1、定义
TA1钛圆柱靶是以中国国家标准 GB/T 3620.1 中的 TA1（工业纯钛） 为基础材料，通过精密加工制成的实心圆柱形溅射靶材。TA1钛的典型纯度为 99.5%，主要杂质为Fe（≤0.20%）、O（≤0.25%）、C（≤0.10%）。通过二次熔炼提纯，其纯度可提升至 99.9%（3N级），适用于中高功率溅射工艺，为工业耐磨、防腐及装饰镀层提供钛基薄膜。
2、性能特点
基础性能：
成分：TA1钛（≥99.5%），杂质含量Fe≤0.20%、O≤0.25%、C≤0.10%。
机械性能：抗拉强度≥345 MPa，延伸率≥20%，硬度HV 120-180。
提纯后特性（3N级TA1靶）：
纯度：≥99.9%（Fe≤0.05%、O≤0.15%、C≤0.03%）。
致密度：≥4.5 g/cm³（接近理论密度4.506 g/cm³）。
耐腐蚀性：在3.5% NaCl溶液中腐蚀速率≤0.005 mm/年。
溅射效率：靶材利用率约50-60%，适配中高功率溅射（≤12 W/cm²）。
3、材质与制造工艺
材质：
基材：TA1工业纯钛（GB/T 3620.1），通过 电子束区域熔炼（EBZM） 提纯至3N级。
复合结构：钛圆柱体与铜/钼背板真空扩散焊接，提升导热性（导热系数≥180 W/m·K）。
制造工艺：
原料提纯：
真空自耗电弧熔炼（VAR）：去除挥发性杂质（如Cl、S）。
电子束熔炼（EBM）：定向凝固，Fe含量降至≤50 ppm。
塑性加工：
热锻（950-1000°C）→多道次轧制→退火（消除内应力）。
精密成型：
数控车床加工成圆柱体（直径50-400 mm，长度200-1500 mm）。
表面镜面抛光（Ra≤0.6 μm），超声波清洗去除表面氧化物。
复合焊接：
钛-铜界面采用 真空热压焊（温度750-850°C，压力30-50 MPa）。
4.、执行标准
| 标准类型 | 具体标准 |
| 国内标准 | GB/T 3620.1（TA1工业纯钛）、GB/T 3621（钛及钛合金板材） |
| 行业规范 | SJ/T 11609-2016（溅射靶材通用技术条件）、JB/T 8554（刀具涂层技术条件） |
| 国际参考 | ASTM B348（钛及钛合金棒材）、ISO 5832-2（医用钛材性能参考） |
5、应用领域
工业工具涂层：
硬质合金刀具的 TiN涂层（硬度2000-2200 HV，寿命提升2-3倍）。
注塑模具的 TiCN镀层（摩擦系数≤0.3，减少脱模剂使用）。
机械部件防护：
液压活塞杆的 CrTiN复合涂层（耐盐雾腐蚀≥500小时）。
泵阀部件的 纯钛镀层（耐海水腐蚀，成本低于哈氏合金）。
装饰镀膜：
卫浴五金件的 氮化钛仿金镀层（颜色稳定性优于电镀工艺）。
智能设备外壳的 TiC黑色涂层（防指纹、耐刮擦）。
中端光学镀膜：
眼镜镜片的 抗反射层（400-700 nm波段透过率≥95%）。
LED封装反射层的 钛基高反射膜（反射率≥90%）。
6、与其他钛靶的异同对比
| 特性 | TA1钛圆柱靶（3N级） | TA2钛圆柱靶 | 高纯钛圆柱靶（4N5级） | 钛合金圆柱靶（Ti6Al4V） |
| 纯度 | 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（高纯致密化） | 300-350（合金强化） |
| 耐腐蚀性 | 优（工业级） | 良 | 极优（超低杂质） | 中（Al/V易氧化） |
| 适用工艺 | 中高功率溅射（≤12 W/cm²） | 中功率溅射（≤10 W/cm²） | 高功率溅射（≤15 W/cm²） | 耐磨涂层（需共溅射Al/V） |
| 成本 | 中（￥600-1000/kg） | ￥500-800/kg | 高（￥2000-4000/kg） | ￥1000-1500/kg |
| 典型应用 | 工具涂层、防腐镀层 | 中端工业涂层 | 半导体/光学镀膜 | 航空部件耐磨涂层 |
7、选购方法与注意事项
选购方法
纯度与杂质控制：
要求供应商提供 ICP-OES检测报告，确认Fe≤0.05%、O≤0.15%。
若用于氮化钛（TiN）涂层，需额外控制N含量（≤0.02%）。
微观结构验证：
金相检测：晶粒尺寸≤100 μm，无气孔、夹杂（气孔率≤0.3%）。
SEM分析：观察晶粒分布均匀性，避免局部粗晶（>150 μm）。
几何精度要求：
直径公差±0.1 mm，圆柱度≤0.05 mm，表面粗糙度Ra≤0.6 μm。
供应商筛选：
优先选择具备 VAR+EBM双熔炼工艺 的厂商，确保杂质定向去除。
验证是否通过 ISO 9001 认证，并具备复合焊接技术能力。
注意事项
储存与预处理：
储存于干燥氮气柜（湿度<40% RH），开封后需在48小时内安装使用。
溅射前进行 氩离子轰击清洗（功率5 W/cm²，时间15分钟），去除表面吸附气体。
工艺优化：
TiN涂层：氮气流量占比30%-50%，基片温度150-300°C，避免过高温度导致晶粒粗化。
纯钛镀层：使用高纯氩气（≥99.999%），溅射气压0.3-0.5 Pa。
维护与报废：
定期检查靶材损耗（剩余厚度<20%时更换），避免靶材穿孔导致冷却液泄漏。
报废TA1靶材可降级用于装饰镀层或重熔再生（需检测杂质增量）。
TA1钛圆柱靶通过提纯工艺在保留工业纯钛成本优势的同时，显著提升了纯度与溅射性能，成为中端工业涂层的理想选择。其性价比优于4N5级高纯钛靶，且比TA2钛靶更适合要求较高的耐磨与防腐应用。选购时需严格把控Fe、O杂质含量及晶粒均匀性，应用中需优化溅射气体比例与基片温度。对于高精密半导体或光学镀膜，仍需选用4N5级以上靶材；而在工具强化、通用防腐及装饰领域，TA1钛圆柱靶可实现性能与成本的最佳平衡。
