DRAMs 和平板顯示器等方面的用量越來(lái)越大, 對(duì)鈦材的純度要求越來(lái)越高。在半導(dǎo)體超大規(guī)模集成電路行業(yè), 控制電極采用鈦硅化合物、鈦氮化合物、鎢鈦化合物等作為擴(kuò)散阻擋層和配線(xiàn)材料。制造這些材料采用濺射法, 而濺射法用的鈦靶材對(duì)純度要求很高, 特別是對(duì)堿金屬元素和放射性元素要求含量極低。近年來(lái), 其與之相配的濺射設(shè)備也開(kāi)始使用與濺射鈦靶材同等純度的高純鈦。目前, 對(duì)于4 兆位的超大規(guī)模集成電路,
要求鈦的純度達(dá)到4N5( 99.995%) ～5N( 99.999%)級(jí), 而16 兆位的第三代超大規(guī)模集成電路則要求鈦的純度達(dá)到6N( 99.9999%) 級(jí)。
3）吸氣材料
鈦?zhàn)鳛橐环N化學(xué)性質(zhì)非常活潑的金屬, 在高溫下可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。高純鈦對(duì)活性氣體( 如O2, N2, CO, CO2, 650 ℃以上的水蒸氣) 的吸附性很強(qiáng), 蒸發(fā)在泵壁上的Ti 膜可形成一個(gè)高吸附能力的表面, 這一性質(zhì)使得Ti在超高真空抽氣系統(tǒng)中作為吸氣劑而得到廣泛的應(yīng)用。如用在升華泵、濺射離子泵等, 可使濺射離子泵的極限工作壓強(qiáng)低至10- 9Pa。
4） 裝飾材料
高純鈦具有優(yōu)異的耐大氣腐蝕性能, 在大氣中長(zhǎng)期使用也不變色, 保證鈦原有的本色。因此高純度鈦還可以用做建筑裝飾材料。此外, 近年來(lái)部分高檔裝飾品以及部分佩戴物, 如手鏈、手表及眼鏡架等用鈦制作利用了鈦耐腐蝕、不變色、能長(zhǎng)久保持良好的光澤以及與人體皮膚接觸不致敏等特性。某些裝飾品用鈦的純度已經(jīng)達(dá)到5N級(jí)別。
5） 其它
除以上提到幾個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域外, 高純鈦在特殊合金、功能材料領(lǐng)域也有應(yīng)用, 如制備鈦鎳形狀記憶合金和鈦鋁金屬間化合物時(shí)要求鈦的純度在5N( 99.999%) 以上。而在海水凈化、污水處理、制藥等方面, 高純鈦可以用來(lái)制造水凈化裝置的濾芯。
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