1、定义
钛管靶是一种中空圆柱形钛金属材料,专为旋转阴极溅射镀膜设计,通过高速旋转(通常200-500 rpm)实现靶材表面均匀刻蚀,提升材料利用率(可达80%以上,而平面靶仅40-60%)。
2、性能特点
特性 | 数值/描述 | 优势 |
溅射均匀性 | 膜厚偏差≤±3% (对比平面靶±8%) | 适合大面积连续镀膜(如卷绕式镀膜生产线) |
散热效率 | 水冷系统接触面积增加50% | 支持高功率溅射(10-15 kW) |
材料利用率 | 80-90% (平面靶40-60%) | 降低单次镀膜成本 |
机械强度 | 壁厚≥5mm时抗弯强度≥300 MPa | 可承受高速旋转离心力 |
3、常用材质牌号
标准体系 | 牌号 | 纯度要求 | 适用场景 |
ASTM | Grade 2 | ≥99.7% Ti | 常规装饰镀膜、工具涂层 |
GB/T 3620.1 | TA1 | ≥99.9% Ti | 光学镀膜、半导体封装 |
JIS H 4650 | TP340 | ≥99.8% Ti | 显示面板ITO导电层 |
特殊高纯 | Ti-5N | 99.999% Ti | EUV光刻机反射镜镀膜 |
4、执行标准
国际标准:
ASTM B338: 钛及钛合金无缝管(规定尺寸公差±0.1mm)
ISO 5832-2: 外科植入物用钛材(适用于医疗镀膜靶材)
中国标准:
GB/T 3624: 钛及钛合金管材(壁厚公差±10%)
GB/T 5193: 溅射靶材晶粒度要求(晶粒尺寸≤50 μm)
5、应用领域
领域 | 具体应用 | 性能要求 |
显示面板 | OLED阳极层、TFT导电层 | 纯度≥99.95%,氧含量<500 ppm |
光伏产业 | 薄膜太阳能电池背电极 | 厚度均匀性CV≤2% |
医疗器械 | 人工关节抗菌涂层 | 符合ISO 10993生物相容性标准 |
汽车玻璃 | 隔热Low-E膜 | 耐高温循环(-30~300℃) |
6、与其他钛靶类型的区别
参数 | 钛管靶 | 钛板靶 | 钛靶块(柱状靶) |
形状 | 空心圆柱(Φ50-500mm×L≤3m) | 平面矩形/圆形 | 实心圆柱/立方体 |
溅射方式 | 旋转阴极(动态镀膜) | 固定阴极(静态镀膜) | 磁控扫描溅射 |
材料利用率 | 80-90% | 40-60% | 50-70% |
典型应用 | 卷绕式连续镀膜 | 小面积精密镀膜 | 高功率脉冲溅射(HiPIMS) |
成本 | 高(需精密离心铸造) | 中 | 低 |
7、选购方法
尺寸匹配:
内径需与旋转阴极轴公差配合(推荐H7/g6间隙配合)
长度根据镀膜腔室尺寸选择(常见1-2.5m)
纯度验证:
要求提供GDMS报告(重点关注Al≤50 ppm、Fe≤100 ppm)
结构检测:
超声波探伤(UT)检测壁厚均匀性(偏差≤±0.2mm)
EBSD分析晶粒取向(择优取向(002)面占比≥60%)
供应商资质:
需具备真空自耗电弧炉(VAR)+冷轧(Pilger Mill)生产线
8、注意事项
安装精度:
同心度偏差≤0.05mm/m,防止旋转振动导致膜层波纹
冷却系统:
水温需控制在15-25℃,流量≥20 L/min(避免靶材过热变形)
寿命管理:
当壁厚磨损至原始值50%(如初始10mm剩5mm)时需更换
安全规范:
钛粉尘爆炸浓度下限为45 g/m³,加工区需配备NFPA 68标准防爆系统
钛管靶凭借其高材料利用率和均匀镀膜特性,在显示面板(如G10.5代线需Φ450×2500mm靶管)和光伏领域占据主导地位。相比钛板靶,其采购成本高约30%,但综合镀膜效率提升50%以上。特殊应用(如EUV镀膜)需选择单晶钛管靶(晶向偏差<1°),并配合离子束辅助沉积(IBAD)工艺,实现膜层表面粗糙度<0.2 nm。