Acél bevonása titán-nitriddel. Por technológia

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Az anyagok lefedésére korunkban különféle technológiák egész sorát alkalmazzák. Léteznek vákuum bevonási technológiák, elektron-proton sugárzás, magas hőmérsékletű fúzió és még sok más.

Acél bevonása titán-nitriddel

A modern világban az "aranyozott" dekoratív dísztárgyak és termékek egyre népszerűbbek. Az iparban ez a szerszámok és alkatrészek keményítése (porlasztása) titán-nitriddel. Ez a kémiai elem külső dekoratív megjelenéssel és értékes működési tulajdonságokkal rendelkezik - nagy keménység, ellenállás és kémiai tehetetlenség. Az iparban titán-nitrid bevonatot végeznek:

1. Vákuumos leválasztási módszer. Különböző módokon valósítják meg – ionos leválasztás, plazmafázisú kondenzációs rendszer és porlasztás a magnetronos berendezésekben: PVD (Physical Vapor Deposition) vagy FOP technológia.
2. Kémiai gőzleválasztásos módszer: CVD (Chemical Vapor Deposition) vagy CVD technológia.
3. Plazmapermetezés mikrohullámú plazmalámpákban.
4. SHS technológia (önmagas hőmérsékletű szintézis).

Az acél titán-nitriddel történő bevonása leválasztási módszerekkel jó minőségű eredményeket ad, de műszakilag bonyolult (vákuum, gőz-gáz) telepítést igényel az ipari vállalkozásokban. Ezenkívül speciális berendezéseket, anyagokat és ipari gázokat (pl. nitrogént) igényel. Ezenkívül mérgező hulladékok keletkeznek a galvanizáló műhelyekben.

Plazma telepítés. Folyamat

Plazma típusú telepítéseknél a titán-nitrid bevonat elektroplazma permetezőkkel történik, kész por alapanyagok (titán-nitrid por formájában) felhasználásával. A permetezéshez használt plazmatronok viszonylag egyszerűek, ott a folyamat vákuum és speciális gáznemű környezet nélkül történik. De a titán-nitrid oxigén általi oxidációjának csökkentése érdekében argont használnak plazma előállítására. Inert tulajdonságokkal rendelkezik. A mikrohullámú plazmaégőben nitrogént használnak. Ez a porfestési technológia kis felszereltségű helyiségekben, például magánvállalkozásokban használható.

A plazmapermetezési módszer hátrányai

Plama típusú telepítéseknél a titán-nitrid bevonat technológiájának a következő hátrányai vannak:

• gyenge tapadás. A bevonat tapadási szilárdsága gyengébb, mint a PVD vagy CVD módszereknél, a permetezés hajlamos leülepedni;
• a felületet fedő film szigorúan egyenetlen;
• egy ilyen rossz minőségű fólia dekoratív tulajdonságai;
• egy bizonyos ideig tartó fröcskölés többször is elvégezhető, így a termék hajlamos a kopásra.

Nyilvánvalóan, ha a titán-nitrid bevonatot kis, rosszul felszerelt helyiségekben végzik, az eredménynek jelentős hátrányai vannak. Ezt a bevonatot csak dekorációs célokra használják. Ez a minőség szükséges például az ajándéktárgyak, bútorfelszerelések, ékszerek stb. gyártásánál.

Tűztechnika

A magas hőmérsékletű szintézis során a titán-nitridet zárt reaktorokban vonják be a késztermék melegítésével. Az ilyen telepítéseknél a bevonat tiszta és egyenletes lesz. Szilárdságban, keménységben és tűzállóságban felülmúlja az ismert kompozit anyagokat.

A reaktor magas hőmérsékletre hevítése exoterm folyamatok miatt következik be. Több kémiai elem reakciója eredményeként egy rész keletkezik. A hőmérséklet eléri a 4000 fokot. Így kiváló tiszta nitridhez, titán-diborithoz, szilíciumhoz és alumíniumhoz és egyéb anyagokhoz juthatunk kész bevonattal. Ezenkívül a titán-nitriddel való bevonási eljárás a magas hőmérsékletű porszintézis változataiban is elvégezhető. Az új SHS reaktorokban minden anyag szokatlannak és kitűnően dekoratívnak bizonyul.

A titán-nitridbevonatú anyagok előnyei

Ezek a következők:

• jelentős ellenállás a mechanikai sérülésekkel szemben;
• választékos bevonatszínek;
• funkcionális tartósság;
• innovatív termelés fenntarthatósága;
• kényelem és egyszerű használat;
• a gyártás számos területén használják, a templomkupolák díszítésétől (aranyozásától) az ajándéktárgyak gyártásáig.

Azzal érvelhetünk, hogy a titán-nitrid bevonat gyártási költsége sokkal alacsonyabb, mint más iparágakban, ahol aranyozásra van szükség. Például egy "aranyozással" ellátott rozsdamentes acéllemez egy négyzetmétere körülbelül 2,5 ezer rubelt fog fizetni. A TiN bevonat nem szennyeződik, és megvédi az anyagot a rozsdától. A titán-nitrid héj élettartama sokkal hosszabb. Ez a csatlakozás 800 fokos hőmérsékletnek ellenáll.

Következtetés

A folyamatban lévő lefedettség számos funkcióval rendelkezik. A nitrid bevonatot integrált áramkörök gyártása során használják, mivel ez az anyag vezető és szigetelő is egyben. A permetezés más virágot ad a felületnek, dekoratívabbak a termékek. Színe arany, bordó, zöld és kék, valamint ezüst és bíbor. Mindegyik stabil, nem fakul ki vagy mosódik ki.