1、定义
TA1钛多弧靶是以中国国家标准 GB/T 3620.1 中的 TA1（工业纯钛） 为原材料，专为 多弧离子镀（Arc Ion Plating, AIP） 工艺设计的靶材。其通过电弧放电蒸发钛金属，产生高离化率的钛等离子体，在基材表面形成致密、高结合力的功能性薄膜（如TiN、TiAlN等）。TA1钛纯度为 99.5%（Fe≤0.20%、O≤0.25%），适用于对成本敏感且性能要求适中的工业涂层场景。
2、性能特点
电弧特性：
电弧稳定性高，靶面烧蚀均匀，避免液滴（Droplet）过多导致的薄膜缺陷。
离化率≥70%，薄膜致密度高（孔隙率≤0.5%）。
材料特性：
耐腐蚀性：在5% HCl溶液中腐蚀速率≤0.02 mm/年。
机械性能：抗拉强度≥345 MPa，硬度HV 120-180，适配高能电弧冲击。
成本优势：
原材料成本低（￥400-600/kg），靶材利用率达 80-90%（多弧靶可全表面消耗）。
3、材质与制造工艺
材质：
基材：TA1工业纯钛（GB/T 3620.1），纯度≥99.5%，杂质以Fe、O为主。
复合结构：部分靶材背部复合铜/钢背板（增强散热与机械支撑）。
制造工艺：
原料成型：
真空铸造：熔炼钛锭→浇铸成圆柱或块状坯料。
热锻（950-1000°C）：细化晶粒，提升靶材致密度。
精密加工：
数控车床/铣床加工成目标形状（常见为圆柱或矩形块）。
表面喷砂处理（Ra 3-5 μm），增强电弧触发稳定性。
后处理：
酸洗（HF:HNO ₃=1:3）去除表面氧化层→超声波清洗→真空封装。
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 13810（外科植入物用钛材参考） |
| 行业规范 | JB/T 8554（工具涂层技术条件）、HB/Z 20019（航空镀层性能要求） |
| 国际参考 | ASTM B348（钛及钛合金棒材）、VDI 3198（涂层结合强度与硬度测试） |
5、应用领域
工具涂层：
切削刀具的 TiN涂层（硬度2000-2200 HV，寿命提升2-3倍）。
冲压模具的 TiAlN涂层（耐温600°C，减少热疲劳裂纹）。
工业防腐：
化工阀门的 纯钛镀层（耐酸碱腐蚀，替代哈氏合金）。
海洋设备螺栓的 CrTiN复合涂层（耐盐雾≥1000小时）。
装饰镀层：
卫浴五金的 氮化钛仿金镀层（颜色均匀，成本低于PVD装饰工艺）。
智能设备外壳的 TiC黑色涂层（防指纹、抗刮擦）。
6、与其他类型钛靶的异同对比
| 特性 | TA1钛多弧靶 | TA1磁控溅射靶 | 高纯钛多弧靶（4N级） | 钛合金多弧靶（Ti6Al4V） |
| 工艺适配性 | 多弧离子镀（高离化率） | 磁控溅射（低离化率） | 多弧离子镀（低杂质干扰） | 多弧离子镀（需合金元素匹配） |
| 薄膜质量 | 致密但液滴较多（需后处理） | 均匀无液滴（低缺陷率） | 高纯度、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%（边缘损耗高） | 80-90% | 70-85% |
| 成本 | 低（￥400-600/kg） | 中（￥600-1000/kg） | 高（￥2000-4000/kg） | 中高（￥1000-1500/kg） |
| 典型应用 | 工具/防腐涂层、装饰镀层 | 半导体/光学镀膜 | 高端工具涂层、医疗植入镀层 | 航空耐磨部件 |
7、选购方法与注意事项
选购方法
杂质与成分检测：
要求供应商提供 OES（原子发射光谱）报告，确认Fe≤0.20%、O≤0.25%。
若用于氮化物涂层，需额外检测C、N含量（C≤0.10%，N≤0.05%）。
微观结构验证：
金相检测：晶粒尺寸≤150 μm，无铸造气孔（气孔率≤1%）。
几何适配性：
靶材尺寸需匹配多弧设备阴极（如直径Φ100-200 mm，厚度20-50 mm）。
供应商评估：
优先选择具备 真空铸造+热锻工艺 的厂商，确保靶材致密性与电弧稳定性。
注意事项
安装与使用：
安装前用 砂纸（600#）打磨靶面，去除氧化层并粗糙化表面（增强电弧触发）。
初始电弧电流建议阶梯式增加（如50 A→100 A→150 A，间隔5分钟）。
工艺优化：
TiN涂层：氮气流量占比 30-50%，基片偏压 -100至-200 V，温度 200-400°C。
纯钛镀层：氩气纯度≥99.99%，电弧电流≤150 A（避免液滴过多）。
维护与报废：
定期清理靶面残留液滴（每20小时工作后机械抛光）。
靶材厚度剩余 <10% 时需更换，报废靶材可回收熔炼为低端钛锭。
TA1钛多弧靶凭借其高利用率、低成本及适配多弧工艺的特性，成为工业工具涂层与防腐镀层的经济型选择。相较于磁控溅射靶，其薄膜更致密但需后处理液滴；相较于高纯钛靶，虽杂质较多但成本优势显著。选购时需重点关注杂质含量与晶粒均匀性，使用中需优化电弧参数与基片偏压。对于高端精密涂层（如医疗植入物），建议选用4N级高纯钛靶；而在工具强化、防腐及装饰领域，TA1钛多弧靶可实现性能与成本的最佳平衡。
