2023-2024 年，钛靶块行业迎来技术的深度迭代与升级，围绕纯度提升、工艺优化和效率改进三大方向取得进展。在纯度控制方面，通过优化电子束熔炼工艺和提纯流程，部分企业实现了 5N5 级（99.9995%）高纯钛靶材的稳定量产，杂质含量控制在 ppm 级以下，满足了 7nm 及以下先进半导体制程的需求。工艺优化方面，粉末冶金 + 热等静压复合工艺进一步完善，实现了晶粒尺寸的调控，提升了靶材的溅射均匀性；智能化生产技术的应用，如工业机器人、自动化检测设备的导入，提高了生产效率和产品合格率。效率改进方面，靶材利用率提升技术取得突破，通过优化靶块结构设计和溅射参数，将靶材利用率从传统的 30%-40% 提升至 50% 以上，降低了生产成本。同时，环保型生产工艺成为技术研发重点，企业通过节能减排、资源循环利用等措施，实现绿色生产转型。这一阶段的技术发展特征是化、高效化、绿色化，技术的突破为行业高质量发展提供了强劲动力。AR/VR 设备光学薄膜原料，调节折射率，生成高性能抗反射、增透涂层。渭南TA2钛靶块
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。渭南TA2钛靶块深空探测器，耐受 - 269℃深冷环境，保障极端条件下设备可靠性。
钛靶块作为物相沉积（PVD）技术的耗材，其未来发展首先植根于原料提纯技术的迭代升级。当前钛靶纯度要求已达99.995%以上，而半导体1β纳米制程等前沿领域正推动纯度向99.999%（5N）突破。宁夏东方钽业研发的“电子束精炼-固相电解”联用工艺，已实现海绵钛纯度从99.95%到99.999%的跨越，为应用奠定基础。未来五年，原料提纯将聚焦低杂质控制，通过分子蒸馏、离子束提纯等新技术，将氧、氮等有害杂质含量降至20ppm以下。同时，钛矿资源高效利用成为关键，盐湖提钛、低品位钛矿富集等技术的突破，将缓解海绵钛原料供应压力。此外，废靶回收体系将逐步完善，Umicore已实现6N级钛的闭环回收，成本较原生料低35%，未来该技术将普及，推动行业形成“原料-生产-回收”的绿色循环链，预计2030年回收钛在原料中的占比将达30%以上。
钛靶块的分类体系较为完善，不同分类标准下的钛靶块在性能与应用场景上存在差异，明确其分类有助于匹配具体应用需求。从纯度角度划分，钛靶块可分为工业纯钛靶块与高纯钛靶块。工业纯钛靶块的纯度通常在99.0%-99.7%之间，主要含有氧、氮、碳、氢、铁等微量杂质，这类靶块成本相对较低，适用于对薄膜纯度要求不高的场景，如普通装饰性涂层、部分机械零部件的表面强化等。高纯钛靶块的纯度则普遍在99.9%以上，部分领域使用的钛靶块纯度甚至可达99.99%（4N）、99.999%（5N）级别，其杂质含量被严格控制在极低水平，因为即使是微量杂质也可能影响沉积薄膜的电学、光学或磁学性能，因此高纯钛靶块广泛应用于半导体、显示面板、太阳能电池等电子信息领域。从结构形态划分，钛靶块可分为实心钛靶块、复合钛靶块与拼接钛靶块。实心钛靶块由单一钛材制成，结构简单，一致性好，适用于中小尺寸溅射场景；复合钛靶块通常以钛为表层，以铜、铝等金属为基体，既能保证薄膜质量，又能降低成本并提高导热导电性；拼接钛靶块则通过焊接等方式将多个钛块拼接而成，主要用于大尺寸溅射设备，如大面积显示面板生产所用的靶块。助力 3D NAND 存储器 TiN/W 叠层制备，满足芯片高集成度需求。
溅射原理是理解钛靶块工作机制的基础，钛靶块作为溅射源，其性能与溅射工艺参数的匹配直接决定了薄膜的沉积效果。溅射是一种物相沉积（PVD）技术，其原理是利用高能粒子（通常为氩离子）轰击靶材表面，使靶材表面的原子或分子获得足够的能量而脱离靶材表面，随后这些脱离的粒子在基底表面沉积，形成薄膜。具体到钛靶块的溅射过程，首先将钛靶块与基底分别安装在溅射设备的靶座与工件架上，然后对真空室进行抽真空，再通入适量的氩气（作为溅射气体），并施加高压电场。在电场作用下，氩气被电离形成氩离子与电子，电子在运动过程中与氩原子碰撞，产生更多的离子与电子，形成等离子体。氩离子在电场力的作用下加速向带负电的钛靶块运动，高速撞击钛靶块表面。当氩离子的能量达到一定值时，会与钛靶块表面的钛原子发生能量交换，使钛原子获得超过结合能的能量，从而从靶材表面溅射出来。沉积钛氮化物绝缘层，隔离显示面板电路层，防止短路漏电，提升可靠性。渭南TA2钛靶块
可通过交叉轧制技术优化结构，晶粒细化至 20μm，进一步提升溅射性能。渭南TA2钛靶块
钛靶块的性能，根源在于其原料 —— 金属钛的与后续的提纯工艺，二者共同决定了靶块的纯度与微观质量。金属钛的原料主要来自钛铁矿（FeTiO₃）和金红石（TiO₂）两种矿物，其中钛铁矿储量更为丰富，约占全球钛资源总量的 90% 以上，主要分布在澳大利亚、南非、加拿大及中国四川、云南等地；金红石则因钛含量高（TiO₂含量可达 95% 以上），是生产高纯度钛的原料，但储量相对稀缺。从矿物到金属钛的转化需经过 “钛矿富集 — 氯化 — 还原” 三大步骤：首先通过重力选矿、磁选等工艺去除钛矿中的铁、硅等杂质，得到钛精矿；随后将钛精矿与焦炭、氯气在高温下反应，生成四氯化钛（TiCl₄），此过程可进一步去除镁、铝、钒等挥发性杂质；采用镁热还原法（Kroll 法）或钠热还原法，将 TiCl₄与金属镁（或钠）在惰性气氛中反应，生成海绵钛 —— 这是钛靶块生产的基础原料。海绵钛的纯度通常在 99.5% 左右，无法满足钛靶块的需求，因此必须进行进一步提纯。当前主流的提纯工艺为电子束熔炼（EB melting）和真空电弧熔炼（VAR melting）。渭南TA2钛靶块
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