Titán-nitrid (TiN) filmek előkészítése és alkalmazása

1. Titán-nitrid (TiN) filmek előállítási módszere

Az 1960-as években kezdődött a TiN vékony filmek kutatása. Azonban a kutatási munka az anyag és az eszközök nehézségei miatt alacsony dagályba fordult. Ezt követően a vékony filmek előkészítési technológiájának fejlesztésével a TiN vékonyrétegek kutatása kezdett virágozni, és a gyártási módszerek diverzifikálódtak. Jelenleg nagy előrelépés történt.

Fizikai gőz-lerakódás (PVD)

Elektronsugár párolgási módszer

Jelenleg a leggyakrabban használt vákuumos bevonási módszer az elektronsugaras bepárlás . Ez egy olyan módszer, amelynél az elektronsugarat az elpárologtatott anyag felületére az energia átvitelére, majd az anyag olvadására és elpárologtatására használják. Az elektronsugaras elpárologtatásnak a nagy energiasűrűség, a magas hőhatékonyság, az alacsony hővezetés és a hőveszteség stb. Jellemzői vannak, amelyek csökkenthetik a reakciót a tartály anyaga és a bevonóanyag között. A TiN bevonat tisztasága is jelentősen javítható.

Sputter bevonási módszer

A TiN film magnetron sputterelésének két fő módszere van: DC magnetron sputtering és RF magnetron sputtering (kerámia TiN célzással). A közelmúltban a nem egyensúlyi magnetron szórást és a reaktív porlasztást előtérbe helyezik. Ezek közül a reaktív porlasztási módszer a leginkább a TiN filmek előkészítésénél fogható fel, mivel egyedülálló előnyei vannak. A TiN-fóliák magnetron-porlasztási eljárásának előnyei a magas porlasztási sebesség, a szubsztrátum alacsony hőmérséklet-emelkedése, a film és szubsztrát jó kötési ereje, a stabil eszköz teljesítménye, kényelmes működtetése és vezérlése stb. hiányosságokat. Például a lerakódási arány viszonylag alacsony, a hatásfok gyenge, ami kedvezőtlen a lerakódási költség csökkentése szempontjából. Ezért a magnetron sputtering módszert csak olyan területekre alkalmazzák, amelyek magas minőségű TiN bevonatokat igényelnek, mint az optika és a mikroelektronika.

Arc Ion Plating

Az 1980-as évektől kezdve az ioncserépes TiN bevonat világszerte csúcstechnológiává fejlődött, fő alkalmazási területe a nagy sebességű acél és keményfém szerszámok kopásálló bevonása, valamint az arany-imitatív díszítő bevonat rozsdamentes acélból készült termékek . Az Ionplating technológia nagy lépést tett a 20. század 90-es években, a közelmúltban a legszélesebb körben alkalmazott ionsapkáló eljárás id arc ionsaprocesszáló technológiája (más néven többarkú ionos bevonat) lett az egyetlen gyártási folyamat titán-nitrid bevonat ipar. Az íves ionsaprocessálás során a bevonat szerkezetére és teljesítményére ható tényezők az ív áram, a szubsztrát negatív bias, a szubsztrátum hőmérséklete, a nitrogén részleges nyomása, az üregnyomás és így tovább.

2. Alkalmazáskutatás TiN bevonattal

Megmunkáló ipar

A TiN fólia csökkentheti az anyag tapadását a vágóélen, javíthatja a forgácsolóerőt, javíthatja a munkadarab felületi minőségét, és kettős növelheti a vágószerszám élettartamát és tartósságát. Ezért a TiN fóliát széles körben használják kis sebességű vágószerszámok, nagy sebességű acél vágás, faforgácsoló szerszámok és fúrók. Ezenkívül a TiN ideális kopásálló bevonat a kopóalkatrészek számára is, alacsony tapadási hajlama miatt számos alkalmazási módban alkalmazható, mint pl. Az autóipari motorok dugattyús tömítései, különböző csapágyak és fogaskerekek stb. A bevonatot széles körben használják a fröccsöntő szerszámokban is, mint pl.

Orvosi ipar  

A TiN film nem mérgező, könnyű, nagy szilárdságú és kiváló biokompatibilitású bevonatok. Ezért nagyon ideális orvosi fém anyag, és implantátumként és sebészeti eszközként alkalmazható az emberi testbe. Ezenkívül a TiN filmek más filmek erősítő filmeként is felhasználhatók, amelyek jó biokompatibilisek.

légtér

TiN fólia bevonható az IF-MS2-re a MoS ₂ kenőanyag kopásállóságának javítása érdekében . A TIN fólia előnye a nagy keménység, magas olvadáspont, nagy kopásállóság, kiváló kémiai stabilitás stb., Így az IF-MS2-n használható a légi járművek és az űrjármű motorok és más alkatrészek kenési teljesítményének javítására. Ugyanakkor biztosítja az aerospace komponensek magas hőmérsékleti és súrlódási teljesítményét is.

A napenergia alkalmazási területe

A magas hőmérsékletű atmoszférikus napsugárzási rétegekből álló TiN-filmek tanulmányozása 1984-ben kezdődött, és a közelmúltban (Ti, Al) N bevonatok esetében napsugaras szelektív abszorbeáló rétegeket és napkollektoros ablakokat kell alkalmazni, ami elsősorban a magas hőmérsékletű (Ti, AI) N bevonattal. A TiN és a TiAlN bevonatok alkalmazása a Napenergiában, még vizsgálatban és feltárásban van.