Титан нитриді (Фольга) қиын, Металл және керамикалық компоненттердің беткі қабатын жақсарту үшін химиялық тұрақты керамикалық жабын кеңінен қолданылады.
Бұл оның алтынның нәзіктігімен танымал, Жоғары қаттылық, Төмен тозу жылдамдығы, және химиялық химиялық инерстер.
СТТН, ең алдымен, физикалық будың тұнбасы арқылы қолданылады (ПВД) жіне, тарихи, химиялық будың тұнбасы арқылы (CVD).
Әдеттегі мақсаттарға кесу құралдары кіреді, Өлген қалыптастыру, Медициналық құралдар (Бетті беріктендіру және түс), Сәндік әрлеу және киюге бейім машиналар.
1. Титан нитридінің жабыны дегеніміз не?
Титан нитриді (Фольга) Қаптау - алтын түсті, Керамикалық жұқа қабық бетінің кермектігін жақсарту үшін металдарға және кесетін құралдарға кеңінен қолданылады, тозуға төзімділік, Коррозиядан қорғау, және эстетикалық сыртқы түрі.
Бұл физикалық булардың салымының бірі (ПВД) Индустриялық жабындар, медициналық, және тұтынушылық секторлар.
Титан нитриді қиын, Титандан тұратын химиялық тұрақты қосылыс (-Ден) және азот (N).
Әдетте жабын ретінде қолданған кезде 1 қарай 5 микрометрлер (мкм) қалыңдығы - бұл тығыз, сақтау, және инертті беттік қабаты, бұл негізгі материалдың жұмысын күрт арттырады.
Қаптау алтын реңкімен металл жылтыр береді, көбінесе жоғары деңгейлі кескіш құралдармен немесе хирургиялық құралдармен байланысты.
2. Титан нитриді қалай (Фольга) Депозицияланған?
Физикалық будың тұнбасы (ПВД)
- Шашыраңсы (DC немесе PULLED DC): Титан нысанын инертті және азот атмосферасына түсірді; Нитроген субстратқа қалайы пішінді.
Әдеттегі субстрат температурасы: ~ 200-500 ° C. Депозицияның тарифтері әртүрлі (Қуат пен масштабқа байланысты ондаған нм / мин). - Доғалық булану: Жоғары энергия катодты доғасы титан буланады, камерадағы азот қалайы пайда болады; тығыз жабындармен қамтамасыз етеді, бірақ макропарктармен таныса алады (тамшылар) Егер сүзілмеген болса.
- PVD артықшылықтары: салыстырмалы түрде төмен субстрат температурасы (Көптеген құралдар болаттарымен үйлесімді), қалаң, жабысқақ фильмдер, және қалыңдығын жақсы бақылау (Типтік ауқым 0.5-5 мкм).
Химиялық будың тұнбасы (CVD)
- Әдіс: Титанның прекурсийі (E.Г., Ticl₄) Шағын температурада азот / сутегі / аммиакпен, қалайы пішінді пішінді. Әдеттегі субстрат температурасы: ~ 700-1000 ° C.
- CVD артықшылықтары: Күрделі геометриялар мен тамаша жабынның сапасы үшін тамаша үйлесімділік, Бірақ жоғары технологиялық температура субстрат материалдарын шектейді (болаттардың мінезін өзгерте алады).
- Бүгін: PVD температурасы мен икемділігіне байланысты құралдар мен дәлдіктерге арналған; CVD, оның нақты конформды артықшылықтары мен субстрат жылуға шыдай алатын жерде қолданылады.
3. Титан нитридінің негізгі физикалық-механикалық қасиеттері (Фольга) Жабу
Титан нитриді (Фольга) Қамтылу ерекше комбинациясын көрсетеді Механикалық қаттылық, Жылу тұрақтылығы, және төмен химиялық реактивтілік, Оларды қызмет көрсету мерзімін ұзартуға және жоғары кернеулерге ұшыраған компоненттердің сенімділігіне өте ыңғайлы, кию, немесе температура.
Қалыпты жабынның физикалық-механикалық қасиеттері
| Мүлік | Типтік ауқым / Бағалау | Тест әдісі / Стандарт | Инженерлік маңызы бар |
| Микробаған (Виккерлер, Дғас) | 1800 - 2500 Дғас | ASTM E384 | Қатал болатпен салыстырғанда ~ 3-4 × жоғары тозуға төзімді қамтамасыз етеді; Кесу құралдарымен және өлгені үшін өте маңызды. |
| Серпімді модуль (Е е) | 400 - 600 Gpa | Наноиндонация / ASTM C1259 | Пластикалық деформацияға қарсы тұруға қабілетті жоғары қатаң керамикалық жабын көрсетеді. |
| Адгезия күші | >70 N (Скретч тест) | ASTM C1624 | Әсер ету кезінде жабынның тұтастығын қамтамасыз етеді, Өте өңдеу діріл, және циклдік жүктемелер. |
| Үйкеліс коэффициенті (қарсы және. Болат) | 0.4 - 0.6 (рифтілмейтсіз) | ПИН-ON-диск / ASTM G99 | Жоғары жылдамдықты байланыс қосымшаларында үйкеліс пен жылу өндірісін азайтады. |
| Жылу өткізгіштік | 20 - 25 М / м / | Лазерлік жарық / ASTM E1461 | Тиімді жылуды тарату локализацияланған құралдың қызып кетуіне жол бермейді. |
| Термиялық кеңейту коэффициенті | 9.35 × 10⁻⁶ / k | Дилатометрия / ASTM E228 | Болаттармен үйлесімді; Термиялық сәйкестікті және деламинацияны азайтады. |
Балқу нүктесі |
~ 2950 ° C | - | Жоғары температуралы кесу немесе қалыптастыру кезіндегі тамаша тұрақтылық. |
| Максималды жұмыс температурасы (ауада) | 500 - 600 ° C | - | Температураның жоғарылауындағы қаттылық пен тотығу кедергісін сақтайды. |
| Тығыздық | 5.2 - 5.4 g / cm³ | ASTM B962 | Тығыз микроқұрылым қаттылық пен коррозияға төзімділікке ықпал етеді. |
| Электрлік кедергісі | 25-30 · · · · · · · · · · · | Төрт нүктелі зонд | Жартылай өткізгіш; Микроэлектроника және диффузиялық кедергілерге қатысты. |
| Түр / Көрінос | Металл алтын | - | Эстетикалық және функционалды - тозу немесе деградацияның көрнекі көрсеткіші. |
Қиындық пен тозу кедергісі
СТН-нің қаттылығы (≈2000 HV) нәтижелері Күшті TI-N ковалентті байланыс, бұл абразияға жоғары қарсылық береді, бірігіп тасымалдады, және беттік шаршау.
Жоғары жылдамдықты болаттан жасалған (≈700 HV), Тин жабындары құрсаулы өмірін ұзартады 200-500% Кесу шарттары бірдей.
Серпімділік және адгезия
Оның керамикалық табиғатына қарамастан, СТН салыстырмалы түрде жоғары Серпімді модуль және қатаңдық, оны циклдік күйзелістерге қарсы тұру үшін.
Жетілдірілген PVD процестері (E.Г., доғаның ионы) Тамаша адгезияға ықпал ету (>70 N Сыни жүктеме), Әсер мен дірілдегі жабынның тұтастығын қамтамасыз ету.
Термиялық және тотығу тұрақтылығы
Қалайы тұрақты болып қалады 600Тотығу ортасында ° C және дейін 900° инерттегі атмосферадағы ° C, Әрі қарай тотығуды баяулататын қорғаныс Tio₂ пленкасын қалыптастыру.
Бұл тұрақтылық үшін өте маңызды Жоғары жылдамдықты кесу құралдары жіне Қозғалтқыш компоненттері мұнда бетінің температурасы тез ауытқады.
Үйкелілік және майлау
Оның үйкелісінің орташа коэффициенті (0.4-0,6 vs. болат) Үйкеліс жылу және жабысқақ тозуды азайтады, Кесу дәлдігін және энергия шығынын азайту.
Майлау жиілігі немесе көп қабатты жүйелермен жұптасқан кезде (E.Г., СТН / TICN немесе TILEN), Тиімді үйкеліс коэффициенті төменнен түсуі мүмкін 0.3.
Үйлесімділік және өлшемді бақылау
A көмегімен Құрал болаттарына жақын жылу кеңею коэффициенті, Қалайы жабындары керемет өлшемді тұрақтылықты көрсетеді, Тіпті бірнеше рет термиялық велосипедпен жүру кезінде.
Қаптау жіңішке (1-5 мкм) Дәлдік пен аэроғарыш бөліктері үшін қажет өлшемді төзімділікті өзгертпестен бетті өнімділікті жақсартуға мүмкіндік береді.
4. Неліктен инженерлер титан нитридін қолданады? (Фольга) - артықшылықтар мен сауда-саттық
Титан нитриді (Фольга) Қамтымалар инженерлік және өндірістік салада кеңінен қолданылады Қаттылықтың ерекше үйлесімі, тозуға төзімділік, Коррозия тұрақтылығы, және визуалды үндеу.
Дегенмен, Барлық инженерлік материалдар сияқты, СТТН қолданбалы талаптарға теңестірілген белгілі бір шектеулерді ұсынады, құны, және балама жабын технологиялары.
Тин жабынының бастапқы артықшылықтары
| Пайда келтіру | Техникалық түсіндірме | Тәжірибелік әсер / Мысал |
| Ерекше қаттылық пен тозу кедергісі | СТН-нің қаттылығы (≈2000-2500 HV) тозуды бастайды, эрозия, және жабысқақ тозу. | Кесу құралдары 4× Қызмет ету мерзімі жоғары жылдамдықты болаттарға қарағанда. |
| Үйкеліс және жылу өндірісі | Үйкеліс коэффициенті ~ 0,4-0,6 В. Болат құрал-жабынды үйкелісті азайтады. | Өңдеу температурасын азайтады 10-20%, Майлаушы өмірі мен өлшемді дәлдікті кеңейту. |
| Коррозия және тотығу кедергісі | СТН тотығу және хлоридтің шабуылынан алынған металдарды қорғайтын пассивті тиви қабатын құрайды. | Қолайлы теңіз, аэроғарыш, жіне Химиялық өңдеу бөліктер. |
| Жылу тұрақтылығы | Тұрақты 600° C жіне 900° C инертті ортада. | Қолдануға мүмкіндік береді Жоғары жылдамдықты кесу құралдары, Турбина пышақтары, жіне Инъекциялық қалыптар. |
Химиялық инерстер |
СТТН көп қышқылдарға төзімді, сілтілдік, және балқытылған металдар. | Электрондық қалыптарға немесе өлімге дәнекерлеудің алдын алады. |
| Эстетикалық және функционалды көрініс | Металл алтын түсі сәйкестендіруді де, сәндік шағым береді. | Қолданылған Медициналық импланттар, Тұтыну тауарлары, жіне Сәулеттік жабдық. |
| Өлшемді дәлдік | Қаптау қалыңдығы 1-5 мкм геометрияны өзгертпейді. | Өте ыңғайлы Нақты өңдеу құралдары, өлшеуіштер, жіне аэроғарыштық бекіткіштер. |
| Әр түрлі субстратпен үйлесімділік | Болаттарға жақсы ұстанады, карбидтер, титан қорытпалары, және никельге негізделген суперқорс. | Икемді Бірнеше салалар, Қорытындыға тән жабындарды азайту қажеттілігін азайту. |
Инженерлік сауданы және шектеулер
| Ымыралы шешім / Шектеу | Негізгі себеп | Инженерлік жұмсарту |
| Орташа үйкеліс (қарсы және. Жетілдірілген жабындар) | СТТН үйкеліс коэффициенті (0.4-0.6) tialn немесе dlc қарағанда жоғары (~ 0.2-0.3). | Пайдалану Көп қабатты жабындар (E.Г., СТН / TICN) немесе Қатты жанар-жағармай материалдары. |
| Жоғары температураға төзімділігі шектеулі | Ауада 600 ° C-тан асады, Тио₂ қалыптастыру. | Төтенше жылу үшін, пайдалану Тиалинг немесе Аллкр жабындар. |
| Салыстырмалы түрде сынғыш | Керамикалық табиғат әсер ете отырып, шектеулі икемділікке әкеледі. | Оңтайландыру Субстрат қаттылығы жіне PVD параметрлері; Ауыр соққы жүктеместен аулақ болыңыз. |
| Кешенді тұндыру процесі | PVD вакуумдық жүйелер және температураны бақылауды қажет етеді. | Жоғары құндылықтар үшін ақталған; Баламалар сияқты Электролиздік жабындар арзан заттар үшін. |
| Өткізгіштік оксидті қалыптастыру | Беттік TiO₂ уақыт өте келе электр өткізгіштігін төмендетуі мүмкін. | Пайдалану Электрлік емес Егер өткізгіштік өте маңызды болса, қоршаған орталар немесе қайта жылтыратыңыз. |
| Шектеулі қалыңдығы (≤5 мкм) | PVD жабындары баяу өседі және беттік ақауларды толтыра алмайды. | Алдын-ала жылтыратыңыз және Субстрат дайындаңыз Оңтайлы адгезия үшін. |
5. Субстрат үйлесімділігі, Емдеу және адгезия стратегиясы
- Жалпы субстраттар: HSS және карбидті кесу құралдары, Құрал болаттар (Айси б, М сериялары), Тот баспайтын болаттар, алюминий (процестермен), өткізгіш тұқым қабаттары бар полимерлер, және керамика (қамқорлықпен).
- Емдеу: мұқият тазалау, Грит жару (бақыланатын), кейде ион оксидтерді кетіру үшін және механикалық байыту үшін кедір-бұдырды жақсартады.
- Интерлайлистер / Облигациялық пальто: Жіңішке металл қабаттар (-Ден, Кр, немесе ti / tin сұралған) желімділікті жақсарту және қалдық кернеулерді азайту үшін қолданылады.
- Қалдық кернеуді басқару: Процесс параметрлері және «ПИАЖ» стратегиясы крекингтің алдын алу үшін сығымдау / шиеленісті стрессті азайтады.
Кепаннан кейінгі ПВД СТН үшін сирек қолданылады, мүмкін диффузиялық мәселелерге байланысты.
6. Титан нитридінің жабынының әдеттегі қосымшалары
Титан нитриді (Фольга) Қамтымдылар дәл өңдеуден бастап, дәл өңдеуден бастап, олардың арқасында аэроғарыштық және биомедициналық технологиялар - олардың арқасында қолданылады Ерекше қаттылық, Коррозияға төзімділік, және жоғары температуралық тұрақтылық.
Өнеркәсіптік және өндірістік өтінімдер
| Қолдану аймағы | Өкілдік компоненттер | Тин жабынының функционалды мақсаты | Типтік пайда |
| Кесу және қалыптастыру құралдары | Бұрғылау, Аяқтау диірмендері, оқ берушілер, шүмектер, арамен жүздер, Өлген қалыптастыру | Тозуды азайтады, қажалу, және жоғары жылдамдықты кесу жағдайында шыңдар | Құралдың мерзімі ұзартылды 3-5 × Зсағасырлық HSS құралдарымен салыстырғанда |
| Инъекциялық қалыптау Кастинг өледі | Негізгі түйреуіштер, қалыптар, эжекторлы жеңдер, өледі | Жабысқақ киімдер мен жабысып тұрады, Молды босатуды жақсартады | 30-50% велосипедпен қысқа уақыт, Төменгі техникалық қызмет көрсету уақыты |
| Металл түзілуі және штамптау | Соққылар, өледі, сақиналар | Тот баспайтын болаттар немесе алюминий қалыптастыру кезінде қысқартуды және қысылуды азайтады | Ұзартылды 2-4 ×, бетті жақсы аяқтау |
| Автомобиль Бөліктер | Поршень сақиналары, клапандар, Жанармай инжекторлы саңылаулар | Тозуды азайтады, қажалу, және термиялық шаршау | Жақсартылған өнімділік және Жақсартылған қозғалтқыштың тиімділігі |
Аэроғарыш және қорғаныс |
Турбина пышақтары, бекіткіштер, Жетекеткіштер | Жоғары жылу тұрақтылығы және төтенше жағдайдағы коррозияға төзімділік | Тұнтықты сақтайды 600° °, турбиналық жабдық үшін маңызды |
| Электроника Өндіріс | Жартылай өткізгіш құралдары, Диффузиялық кедергілер, қонтқыштар | Жоғары температуралы өңдеу кезінде диффузия мен тотығудың алдын алады | Тамаша өткізгіштік сақтау және микро масштабқа төзімділік |
| Пластикалық және резеңке өңдеу | Экструзия өледі, календер орамалары, кескіш пышақтар | Үздіксіз жұмыс кезінде босатылған және абразияға қарсы тұруды жақсартады | Төмендетілген жабыс, Ұзақ уақыт беттік өмір, Өнімнің дәйекті сапасы |
Медициналық және биомедициналық қосымшалар
Қалайы FDA-мақұлданған және кеңінен қолданылатын Медициналық және хирургиялық компоненттер Оған байланысты биокомпания, Химиялық инерстер, жіне цитотоксикалық емес беті.
| Қолдану | Мақсат | Жамандық |
| Хирургиялық аспаптар | Скальцеттер, мәжбүрлеу, Ортопедиялық жаттығулар | Тозуға төзімділік пен зарарсыздандырудың беріктігін қамтамасыз етеді |
| Импланттар | Ортопедиялық импланттар, Тіс тұрақтары, протездік буындар | Металлдан алынған ионды сілтісіздендіруге арналған беті |
| Медициналық робототехника | Жетекеткіштер, Буындар, Жылжымалы компоненттер | Үйкелісті дәл азайтады, Қайталанатын қозғалыс жүйелері |
Сәндік және функционалды қосымшалар
Өндірістік функционалдылықтан тыс, СТН-нің ерекшелігі Алтын түсті металл қабат эстетикалық қосымшаларда асырап алуға ұшырады Тұрақтылық пен сыртқы түрі бірге болу керек:
| Сектор | Деталь | Тин жабынының себебі |
| Тұтыну тауарлары | Сағаттар, көзілдірік жақтаулары, зергерлік заттар, Люкс-қаламдар | Сыртқа төзімділікпен жоғары эстетикалық тартымдылық |
| Сәулет және жабдық | Есіктің тұтқалары, кран, Арматура | Ылғал ортадағы ұзақ мерзімді коррозия және таңқаларлық тұрақ |
| Спорттық және сыртқы жабдықтар | Пішка, атыс қаруының компоненттері | Беттік қаттылықты жақсартыңыз, Қарсылықтан төмендетілген, және қорғаныс киіңіз |
Даму және алдыңғы қатарлы қосымшалар
Соңғы зерттеулер мен технологиялық жетістіктер қалайы коммуналдық шаруашылығын кеңейтті Микроэлектроника, Энергетикалық жүйелер, жіне оптика:
- Микроэлектроника және MEMS:
Қалайы жұқа қабықшалар тосқауыл қабаттары және қақпа электродтары Интегралды схемалар мен сенсорларда, Керемет өткізгіштікті қамтамасыз ету және мыс тарфуының алдын алу. - Энергетикалық жүйелер:
СТТН жабындылары жақсарады Электродтың беріктігі -да Жанармай жасушалары, Литий батареялары, және сутегі өндірісі жүйелері, Коррозиялық ортада электрлік өнімділікті сақтау. - Оптика және фотоника:
Қалайы Алтын тәрізді оптикалық шағылысу жіне плазмоникалық мінез-құлық пайдаланылады Сәндік жабындар, Инфрақызыл айналар, жіне Нанофотоникалық құрылғылар.
7. Балама жабындармен салыстырғанда титан нитриді
Титан нитридінде (Фольга) ең көп қолданылатын PVD жабындарының бірі, Инженерлер көбінесе баламаларды қарастырады Тиалинг, CN, Дл, және тик Нақты қосымшалар үшін өнімділікті оңтайландыру.
Әрбір жабынға байланысты ерекше қасиеттері бар қаттылық, Жылу тұрақтылығы, қажалу, Коррозияға төзімділік, және өзіндік құны, Қорытынды таңдауға әсер ету.
Тікелей салыстыру кестесі: Vs. Tialn vs. Crn vs. Dlc vs. Тик
| Мүлік / Жабу | Фольга | Тиалинг | CN | Дл (Алмаз тәрізді көміртек) | Тик |
| Қаттылық (Дғас) | 1800-2500 | 3200-3600 | 1500-2000 | 1500-2500 | 2500-3000 |
| Max Service Temp (° °, ауа) | 500-600 | 700-900 | 500-600 | 250-400 | 600-700 |
| Үйкеліс коэффициенті (қарсы және. болат) | 0.4-0.6 | 0.35-0.45 | 0.4-0.5 | 0.05-0.15 | 0.35-0.45 |
| Коррозияға төзімділік | Жақсы | Байсалды | Үздік | Үздік | Жақсы |
| Кию / Қарсыласу | Байсалды | Биік | Байсалды | Төмен үйкеліс, Орташа тозу | Биік |
| Түр / Көрінос | Алтын | Қара сұр / қара | Күміс-сұр | Қара | Сұр-көк |
Әдеттегі қалыңдығы (мкм) |
1-5 | 1-5 | 1-4 | 1-3 | 1-5 |
| Субстрат үйлесімділігі | Болат, карбид, титан | Болат, карбид, титан | Алюминий, болат, | Болат, Полимерлер, стакан | Болат, карбид, титан |
| Тұндыру әдісі | ПВД (иін, шашыраңсы) | ПВД | Cathodic Arc, ПВД | ПВД, CVD | ПВД |
| Құны / Күртекс | Байсалды | Биік | Байсалды | Биік | Биік |
| Типтік қосымшалар | Кесетін құралдар, қалыптар, өледі, Медициналық құралдар | Жоғары жылдамдықты кесу, Құрғақ өңдеу, аэроғарыш | Коррозияға бейім компоненттер, қалыптар, ӘЙЕЛ | Ультра төмен үйкеліс бөлшектері, автомобиль, Микроэлектроника | Жоғары жылдамдықты кесу, Қажет-сыни құралдар |
8. Қорытынды
Титан нитриді (Фольга) Қаптау ең көп қолданылатындардың бірі болып қалады PVD беттік емдеу Заманауи инженерияда, Біріктіру қаттылық, тозуға төзімділік, Коррозиядан қорғау, және эстетикалық тартымдылық бір жұқа қабатта.
Сондай-ақ алтын түсті, Химиялық тұрақты бет компоненттердің өмірін жақсартады, Техникалық қызмет көрсетуді азайтады,
және бірқатар салалардағы сенімді орындауға мүмкіндік береді, ... қоса алғанда Металл өңдеу, аэроғарыш, автомобиль, биомедициналық, және электроника.
ЖҚС
Қалай қалайы Tialn немесе DLC жабындарымен қалай салыстырылады?
Қалайы Қаттылығы орташа, тозуға төзімділік, және үйкеліс.
Tialn жоғары жылу тұрақтылығын қамтамасыз етеді, DLC ультра төмен үйкелісті ұсынады, және CRN коррозияға төзімділігін көрсетеді. Таңдау нақты байланысты Өтініш талаптары.
Қамырды күрделі геометрияларға қолдануға болады?
Иә. PVD-ді тұндыру әдістері сияқты Магнетронды шашырату және катодтық доғалы булану Біркелкі қамтуға рұқсат етіңіз күрделі пішіндер, Өте терең ойық процестерді оңтайландыруды қажет етуі мүмкін.
Қалай қалайы құралды қалай жақсартады?
Қалайы комбинациясы Жоғары қаттылық, төмен үйкеліс, және жылу тұрақтылығы тозуды азайтады, адгезия, кесу кезінде немесе қалыптастыру кезінде шайқаңыз,
әдетте Құрал өмірін ұзарту 2-5 × Шығарылған құралдармен салыстырғанда.
СТТН қолдануға шектеулер бар ма??
СТН салыстырмалы түрде морт Ауыр әсерден, ауада 600 ° C-тан жоғары, ие Орташа үйкеліс Мамандандырылған жабындармен салыстырғанда.
Инженерлер баламаларды ескеруі мүмкін Тиалинг, Тик, немесе dlc Төтенше жағдайлар үшін.
