大尺寸钛靶块的成型工艺创新随着显示面板、光伏玻璃等行业的发展，对大尺寸钛靶块（单块尺寸超过1500mm×1000mm×20mm）的需求日益增长，传统成型工艺因存在成型难度大、内部应力集中等问题，难以制备出合格的大尺寸产品。大尺寸钛靶块成型工艺创新采用“拼焊+整体锻压”的复合成型技术，成功突破了尺寸限制。首先，选用多块小尺寸钛锭作为坯料，采用真空电子束焊接技术进行拼焊，焊接过程中采用窄间隙焊接工艺，焊缝宽度控制在3-5mm，同时通过焊缝背面保护和焊后真空退火处理（800℃保温2h），消除焊接应力，使焊缝的强度达到基体强度的95%以上。拼焊后的坯料进入整体锻压阶段，创新采用大型水压机进行多向锻压，锻压过程中采用“先宽展后延伸”的工艺路线，宽展阶段的压下量控制在30%-40%，延伸阶段的压下量控制在20%-30%，并通过计算机模拟锻压过程中的应力分布，优化锻压参数，避免出现局部应力集中。锻压后的坯料再经过数控铣削加工，保证靶块的平面度误差控制在0.1mm/m以内。牙科种植体表面涂层，溅射钛膜增强耐磨性与生物相容性，减少风险。吉安TA2钛靶块厂家
致密度与晶粒结构是钛靶块另外两个关键的性能指标，它们直接关联到钛靶块的溅射稳定性、使用寿命以及沉积薄膜的均匀性。致密度指的是钛靶块的实际密度与钛的理论密度（4.51g/cm³）的比值，通常以百分比表示。高致密度的钛靶块内部孔隙少，结构均匀，在溅射过程中能够保证溅射速率的稳定，避免因孔隙导致的溅射速率波动，同时还能减少靶材的“飞溅”现象。靶材飞溅是指在溅射过程中，靶材表面的颗粒因内部孔隙或结构缺陷而脱落，进入薄膜中形成杂质点，影响薄膜质量。一般来说，工业纯钛靶块的致密度需达到95%以上，而高纯钛靶块及用于领域的钛靶块，致密度需达到98%以上，部分产品甚至可达99.5%以上。晶粒结构对钛靶块性能的影响主要体现在晶粒尺寸与晶粒取向两个方面。晶粒尺寸均匀且细小的钛靶块，其溅射表面更为均匀，能够沉积出厚度均匀性更好的薄膜。吉安TA2钛靶块厂家航空部件防护涂层，溅射形成耐高温涂层，耐受 1200℃高温环境。
2021-2023 年，我国钛靶块行业进入国产化加速推进的关键时期，政策扶持与技术突破形成合力，国产替代率提升。国家 “十四五” 新材料产业发展规划将溅射靶材列为重点突破领域，集成电路产业投资基金加大对上游材料环节的布局，为国产钛靶块企业提供了资金和政策支持。技术层面，国内企业在钛靶块领域持续突破，江丰电子实现 14nm 节点钛靶的客户验证，有研亿金在大尺寸全致密旋转钛靶方面取得进展，产品进入中芯北方、华力集成等先进产线试用。产能方面，本土企业纷纷扩大生产规模，江丰电子、有研新材等头部企业新建生产线，提升钛靶材的供给能力。市场表现上，2023 年国内半导体用钛靶市场国产化率已从 2020 年的不足 15% 提升至约 25%，在成熟制程领域替代率超过 50%。这一阶段的成果是国产钛靶块在技术、产能、市场份额上实现提升，逐步构建起自主可控的供应链体系，打破了国际巨头的市场垄断。
钛靶块的制备工艺是决定其性能的环节，一套成熟的制备流程需要经过多道严格工序，每一步工序的参数控制都直接影响终产品的质量。钛靶块的制备通常以钛 sponge（海绵钛）为初始原料，海绵钛是通过克劳尔法或亨特法从钛矿石中提炼而成，其纯度直接影响后续靶块的纯度，因此在选用时需根据靶块的纯度要求进行筛选。首先进行的是原料预处理工序，将海绵钛破碎成合适粒度的颗粒，去除表面的杂质与氧化层，然后根据需要加入适量的合金元素（如制备钛合金靶块时），并进行均匀混合。接下来是压制工序，将混合均匀的原料放入模具中，在液压机的作用下施加一定的压力（通常为100-300MPa），将松散的颗粒压制成具有一定密度和强度的坯体，即“压坯”。压制过程中需控制好压力大小与加压速度，压力过小会导致坯体致密度不足，后续烧结易出现开裂；压力过大则可能导致颗粒间产生过度摩擦，影响坯体的均匀性。压制成型后，坯体将进入烧结工序，这是提高靶块致密度与强度的关键步骤。烧结通常在真空或惰性气体保护氛围下进行，以防止坯体在高温下氧化，烧结温度一般控制在1200-1400℃，保温时间为2-6小时，通过高温作用使颗粒间发生扩散、融合，形成致密的晶体结构。采用真空自耗电弧熔炼工艺，有效去除杂质，保障材料致密度与纯度。
钛靶块的轻量化结构设计创新传统钛靶块多采用实心结构，重量较大，不仅增加了溅射设备的负载，还提高了运输和安装成本。轻量化结构设计创新通过“空心夹层+加强筋”的结构优化，在保证靶块力学性能的前提下，实现了重量的大幅降低。创新设计的钛靶块采用空心夹层结构，夹层厚度根据靶块的尺寸和受力情况设计为5-10mm，同时在夹层内部设置呈网格状分布的加强筋，加强筋的截面尺寸为10mm×10mm，间距为200-300mm。为保证空心结构的成型质量，采用消失模铸造技术制备靶坯，将泡沫塑料制成的型芯放入砂型中，然后浇注熔融的钛液，钛液冷却凝固后去除型芯，形成空心夹层结构。随后对靶坯进行热处理（900℃保温1h后空冷），以消除铸造应力，提高结构强度。经轻量化设计后的钛靶块，重量较传统实心靶块降低40%-50%，而抗弯强度仍保持在500MPa以上，满足溅射设备的使用要求。轻量化靶块的应用，使溅射设备的负载降低30%以上，设备的能耗降低15%-20%；同时，运输成本降低40%，安装效率提升50%，已在大型镀膜生产线中得到推广。工业传感器电极材料，适配恶劣工业环境，保障信号传输稳定可靠。吉安TA2钛靶块厂家
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钛靶块使用后会产生大量的靶材废料（如靶头、边角料等），传统回收工艺进行简单的重熔再造，导致材料性能下降，回收利用率较低（约60%）。回收再利用工艺创新构建了“分类预处理-提纯-性能恢复”的全闭环回收体系，使回收利用率提升至95%以上。分类预处理阶段，对不同类型的靶材废料进行分类筛选，去除表面的镀膜层和杂质，然后通过剪切、破碎设备将废料加工成粒径为10-30mm的颗粒。提纯阶段，采用真空感应熔炼技术，在1600-1800℃的温度下对废料颗粒进行熔炼，同时加入造渣剂（如CaO、SiO₂）去除废料中的非金属杂质，通过惰性气体吹扫去除气体杂质。性能恢复阶段，引入等温锻造技术，在800-850℃的温度下对熔铸后的钛锭进行锻造，使晶粒尺寸恢复至原始靶块的水平，同时通过热处理调整材料的力学性能。为保证回收靶块的性能一致性，建立了废料溯源体系，通过激光打码技术为每批废料建立标识，记录其原始成分、使用工况等信息，实现回收过程的全程可控。回收制备的钛靶块在纯度、致密度等关键指标上与新制备靶块基本一致，而生产成本降低30%-40%，实现了资源的高效循环利用，符合绿色制造的发展理念。吉安TA2钛靶块厂家
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