1、定義
TA1鈦圓柱靶是以中國國家標準 GB/T 3620.1 中的 TA1（工業(yè)純鈦） 為基礎材料，通過精密加工制成的實心圓柱形濺射靶材。TA1鈦的典型純度為 99.5%，主要雜質(zhì)為Fe（≤0.20%）、O（≤0.25%）、C（≤0.10%）。通過二次熔煉提純，其純度可提升至 99.9%（3N級），適用于中高功率濺射工藝，為工業(yè)耐磨、防腐及裝飾鍍層提供鈦基薄膜。
2、性能特點
基礎性能：
成分：TA1鈦（≥99.5%），雜質(zhì)含量Fe≤0.20%、O≤0.25%、C≤0.10%。
機械性能：抗拉強度≥345 MPa，延伸率≥20%，硬度HV 120-180。
提純后特性（3N級TA1靶）：
純度：≥99.9%（Fe≤0.05%、O≤0.15%、C≤0.03%）。
致密度：≥4.5 g/cm3（接近理論密度4.506 g/cm3）。
耐腐蝕性：在3.5% NaCl溶液中腐蝕速率≤0.005 mm/年。
濺射效率：靶材利用率約50-60%，適配中高功率濺射（≤12 W/cm2）。
3、材質(zhì)與制造工藝
材質(zhì)：
基材：TA1工業(yè)純鈦（GB/T 3620.1），通過 電子束區(qū)域熔煉（EBZM） 提純至3N級。
復合結(jié)構(gòu)：鈦圓柱體與銅/鉬背板真空擴散焊接，提升導熱性（導熱系數(shù)≥180 W/m·K）。
制造工藝：
原料提純：
真空自耗電弧熔煉（VAR）：去除揮發(fā)性雜質(zhì)（如Cl、S）。
電子束熔煉（EBM）：定向凝固，F(xiàn)e含量降至≤50 ppm。
塑性加工：
熱鍛（950-1000°C）→多道次軋制→退火（消除內(nèi)應力）。
精密成型：
數(shù)控車床加工成圓柱體（直徑50-400 mm，長度200-1500 mm）。
表面鏡面拋光（Ra≤0.6 μm），超聲波清洗去除表面氧化物。
復合焊接：
鈦-銅界面采用 真空熱壓焊（溫度750-850°C，壓力30-50 MPa）。
4.、執(zhí)行標準
| 標準類型 | 具體標準 |
| 國內(nèi)標準 | GB/T 3620.1（TA1工業(yè)純鈦）、GB/T 3621（鈦及鈦合金板材） |
| 行業(yè)規(guī)范 | SJ/T 11609-2016（濺射靶材通用技術(shù)條件）、JB/T 8554（刀具涂層技術(shù)條件） |
| 國際參考 | ASTM B348（鈦及鈦合金棒材）、ISO 5832-2（醫(yī)用鈦材性能參考） |
5、應用領域
工業(yè)工具涂層：
硬質(zhì)合金刀具的 TiN涂層（硬度2000-2200 HV，壽命提升2-3倍）。
注塑模具的 TiCN鍍層（摩擦系數(shù)≤0.3，減少脫模劑使用）。
機械部件防護：
液壓活塞桿的 CrTiN復合涂層（耐鹽霧腐蝕≥500小時）。
泵閥部件的 純鈦鍍層（耐海水腐蝕，成本低于哈氏合金）。
裝飾鍍膜：
衛(wèi)浴五金件的 氮化鈦仿金鍍層（顏色穩(wěn)定性優(yōu)于電鍍工藝）。
智能設備外殼的 TiC黑色涂層（防指紋、耐刮擦）。
中端光學鍍膜：
眼鏡鏡片的 抗反射層（400-700 nm波段透過率≥95%）。
LED封裝反射層的 鈦基高反射膜（反射率≥90%）。
6、與其他鈦靶的異同對比
| 特性 | TA1鈦圓柱靶（3N級） | TA2鈦圓柱靶 | 高純鈦圓柱靶（4N5級） | 鈦合金圓柱靶（Ti6Al4V） |
| 純度 | 99.9%（Fe≤0.05%） | 99.5%（Fe≤0.20%） | 99.995%（Fe≤0.005%） | 90% Ti + 6% Al + 4% V |
| 硬度（HV） | 120-180（基材） | 150-200 | 160-220（高純致密化） | 300-350（合金強化） |
| 耐腐蝕性 | 優(yōu)（工業(yè)級） | 良 | 極優(yōu)（超低雜質(zhì)） | 中（Al/V易氧化） |
| 適用工藝 | 中高功率濺射（≤12 W/cm2） | 中功率濺射（≤10 W/cm2） | 高功率濺射（≤15 W/cm2） | 耐磨涂層（需共濺射Al/V） |
| 成本 | 中（￥600-1000/kg） | ￥500-800/kg | 高（￥2000-4000/kg） | ￥1000-1500/kg |
| 典型應用 | 工具涂層、防腐鍍層 | 中端工業(yè)涂層 | 半導體/光學鍍膜 | 航空部件耐磨涂層 |
7、選購方法與注意事項
選購方法
純度與雜質(zhì)控制：
要求供應商提供 ICP-OES檢測報告，確認Fe≤0.05%、O≤0.15%。
若用于氮化鈦（TiN）涂層，需額外控制N含量（≤0.02%）。
微觀結(jié)構(gòu)驗證：
金相檢測：晶粒尺寸≤100 μm，無氣孔、夾雜（氣孔率≤0.3%）。
SEM分析：觀察晶粒分布均勻性，避免局部粗晶（>150 μm）。
幾何精度要求：
直徑公差±0.1 mm，圓柱度≤0.05 mm，表面粗糙度Ra≤0.6 μm。
供應商篩選：
優(yōu)先選擇具備 VAR+EBM雙熔煉工藝 的廠商，確保雜質(zhì)定向去除。
驗證是否通過 ISO 9001 認證，并具備復合焊接技術(shù)能力。
注意事項
儲存與預處理：
儲存于干燥氮氣柜（濕度<40% RH），開封后需在48小時內(nèi)安裝使用。
濺射前進行 氬離子轟擊清洗（功率5 W/cm2，時間15分鐘），去除表面吸附氣體。
工藝優(yōu)化：
TiN涂層：氮氣流量占比30%-50%，基片溫度150-300°C，避免過高溫度導致晶粒粗化。
純鈦鍍層：使用高純氬氣（≥99.999%），濺射氣壓0.3-0.5 Pa。
維護與報廢：
定期檢查靶材損耗（剩余厚度<20%時更換），避免靶材穿孔導致冷卻液泄漏。
報廢TA1靶材可降級用于裝飾鍍層或重熔再生（需檢測雜質(zhì)增量）。
TA1鈦圓柱靶通過提純工藝在保留工業(yè)純鈦成本優(yōu)勢的同時，顯著提升了純度與濺射性能，成為中端工業(yè)涂層的理想選擇。其性價比優(yōu)于4N5級高純鈦靶，且比TA2鈦靶更適合要求較高的耐磨與防腐應用。選購時需嚴格把控Fe、O雜質(zhì)含量及晶粒均勻性，應用中需優(yōu)化濺射氣體比例與基片溫度。對于高精密半導體或光學鍍膜，仍需選用4N5級以上靶材；而在工具強化、通用防腐及裝飾領域，TA1鈦圓柱靶可實現(xiàn)性能與成本的最佳平衡。
