Preparación y aplicación de películas de nitruro de titanio (TiN)

- Jan 22, 2018-

1. Método de preparación de películas de nitruro de titanio (TiN)


Ya en la década de 1960, la investigación de las películas delgadas TiN ha comenzado. Sin embargo, pero el trabajo de investigación cambió a marea baja debido a las dificultades en los materiales y dispositivos. Posteriormente, con la mejora de la tecnología de preparación de las películas delgadas, la investigación de las películas delgadas de TiN comenzó a florecer y los métodos de preparación se diversificaron. En la actualidad, se ha logrado un gran progreso.


Deposición Física de Vapor (PVD)


Método de evaporación de haz de electrones

En la actualidad, el método de recubrimiento al vacío más comúnmente utilizado es la evaporación del haz de electrones . Es un método que utiliza un haz de electrones para golpear la superficie del material evaporado para transferir la energía y luego fundir y evaporar el material. La evaporación del haz de electrones tiene las características de gran densidad de energía, alta eficiencia térmica, baja conducción de calor y pérdida de radiación de calor, etc., lo que puede reducir la reacción entre el material del recipiente y el material de recubrimiento. Además, la pureza del recubrimiento de TiN puede mejorarse enormemente.


Método de recubrimiento Sputter

Hay dos métodos principales de magnetrón sputtering de película de TiN: chisporroteo de magnetrón DC y chisporroteo de magnetrón RF (utilizando objetivos cerámicos de TiN). Recientemente, se presentan la pulverización catódica de magnetrón no equilibrada y la pulverización reactiva. Entre ellos, el método de pulverización reactiva es el más utilizado en la preparación de películas de TiN debido a sus ventajas únicas. El método de pulverización de magnetrón de las películas de TiN tiene las ventajas de una alta velocidad de pulverización, baja elevación de la temperatura del sustrato, buena fuerza de unión de la película y sustrato, rendimiento estable del dispositivo, operación y control conveniente, etc. Al mismo tiempo, también tiene algunas deficiencias Por ejemplo, la tasa de deposición es relativamente baja, la eficiencia es baja, lo cual es desfavorable para reducir el costo de deposición. Por lo tanto, el método de pulverización catódica de magnetrón solo se aplica a campos que requieren recubrimientos de TiN de alta calidad, como la óptica y la microelectrónica.


Recubrimiento de Ion de Arco

Desde la década de 1980, el recubrimiento TiN iónico se ha convertido en una alta tecnología en todo el mundo, la principal aplicación es la preparación de revestimiento resistente al desgaste en acero de alta velocidad y herramientas de carburo, y los productos de acero inoxidable revestimiento de imitación de oro . La tecnología de enchapado de iones ha avanzado mucho en los años 90 del siglo XX, recientemente, la tecnología de placas de ionización con arco de IEC más ampliamente utilizada (también conocida como revestimiento de iones de múltiples arcos), ha reemplazado a todos los demás tipos de recubrimiento de iones y se convirtió en el único proceso de producción de la industria de revestimiento de nitruro de titanio. Durante el proceso de ión de arco, los factores que afectan la estructura y el rendimiento del revestimiento son la corriente de arco, la polarización negativa del sustrato, la temperatura del sustrato, la presión parcial de nitrógeno, la presión de la cavidad, etc.


2. Investigación de aplicación de revestimiento de TiN


Industria de mecanizado

La película de TiN puede reducir la adhesión del material en el borde de corte, mejorar la fuerza de corte, mejorar la calidad de la superficie de la pieza de trabajo y aumentar doblemente la vida útil y la durabilidad de la herramienta de corte. Por lo tanto, la película de TiN es ampliamente utilizada en herramientas de corte de baja velocidad, corte de acero de alta velocidad, herramientas de corte de madera y taladros. Además, TiN es también un revestimiento ideal resistente al desgaste para piezas de desgaste, su baja tendencia de adherencia ayuda a extender la aplicación en muchos sistemas de desgaste tales como juntas de empaquetadura de pistones de motores de automóviles, diversos tipos de cojinetes y engranajes, etc. Además, TiN el recubrimiento también se usa ampliamente en herramientas de moldeo, tales como herramientas de conformado de chapa metálica en automoción.


Industria médica  

La película de TiN es un recubrimiento no tóxico con poco peso, alta resistencia y excelente biocompatibilidad. Por lo tanto, es un material de metal médico muy ideal y se puede utilizar como implantes e instrumentos quirúrgicos implantados en el cuerpo humano. Además, las películas de TiN se pueden usar como una película de refuerzo de otra película que tiene un buen contenido biocompatible.


Aeroespacial

La película de TiN puede recubrirse con el IF-MS2 para mejorar la resistencia al desgaste del lubricante MoS 2 . La película TIN tiene las ventajas de alta dureza, alto punto de fusión, alta resistencia al desgaste, excelente estabilidad química, etc., por lo que se puede utilizar en el IF-MS2 para mejorar el rendimiento lubricante de los motores de aeronaves y naves espaciales y otras partes. Al mismo tiempo, también puede garantizar la alta temperatura y el rendimiento de fricción de los componentes aeroespaciales.


Campo de aplicación de la energía solar

El estudio de las películas de TiN para la capa de absorción solar estable en alta temperatura atmosférica comenzó en 1984, y recientemente se recomienda el uso de recubrimientos (Ti, Al) N para capas de absorción solares selectivas y ventanas de control solar, que se debe principalmente a la alta resistencia a la temperatura de (Ti, AI) N revestimiento. Para la aplicación de recubrimientos de TiN y TiAlN en Energía Solar, todavía está en ensayo y exploración.


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