Нитрид титана

Нитрид титана

Нитрид титана — бинарное химическое соединение титана с азотом. Представляет собой фазу внедрения с широкой областью гомогенности, которая составляет от 14,8 до 22,6 масс. % азота, что можно обозначить брутто-формулами от TiN0,60 до TiN1,0 соответственно [1] .

Содержание

Физические свойства

Нитрид титана представляет собой порошок желто-коричневого цвета, а в компактном состоянии приобретает золотистую окраску. Имеет кубическую гранецентрированную решётку типа NaCl, пространственная группа Fm3m, с периодом а = 0,4235 нм.

Нитрид титана можно получить одним из следующих способов [1] [3] .

  • Непосредственным насыщением титана азотом:

Процесс азотирования проводят обычно при температуре выше 1100 °C в среде азота или диссоциированногоаммиака. Для этой цели используют титан в виде порошка или стружки. Чистый порошок титана может быть заменен гидридом титана;

  • Взаимодействием тетрахлорида титана со смесью азота и водорода:

В основе этого способа лежит реакция: 2TiCl4 + 2NH3 = 2TiN + 6HCl + Cl2 которую проводят при температуре выше 1000 °C. Так же нитрид титана можно осадить на вольфрамовую нить нагретую до температуры 1400—2000 °C;

  • Разложением аминохлоридов титана:

TiCl4•4NH3 → TiN + HCl + NH3 Аминохлорид титана разлагается с образованием промежуточного продукта TiNCl, нагрев которого до температуры 1000 °C приводит к образованию чистого от хлора нитрида титана;

  • Восстановлением оксида титанауглеродом в среде азота:

В основе процесса лежит реакция: 2TiO2 + 4C + N2 = 2TiN + 4CO С увеличение температуры процесса восстановления с 1000 °C до 1700 °C выход нитрида титана увеличивается, но при этом в продуктах реакции наблюдается появление карбида титана. Этот способ весьма пригоден для получения технически чистого нитрида титана в больших количествах, используемого для изготовления огнеупоров;

  • Синтезом в плазме:

Как исходный продукт для получения нитрида титана может быть использован TiCl4 или порошок титана, который подаю в струю плазмы генерируемую СВЧ-плазмотроном. Плазмообразующим газом является азот. Порошки полученные этим способом могут иметь размеры от 10 нм до 100 нм [4] ;

  • Самораспространяющимся высокотемпературным синтезом:

Суть способа заключается в химической реакции титана с азотом, которая происходит с выделением тепла. Процесс ведут в герметическом реакторе, в котором процесс самопроизвольного горения инициируют нагревом контейнера заполненного азотом и порошком титана [5] .

Химические свойства

Нитрид титана устойчив к окислению на воздухе до 700—800 °C, при этих же температурах сгорает в токе кислорода:

При нагреве до 1200 °C в среде водорода или в смеси азота и водорода нитрид титана является инертным веществом.

Нитрид титана стехиометрического состава проявляет стойкость к CO, но медленно реагирует с CO2 по реакции:

Реагирует на холоде с фтором:

Хлор не взаимодействует с нитридом титана до 270 °C, но реагирует с ним при температурах от 300 °C до 400 °C:

При температуре 1300 °C хлороводород взаимодействует с TiN с образованием газообразных хлоридов титана и азота с водородом.

Взаимодействует с дицианом образуя карбонитрид титана [3] :

При комнатной температуре, по отношению к серной, соляной, фосфорной, хлорной кислотам, а также к смесям хлорной и соляной, щавелевой и серной кислот, нитрид титана является стойким соединением. Кипящие кислоты (соляная, серная и хлорная) слабо взаимодействуют с TiN. На холоде малоустойчив против растворов гидроксида натрия. Взаимодействует с азотной кислотой, а в присутствии сильных окислителей растворяется плавиковой кислотой.

Нитрид титана является стойким к действию расплавов олова, висмута, свинца, кадмия и цинка. При высокой температуре сильно разъедается окислами железа (Fe2O3), марганца (MnO), кремния (SiO2) и стеклом [1] .

Применение

Применяется как жаропрочный материал, в частности из него делают тигли для бескислородной плавки металлов. В металлургии это соединение встречается в виде относительно крупных (единицы и десятки микрон) неметаллических включений в сталях, легированных титаном. Такие включения имеют, как правило, форму квадратов и прямоугольников, их легко идентифицировать методом металлографического анализа. Такие крупные частицы нитрида титана, образующиеся из расплава, приводят к ухудшению качества литого металла. Нитрид титана используется для создания износостойких покрытий (в частности, для зубных протезов жёлтого «под золото» цвета), используется в микроэлектронике в качестве диффузионного барьера совместно с медной металлизацией и др.

Нитрид титана применяется ещё и как износостойкое и декоративное покрытие. Изделия, покрытые им, по внешнему виду не отличаются от золота и могут иметь различные оттенки, в зависимости от соотношения металла и азота в соединении. Нанесение нитрида титана производится в специальных камерах термодиффузионным методом. При высокой температуре титан и азот реагируют вблизи поверхности покрываемого изделия и диффундируют в саму структуру металла.

Источник:
http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/193

Заказ звонка

Козырьки и навесы, произведенные нами, служат надежной защитой от дождя, снега и прямых солнечных лучей. Покрытием для навеса служат листы сотового или монолитного поликарбоната, из-за своей прочности получившего название «металлическое стекло». Сталь, из которой изготовлены каркасы, не подвержена воздействию окружающей среды в виде влаги и выхлопов, что особо ценно.

Эксклюзивные лестницы, разработанные специалистами нашей компании, украсят собой любой, самый изысканный особняк, офис преуспевающей компании, квартиру с дизайнерским ремонтом. Мы спроектируем и изготовим любой тип изделий, будь это изящные винтовые лестницы, необычные лестницы на больцах, тетивах. Для профессионалов нашей компании не составит труда рассчитать.

Расчет, изготовление, монтаж металлоконструкции – непростой процесс. Малейшая ошибка здесь может обернуться большой трагедией. Специалисты нашей компании имеют огромный опыт в производстве ферм, стоек, опорных колонн и конструкций другого типа. Наше предприятие изготавливает изделия из качественного металла, что гарантирует прочность изделия любого уровня сложности.

Наша компания изготавливает надежные, современные ограждения соответствующие всем стандартам, предъявляемым к конструкциям такого типа. Мы проектируем, создаем, монтируем удобные ограждения для пандусов, прочные ограждения кровли, эксклюзивные уличные и придомовые ограждения. Сделанные из высококачественной нержавеющей и черной стали, они долговечны.

Оригинальные поручни и перила для лестниц, сконструированные мастерами по индивидуальным чертежам, заказчика, украсят собой любой коттедж, загородный дом, офис. Изготовленные из высококачественной нержавеющей и черной стали, они выдерживаю большие нагрузки и неподвержены влиянию окружающей среды. Перила, с напылением из нитрида титана блеском и прочность.

Нитрид титана преимущества и применение

Покрытие нитрид титана — это соединение титана и азота, применяющееся в самых различных отраслях — от медицинской до машиностроения. В металлургии соединение встречается в качестве неметаллических добавок в сталях легированных титаном. Готовое вещество является порошком из мелких желтых и коричневых частиц. При напылении порошок приобретает золотистую окраску, которая может изменять яркость и глубину цвета.

Уникальные свойства напыления из титана обеспечивают устойчивость получаемых изделий к воздействиям агрессивных и внешних сред, к истираниям, к ржавлению. Особенное свойство напыления нитрид титаном — его схожесть внешне с позолотой, благодаря чему оно отлично декорирует изделия.

Область применения нитрида титана

Наносить нитрид титана можно на различные металлы: медь, латунь, нейзильбер, сталь, нержавейку, мельхиор и пр. Нитрид титана наиболее часто используется для:

  • создания защитно-декоративного слоя на листах металла, из которых изготавливаются предметы религиозного культа, элементы наружной рекламы, декорации интерьера, надгробия и пр. Иногда такие листы используют в качестве облицовочного материала при покрытии куполов церквей, а также при строительстве крыш богатых коттеджей;
  • создания отражающих покрытий на внешних элементах солнечных коллекторов;
  • создания покрытий крупных деталей разного назначения. Можно перечислить следующие изделия, наиболее часто встречаемые: автофурнитура, перила лестниц, мебельная фурнитура, сантехника;
  • изготовления тиглей, предназначенных для бескислородного плавления металла.

Преимущественно такое вакуумное напыление нитридом титана в наши дни применяется в тех случаях, когда раньше применяли настоящее золото: при протезировании в стоматологии или для декоративных целей: например, для покрытия рам дорогих картин. Такое покрытие существенно снижает стоимость изделия (как если бы его покрывали настоящим золотом), что делает его более доступным для людей.

Читайте также  Краска молотковая – что это такое и как применяется

Преимущества покрытия нитридом титана

Наиболее часто вещество наносится вакуумным способом, когда на поверхности металла образуется образуется очень тонкая защитно-декоративная пленка. Иногда применяется метод термической диффузии, основанный на действии высоких температур.

Напыление нитрид титаном имеет следующие достоинства:

  • ровное, стойкое, декоративное покрытие красивого цвета;
  • покрытие обладает стойкостью к воздействию атмосферных агрессивных факторов и химических соединений. Изделия с покрытием защищены от коррозии, окисления, менее вероятно, что в них начнется процесс расслоения и трещин;
  • толщина покрытия составляет 3-5 микрон и не увеличивает размер изделия;
  • высокая устойчивость к нагреву. Термостойкость покрытия достигает 400-500С;
  • покрытая деталь остается устойчивой при необходимости последующей обработки: штамповки, резки, гибке металлических листов;
  • покрытие снижает налипание изделия;
  • стоимость золотоимитирующего покрытия в десятки раз дешевле покрытия настоящим золотом;
  • не токсично, поэтому может применяться в медицине и в пищевой промышленности;
  • имеет хорошую отражающую способность;
  • высокая декоративность повышает статус изделия;
  • прекрасная защита от УФ-излучений.

Покрытие нитридом титана по многочисленным физическим характеристикам превосходит натуральное золото: не тускнеет, не окисляется, не поддаётся коррозии. Его разрушение возможно только при использовании абразивных веществ. С помощью метода напыления напыления нитрида титана при изготовлении возможно придать разнообразные оттенки золотого цвета – от очень светлого, едва ли не белого до тёмно-жёлтого.

Читайте так же другие полезные статьи

Химический анкер – современный продукт строительной индустрии, набирающий популярность на отечественном рынке. Под анкером понимается некий элемент, назначением которого является закрепление и удержание конструкции на несущем основании. В частном хозяйстве и в промышленности большим спросом пользуются механические распорные анкеры.

Антискользящие ленты можно наносить как на внешнюю, так и на внутреннюю поверхность ступеней лестниц или пандусов.

Температура особенно важна для их использования. Минимальная температура для нанесения противоскользящих полосок составляет 15 C, а оптимальная 20 C. Самоклеющиеся ленты имеют низкую прочность и, следовательно, долговечность. При необходимости их всегда можно отцепить и пройтись по этому месту смолой.

Любое высотное здание должно быть оснащено надежной пожарной и эвакуационной лестницей, обеспечивающей быстрый и безопасный подход специалистов к очагам возгорания там, где невозможно использование специальной пожарной техники. От эксплуатационных качеств конструкций зависит безопасность и жизнь людей .

Это незаменимый элемент, который связывает между собой разные уровни любого сооружения или дома. Трудно представить себе частный дом высотой более одного этажа или многоуровневую квартиру, где не было бы лестницы.

В нашей организации для выполнения задачи по гибке труб используется современный итальянский гидравлический станок. Радиус гиба регулируется гидравлическим перемещением валка.

Назначение и основные функции козырька для входа, многообразие вариантов исполнения. Одна из основных функций – отвод осадков, а значит, козырёк должен быть прочным и надёжным. Заказывают козырьки для входа преимущественно в специализированных фирмах.

Сотовые навесы с покрытием поликарбонатом представляют собой тонкие пластины, которые соединены между собой с помощью перемычек. За счёт того, что лист разделен ячейками, в которых содержится воздух, общие теплоизоляционные свойства материала очень высоки.

Навесы – незаменимая часть многих строений. Навесы на металлокаркасе способны укрыть от дождя, снега, града, пронизывающего ветра. Они используются для укрытия автостоянок, гаражей, беседок. Поэтому особо актуальным производственным направлением сегодня является изготовление.

Нержавеющая сталь является одним из самых популярных материалов для установки лестничных или балконных ограждений, это совсем не случайно, ведь нержавеющая сталь зарекомендовала себе как качественный материал, который удобен в долгосрочном использовании. Современные инженеры редко придают значение ширине, качеству и местонахождению балкона, но он является неотъемлемой частью всего здания.

Неотъемлемой частью оформления фасадов различных производственных и общественных сооружений являются входные группы. Из каких материалов они изготавливаются сегодня? Из самых различных. Однако наибольший успех и популярность принадлежит входным группам из поликарбоната.

Источник:
http://metalcont.ru/stati/nitrid-titana-preimushchestva-i-primenenie/

Нитрид титановое покрытие что это?

Взаимодействие любого материала с окружающей средой происходит через его поверхность. Именно поэтому в некоторых случаях основные физические свойства материала зависят от свойств его поверхностного слоя, толщиной не более нескольких микрометров.

Что такое нитрид титана?

Нитрид титана – химическое соединение титана с азотом, полученное, как правило, путем азотирования титана при 1200°C. Покрытие из нитрид титана представляет собой тончайшую пленку толщиной 3 микрона с высокой твердостью (≈ 85 HRC).

Преимущества покрытия нитридом титана

  1. Высокая износостойкость. Инструменты с нитрид титановым покрытием устойчивы к коррозии, механическим повреждениям и к окислению. Однако, инструменты из нитрид титана будут устойчивы к коррозии только в случае, если они еще до покрытия верхним слоем сделаны качественно, а процесс ухода будет строго соблюдаться в соответствии с инструкцией. Также нитрид титановое покрытие уменьшает коэффициент трения на поверхности инструмента в 2-3 раза.
  2. Продолжительный срок эксплуатации. Инструменты с покрытием нитридом титана прослужат до 10 раз длительнее за счет алмазоподобной структуры.
  3. Покрытие может иметь различные золотые оттенки. В зависимости от соотношения металла и азота в нитрид титановом соединении окраска такого покрытия может варьироваться от темно-золотого до цвета белого золота.
  4. Приемлемая себестоимость. В сравнении с золотым покрытием, которому по яркости цвета, химическим и физикомеханическим свойствам не уступает покрытие нитридом титана, стоимость последнего значительно меньше.

Почему к стоматологическим инструментам с нитрид титановым напылением не липнут композитные материалы?

Данное покрытие достаточно твердое и гладкое, благодаря чему коэффициент трения по поверхности меньше в 2-3 раза. При взаимодействии инструмента и композита создается эффект «скольжения», который препятствует прилипанию композитных материалов к поверхности инструментов. Также благодаря данному антиадгезивному свойству значительно легче удалить отвердевшие остатки композита с поверхности инструмента.

Аналогичный эффект имеет антипригарное покрытие.

Почему стоматологические инструменты с напылением из нитрид титана стоят дороже аналогичных без напыления?

Ответ на этот вопрос заключается в сложности и затратности технологического процесса нанесения покрытия.

Вначале инструмент необходимо очистить. Порядок чисток: механическая, полировка, ультразвуковая, химическая, ионная.

Покрытие формируется в вакууме, благодаря чему из него исключаются различные примеси. Вначале создается титановый слой. Во время этого процесса материал нужно разогреть до температуры 350 — 450°С. Благодаря высокой температуре нитрид титана диффундирует в структуру материала, обеспечивая плотное прилегание к материалу основе.

Второй этап заключается в формировании основного покрытия. Атомы титана, выбиваемые с поверхности материала ионами титана, вступают в химическую реакцию с азотом и оседают на поверхности материала основы, что придает покрытию золотой цвет и нужные свойства.

В данный момент в продаже представлены следующие стоматологические инструменты с нитрид титановым покрытием линейки ASA DENTAL — 1102Т-1, 1102Т-2, 1102Т-3, 1200Т-1, 1200Т-3, 1202Т-1, 1202Т-2, 1208Т-1.

Источник:
http://www.medistom.by/article/39.html

Напыление нитрид титаном

Покрытие нитрид титана (или «под золотое напыление») применяется в разных сферах. Незаменимо оно в создании финишных покрытий с декоративными характеристиками. В идеале слой должен выполнять две функции – украшать и защищать. Уникальное напыление с применением нитрид титана украсит объект, повысит его эксплуатационные свойства. К слову, финишный слой приобретает дополнительную прочность на открытом воздухе, оттенок становится более ярким.

Область использования

  1. Пиар – это объемные золотистые буквы из металла для привлечения клиентов, разные рекламные конструкции.
  2. Интерьерный дизайн – применяется для украшения кабинок лифтов, дверей в залах, холлах, создания элементов декора, отделки ниш, арок, групповых скульптурных композиций, изделий из природного или искусственного камня, стекла, металлических сплавов.
  3. Изготовление мебели – TiN наносится на золотые, медные диванные конструкции, основания кроватей, столов, другой мебели, фурнитурных элементов.
  4. Выпуск аксессуаров для санузлов, ванных комнат, сантехники. Напыление под настоящее золото роскошно и богато смотрится на хромированных металлических деталях.
  5. Строительная отрасль – плазменное ионное покрытие наносят на лестничные конструкции, поручни, перила.
  6. Промышленность – дополнительная нитридная оболочка дает хорошие защитные свойства, обеспечивает стойкость к появлению ржавчины, воздействию негативных внешних факторов, укрепляет кристаллические связи в решетках металла. Также нитрид титана повышает прочность режущего инструмента в разы.
  7. Медицина – напыление из титана наносят на зубные протезы, вставки, накладки и коронки. Такие изделия получаются заметно дешевле и прочнее сделанных из золотых сплавов.
  8. Церковные товары – отделочные покрытия нитрид титана для шаров, крестов, куполов, утвари.
Читайте также  Клей для керамогранита: какой лучше, свойства, характеристики

Свойства нитрид титана

Данное напыление практичное и долговечное и обладает следующими свойствами:

  • Высокие декоративные характеристики. При правильном выборе напыления вещи с титановым покрытием по блеску, оттенку становятся похожи на натуральные золотые.
  • Демократичная стоимость. Цена сверхпрочной оболочки из нитрид титана в разы меньше толщины золотого напыления, при этом прослужит такой слой вам намного дольше.
  • Долговечность. Покрытие типа TiN долговечное, особого ухода не требует, со временем не слоится, не тускнеет.
  • Экологичность. Для человека состав на 100% безвреден, токсичных веществ при нагреве, во время эксплуатации не выделяет.
  • Стойкость к щелочам, кислотам. Нитрид титану не страшны негативные внешние воздействия, контакт с соляной, серной кислотами, хлором, фосфатами.
  • Отличная сопротивляемость к механическим воздействиям. Материал очень прочный, может применяться в том числе для обработки режущего инструмента.
  • Возможность эксплуатации в широком диапазоне температур. Соединение выдерживает значения до 700-800 °C.

Источник:
http://alfak.ru/vakuumnaya-metallizaciya-nitrid-titanom/

Нитрид титановое покрытие что это?

Покрытие нитрид титана – это соединение титана и азота, которое образует на поверхности изделия тончайшую пленку.

Нитрид титана является одним из наиболее изученных и часто используемых тонкопленочных покрытий во всем мире. Начало широкого использования данных видов покрытий в промышленности пришлось на середину 80-х годов. С высокой твердостью

85 HRC и толщиной всего 3 микрона, это покрытие повышает износостойкость режущих кромок, препятствует появлению царапин, а также уменьшает коэффициент трения на поверхности инструмента. Покрытие обладает высокой стойкостью к окислению.

Многократно проверенный факт – срок службы режущего инструмента, штампа или пресс-формы увеличивается от 2 до 10 раз с помощью этого покрытия.

Ведущие фирмы-производители режущих инструментов, такие как «Сандвик Коро- мант» (Sandvik Coromant, Швеция), «Теледайн» (Teledyn, США), «Планзее Тицит» (Plansee Tizit, Австрия), «Крупп Видиа» (Krupp Widia, Германия), «КеннаметалХертель» (KennametalHertel, США), «Балзерс» (Balzers Tool Coating Inc, США), «Малти Арк» (MultyArc Inc, США), «Сумитомо Электрик» (Sumitomo Electric, Япония) и др. отводят существенное место в ассортименте своей продукции инструментам с покрытиями.

Кроме того, за счет высоких медикобиологических свойств, TiN (нитрид титана) широко используют в медицине (хирургические, стоматологические и другие инструменты) и пищевой промышленности.

Инструменты с различными видами тонкопленочных покрытий различных цветовых гамм так же широко представлены в линейках многих производителей стоматологических инструментов: Hammacher; American Eagle; Hu-Friedy; Schwert; Asa Dental; HLW и др.

К сожалению, за все хорошее приходится платить – за счет технологической сложности процесса напыления стоимость инструментов с любым тонкопленочным покрытием, как правило, в 2 раза выше, чем у аналогичных стальных.

Однако, за счет локализации производства в России, цена на инструменты FABRI Gold , покрытые нитридом титана, не менее чем на 50% ниже, чем у западных инструментов аналогичного качества.

Нитрид титана один из первых в списке покрытий во всем мире по одной простой причине — это действительно работает!

Инструменты серии FABRI Gold с покрытием нитрида титана – лучшее ценовое предложение на рынке!

Почему к инструментам, покрытым нитридом титана не прилипают композитные материалы?

Почему это происходит? На самом деле все достаточно просто! Данный эффект происходит потому, что покрытие создает на поверхности инструментов очень твердую и гладкую «пленку» – за счет этого на поверхности в 2-3 раза уменьшается коэффициент трения.

Таким образом, композитные материалы просто «скользят» по поверхности инструмента, не вступая во взаимодействие со стальной поверхностью инструмента. Антиадгезивные свойства нитрида титана хорошо изучены и широко применяются на практике во всем мире в различных отраслях промышленности.

Также, данный эффект «скольжения» значительно упощает процесс удаления с поверхности инструментов отвердевших остатков материала во время предстерелизационной очистки.

Аналогичный эффект мы наблюдаем, жаря яичницу на сковородке с антипригарным покрытием – яичница в момент проготовления не прилипает к поверхности, а засохшие остатки смываются с таких сковородок гораздо легче чем с обычных. Такой эффект создается потому, что покрытие сковородки очень твердое и гладкое.

Посмотрите ролик как это работает! ВИДЕО

Почему острые инструменты, покрытые нитридом титана, дольше работают без дополнительной заточки

Данному факту так же есть простое объяснение. Структура нитрида титана кубическая (алмазоподобная). Именно поэтому одно из основных назначений всех алмазоподобных покрытий это упрочнение поверхностного слоя. В промышленности нитрид титана широко применяют для покрытия режущих инструментов (сверла, фрезы и т.д.) и пресс-форм. При этом срок службы увеличивается от 2 до 10 раз.

Скалеры серии FABRI Gold , покрытые нитридом титана, обладают повышенной на 45% твердостью режущих кромок (82HRC), поэтому прослужат без дополнительной заточки в 3 раза дольше, чем классические стальные инструменты.

Почему инструменты, покрытые нитридом титана, более устойчивы к коррозии?

Важно! Нитрид титана не может предотвратить появление ржавчины, если сам инструмент сделан некачественно, либо грубо нарушается процесс ухода зи инструментом!

Несколько слов о ржавчине: нержавеющие стали, применяемые в медицине («медицинские нержавеющие стали»), на самом деле не являются на 100% нержавеющими!

В изначальном «сыром» виде такая сталь еще как ржавеет. Однако именно в «сыром» виде происходит механическая обработка стали (придание формы рабочим частям, точение, штамповка, вырубка, гибка и т.д.)

Чтобы «медицинская нержавеющая сталь» не ржавела необхоодимо выполнение 3-х основных условий:

  1. сама сталь должна быть высокого качества;
  2. сталь должна пройти сложный процесс термообработки (закалка, отпуск и т.д.) – после этого процесса инструменты становятся твердыми и эластичными;
  3. поверхность стали должна быть очень гладкой – хорошо отполированной.

Чем качественнее выполнены производителем данные 3 пункта, тем лучшую коррозионную стойкость имеет стоматологический инструмент.

Однако в процессе использования отполированный поверхностный слой может нарушаться от механического или химического воздействия:

  • Механически — инструмент царапается при использование металлических щеток, при трении в ультразвуковой ванне, при очистке налипшего и отвердевшего материала и т.д.
  • Химически — поверхностный слой вытравливается при нарушении концентрации или времени выдержки в дезинфекционных растворах, использование «грязной воды» и т.д.

Даже у изначально качественно сделанных инструментов в местах нарушения отполированного поверхностного слоя может возникать коррозия.

Нитрид титана обладает высокой стойкостью к окислению и воздействию целого спектра агрессивных веществ — поэтому сам он не ржавеет.

Как отмечалось выше, нитрид титана создает на поверхности инструментов защитную пленку, которая за счет высокой твердости препятствует механическим повреждениям отполированной поверхности, тем самым значительно снижая возникновения коррозии.

Однако, по своей сути, покрытие покрытие нитрида титана является «пористым», поэтому оно НЕ препятствует химическому воздействию на поверхностный слой инструмента. Агрессивные среды «просачиваются сквозь» покрытие нитрид титана и воздействуют на поверхность инструмента. Таким образом данное покрытие практически не защищает инструменты от химического воздейстия на поверхностный слой в случае грубого нарушение рекомендаций производителей дезинфекционных средств.

Источник:
http://www.masterdi.ru/index.php?pid=45

Нитрид титана — Titanium nitride

  • 25583-20-4Y
  • 6RW464FEFFY

Нитрид титана ( TiN ; иногда известный как тинит ) представляет собой чрезвычайно твердый керамический материал, часто используемый в качестве покрытия на титановых сплавах , стали , карбиде и алюминиевых компонентах для улучшения свойств поверхности подложки.

Читайте также  Нет циркуляции, поломка отопления – почему

Нанесенный в виде тонкого покрытия, TiN используется для упрочнения и защиты режущих и скользящих поверхностей, в декоративных целях (благодаря своему золотистому виду) и в качестве нетоксичного внешнего покрытия для медицинских имплантатов . В большинстве случаев применяется покрытие размером менее 5 микрометров (0,00020 дюйма).

Содержание

Характеристики

TiN , имеет твердость по Виккерсу от 1800-2100, а модуль упругости 251 ГПа, коэффициент теплового расширения 9,35 × 10 — 6 K -1 , и температуру сверхпроводящего перехода 5,6 К.

TiN окисляется при 800 ° C в нормальной атмосфере. Согласно лабораторным испытаниям, он химически стабилен при 20 ° C, но может медленно разрушаться концентрированными растворами кислоты при повышении температуры. В зависимости от материала подложки и отделки поверхности TiN будет иметь коэффициент трения от 0,4 до 0,9 относительно другой поверхности TiN (без смазки). Типичное образование TiN имеет кристаллическую структуру типа NaCl со стехиометрией примерно 1: 1 ; Однако соединения TiN x с x от 0,6 до 1,2 термодинамически стабильны.

TiN становится сверхпроводящим при криогенных температурах, критическая температура для монокристаллов достигает 6,0 К. Сверхпроводимость в тонкопленочном TiN широко изучалась, при этом сверхпроводящие свойства сильно варьируются в зависимости от приготовления образца, вплоть до полного подавления сверхпроводимости при переходе сверхпроводник-изолятор . Тонкая пленка TiN была охлаждена почти до абсолютного нуля , что превратило ее в первый известный суперизолятор , сопротивление которого внезапно увеличилось в 100000 раз.

Использует

Хорошо известно, что покрытие TiN используется для удержания кромок и коррозионной стойкости на станках, таких как сверла и фрезы , часто увеличивая их срок службы в три или более раз.

Из-за металлического золотого цвета TiN его используют для покрытия бижутерии и автомобильной отделки в декоративных целях. TiN также широко используется в качестве верхнего слоя покрытия, обычно с подложками, покрытыми никелем (Ni) или хромом (Cr), на бытовой сантехнике и дверной фурнитуре. В качестве покрытия он используется в авиакосмической и военной промышленности, а также для защиты скользящих поверхностей вилок подвески велосипедов и мотоциклов, а также амортизаторов радиоуправляемых автомобилей . TiN нетоксичен, соответствует рекомендациям FDA и был замечен в использовании в медицинских устройствах, таких как лезвия скальпелей и лезвия для ортопедических костных пил, где важны острота и удержание кромки. Покрытия TiN также использовались в имплантированных протезах (особенно имплантатах для замены тазобедренного сустава ) и других медицинских имплантатах.

Хотя они менее заметны, тонкие пленки TiN также используются в микроэлектронике , где они служат проводящим соединением между активным устройством и металлическими контактами, используемыми для работы схемы, одновременно действуя как диффузионный барьер, блокирующий диффузию металла в кремний. В этом контексте TiN классифицируется как «барьерный металл» (удельное электрическое сопротивление

25 мкОм · см), хотя с точки зрения химии или механических свойств это явно керамика . Последние разработки микросхем по 45-нм технологии и выше также используют TiN в качестве «металла» для улучшения характеристик транзисторов . В сочетании с диэлектриками затвора (например, HfSiO), которые имеют более высокую диэлектрическую проницаемость по сравнению со стандартным SiO 2, длину затвора можно уменьшить за счет низкой утечки , более высокого тока возбуждения и того же или лучшего порогового напряжения . Кроме того, в настоящее время рассматриваются тонкие пленки TiN для покрытия циркониевых сплавов для аварийного ядерного топлива .

Благодаря своей высокой биостойкости слои TiN также могут использоваться в качестве электродов в биоэлектронных приложениях, таких как интеллектуальные имплантаты или биосенсоры in vivo, которые должны выдерживать сильную коррозию, вызываемую жидкостями организма . Электроды из TiN уже применялись в проекте субретинального протезирования, а также в биомедицинских микроэлектромеханических системах ( BioMEMS ).

Изготовление

Наиболее распространенными методами создания тонких пленок TiN являются физическое осаждение из паровой фазы (PVD, обычно напыление , катодно-дуговое напыление или электронно-лучевой нагрев ) и химическое осаждение из паровой фазы (CVD). В обоих методах чистый титан возгоняется и реагирует с азотом в высокоэнергетической вакуумной среде. Пленка TiN также может быть получена на заготовках из Ti путем реактивного роста (например, отжига ) в атмосфере азота . PVD является предпочтительным для стальных деталей, поскольку температуры осаждения превышают температуру аустенизации стали. Слои TiN также напыляются на различные материалы с более высокой температурой плавления, такие как нержавеющая сталь , титан и титановые сплавы . Его высокий модуль Юнга (значения от 450 до 590 ГПа описаны в литературе) означает, что толстые покрытия имеют тенденцию отслаиваться, что делает их гораздо менее прочными, чем тонкие. Покрытия из нитрида титана также можно наносить термическим напылением, тогда как порошки TiN получают путем азотирования титана азотом или аммиаком при 1200 ° C.

Объемные керамические объекты могут быть изготовлены путем упаковки порошкообразного металлического титана в желаемую форму, сжатия его до нужной плотности, а затем зажигания в атмосфере чистого азота. Тепла, выделяемого при химической реакции между металлом и газом, достаточно для спекания продукта реакции нитрида в твердый готовый предмет. См. Порошковую металлургию .

Другие коммерческие варианты

Существует несколько коммерчески используемых вариантов TiN, которые были разработаны с 2010 года, такие как нитрид титана-углерода (TiCN), нитрид титана-алюминия (TiAlN или AlTiN) и нитрид титана-алюминия-углерода, которые можно использовать индивидуально или в чередующихся слоях с TiN. . Эти покрытия предлагают аналогичные или превосходные улучшения коррозионной стойкости и твердости, а также дополнительные цвета от светло-серого до почти черного, до темно- переливающегося голубовато-фиолетового цвета в зависимости от точного процесса нанесения. Эти покрытия становятся обычным явлением на спортивных товарах, особенно на ножах и пистолетах , где они используются как по косметическим, так и по функциональным причинам.

Как компонент в производстве стали

Нитрид титана также намеренно производится в некоторых сталях путем разумного добавления титана в сплав . TiN образуется при очень высоких температурах из-за очень низкой энтальпии образования и даже зарождается непосредственно из расплава при вторичном производстве стали. Он образует дискретные кубические частицы микрометрового размера на границах зерен и тройных точках и предотвращает рост зерен за счет созревания Оствальда до очень высоких гомологичных температур . Нитрид титана имеет наименьшее произведение растворимости по сравнению с любым нитридом или карбидом металла в аустените, что является полезным атрибутом в формулах микролегированных сталей .

Естественное явление

Осборнит — очень редкая природная форма нитрида титана, встречающаяся почти исключительно в метеоритах.

Источник:
http://ru.qaz.wiki/wiki/Titanium_nitride