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到4N級( 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、熔點高、抗腐蝕性強等性質(zhì)外, 還具有強度低、塑性好( 延伸率可達50%~60%, 斷面收縮率可達70%~80%) 等特點。近年來, 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, 高純鈦價格昂貴, 應(yīng)用范圍較窄。主要用來滿足一些特殊行業(yè)的使用。

1）生物材料

鈦是無磁性金屬, 在很強的磁場中也不會被磁化, 且與人體有良好的相容性, 無毒副作用, 可以用來制造人體植入器件。

一般醫(yī)用鈦材并沒有達到高純鈦的級別, 但是考慮到鈦中不純物的溶出問題, 植入件用鈦的純度應(yīng)盡可能的高。文獻還提到, 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到了高純鈦級別。

2）電子信息材料

近年來, 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( 見圖1) 、集成電路、DRAMs 和平板顯示器等方面的用量越來越大, 對鈦材的純度要求越來越高。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散阻擋層和配線材料。制造這些材料采用濺射法, 而濺射法用的鈦靶材對純度要求很高, 特別是對堿金屬元素和放射性元素要求含量極低。近年來, 其與之相配的濺射設(shè)備也開始使用與濺射鈦靶材同等純度的高純鈦。目前, 對于4 兆位的超大規(guī)模集成電路,

要求鈦的純度達到4N5( 99.995%) ～5N( 99.999%)級, 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到6N( 99.9999%) 級。

3）吸氣材料

鈦作為一種化學(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)。高純鈦對活性氣體( 如O², N², CO, CO², 650 ℃以上的水蒸氣) 的吸附性很強, 蒸發(fā)在泵壁上的Ti 膜可形成一個高吸附能力的表面, 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)達到5N級別。

5） 其它

除以上提到幾個應(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, 高純鈦可以用來制造水凈化裝置的濾芯。

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