純鈦一般是指純度( 質量分數) 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業的快速發展, 高純鈦的用量也越來越多, 采用適當的方法制造高品質、低成本的高純鈦, 關系到這些行業的發展。

高純鈦的主要應用領域

相比一般的工業純鈦, 高純鈦價格昂貴, 應用范圍較窄。主要用來滿足一些特殊行業的使用。

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, 內埋導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, 隨著半導體技術、信息技術等高科技領域的快速發展, 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。在半導體超大規模集成電路行業, 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

鈦作為一種化學性質非常活潑的金屬, 在高溫下可與許多元素和化合物發生反應。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, 蒸發在泵壁上的Ti 膜可形成一個高吸附能力的表面, 這一性質使得Ti在超高真空抽氣系統中作為吸氣劑而得到廣泛的應用。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達到5N級別。

5） 其它

除以上提到幾個應用領域外, 高純鈦在特殊合金、功能材料領域也有應用, 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。

相關鏈接