铬靶材在磁记录与储能领域扮演着至关重要的角色，是实现高密度数据存储和高效电化学能量转换的关键薄膜原材料。与装饰镀膜等领域相比，此处的应用对靶材的纯度、微观结构均一性及特定磁/电性能提出了近乎苛刻的要求，技术壁垒高，长期由少数国际企业主导。
一、 定义与材质
定义：磁记录与储能用铬靶材，是指通过磁控溅射等物理气相沉积（PVD）技术，在硬盘盘片、新型储能器件基片上沉积功能性薄膜所需的高纯铬金属或铬基合金靶材。
主要材质：
铬基合金靶材：这是该领域的绝对主流。 铬很少以纯金属形式使用，通常与钛（Ti）、钽（Ta）等元素制成合金，以精确调控薄膜的晶体结构、应力以及与下层材料的结合力。例如，铬钛（CrTi）和铬钽钛（CrTaTi）合金靶材是垂直磁记录硬盘中制备底层薄膜的核心材料。
高纯铬靶材：用于对纯度要求极高的场合，例如某些储能器件中功能性化合物的制备前驱体。研究表明，通过热等静压等技术可制备出致密度高达99.86%的高纯铬靶。
反应溅射化合物前驱体：以金属铬或铬合金为靶材，在溅射过程中通入氮气（N₂）等反应气体，可直接在基片上沉积出氮化铬（CrN） 等化合物薄膜。例如，CrN薄膜已被研究用作全固态薄膜锂离子电池的负极材料。
二、 关键性能特点
该领域对铬靶材的要求核心在于保障最终薄膜的功能性，可概括为 “结构适配”、“极致均匀”与“性能精确”。
精细调控的晶体结构与晶格匹配：合金靶材的成分（如Ti含量可在10至60 at%之间调整）需确保沉积出的薄膜具有特定的晶体结构和晶格常数。这层薄膜作为衬底层或粘结层，必须为上层的关键磁性存储层提供完美的外延生长模板，以减少缺陷、提升磁记录性能。
极高的纯度与致密度：靶材纯度通常要求≥99.9%，高纯度是保证薄膜成分纯净、电学/磁学性能稳定可靠的基础。同时，靶材必须具备极高的相对密度（通常要求≥98%），高致密度能确保溅射过程稳定，减少颗粒飞溅，获得致密无孔的薄膜。
纳米级微观组织均匀性：靶材内部要求晶粒细小、成分分布绝对均匀，不允许有偏析、气孔等缺陷。任何微观不均匀都会在放大数万倍后体现在薄膜上，导致磁记录介质的信号噪声增大或储能器件的性能衰减。
优异的非磁性与界面特性：用于磁记录衬底层的铬基合金靶材，其沉积的薄膜本身必须具备良好的非磁性，以避免干扰上层的磁存储层。同时，薄膜需与玻璃/铝质盘基、以及上层的软磁层之间具有优异的附着力和低的界面应力。
三、 主要执行标准
该领域标准专业性强，通常针对具体合金体系和应用场景。
核心行业标准：
《YS/T 1357-2020 磁记录用铬钽钛合金溅射靶材》：适用于6英寸至8英寸垂直磁记录硬盘。
《YS/T 1683-2024 磁记录用铬钛合金溅射靶材》：最新的行业标准，明确适用于垂直磁记录硬盘、磁盘。
标准制定的背景与意义：长期以来，相关靶材技术和市场被国外公司垄断，国内严重依赖进口。以宁波江丰电子为代表的国内企业通过技术攻关实现突破后，牵头制定了上述标准，旨在规范产品质量、推动国产化并保护自主知识产权。
四、 加工工艺、关键技术及流程
其制造是粉末冶金与精密热加工技术的结合，核心在于解决合金均质化、高致密化和晶粒细化的难题。
1. 核心加工流程：
高纯铬/钛/钽等原料粉末 → 粉末配比与混合（关键）→ 装套、封焊与脱气处理 → 热等静压（HIP）成型 → 坯料加工 → 热处理（必要时）→ 精密机加工至成品尺寸 → 清洗、检测与真空包装。
2. 关键技术环节：
粉末冶金与热等静压技术：这是制备铬钛合金靶材的主流且最有效的方法。将高纯金属粉末按精确比例在惰性气氛中长时间混合，确保成分均匀。随后通过热等静压在高温高压下使其致密化成形，可获得接近理论密度（≥99%）、组织均匀。此方法优于传统的真空熔炼铸造法，后者易产生成分偏析和组织不均。
微观组织均匀性调控技术：通过精确控制热等静压的温度、压力、时间参数，以及后续的热处理工艺，获得细小、等轴的晶粒组织，彻底消除粉末颗粒边界和微观孔隙。
全过程洁净与防污染控制：从粉末处理到成品包装的全流程，都需在严格的环境控制下进行，最大限度降低氧、氮等杂质气体的引入，保证靶材纯度。
五、 具体应用领域
| 应用领域 | 具体功能与作用 | 技术要求与工艺特点 |
| 磁记录介质（硬盘核心） | 主要用于制备垂直磁记录硬盘盘片中的 “衬底层”或“粘结层” 。这层CrTi合金薄膜位于盘基与磁性存储层之间，核心作用是：
| 对靶材成分均匀性、晶粒尺寸和晶体取向有极致要求。溅射工艺需确保大面积薄膜的厚度和结构均匀性。 |
| 1. 提供晶格模板：其特定的晶体结构引导上层磁性层沿垂直方向生长，是实现高密度垂直磁记录的前提。 |
| 2. 增强附着力：牢固粘结非磁性的盘基（如玻璃）与功能性薄膜。 |
| 3. 控制微观结构：细化上层磁性晶粒，降低介质噪声。 |
| 储能器件 | 1. 薄膜电池负极材料：以铬为靶，通过反应溅射制备氮化铬（CrN）薄膜。该材料作为锂离子电池负极，具有比容量高、循环寿命长、结构稳定等优点。
| 关注薄膜的电化学活性、离子电导率及在充放电循环中的结构稳定性。工艺需兼容于柔性或微型器件的制备。 |
| 2. 新型储能材料制备：作为前驱体，用于沉积其他具有特定电化学活性的铬基化合物薄膜。 |
六、 与其他领域用铬靶材的对比分析
| 对比维度 | 磁记录与储能领域 | 装饰与工具镀膜领域 | 半导体与微电子领域 | 显示面板领域 |
| 核心要求 | 结构/功能导向：薄膜的晶体结构、磁学/电学性能精确可控，非磁性要求。 | 外观/力学导向：色彩美观性、高硬度、耐磨性、强附着力。 | 电学/可靠性导向：极致纯度、纳米级均匀性、超低缺陷，决定电路性能。 | 大面积光电性能导向：超大尺寸、镀膜均匀性、特定导电/光学性能。 |
| 典型材质 | 铬基合金为主（如CrTi, CrTaTi）。 | 纯铬及简单合金（如与氮反应生成CrN），注重成本。 | 超高纯铬（>99.995%）、精密合金。 | 高纯铬、掺杂铬合金（用于TFT电极等）。 |
| 纯度要求 | 高（≥99.9%），杂质影响薄膜结构。 | 中低（99.5%-99.9%），满足基本性能即可。 | 极高（5N-6N以上），杂质原子可导致器件失效。 | 高（4N-5N），保证电学性能均匀。 |
| 技术门槛与市场 | 门槛高，市场高度集中，长期被贺利氏等国际巨头垄断（曾占50%份额），国产化正在突破。 | 门槛低，市场完全竞争，已充分国产化。 | 门槛最高，供应链安全至关重要，国产化是战略焦点。 | 门槛高，与面板世代线绑定，国内企业已实现主流尺寸供应。 |
注：在光伏能源领域，铬靶主要用于薄膜太阳能电池的背电极或阻挡层，要求良好的导电性和附着力，纯度与技术门槛适中。在航空航天等领域，铬基涂层主要用于高温防护，要求优异的耐腐蚀和耐磨性，对靶材纯度的要求更多基于力学和化学性能考量。
七、 未来发展新领域与方向
面向超高密度存储的新材料体系：
随着硬盘面密度逼近物理极限，需要开发新一代存储介质。例如，锰铬氧化物（如MnCr₂O₄） 等具有优异软磁性能和交换偏置效应的材料，被研究用于下一代自旋电子学和磁记录器件。这要求靶材制备技术从金属合金扩展到氧化物陶瓷靶材，并实现纳米级成分与结构的精确控制。
固态电池与微型储能器件：
全固态薄膜电池是微型电子设备、物联网传感器的理想电源。铬氮化合物（CrN） 等作为高性能负极材料的研究将继续深入。未来需要开发适用于大面积、低温度基底沉积的专用铬基靶材，并解决薄膜与固态电解质界面稳定性等关键问题。
国产化产业链的深化与标准引领：
虽然已在标准制定和批量供应上取得突破，但在超高纯原材料制备、靶材微观组织的智能化调控、高端溅射装备等方面，仍需全产业链协同攻关。从“跟随模仿”向“数据驱动-标准引领”的创新范式转变，是行业整体升级的关键。
制备技术的绿色与智能化升级：
探索更低能耗、更高材料利用率的靶材制备新工艺。同时，利用大数据和人工智能技术，对热等静压等关键工艺过程进行建模与优化，实现产品质量的精准预测与控制，提升高端靶材的制造效率和一致性。
总而言之，磁记录与储能用铬靶材的发展，紧密跟随信息存储密度和电化学储能技术的革新步伐。其未来不仅在于金属合金体系的精益求精，更在于向功能化合物、氧化物陶瓷等新材料体系拓展，并通过深度融合数字化智能制造技术，实现从核心材料到高端装备的全面自主可控。
