Покриття нітридом титану стали. Порошкова технологія

Для покриття матеріалів в наш час використовується цілий комплекс різних технологій. Є технології вакуумного покриття, електронно-протонного випромінювання, високотемпературний синтез і багато інших.

Покриття стали нітридом титану

У сучасному світі все більш популярними стають "золочений" декоративні прикраси та вироби. У промисловості це зміцнення (напилення) інструментів і деталей нітридом титану. Даний хімічний елемент володіє як зовнішнім декоративним виглядом, так і цінними експлуатаційними якостями-високою твердістю, стійкістю і хімічною інертністю. У промисловості нанесення покриття нітридом титану здійснюється:

1. Методом осадження у вакуумних установках. Він реалізується різними способами-іонне осадження, система конденсації в плазмовій фазі і розпорошення в магнетронних установках: PVD (Physical Vapour Deposition), або ФОП-технологія.
2. Метод хімічного осадження: CVD (Chemical Vapour Deposition), або ХОП-технологія.
3. Плазмове напилення в СВЧ-плазмотронах.
4. СВС-технологія (самораспространяющийся високотемпературний синтез).

Покриття сталі нітридом титану за методами осадження дає хороші результати за якістю, але вимагає технічно складних установок (вакуумних, парогазових) в промислове підприємство. Крім того, це вимагає специфічного обладнання, матеріалів та промислових газів (наприклад, азоту). До того ж в гальванічних цехах утворюються отруйні відходи.

Плазмові установки. Процес

В установках плазмового типу покриття нітридом титану здійснюється електро-плазмовими розпилювачами із застосуванням готового порошкового сировини (нітрид титану в порошковій формі). Плазмотрони для розпилення порівняно нескладні, процес там відбувається без вакууму і особливої газового середовища. Але з метою скорочення окислення нітриду титану киснем для утворення плазми застосовується аргон. Він володіє інертними властивостями. У СВЧ-плазмотроне застосовується азот. Таку порошкову технологію покриття можна застосовувати в невеликих обладнаних приміщеннях, наприклад в приватному бізнесі.

Недоліки способу плазмового напилення

В установках плазмового типу технологія покриття нітридом титану має такі недоліки:

• слабка адгезія. Міцність прикріплення покриття поступається методам PVD або CVD, напилення схильне відстоюватися;
• плівка, що покриває поверхню, строго нерівномірна;
• декоративні властивості такої плівки невисокої якості;
• напилення за певний проміжок часу може проводитися кілька разів, тому виріб схильне до зносу.

Очевидно, що якщо покриття нітридом титану здійснюється в невеликих, мало обладнаних приміщеннях, результат має суттєві недоліки. Таке покриття використовують лише в декоративних цілях. Наприклад, така якість потрібна у виробництві сувенірних продуктів, на меблевій фурнітурі, в біжутерії і т. д.

Вогняна технологія

За високотемпературного синтезу покриття нітридом титану проводиться в закритих реакторах із застосуванням нагріву вже готового виробу. У таких установках покриття, виходить чистим і однорідним. По міцності, твердості і тугоплавкості воно перевершує відомі композитні матеріали.

Нагрівання реактора до високих температур відбувається за рахунок екзотермічних процесів. В результаті реакції декількох хімічних елементів формується деталь. Температура досягає 4000 градусів. Так можна отримати відмінний чистий нітрид, диборит титану, кремнію і алюмінію та інших матеріалів з готовими покриттями. Процес покриття нітридом титану в варіантах високотемпературного порошкового синтезу виробляти можна і додатково. У нових СВС-реакторах будь-який матеріал виходить незвичайним і вишукано декоративним.

Переваги матеріалів, покритих нітридом титану

До них відносяться:

Можна стверджувати, що у виробництві ціна покриття з нітриду титану набагато нижче, ніж в інших виробництвах, де потрібно золоте напилення. Наприклад, один квадратний метр листа з нержавійки з "золочення" обійдеться приблизно в 2,5 тис. рубель. Покриття TiN не тьмяніє, захищає матеріал від іржі. Термін служби оболонки нітриду титану значно довше. Таке з`єднання стійке до температур в 800 градусів.

Укладення

Здійснюване покриття має багато особливостей. Покриття нітридом застосовується у виготовленні інтегральних мікросхем, тому що цей матеріал є і провідником, і ізолятором. Нанесення напилення надає поверхні різні квітки, вироби виходять більш декоративними. Це колір золота, бордовий, зелений і синій, а також срібний і малиновий всі вони стабільні, не вигоряють і не розмиваються.