靶材（Sputtering Target）是一種用于物理氣相沉積（PVD）工藝的高純度材料，通常為金屬、合金或化合物。在真空環(huán)境中，靶材表面被高能離子轟擊（濺射），其原子或分子脫離并沉積在基材（如晶圓、玻璃、金屬件）表面，形成功能性薄膜。一般分為圓盤、矩形板、管狀等，尺寸從幾厘米到數米不等。靶材是薄膜技術的核心材料，其性能（純度、密度、成分均勻性）直接決定涂層的功能與可靠性。廣泛應用于半導體、顯示、工業(yè)涂層、電子、核能等領域。
以下為凱澤金屬對鈦、鎳、鋯、鈦鋁靶材的綜合分析，結合數據與表格呈現關鍵信息。
1、定義與基本特性
| 靶材類型 | 定義 | 主要成分 | 密度 (g/cm3) | 熔點 (℃) | 導電性 | 耐腐蝕性 |
| 鈦靶材 | 高純度鈦或鈦合金制成的濺射靶材 | 純鈦（≥99.6%）或鈦合金 | 4.51 | 1668 | 中等 | 優(yōu)異（耐酸堿、氧化） |
| 鎳靶材 | 純鎳或鎳基合金制成的濺射靶材 | 純鎳（≥99.9%） | 8.90 | 1455 | 高 | 良好（耐堿、弱酸） |
| 鋯靶材 | 高純度鋯或鋯合金制成的濺射靶材 | 純鋯（≥99.5%） | 6.52 | 1855 | 低 | 極優(yōu)（耐高溫氧化） |
| 鈦鋁靶 | 鈦與鋁的合金靶材（常見比例：Ti:Al=50:50 或 30:70） | TiAl合金 | 3.7-4.3 | 1460 | 中等 | 良好（抗氧化） |
2、常用材質與執(zhí)行標準
| 靶材類型 | 常用材質 | 執(zhí)行標準 | 典型純度/成分 |
| 鈦靶材 | 純鈦（Gr1-Gr5）、Ti-6Al-4V合金 | ASTM B348, ISO 5832-2 | 99.6%-99.999% |
| 鎳靶材 | 純鎳（Ni200、Ni201）、鎳鉻合金 | ASTM B160, ISO 9723 | 99.9%-99.999% |
| 鋯靶材 | 純鋯（R60702、R60705）、Zr-2.5Nb | ASTM B550, ISO 13782 | 99.5%-99.99% |
| 鈦鋁靶 | TiAl（50:50）、Ti3Al（75:25） | 企業(yè)標準（如中鋁、ATI標準） | Ti:Al=50:50 ±5% |
3、制作工藝對比
| 靶材類型 | 主流工藝 | 工藝難點 | 成品率 |
| 鈦靶材 | 真空熔煉+熱軋/鍛造 | 高溫氧化控制、晶粒細化 | 85%-90% |
| 鎳靶材 | 熔鑄+冷軋 | 雜質控制（硫、碳） | 90%-95% |
| 鋯靶材 | 電子束熔煉+熱等靜壓（HIP） | 氫化物缺陷、加工硬化 | 75%-85% |
| 鈦鋁靶 | 粉末冶金（PM）+熱壓燒結 | 成分均勻性、相變控制 | 80%-88% |
4、性能與應用領域
| 靶材類型 | 核心性能 | 典型應用領域 |
| 鈦靶材 | 輕質、生物相容性、耐腐蝕 | 醫(yī)療植入物、航空航天涂層、裝飾鍍膜 |
| 鎳靶材 | 高導電性、延展性、耐高溫 | 電池電極、電子元件、催化劑薄膜 |
| 鋯靶材 | 中子吸收、高溫穩(wěn)定性 | 核工業(yè)、高溫防護涂層、半導體柵極 |
| 鈦鋁靶 | 高比強度、抗氧化、輕量化 | 航空發(fā)動機葉片、汽車渦輪增壓器涂層 |
5、異同點對比
| 對比維度 | 鈦靶材 vs 鎳靶材 | 鋯靶材 vs 鈦鋁靶 |
| 成本 | 鈦更低（鎳資源稀缺） | 鋯更高（加工難度大） |
| 耐腐蝕性 | 鈦更優(yōu)（尤其耐酸） | 鋯更優(yōu)（耐高溫氧化） |
| 加工難度 | 鎳易加工（延展性好） | 鈦鋁更難（需控制相變） |
| 應用側重 | 鈦：生物醫(yī)療；鎳：電子 | 鋯：核能；鈦鋁：高溫結構件 |
6、選購方法與注意事項
選購方法
按應用選材質：
電子器件 → 高純鎳靶（Ni≥99.99%）；
高溫涂層 → 鈦鋁靶（Ti:Al=50:50）；
核工業(yè) → 鋯靶（低氫含量）。
工藝匹配：
粉末冶金工藝 → 鈦鋁靶；
熔鑄工藝 → 鎳靶。
成本控制：
預算有限 → 鈦靶（性價比高）；
高性能需求 → 鋯靶或鈦鋁靶。
注意事項
純度驗證：要求供應商提供成分分析報告（如EDS、ICP-MS）。
晶粒尺寸：納米級應用需晶粒≤50μm（通過金相檢測確認）。
氫含量控制（鋯靶）：氫含量需＜25ppm（避免氫脆）。
存儲條件：鈦、鋯需干燥惰性氣體環(huán)境（防氧化）。
7、數據總結表
| 指標 | 鈦靶材 | 鎳靶材 | 鋯靶材 | 鈦鋁靶 |
| 密度 (g/cm3) | 4.51 | 8.90 | 6.52 | 3.7-4.3 |
| 熔點 (℃) | 1668 | 1455 | 1855 | 1460 |
| 熱導率 (W/m·K) | 21.9 | 90.9 | 22.6 | 7.2 |
| 電阻率 (μΩ·cm) | 42 | 6.8 | 44 | 120 |
| 典型應用成本 | $200-500/kg | $300-800/kg | $800-1500/kg | $500-1000/kg |
結論
鈦靶材：適合醫(yī)療、輕量化場景，性價比高；
鎳靶材：電子領域理想，導電性突出；
鋯靶材：核能與高溫極端環(huán)境專用，成本高；
鈦鋁靶：航空發(fā)動機核心材料，需嚴格工藝控制。
根據具體需求選擇匹配的靶材類型與工藝參數，可顯著提升涂層性能與經濟效益。
相關鏈接
