钛靶材、铬靶材、锆靶材均为高纯度金属制成的溅射靶材，分别以钛（Ti）、铬（Cr）、锆（Zr）为主要成分。钛靶材轻质高强（密度4.5g/cm³）、耐腐蚀且生物相容性好，多用于航空航天镀膜、医疗植入物涂层及半导体领域；铬靶材硬度高（莫氏8.5）、耐磨耐氧化且反射率高，广泛应用于工具镀层、装饰镀膜及光电子器件；锆靶材中子吸收截面小（0.18barn）、耐高温（熔点1852℃）及抗辐射性强，主要服务于核反应堆包壳、高温防护涂层及集成电路。三者均需符合ASTM标准（如钛B348、铬B481、锆B550），且纯度通常≥99.9%。随着新能源、核能及高端装备的发展，钛靶材在氢能储运、生物医疗领域潜力显著，铬靶材受益于精密光学和微电子需求增长，锆靶材则因第四代核反应堆及航天热障涂层技术而前景广阔。中扬金属将公司常靶材产品：钛靶材、铬靶材、锆靶材，通过材料特性、应用领域、制造工艺、选型等多个维度，予以对比，以便客户更好地选择质优价廉的产品。
一、材料特性与性能参数
| 参数维度 | 钛靶材（Ti） | 铬靶材（Cr） | 锆靶材（Zr） |
| 密度（g/cm³） | 4.51 | 7.19 | 6.51 |
| 熔点（℃） | 1668 | 1907 | 1852 |
| 电阻率（μΩ·cm） | 42 | 13 | 41 |
| 热导率（W/m·K） | 21.9 | 93.7 | 22.7 |
| 热膨胀系数（×10⁻⁶/℃） | 8.6（20-100℃） | 4.9（20-100℃） | 5.8（20-300℃） |
| 纯度要求（典型） | 99.995%（5N级，半导体用） | 99.95%（4N5级，工具涂层） | 99.99%（4N级，核工业） |
二、核心应用领域
| 应用场景 | 钛靶材典型应用 | 铬靶材典型应用 | 锆靶材典型应用 |
| 半导体 | 集成电路阻挡层（Ti/TiN） | 极少使用 | DRAM电容电极（ZrO₂） |
| 光学镀膜 | AR/IR增透膜（TiO₂） | 高反射镜面涂层（Cr） | 抗辐射光学滤光片（ZrO₂） |
| 工具涂层 | 耐磨TiAlN涂层 | CrN/CrCN超硬涂层（刀具/模具） | 核反应堆耐蚀Zr涂层 |
| 装饰镀膜 | 金色TiN仿金镀层 | 黑铬/枪色装饰（卫浴/汽车） | 医疗植入物生物相容性ZrO₂膜 |
| 新能源 | 锂电池集流体镀钛（提升导电） | 燃料电池双极板Cr涂层 | 固态电解质Zr基薄膜（全固态电池） |
三、制造工艺与技术突破
| 工艺环节 | 钛靶材技术进展 | 铬靶材技术进展 | 锆靶材技术进展 |
| 熔炼技术 | 电子束冷床熔炼（EBCHM）氧含量≤100ppm | 真空感应熔炼（VIM）碳含量≤50ppm | 等离子电弧熔炼（PAM）氢含量≤20ppm |
| 成型工艺 | 热等静压（HIP）致密度≥99.9% | 热轧+退火（晶粒尺寸≤50μm） | 粉末冶金（粒径≤10μm，孔隙率＜0.5%） |
| 表面处理 | 镜面抛光（Ra≤0.02μm，半导体级） | 电解抛光（耐蚀性提升3倍） | 微弧氧化（MAO）生成10μm陶瓷层 |
| 2023年创新 | 梯度Ti-Al靶（一步溅射TiAlN） | 纳米晶Cr靶（溅射速率提升40%） | 复合Zr-Y靶（耐高温氧化性能提升200%） |
四、国内外产业化对比
| 对比维度 | 国内水平 | 国际领先水平 | 差距分析 |
| 钛靶材 | 4N级量产，5N级小试（江丰电子） | 6N级（日本东曹，用于5nm芯片） | 超高纯钛提纯技术（电子级TiCl₄精馏） |
| 铬靶材 | 99.9%纯度，Φ≤500mm（阿石创） | 99.99%，Φ800mm（德国Plansee） | 大尺寸靶材均匀性控制（晶粒度差≤1级） |
| 锆靶材 | 核用Zr-4合金靶（西部超导） | 低氧Zr（O≤800ppm，美国ATI） | 氧含量控制与溅射稳定性 |
| 成本（元/kg） | Ti: 2000-5000, Cr: 800-1500, Zr: 3000-8000 | Ti: 600−2000, Cr :200-800, Zr: $1000-5000 | 高端产品溢价显著（5N钛靶价差达5倍） |
五、技术挑战与前沿方向
| 材料 | 现存问题 | 2023年解决方案 | 应用潜力 |
| 钛靶材 | 高纯钛晶粒粗化（＞100μm） | 交叉轧制+动态再结晶（晶粒细化至20μm） | 3D NAND存储器的TiN/W叠层 |
| 铬靶材 | 溅射过程微电弧放电 | 磁控溅射+脉冲电源（频率≥100kHz） | 新能源汽车电机耐电蚀Cr涂层 |
| 锆靶材 | 氢脆敏感性（H≥50ppm） | 真空脱氢+表面渗钇（Y）处理 | 聚变堆第一壁抗氚渗透Zr/Y₂O₃涂层 |
六、选型与供应商指南
按需求选材：
半导体：首选5N钛靶（日本东曹）、4N锆靶（美国霍尼韦尔）。
工具涂层：纳米晶铬靶（德国Plansee）、TiAl复合靶（瑞典Sandvik）。
核工业：低氢锆靶（西部超导）、Zr-Y复合靶（俄罗斯TVEL）。
成本优化策略：
中低端装饰镀膜：选用国产3N钛靶（江丰电子）或铬靶（阿石创）。
高附加值领域：进口靶材+本地化加工（如日立钛靶在中国绑定清洗服务）。
数据来源：
《Journal of Vacuum Science & Technology A》2023年靶材专刊
SEMI 2023年全球靶材市场报告
中国《稀有金属》2023年第9期“先进靶材制备技术”
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