1、定義
工業(yè)涂層用鈦圓柱靶是一種專為工業(yè)表面強化需求設(shè)計的實心圓柱形高純鈦濺射靶材，通過物理氣相沉積（PVD）工藝在機械部件、工具或模具表面形成鈦基功能涂層（如TiN、TiAlN、TiCN等）。其核心目標是通過超硬、耐磨、耐腐蝕的薄膜提升工業(yè)部件的使用壽命和性能。
2、性能特點
高純度適配性：純度≥99.95%（3N5級），針對不同涂層需求可調(diào)整雜質(zhì)含量（如Al、Si摻雜用于TiAlN涂層）。
超高致密度：密度≥4.5 g/cm3，減少濺射顆粒飛濺，避免涂層出現(xiàn)針孔或剝落。
高溫穩(wěn)定性：熔點1668°C，可在高功率濺射（≤20 W/cm2）下長期運行，適合工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。
高導熱性：復合銅/鉬背板設(shè)計，散熱效率達200-300 W/m·K，防止靶材局部過熱開裂。
幾何精度：圓柱度≤0.05 mm，直徑公差±0.1 mm，確保涂層厚度均勻性（±5%以內(nèi)）。
3、材質(zhì)與制造工藝
材質(zhì)：
基材：高純鈦（ASTM Grade 1/2），純度3N5（99.95%）至4N（99.99%）。
復合結(jié)構(gòu)：鈦圓柱體與銅/鉬背板真空擴散焊接（結(jié)合強度≥250 MPa）。
制造工藝：
原料提純：電子束熔煉（EBM）去除揮發(fā)性雜質(zhì)（如Mg、Cl）。
塑性加工：熱鍛（1100°C）→多向軋制→退火（消除殘余應(yīng)力）。
精密加工：
數(shù)控車床成型（直徑50-400 mm，長度200-1500 mm）。
表面鏡面拋光（Ra≤0.4 μm），端面平面度≤0.02 mm。
復合焊接：鈦-銅界面采用真空熱壓焊（溫度800°C，壓力50 MPa，時間2小時）。
4、執(zhí)行標準
| 標準類型 | 具體標準 |
| 國際標準 | ASTM B348（鈦及鈦合金棒材）、ISO 5832-2（外科植入物用鈦材參考） |
| 行業(yè)規(guī)范 | VDI 3198（PVD涂層硬度與結(jié)合強度測試）、DIN EN ISO 1463（涂層厚度測量） |
| 國內(nèi)標準 | GB/T 3620.1（鈦及鈦合金牌號）、JB/T 8554（刀具涂層技術(shù)條件） |
5、應(yīng)用領(lǐng)域
切削工具：硬質(zhì)合金刀具的TiAlN涂層（硬度≥3000 HV，耐溫800°C）。
模具表面：注塑模具的TiCN涂層（摩擦系數(shù)≤0.3，延長脫模壽命3-5倍）。
機械部件：液壓桿的CrTiN涂層（耐鹽霧腐蝕≥1000小時）。
航空航天：發(fā)動機葉片的熱障涂層（Y?O?穩(wěn)定ZrO?+鈦粘結(jié)層）。
能源設(shè)備：海洋平臺部件的TiMoN涂層（抗海水腐蝕+防生物附著）。
6、與其他工業(yè)涂層靶材的異同對比
| 特性 | 鈦圓柱靶 | 鈦合金靶（Ti6Al4V） | 純鉻靶 | 碳化鎢靶 |
| 涂層類型 | TiN、TiAlN、TiCN | TiAlN（含Al偏析風險） | CrN、CrAlN | WC-Co、DLC |
| 硬度（HV） | 2000-3500 | 1800-2800 | 1600-2200 | 2500-4000 |
| 耐溫性 | ≤800°C（氧化前） | ≤600°C（Al元素易氧化） | ≤500°C | ≤1000°C（惰性環(huán)境） |
| 成本 | 中高（￥800-1500/kg） | 中等（￥600-1000/kg） | 低（￥400-800/kg） | 極高（￥3000-5000/kg） |
| 適用場景 | 通用工業(yè)耐磨/防腐涂層 | 輕型工具涂層 | 防腐裝飾涂層 | 超硬切削/極端磨損環(huán)境 |
7、選購方法與注意事項
選購方法
涂層性能匹配：
根據(jù)需求選擇靶材純度等級：
3N5級：常規(guī)耐磨涂層（TiN）。
4N級：高溫抗氧化涂層（TiAlN）。
微觀結(jié)構(gòu)驗證：
SEM檢測晶粒尺寸（≤50 μm），EDS分析Al/C等摻雜元素的分布均勻性。
復合結(jié)構(gòu)檢測：
超聲波探傷（UT）檢查鈦-背板界面結(jié)合質(zhì)量（缺陷面積≤0.1%）。
供應(yīng)商評估：
優(yōu)先選擇具備 EBM熔煉+真空擴散焊 一體化工藝的廠商（如日本東曹、德國Plansee）。
注意事項
安裝調(diào)試：
首次使用前需 氬離子清洗 靶面（功率5 W/cm2，時間30分鐘），去除表面氧化層。
濺射氣壓控制在 0.2-0.4 Pa（Ar/N?混合氣體比例根據(jù)涂層類型調(diào)整）。
工藝優(yōu)化：
TiN涂層：氮氣流量占比40%-60%，基片溫度200-400°C。
TiAlN涂層：鋁摻雜靶需同步使用Al靶共濺射，功率比（Ti:Al ）3:1。
維護與報廢：
定期翻轉(zhuǎn)靶材（每100小時工作后旋轉(zhuǎn)120°），剩余厚度<10%時需更換。
報廢靶材可重熔再生，但需控制O增量（再生靶O含量≤500 ppm）。
工業(yè)涂層用鈦圓柱靶憑借其高純度、優(yōu)異熱管理能力和適配多種復合涂層的靈活性，成為機械強化領(lǐng)域的核心材料。相較于純鉻靶，其耐磨性更優(yōu)；相較于碳化鎢靶，成本顯著降低且工藝兼容性更廣。選購時需根據(jù)具體涂層類型（如TiN、TiAlN）選擇靶材純度與復合結(jié)構(gòu)，并嚴格驗證微觀均勻性。使用中需優(yōu)化濺射氣體比例與基片溫度，同時定期維護靶材以延長壽命，最終實現(xiàn)工業(yè)部件壽命提升與生產(chǎn)成本控制的平衡。
