Phủ thép bằng titan nitrua. Công nghệ bột

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Để bao phủ các vật liệu trong thời đại của chúng ta, một loạt các công nghệ khác nhau đã được sử dụng. Có các công nghệ phủ chân không, bức xạ electron-proton, phản ứng tổng hợp nhiệt độ cao và nhiều công nghệ khác.

Phủ thép bằng titan nitride

Trong thế giới hiện đại, đồ trang trí và sản phẩm "mạ vàng" ngày càng trở nên phổ biến. Trong công nghiệp, đây là quá trình làm cứng (phún xạ) các dụng cụ và bộ phận bằng titan nitrua. Nguyên tố hóa học này có cả hình dáng trang trí bên ngoài và các phẩm chất hoạt động có giá trị - độ cứng cao, độ bền và tính trơ hóa học. Trong công nghiệp, lớp phủ titan nitrua được thực hiện:

1. Phương pháp lắng đọng chân không. Nó được thực hiện theo nhiều cách khác nhau - lắng đọng ion, một hệ thống ngưng tụ pha plasma và phún xạ trong việc lắp đặt magnetron: PVD (Lắng đọng hơi vật lý), hoặc công nghệ FOP.
2. Phương pháp lắng đọng hơi hóa học: CVD (Hóa chất lắng đọng hơi nước), hoặc công nghệ CVD.
3. Phun plasma trong ngọn đuốc plasma vi sóng.
4. Công nghệSHS (tổng hợp nhiệt độ cao tự lan truyền).

Phủ titan nitrua thép bằng phương pháp lắng đọng cho kết quả chất lượng tốt, nhưng đòi hỏi kỹ thuật lắp đặt phức tạp (chân không, hơi-khí) trong các xí nghiệp công nghiệp. Ngoài ra, nó yêu cầu thiết bị, vật liệu và khí công nghiệp cụ thể (ví dụ: nitơ). Ngoài ra, chất thải độc hại được tạo ra trong các cửa hàng mạ điện.

Cài đặt Plasma. Quy trình

Trong lắp đặt kiểu plasma, lớp phủ titan nitride được thực hiện bằng máy phun plasma điện sử dụng nguyên liệu bột làm sẵn (nitride titan ở dạng bột). Plasmatron để phun tương đối đơn giản, quá trình được thực hiện ở đó mà không cần chân không và một môi trường khí đặc biệt. Nhưng để giảm quá trình oxy hóa titan nitride bởi oxy, người ta sử dụng argon để tạo thành plasma. Nó có tính chất trơ. Nitơ được sử dụng trong ngọn đuốc plasma vi sóng. Công nghệ sơn tĩnh điện này có thể được sử dụng trong các phòng được trang bị nhỏ, chẳng hạn như các doanh nghiệp tư nhân.

Nhược điểm của phương pháp phun môi plasma

Trong lắp đặt kiểu plasma, công nghệ phủ titan nitride có những nhược điểm sau:

• bám dính yếu. Độ bám dính của lớp phủ kém hơn so với phương pháp PVD hoặc CVD, phun có xu hướng lắng xuống;
• màng bao phủ bề mặt hoàn toàn không đồng đều;
• tính chất trang trí của một bộ phim có chất lượng kém như vậy;
• nhũn trong thời gian nhất định có thể làm nhiều lần nên sản phẩm dễ bị mòn.

Rõ ràng, nếu lớp phủ titan nitrua được thực hiện trong các phòng nhỏ, trang thiết bị kém, kết quả sẽ có những hạn chế đáng kể. Lớp phủ này chỉ được sử dụng cho mục đích trang trí. Ví dụ, chất lượng này được yêu cầu trong sản xuất các sản phẩm lưu niệm, đồ nội thất, đồ trang sức, v.v.

Lửa công nghệ

Trong quá trình tổng hợp ở nhiệt độ cao, titan nitrua được phủ trong các lò phản ứng kín sử dụng quá trình gia nhiệt của thành phẩm. Trong các cách lắp đặt như vậy, lớp sơn phủ đạt được độ sạch và đồng nhất. Nó vượt qua các vật liệu composite đã biết về sức mạnh, độ cứng và độ chịu lửa.

Làm nóng lò phản ứng đến nhiệt độ cao xảy ra do quá trình tỏa nhiệt. Là kết quả của phản ứng của một số nguyên tố hóa học, một phần được tạo thành. Nhiệt độ lên tới 4000 độ. Bằng cách này, bạn có thể có được nitride, diborit tinh khiết tuyệt vời của titan, silicon và nhôm và các vật liệu khác có lớp phủ hoàn thiện. Quá trình phủ titan nitrua trong các biến thể của tổng hợp bột nhiệt độ cao có thể được thực hiện bổ sung. Trong các lò phản ứng SHS mới, bất kỳ vật liệu nào cũng trở nên khác thường và được trang trí tinh xảo.

Ưu điểm của vật liệu phủ titan nitride

Chúng bao gồm:

• khả năng chống hư hỏng cơ học đáng kể;
• màu phủ đa dạng;
• độ bền chức năng;
• tính bền vững của sản xuất sáng tạo;
• tiện lợi và dễ sử dụng;
• được sử dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, từ trang trí (mạ vàng) mái vòm nhà thờ đến sản xuất quà lưu niệm.

Có thể lập luận rằng chi phí mạ titan nitrua trong sản xuất thấp hơn nhiều so với các ngành công nghiệp đòi hỏi phải mạ vàng khác. Ví dụ, một mét vuông của một tấm thép không gỉ được "mạ vàng" sẽ có giá khoảng 2,5 nghìn rúp. Lớp phủ TiN không bị xỉn màu và bảo vệ vật liệu không bị rỉ sét. Tuổi thọ của vỏ titan nitride còn lâu hơn nữa. Kết nối này chịu được nhiệt độ 800 độ.

Kết

Việc che phủ đang được thực hiện có nhiều tính năng. Lớp phủ nitrua được sử dụng trong sản xuất mạch tích hợp vì vật liệu này vừa là chất dẫn điện vừa là chất cách điện. Phun cho bề mặt hoa khác lạ, sản phẩm trang trí hơn. Đó là màu vàng, đỏ tía, xanh lá cây và xanh lam, cũng như bạc và đỏ thẫm. Tất cả đều ổn định, không bị phai hay trôi.