Нитрид титановое покрытие что это?

Нитрид титановое покрытие что это?

Покрытие нитрид титана – это соединение титана и азота, которое образует на поверхности изделия тончайшую пленку.

Нитрид титана является одним из наиболее изученных и часто используемых тонкопленочных покрытий во всем мире. Начало широкого использования данных видов покрытий в промышленности пришлось на середину 80-х годов. С высокой твердостью

85 HRC и толщиной всего 3 микрона, это покрытие повышает износостойкость режущих кромок, препятствует появлению царапин, а также уменьшает коэффициент трения на поверхности инструмента. Покрытие обладает высокой стойкостью к окислению.

Многократно проверенный факт – срок службы режущего инструмента, штампа или пресс-формы увеличивается от 2 до 10 раз с помощью этого покрытия.

Ведущие фирмы-производители режущих инструментов, такие как «Сандвик Коро- мант» (Sandvik Coromant, Швеция), «Теледайн» (Teledyn, США), «Планзее Тицит» (Plansee Tizit, Австрия), «Крупп Видиа» (Krupp Widia, Германия), «КеннаметалХертель» (KennametalHertel, США), «Балзерс» (Balzers Tool Coating Inc, США), «Малти Арк» (MultyArc Inc, США), «Сумитомо Электрик» (Sumitomo Electric, Япония) и др. отводят существенное место в ассортименте своей продукции инструментам с покрытиями.

Кроме того, за счет высоких медикобиологических свойств, TiN (нитрид титана) широко используют в медицине (хирургические, стоматологические и другие инструменты) и пищевой промышленности.

Инструменты с различными видами тонкопленочных покрытий различных цветовых гамм так же широко представлены в линейках многих производителей стоматологических инструментов: Hammacher; American Eagle; Hu-Friedy; Schwert; Asa Dental; HLW и др.

К сожалению, за все хорошее приходится платить – за счет технологической сложности процесса напыления стоимость инструментов с любым тонкопленочным покрытием, как правило, в 2 раза выше, чем у аналогичных стальных.

Однако, за счет локализации производства в России, цена на инструменты FABRI Gold , покрытые нитридом титана, не менее чем на 50% ниже, чем у западных инструментов аналогичного качества.

Нитрид титана один из первых в списке покрытий во всем мире по одной простой причине — это действительно работает!

Инструменты серии FABRI Gold с покрытием нитрида титана – лучшее ценовое предложение на рынке!

Почему к инструментам, покрытым нитридом титана не прилипают композитные материалы?

Почему это происходит? На самом деле все достаточно просто! Данный эффект происходит потому, что покрытие создает на поверхности инструментов очень твердую и гладкую «пленку» – за счет этого на поверхности в 2-3 раза уменьшается коэффициент трения.

Таким образом, композитные материалы просто «скользят» по поверхности инструмента, не вступая во взаимодействие со стальной поверхностью инструмента. Антиадгезивные свойства нитрида титана хорошо изучены и широко применяются на практике во всем мире в различных отраслях промышленности.

Также, данный эффект «скольжения» значительно упощает процесс удаления с поверхности инструментов отвердевших остатков материала во время предстерелизационной очистки.

Аналогичный эффект мы наблюдаем, жаря яичницу на сковородке с антипригарным покрытием – яичница в момент проготовления не прилипает к поверхности, а засохшие остатки смываются с таких сковородок гораздо легче чем с обычных. Такой эффект создается потому, что покрытие сковородки очень твердое и гладкое.

Посмотрите ролик как это работает! ВИДЕО

Почему острые инструменты, покрытые нитридом титана, дольше работают без дополнительной заточки

Данному факту так же есть простое объяснение. Структура нитрида титана кубическая (алмазоподобная). Именно поэтому одно из основных назначений всех алмазоподобных покрытий это упрочнение поверхностного слоя. В промышленности нитрид титана широко применяют для покрытия режущих инструментов (сверла, фрезы и т.д.) и пресс-форм. При этом срок службы увеличивается от 2 до 10 раз.

Скалеры серии FABRI Gold , покрытые нитридом титана, обладают повышенной на 45% твердостью режущих кромок (82HRC), поэтому прослужат без дополнительной заточки в 3 раза дольше, чем классические стальные инструменты.

Почему инструменты, покрытые нитридом титана, более устойчивы к коррозии?

Важно! Нитрид титана не может предотвратить появление ржавчины, если сам инструмент сделан некачественно, либо грубо нарушается процесс ухода зи инструментом!

Несколько слов о ржавчине: нержавеющие стали, применяемые в медицине («медицинские нержавеющие стали»), на самом деле не являются на 100% нержавеющими!

В изначальном «сыром» виде такая сталь еще как ржавеет. Однако именно в «сыром» виде происходит механическая обработка стали (придание формы рабочим частям, точение, штамповка, вырубка, гибка и т.д.)

Чтобы «медицинская нержавеющая сталь» не ржавела необхоодимо выполнение 3-х основных условий:

1. сама сталь должна быть высокого качества;
2. сталь должна пройти сложный процесс термообработки (закалка, отпуск и т.д.) – после этого процесса инструменты становятся твердыми и эластичными;
3. поверхность стали должна быть очень гладкой – хорошо отполированной.

Чем качественнее выполнены производителем данные 3 пункта, тем лучшую коррозионную стойкость имеет стоматологический инструмент.

Однако в процессе использования отполированный поверхностный слой может нарушаться от механического или химического воздействия:

• Механически — инструмент царапается при использование металлических щеток, при трении в ультразвуковой ванне, при очистке налипшего и отвердевшего материала и т.д.
• Химически — поверхностный слой вытравливается при нарушении концентрации или времени выдержки в дезинфекционных растворах, использование «грязной воды» и т.д.

Даже у изначально качественно сделанных инструментов в местах нарушения отполированного поверхностного слоя может возникать коррозия.

Нитрид титана обладает высокой стойкостью к окислению и воздействию целого спектра агрессивных веществ — поэтому сам он не ржавеет.

Как отмечалось выше, нитрид титана создает на поверхности инструментов защитную пленку, которая за счет высокой твердости препятствует механическим повреждениям отполированной поверхности, тем самым значительно снижая возникновения коррозии.

Однако, по своей сути, покрытие покрытие нитрида титана является «пористым», поэтому оно НЕ препятствует химическому воздействию на поверхностный слой инструмента. Агрессивные среды «просачиваются сквозь» покрытие нитрид титана и воздействуют на поверхность инструмента. Таким образом данное покрытие практически не защищает инструменты от химического воздейстия на поверхностный слой в случае грубого нарушение рекомендаций производителей дезинфекционных средств.

царапина под микроскопом

ржавчина под микроскопом

микроструктура покрытия нитрида титана

Нитрид титана увеличивает срок службы инструментов защищая от микроцарапин и тем самым снижая вероятность появления коррозии!

Почему инструменты, покрытые нитридом титана, стоят дорого?

Технология нанесения нитрида титана сложный, многоступенчатый процесс, а установки для напыления это высокотехнологичное, дорогостоящее оборудование, обслуживаемое высококвалифицированными специалистами. Сложный химический состав покрытий можно получить только с использованием техники ионного распыления в вакууме.

Сначала производится механическая очистка и изделие полируется до нужной степени блеска, затем последовательно производятся ультразвуковая и химическая очистка, а в завершении, непосредственно перед напылением производится ионная очистка, при которой изделие, в вакууме бомбардируется ионами жесткого металла, очищая изделие практически на молекулярном уровне, что гарантирует стабильность цвета и физико-механических свойств.

Покрытие является композиционным и содержит 2 слоя толщиной до 3,5 микрон. Процесс формирования покрытия происходит в условиях высокого вакуума, что полностью исключает присутствие посторонних примесей.

На первоначальном этапе формируется переходной слой из чистого титана. В процессе формирования переходного слоя изделие разогревают до 350-450 °С, что обеспечивает высочайшую степень адгезии к основанию, за счет поверхностной диффузии двух металлов.

На втором этапе формируется основное покрытие, при этом ионы титана, обладающие высокой энергией, выбивают с поверхности изделия атомы титана, которые в свою очередь, в присутствии легирующего газа – азота, вступая с ним в реакцию, осаждаются на поверхности изделия.

Осаждение атомов титана на поверхности изделия происходит в специальной вакуумной камере под действием разности потенциалов между изделием и катодным титановым источником.

Такой процесс придает изделию золотистый цвет и обеспечивает все необходимые свойства.

установки вакуумного напыления

Нанесения покрытия нитрида титана затратный, сложный, высокотехнологичный, многоступенчатый нано-процесс!

Существуют ли какие-либо ограничения при дезинфекции и стерилизации инструментов, покрытых нитридом титана?

Как отмечалось выше, нитрид титана обладает высокой стойкостью к окислению и воздействию целого спектра агрессивных веществ.

Нитрид титана – это очень прочная структура, «вплетенная» в поверхностный слой металла на межмолекулярном уровне.

Смыть нитрид титана с поверхности инструментов химическим способом очень сложно. Это является значительной проблемой для производителей в случае возникновения брака при нанесении покрытий. Для химической смывки в промышленности используются очень агрессивные среды, применение которых исключено в стоматологии. Однако следует избегать длительного (более 12 часов) контакта напыленного инструмента с 30-50% растворами перекиси водорода.

Сухожар и автоклав никаким образом не влияют на покрытие нитридом титана, т.к. сам процесс напыление происходит при значительно более высоких температурах.

В целом, уход за инструментом с покрытием нитридом титана не требует каких-либо особых условий. Важно соблюдать стандартные инструкции производителей дезинфицирующих средств и общие Рекомендации по уходу за инструментом .

Как показывает практика, покрытие нитрида титана разрушается только при разрушении слоя, на который данное покрытие нанесено. Основные причины разрушения описаны выше в данной статье.

В целом, уход за инструментом с покрытием нитрид титана не требует каких-либо особых условий!

При соблюдении общих Рекомендаций по уходу , гарантируется длительная сохранность и долговечность Вашего инструмента!

Заказ и доставка

Мы находимся в Санкт-Петербурге, но уже неоднократно работали с другими городами:

Новгород, Москва, Казань, Нижний Новгород, Омск, Рязань, Екатеринбург.

Мы сами забираем и доставляем продукцию заказчику, потому что заботимся о качестве! К сожалению, транспортные компании часто повреждают изделия. Именно поэтому заботы все заботы мы берем на себя. Стоимость доставки от 500 р.

Применение нитрида титана для покрытия изделий и полуфабрикатов из металлов

Не всё то золото, что так же блестит

Нитрид титана — очень интересное бинарное химическое соединение, состоящее из атомов азота и титана. И хотя нередко можно встретить написание его формулы в виде TiN, следует напомнить, что данное вещество принадлежит к достаточно обширному классу бертоллидов — бинарных соединений априори переменного состава, в которых не выполняется закон кратных отношений составляющих их атомов. В зависимости от способа получения, соотношение атомов азота на один атом титана может колебаться в нитриде титана от 0.6 до 1.

Однако химикам-технологам данный материал интересен прежде всего сочетанием своих свойств: он электропроводен (хуже чем, например, фехраль — но в случае тонких плёнок это особого значения не имеет), пластичен (то есть покрытую им основу можно деформировать без опасности разрыва/отслоения самой плёнки), весьма твёрд и при этом фантастически инертен к широчайшему кругу химически агрессивных агентов и сред. Так, при нагреве нитрид титана устойчив на воздухе до температуры красного каления (700-800 °C), а при комнатной температуре стоек по отношению к серной, соляной, фосфорной и хлорной кислотам, а также их смесям. А ещё с чисто визуально-эстетической стороны покрытие из нитрида титана можно запросто принять за золотое — и оно действительно по ряду эксплуатационных свойств оказывается ничуть не хуже, а то и существенно лучше, но стоит при этом минимум на порядок дешевле.

Как это делается

В отличие от нитрида титана «навалом» (например, для тех случаев, когда его получают в больших количествах для последующего изготовления огнеупоров), его плёнка требует тонкой, аккуратной и контролируемой методики синтеза прямо на поверхности обрабатываемого изделия. Таких методик существует множество, но наибольшее распространение получила техника магнетронного напыления (детально заинтересовавшимся теорией, аппаратурным оформлением и тонкостями проведения техпроцесса порекомендуем заглянуть на специализированный сайт www.t2000.ru/ — ваше любопытство будет полностью удовлетворено). Указанная методика легко позволяет наносить плёнки из нитрида титана как на уже готовые предметы сложной формы, так и на заготовки — например, на листы нержавеющей стали 12х18Н10Т (по международному классификатору — AISI-304) линейными размерами до 2600x1400x700 миллиметров включительно. В принципе, используя практически ту же самую технологию, можно наносить высококачественные бездефектные плёнки из данного материала на другие металлы и даже пластики, но при этом потребуется предварительное нанесение на предмет несущего подслоя из хрома либо никеля.

Где это используется

Если говорить прежде всего о тех местах, где результат нанесения покрытия из нитрида титана можно наблюдать воочию, то проще всего направиться к ближайшему храму или часовне: с 99.99% вероятностью их ярко сверкающий золотом на солнце купол обязан своим цветом и блеском именно покрытию из нитрида титана. Благодаря уникальному набору свойств этого материала фирмы-производители гарантируют минимум пятьдесят лет службы покрытия под открытым небом в самых тяжёлых климатических условиях (а фактические лабораторные исследования показывают, что эту оценку можно смело увеличивать ещё втрое-вчетверо). Именно поэтому напыление защитно-декоративного покрытия из нитрида титана практикуется очень широко: от предметов культа (кресты, решётки, ограды и перила — и так далее) до сугубо бытовых вещей индивидуального пользования, вроде оправ для очков или зубных протезов. Технологические же покрытия из нитрида титана применяются практически везде: от усиления свойств режущего инструмента до создания диффузных барьеров и защитных механических покрытий в электронике (вопреки распространённому заблуждению, ножевые контакты вставляемых в разъёмы печатных плат ПК и подобной техники покрыты отнюдь не золотом, а слоем нитрида титана).

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Методы и технология нанесения покрытия нитрид титана.

Нанесение нитрида титана при помощи вакуума основывается на формировании направленного потока частиц этого элемента на поверхность и их последующей конденсации с образованием плёнки.

Поведение любой частицы напыляемого материала в момент контакта с поверхностью находится в прямой зависимости от её энергии, химических свойств детали и температуры поверхности. Чтобы покрыть нитридом титана заготовку, необходимо создать оптимальные условия для максимальной конденсации частиц на поверхности.

Существует несколько видов напыления:

• конденсация с ионной бомбардировкой (КИБ);
• атомная ионизация и распыление (АИР);
• газофазовое осаждение;
• магнетронное нанесение;
• термодиффузионное насыщение;
• электронно-лучевое испарение.

Самым качественным считается катодно-дуговое осаждение (метод КИБ). Он обеспечивает прочную адгезию (схватываемость с основанием) защитного покрытия благодаря внедрению атомов титана в кристаллические структуры материалов нижнего слоя. Толщина напыления около 3―5 мкм.

Покрытие CVD

С начала использования твёрдосплавного инструмента производители увеличивали износостойкость и прочность путём добавления в состав металла небольшое количество карбида титана (TiC). Данный сплав давал ожидаемый результат, но ценой уменьшения прочности и увеличения хрупкости инструмента. В какой-то момент повышение концентрации TiC в сплаве становилась настолько высокой, что эффект становился обратным и инструмент становился менее стойким и более хрупким.

В 1970 году проблема хрупкости твёрдосплавного инструмента была решена путём создания тонкой плёнки TiC на поверхностях и режущих кромках инструмента что позволило, не изменяя внутренней структуры твёрдого сплава повысить стойкость и скорость обработки. Дальнейшее развитием этой идеи стало применение в качестве материала покрытия нитрида титана (TiN) и оксида алюминия (Al2O3).

Основные свойства указанных покрытий:

• Карбид титана TiC – повышает износостойкость твёрдосплавного инструмента и предотвращает образование сколов
• Нитрид титана TiN – предотвращает формирование заусенцев и налипание обрабатываемой заготовки на режущую кромку, повышая качество обработки поверхности
• Оксид алюминия Al₂O₃ – значительно увеличивается стойкость к высоким температурам и препятствует критическому нагреву инструмент так как является хорошим термоизолятором

В основе данного метода нанесения покрытия лежит процесс, происходящий в камере в которой поддерживается высокая температура (до 1200 градусов Цельсия). Материал покрытия подаётся в паровом агрегатном состоянии и под действием высокой температуры вступает в реакцию с поверхностным слоем металлорежущего инструмента или детали (заготовки). Данный процесс получил название – химическое осаждение из парового агрегатного состояния (СVD – Chemical Vapor Deposition).

Преимущества покрытия CVD

Не смотря на очевидные преимущества данного метода:

• относительная простота и дешевизна процесса;
• возможность создания покрытий необходимой толщины;
• возможность создания многослойных покрытий с уникальными свойствами и большим количеством комбинаций этих слоёв. В каталогах некоторых производителей можно найти в доступных к заказу до 18 типов покрытий для каждого инструмента.

Недостатки покрытия CVD

К недостаткам данной технологии относят:

• сильный нагрев инструмента в процессе нанесения покрытия для получения удовлетворительной адгезии наносимого материала к инструменту, под влиянием сильного нагрева прочность основного материала инструмента из твёрдого сплава снижается. Возникает риск образования хрупких фаз;
• химикаты используемые для процесса покрытия инструмента и побочные продукты являются токсичными, огнеопасными и разъедающими веществами;
• не смотря на относительную низкую удельную стоимость процесса некоторые изготовители инструмента и твёрдосплавных пластин удерживают цену продукции на обосновано высоком уровне.

Обработка поверхности из нержавеющей стали

Несмотря на то, что напыление может производиться на поверхности из разных материалов, наиболее востребованным продолжает оставаться нержавеющая сталь, чьи физико-механические, эксплуатационные и декоративные характеристики обеспечивают ей «блестящие» во всех смыслах возможности в сфере дизайна, строительства и промышленности.

Для придания поверхностям изделий наиболее привлекательного вида их подвергают комплексной обработке, которая охватывает целый спектр операций — от шлифования в несколько заходов (переходя от крупнозернистых материалов к мелкозернистым) до зеркальной полировки или сатинирования металла. При условии качественного выполнения последнего процесса поверхность становится полублестящей, сохраняя отличные отражательные способности.

Сатинирование нержавеющей стали производится механическим способом с использованием мелкозернистых абразивов. В результате обработки сглаживаются все микронеровности, а сама поверхность приобретает эстетичный внешний вид.

Что представляет собой нитрид титана

С точки зрения химии, покрытие на основе нитрида титана представляет собой соединение химического вещества и азота. При правильном использовании технологии нанесения напыление образует на поверхности тончайшую плёнку. Подобная технология применяется в различных сферах промышленности и общественной жизни. Причём использовать TiN можно для оформления предметов интерьера. Но наиболее крепким и долговечным покрытие становится на открытом воздухе, а его цвет получает большую отчётливость.

На сегодняшний день все чаще при ведении строительных и реставрационных работ используется вакуумное напыление. Эта современная технология представляет собой особый способ нанесения покрытий, который заключается в распылении металла на детали, в результате чего при пониженном давлении на них образуются тонкие пленки чистого титана, нитрида титана.

Вакуумное напыление используются для нанесения декоративных композитных покрытий на материалы для внешнего и внутреннего убранства храмов, облицовки куполов и крыш церквей, изделий широкого потребления.

В результате вакуумного напыления образуется покрытие из стойких, экологически чистых материалов (нитридов, карбидов и оксидов титана, карбо-окси-нитридов титана, золота и других драгоценных металлов и сплавов, алмазоподобного углерода). Само покрытие наносится на листовые и фигурные изделия из нержавеющей стали методом вакуумной ионной технологии, реактивным магнетронным и электродуговым напылением на современных распылительных системах. Покрытия, образованные с помощью вакуумного напыления, имеют заданный цвет и светорассеивающие характеристики, они устойчивы к воздействию химических веществ и окружающей среды.

Покрытие, созданное способом вакуумного напыления, как правило, содержит несколько слоев. Первый слой участвует в формировании микроструктуры основного слоя, защищает подложку от некоторых видов коррозии. Основной слой состоит из слоя металла с характерным цветом. Переходный же слой вакуумного напыления создает интерференционную систему — любой цвет радуги. Часто в вакуумном напылении используется еще один слой — защитный, который состоит из алмазоподобной углеродной или другой пленки.

Перед нанесением покрытия, поверхность изделия подвергается тщательной механической очистке. Подготовительная операция вакуумного напыления предусматривает и формирование рельефа поверхности, определяющего характеристики светорассеивания.

Область применения нержавеющей стали с покрытием нитридом титана:

• Купола и кресты церквей;
• Декоративное оформление интерьеров;
• Архитектурный дизайн;
• Рекламные конструкции;
• Вывески, объемные буквы, презентационная продукция, сувениры;
• Стелы, монументы;
• Реставрационные задачи.

Свойства нержавеющей стали с покрытием нитридом титана:

• Высокая износостойкость к коррозийному и атмосферному воздействию;
• Высокая отражающая способность покрытия (частично зависит от типа поверхности подложки);
• Разнообразие цвета. Наиболее востребованные цвета – золото, медь, синий;
• Толщина листа подложки 0,5-1,5мм, нержавеющая сталь AISI 304, AISI 430.
• Толщина слоя покрытия до 6 мкм;
• Нитрид титана устойчив при дальнейшей обработке (резка листа, гибка, штамповка, вальцевание);
• Листы, покрытые нитридом титана , поставляются в оригинальной пленке или транспортировочной.

Преимущества листов с покрытием нитрид титана

Высокая стойкость покрытия

Листы нержавеющей стали с напылением нитрида титана могут подвергаться механической обработке: изгибанию, холодной резке, штамповке и перфорации. Покрытия устойчивы к механическим воздействиям, имеют высокую адгезию, не отслаиваются и не трескаются при многократном изгибании материала.

Широкий выбор цветов

Цвет покрытия может быть самым разным. Чаще всего это цвет золота или бронзы, реже — другие цвета, включая и необычные, например, «хамелеон».

Заказать листы с напылением нитрид титана Вы можете в нашем онлайн-каталоге либо связавшись с нашими менеджерами по телефону.