تیتانیوم نیترید ( به انگلیسی: Titanium nitride ) که گاهی tinite نیز خوانده می شود یک ماده سرامیکی با سختی فوق العاده بالاست که معمولاً به عنوان پوشش آلیاژهای تیتانیوم، فولاد، کاربید و اجزای آلومینیومی برای بهبود خواص سطح ماده زیرین مورد استفاده قرار می گیرد. [ ۱]
تیتانیوم نیترید به صورت یک پوشش نازک، برای سختکاری ابزارهای برشی، برای کاربردهای تزئیناتی ( به دلیل ظاهر طلایی زیبای آن ) و به عنوان یک پوشش غیر سمی برای ایمپلنت ها یا درون کاشت های پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. ضخامت این پوشش در اغلب موارد کمتر از ۵ میکرومتر است.
عدد سختی ویکرز تیتانیوم نیترید در حدود ۱۸۰۰ تا ۲۱۰۰، مدول الاستیسیته آن ۲۵۱ گیگاپاسکال، ضریب انبساط گرمایی آن 9. 35x10 - 6 k - 1 و دمای تبدیل ابررسانای آن ۵٫۶ کلوین است. [ ۲] تیتانیوم نیترید در دمای ۸۰۰ درجه سلسیوس در اتمسفر معمولی اکسید می شود. در دمای ۲۰ درجه سلسیوس به صورت شیمیایی پایدار است. این ماده در دماهای کرایوژنیک خاصیت ابررسانایی پیدا می کند و دمای بحرانی آن برای کریستال تکی برابر ۶ کلوین می باشد. [ ۳] با سرد کردن لایه نازکی از این ماده تا نزدیک صفر مطلق، مقاومت به طور ناگهانی با ضریب ۱۰۰۰۰۰ افزایش می باید که اینکار باعث تولید اولین ابرعایق شناخته شده گردید. [ ۴]
یکی از کاربردهای شناخته شده تیتانیوم نیترید جهت پوشش دهی مته های دریل و تیغچه های فرزکاری برای حفظ لبه های تیز و جلوگیری از خوردگی است. این پوشش معمولاً باعث افزایش ۲ تا ۱۰ برابری عمر ابزار می شود. [ ۵]
شناخته شده ترین روش اجرای پوشش تیتانیوم نیترید استفاده از فرایند انباشت بخار فیزیکی ( PVD ) و انباشت بخار شیمیایی ( CVD ) است. [ ۶] در هر دو روش تیتانیوم تصعید شده و در یک محیط خلاء و با انرژی بالا با نیتروژن واکنش داده می شود.
برای پوشش دهی TiN بر روی سطح نمونه ها بعد از آماده سازی و صیقلی نمودن سطح نمونه ها، آنها را درون محفظه دستگاه PACVD قرار می دهند. با اعمال خلاء درون محفظه گازهای اضافی از درون منبع حذف می شود. سپس گازهای نیتروژن، هیدروژن و آرگون با مقدار معین وارد محفظه شده و با اعمال اختلاف پتانسیلی در حدود ۶۰۰ ولت، بر روی سطح نمونه ها پلاسما تشکیل می شود. در این شرایط این گازها به صورت یونیزه درآمده و به سطح نمونه که کاتد می باشد برخورد می کنند. در اثر برخورد این ذرات با سطح نمونه، هم آلودگی های سطح نمونه ها با استفاده از روش کندو پاش از بین رفته و هم دمای نمونه افزایش می یابد تا نمونه به دمای مورد نظر برسد. بعد از رسیدن نمونه به دمای انجام واکنش به مدت یک ساعت همین گازها به درون محفظه وارد می شوند تا سطح نمونه در اثر برخورد یون های نیتروژن، نیتروژن دهی شود. با اتمام فرایند نیتروژن دهی مقدار گازهای نیتروژن و هیدروژن در ترکیب گاز کم شده و به جای آن گاز تیتانیوم تتراکلرید ( TiCl4 ) که تأمین کننده تیتانیم مورد نیاز می باشد به درون محفظه وارد می شود. این گاز درون پلاسما یونیزه شده و با یون های نیتروژن درون محفظه واکنش می دهد و بر روی سطح نمونه رسوب می کند. با مجتمع شدن این ذرات سطح نمونه از ماده TiN پوشیده شده و لایه مورد نظر ایجاد می شود. [ ۷]
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفتیتانیوم نیترید به صورت یک پوشش نازک، برای سختکاری ابزارهای برشی، برای کاربردهای تزئیناتی ( به دلیل ظاهر طلایی زیبای آن ) و به عنوان یک پوشش غیر سمی برای ایمپلنت ها یا درون کاشت های پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد. ضخامت این پوشش در اغلب موارد کمتر از ۵ میکرومتر است.
عدد سختی ویکرز تیتانیوم نیترید در حدود ۱۸۰۰ تا ۲۱۰۰، مدول الاستیسیته آن ۲۵۱ گیگاپاسکال، ضریب انبساط گرمایی آن 9. 35x10 - 6 k - 1 و دمای تبدیل ابررسانای آن ۵٫۶ کلوین است. [ ۲] تیتانیوم نیترید در دمای ۸۰۰ درجه سلسیوس در اتمسفر معمولی اکسید می شود. در دمای ۲۰ درجه سلسیوس به صورت شیمیایی پایدار است. این ماده در دماهای کرایوژنیک خاصیت ابررسانایی پیدا می کند و دمای بحرانی آن برای کریستال تکی برابر ۶ کلوین می باشد. [ ۳] با سرد کردن لایه نازکی از این ماده تا نزدیک صفر مطلق، مقاومت به طور ناگهانی با ضریب ۱۰۰۰۰۰ افزایش می باید که اینکار باعث تولید اولین ابرعایق شناخته شده گردید. [ ۴]
یکی از کاربردهای شناخته شده تیتانیوم نیترید جهت پوشش دهی مته های دریل و تیغچه های فرزکاری برای حفظ لبه های تیز و جلوگیری از خوردگی است. این پوشش معمولاً باعث افزایش ۲ تا ۱۰ برابری عمر ابزار می شود. [ ۵]
شناخته شده ترین روش اجرای پوشش تیتانیوم نیترید استفاده از فرایند انباشت بخار فیزیکی ( PVD ) و انباشت بخار شیمیایی ( CVD ) است. [ ۶] در هر دو روش تیتانیوم تصعید شده و در یک محیط خلاء و با انرژی بالا با نیتروژن واکنش داده می شود.
برای پوشش دهی TiN بر روی سطح نمونه ها بعد از آماده سازی و صیقلی نمودن سطح نمونه ها، آنها را درون محفظه دستگاه PACVD قرار می دهند. با اعمال خلاء درون محفظه گازهای اضافی از درون منبع حذف می شود. سپس گازهای نیتروژن، هیدروژن و آرگون با مقدار معین وارد محفظه شده و با اعمال اختلاف پتانسیلی در حدود ۶۰۰ ولت، بر روی سطح نمونه ها پلاسما تشکیل می شود. در این شرایط این گازها به صورت یونیزه درآمده و به سطح نمونه که کاتد می باشد برخورد می کنند. در اثر برخورد این ذرات با سطح نمونه، هم آلودگی های سطح نمونه ها با استفاده از روش کندو پاش از بین رفته و هم دمای نمونه افزایش می یابد تا نمونه به دمای مورد نظر برسد. بعد از رسیدن نمونه به دمای انجام واکنش به مدت یک ساعت همین گازها به درون محفظه وارد می شوند تا سطح نمونه در اثر برخورد یون های نیتروژن، نیتروژن دهی شود. با اتمام فرایند نیتروژن دهی مقدار گازهای نیتروژن و هیدروژن در ترکیب گاز کم شده و به جای آن گاز تیتانیوم تتراکلرید ( TiCl4 ) که تأمین کننده تیتانیم مورد نیاز می باشد به درون محفظه وارد می شود. این گاز درون پلاسما یونیزه شده و با یون های نیتروژن درون محفظه واکنش می دهد و بر روی سطح نمونه رسوب می کند. با مجتمع شدن این ذرات سطح نمونه از ماده TiN پوشیده شده و لایه مورد نظر ایجاد می شود. [ ۷]
wiki: تیتانیوم نیترید