Nitrid titanu a hliníku - Titanium aluminium nitride

Koncové mlýny potažené hliníkem titan nitridem (AlTiN) depozice katodickým obloukem technika

Nitrid titanu a hliníku (TiAlN) nebo nitrid hliníku a titanu (AlTiN; pro obsah hliníku vyšší než 50%) je skupina metastabilní tvrdé povlaky sestávající z dusík a kovové prvky hliník a titan. Čtyři důležité kompozice (obsah kovu 100% hmot.) Jsou v průmyslovém měřítku ukládány do fyzikální depozice par metody:

  • Ti50Al50N (průmyslově zavedená společností CemeCoat (nyní CemeCon) Aachen, BRD, skupina T. Leydecker ca. 1989)[1]
  • Al55Ti45N (průmyslově zavedená společností Metaplas Ionon (nyní Sulzer Metaplas), Bergisch Gladbach, BRD, skupina J. Vetter cca 1999)
  • Al60Ti40N (průmyslově zavedená společností Kobe Steel, Kobe, Japonsko, cca 1992)
  • Al66Ti34N (průmyslově zavedený společností Metaplas (nyní Sulzer Metaplas) group J. Vetter ca. 1996).[2]

Základní důvody, proč povlaky TiAlN překonávají čistotu Nitrid titanu (TiN) povlaky se považují za:

  • Zvýšená odolnost proti oxidaci při zvýšených teplotách v důsledku vytvoření ochranné vrstvy oxidu hlinitého na povrchu
  • Zvýšená tvrdost v čerstvě nanesených filmech v důsledku změn mikrostruktury a vytvrzení pevného roztoku
  • Stárnutí kalení povlaků při teplotách typických pro provoz řezných nástrojů díky spinodálnímu rozkladu TiAlN na TiN a kubický AlN [3]

Ukázalo se, že fenomény stárnutí stárnutí vznikají v nesouladu v kvantově mechanické elektronické struktuře TiN a AlN.[4][5]

Povlaky většinou ukládá depozice katodickým obloukem nebo magnetron prskání Ačkoli většina povlaků TiAlN a AlTiN je průmyslově syntetizována pomocí slitinových terčů se specifickým procentem hliníku a titanu, je možné vyrábět povlaky TiAlN s čistými Al a Ti terči pomocí techniky nanášení katodickým obloukem. TiAlN a AlTiN povlaky z čistého Al a čistého Ti terče nanášením katodickým obloukem byly průmyslově vyráběny společností NanoShield PVD Thailand od roku 1999. Použitím samostatné technologie terčů je možné nabídnout větší flexibilitu, pokud jde o strukturu a složení povlaku.

Vybrané vlastnosti Al66Ti34N jsou:

  • Vickersova tvrdost 2600 až 3300 HV.
  • Fázová stabilita cca. 850 ° C, začátek rozkladu na AlN + TiN.
  • Intenzivní oxidace začíná na přibližně 800 ° C (přibližně o 300 ° C vyšší než u TiN).
  • Nižší elektrická a tepelná vodivost než Cín
  • Typická tloušťka povlaku cca. (1 až 7) μm

Jeden komerční typ povlaku používaný ke zlepšení odolnosti proti opotřebení karbid wolframu tools je AlTiN-Saturn od Sulzer Metaplas.[6]

Povlaky jsou někdy dotovány alespoň jedním z prvků uhlík, křemík, bór, kyslík a yttrium za účelem zlepšení vybraných vlastností pro konkrétní aplikace. Tyto povlaky se také používají k vytvoření vícevrstvých systémů. Mohou být například použity v kombinaci s TiSiXN, jako jsou ty, které se používají v rodině povlaků Mpower firmy Sulzer Metaplas. Výše uvedené typy povlaků se používají k ochraně nástrojů, včetně speciálních nástrojů pro lékařské aplikace. Používají se také jako dekorativní povrchové úpravy.

Jedním z derivátů technologie potahování TiAlN je nanokompozit TiAlSiN (titan-hliník, nitrid křemíku), který byl vyvinut společností SHM v České republice a nyní je prodáván společností Platit ve Švýcarsku. Nanokompozitní povlak TiAlSiN vykazuje superhard tvrdost a vynikající zpracovatelnost za vysokých teplot.

Reference

  1. ^ Leyendecker, T; Lemmer, O; Esser, S; Ebberink, J (1991). „Vývoj PVD povlaku TiAlN jako komerčního povlaku pro řezné nástroje“. Technologie povrchů a povlaků. 48: 175. doi:10.1016 / 0257-8972 (91) 90142-J.
  2. ^ Vetter, J (1995). "Vakuové oblouky pro nástroje: potenciál a použití". Technologie povrchů a povlaků. 76-77: 719. doi:10.1016/0257-8972(95)02499-9.
  3. ^ Mayrhofer, Paul H .; Hörling, Anders; Karlsson, Lennart; Sjölén, Jacob; Larsson, Tommy; Mitterer, Christian; Hultman, Lars (2003). „Samoorganizované nanostruktury v systému Ti – Al – N“. Aplikovaná fyzikální písmena. 83: 2049. doi:10.1063/1.1608464.
  4. ^ Alling, B .; Ruban, A .; Karimi, A .; Peil, O .; Simak, S .; Hultman, L .; Abrikosov, I. (2007). "Směšovací a rozkladová termodynamika c-Ti1 − xAlxN z výpočtů prvních principů". Fyzický přehled B. 75. doi:10.1103 / PhysRevB.75.045123.
  5. ^ Hudba, D .; Geyer, R.W .; Schneider, J.M. (2016). "Nedávný pokrok a nové směry v navrhování tvrdých povlaků založené na teorii funkční hustoty". Technologie povrchů a nátěrů. 286. doi:10.1016 / j.surfcoat.2015.12.021.
  6. ^ PVD vysoce výkonný povlak

externí odkazy