1、定義
TA1鈦多弧靶是以中國國家標準 GB/T 3620.1 中的 TA1（工業(yè)純鈦） 為原材料，專為 多弧離子鍍（Arc Ion Plating, AIP） 工藝設計的靶材。其通過電弧放電蒸發(fā)鈦金屬，產(chǎn)生高離化率的鈦等離子體，在基材表面形成致密、高結(jié)合力的功能性薄膜（如TiN、TiAlN等）。TA1鈦純度為 99.5%（Fe≤0.20%、O≤0.25%），適用于對成本敏感且性能要求適中的工業(yè)涂層場景。
2、性能特點
電弧特性：
電弧穩(wěn)定性高，靶面燒蝕均勻，避免液滴（Droplet）過多導致的薄膜缺陷。
離化率≥70%，薄膜致密度高（孔隙率≤0.5%）。
材料特性：
耐腐蝕性：在5% HCl溶液中腐蝕速率≤0.02 mm/年。
機械性能：抗拉強度≥345 MPa，硬度HV 120-180，適配高能電弧沖擊。
成本優(yōu)勢：
原材料成本低（￥400-600/kg），靶材利用率達 80-90%（多弧靶可全表面消耗）。
3、材質(zhì)與制造工藝
材質(zhì)：
基材：TA1工業(yè)純鈦（GB/T 3620.1），純度≥99.5%，雜質(zhì)以Fe、O為主。
復合結(jié)構：部分靶材背部復合銅/鋼背板（增強散熱與機械支撐）。
制造工藝：
原料成型：
真空鑄造：熔煉鈦錠→澆鑄成圓柱或塊狀坯料。
熱鍛（950-1000°C）：細化晶粒，提升靶材致密度。
精密加工：
數(shù)控車床/銑床加工成目標形狀（常見為圓柱或矩形塊）。
表面噴砂處理（Ra 3-5 μm），增強電弧觸發(fā)穩(wěn)定性。
后處理：
酸洗（HF:HNO ?=1:3）去除表面氧化層→超聲波清洗→真空封裝。
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 13810（外科植入物用鈦材參考） |
| 行業(yè)規(guī)范 | JB/T 8554（工具涂層技術條件）、HB/Z 20019（航空鍍層性能要求） |
| 國際參考 | ASTM B348（鈦及鈦合金棒材）、VDI 3198（涂層結(jié)合強度與硬度測試） |
5、應用領域
工具涂層：
切削刀具的 TiN涂層（硬度2000-2200 HV，壽命提升2-3倍）。
沖壓模具的 TiAlN涂層（耐溫600°C，減少熱疲勞裂紋）。
工業(yè)防腐：
化工閥門的 純鈦鍍層（耐酸堿腐蝕，替代哈氏合金）。
海洋設備螺栓的 CrTiN復合涂層（耐鹽霧≥1000小時）。
裝飾鍍層：
衛(wèi)浴五金的 氮化鈦仿金鍍層（顏色均勻，成本低于PVD裝飾工藝）。
智能設備外殼的 TiC黑色涂層（防指紋、抗刮擦）。
6、與其他類型鈦靶的異同對比
| 特性 | TA1鈦多弧靶 | TA1磁控濺射靶 | 高純鈦多弧靶（4N級） | 鈦合金多弧靶（Ti6Al4V） |
| 工藝適配性 | 多弧離子鍍（高離化率） | 磁控濺射（低離化率） | 多弧離子鍍（低雜質(zhì)干擾） | 多弧離子鍍（需合金元素匹配） |
| 薄膜質(zhì)量 | 致密但液滴較多（需后處理） | 均勻無液滴（低缺陷率） | 高純度、低液滴 | 高硬度但易氧化（Al/V偏析） |
| 靶材利用率 | 80-90%（全表面消耗） | 30-50%（邊緣損耗高） | 80-90% | 70-85% |
| 成本 | 低（￥400-600/kg） | 中（￥600-1000/kg） | 高（￥2000-4000/kg） | 中高（￥1000-1500/kg） |
| 典型應用 | 工具/防腐涂層、裝飾鍍層 | 半導體/光學鍍膜 | 高端工具涂層、醫(yī)療植入鍍層 | 航空耐磨部件 |
7、選購方法與注意事項
選購方法
雜質(zhì)與成分檢測：
要求供應商提供 OES（原子發(fā)射光譜）報告，確認Fe≤0.20%、O≤0.25%。
若用于氮化物涂層，需額外檢測C、N含量（C≤0.10%，N≤0.05%）。
微觀結(jié)構驗證：
金相檢測：晶粒尺寸≤150 μm，無鑄造氣孔（氣孔率≤1%）。
幾何適配性：
靶材尺寸需匹配多弧設備陰極（如直徑Φ100-200 mm，厚度20-50 mm）。
供應商評估：
優(yōu)先選擇具備 真空鑄造+熱鍛工藝 的廠商，確保靶材致密性與電弧穩(wěn)定性。
注意事項
安裝與使用：
安裝前用 砂紙（600#）打磨靶面，去除氧化層并粗糙化表面（增強電弧觸發(fā)）。
初始電弧電流建議階梯式增加（如50 A→100 A→150 A，間隔5分鐘）。
工藝優(yōu)化：
TiN涂層：氮氣流量占比 30-50%，基片偏壓 -100至-200 V，溫度 200-400°C。
純鈦鍍層：氬氣純度≥99.99%，電弧電流≤150 A（避免液滴過多）。
維護與報廢：
定期清理靶面殘留液滴（每20小時工作后機械拋光）。
靶材厚度剩余 <10% 時需更換，報廢靶材可回收熔煉為低端鈦錠。
TA1鈦多弧靶憑借其高利用率、低成本及適配多弧工藝的特性，成為工業(yè)工具涂層與防腐鍍層的經(jīng)濟型選擇。相較于磁控濺射靶，其薄膜更致密但需后處理液滴；相較于高純鈦靶，雖雜質(zhì)較多但成本優(yōu)勢顯著。選購時需重點關注雜質(zhì)含量與晶粒均勻性，使用中需優(yōu)化電弧參數(shù)與基片偏壓。對于高端精密涂層（如醫(yī)療植入物），建議選用4N級高純鈦靶；而在工具強化、防腐及裝飾領域，TA1鈦多弧靶可實現(xiàn)性能與成本的最佳平衡。
