氮化鈦具有耐腐蝕性強(qiáng)、抗氧化性好、化學(xué)穩(wěn)定性高以及電導(dǎo)性好等優(yōu)點(diǎn)。本文以陽極氧化法制得的納米TiO2薄膜、多孔結(jié)構(gòu)和納米管材料為前驅(qū)體,通過氨氣高溫還原氮化法制得了納米氮化鈦薄膜、多孔結(jié)構(gòu)和納米管材料。XRD和EDS分析結(jié)果表明,三種納米結(jié)構(gòu)氮化鈦的化學(xué)組分均只含Ti、N兩種元素,且前驅(qū)體TiO2已經(jīng)被完全轉(zhuǎn)化為氮化鈦,主要以TiN相和Ti2N相存在。SEM結(jié)果表明,高溫氮化得到的三種納米結(jié)構(gòu)氮化鈦仍保持了前驅(qū)體的微觀結(jié)構(gòu),氮化鈦多孔結(jié)構(gòu)和納米管均具有有序陣列特征,納米管管徑和孔道直徑均小于100nm,TiN薄膜表面具有很多大小不均的突起顆粒。四探針法測試得到三種納米氮化鈦的電阻率約為5.0×l0-7?·m,顯示了很好的電子導(dǎo)電性。恒電位階躍測試得到氮化鈦納米管的真實(shí)表面積為1591.2cm2,多孔結(jié)構(gòu)為366.3cm2,薄膜為125.8cm2。采用線性伏安曲線和Tafel曲線研究了制備得到的三種納米結(jié)構(gòu)氮化鈦電極在硫酸溶液中的電化學(xué)析氫性能。研究表明,雖然三種TiO2前驅(qū)體具有較大的比表面積,但由于其導(dǎo)電性較差,導(dǎo)致析氫過電位高,而形成氮化物后則能顯著提高其析氫能力。氮化鈦納米管電極真實(shí)表面積比較大,且高度有序的納米管陣列結(jié)構(gòu),具有比氮化鈦薄膜和多孔結(jié)構(gòu)更好的析氫電催化活性。氮化鈦是一種新型的多功能陶瓷材料。在TiC-Mo-Ni系列的金屬陶瓷中加入一定氮化鈦,使硬質(zhì)相晶粒較為細(xì)化。北京鍍黑氮化鈦檢測
1. 為提高船用低速柴油機(jī)柱塞的耐磨性和柱塞偶件使用壽命,采用離子鍍技術(shù)與多弧磁控耦合鍍膜技術(shù)分別在柱塞上涂覆了TiN涂層和DLC涂層。利用掃描電鏡(SEM)、輪廓儀和X射線衍射儀(XRD)技術(shù)表征了TiN與DLC涂層的微觀形貌、表面粗糙度及物相組成,采用納米壓痕儀檢測了TiN與DLC涂層的納米硬度及彈性模量;運(yùn)用劃痕法和壓痕法測試了TiN和DLC涂層的結(jié)合力,通過往復(fù)磨損試驗(yàn)考察了這2種涂層在空氣中與在重柴油環(huán)境下的摩擦系數(shù),同時(shí)結(jié)合光學(xué)顯微鏡定性評(píng)判TiN和DLC涂層磨損程度,通過臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)價(jià)了TiN涂層與DLC涂層柱塞的實(shí)際磨損情況。結(jié)果表明:這2種涂層晶體生長良好、結(jié)構(gòu)連續(xù)致密,均未出現(xiàn)分層、開裂及剝離的現(xiàn)象,DLC涂層相對(duì)光滑,粗糙度Ra為0.10μm,而TiN涂層Ra為0.16μm; DLC涂層表面納米硬度、彈性模量及泊松比均高于TiN涂層;無論在空氣中還是重油環(huán)境下,TiN涂層摩擦系數(shù)均高于DLC涂層,耐磨性低于DLC涂層;臺(tái)架試驗(yàn)后TiN涂層柱塞表面出現(xiàn)比較明顯的平行狀溝槽磨痕,而且整體磨損比較嚴(yán)重,而DLC涂層柱塞表面的磨痕非常窄并且淺,不易被發(fā)現(xiàn),進(jìn)一步證明DLC的耐磨損性能更優(yōu)越。無錫壓鑄模具氮化鈦加工TiN涂層已被廣泛應(yīng)用于航空、工模具、電子等加工領(lǐng)域,并且在刀具、模具等方面有力推動(dòng)了制造業(yè)的發(fā)展。
目前,國內(nèi)外制備氮化鈦涂層一般采用鍍膜工藝,傳統(tǒng)制備tin涂層方法為物物理相沉積(pvd)和化學(xué)氣相沉積(cvd)工藝。這些方法制備氮化鈦涂層純度高、致密性好。但其沉積效率低,涂層厚度過薄(適合幾個(gè)μm),嚴(yán)重限制了氮化鈦涂層在磨、蝕服役條件下的應(yīng)用。為滿足不斷提高的氮化鈦工業(yè)需求,高沉積效率的等離子噴涂工藝被用于氮化鈦涂層的制備。采用大氣反應(yīng)等離子噴涂制備的tin涂層,厚度超過了500μm,但涂層疏松多孔,且含有雜質(zhì)ti3o,一定程度上降低了tin涂層硬度。隨著等離子噴涂技術(shù)不斷發(fā)展,采用低壓反應(yīng)等離子噴涂技術(shù)(f4-vb)制備了氮化鈦涂層,涂層呈致密層狀結(jié)構(gòu),厚度能夠達(dá)到70μm左右,但是其涂層物相組成為tin0.3、ti2n和tin相,涂層中存在未被氮化的鈦顆粒,涂層氮化率適合為25%左右,影響tin涂層的硬度及耐磨性。因此,如何提高低壓等離子噴涂制備氮化鈦涂層中的涂層氮化率是亟需解決的問題。
自20世紀(jì)80年代以來,氮化鈦的研究受到了重視。氮化鈦化學(xué)性能穩(wěn)定,具有較強(qiáng)的耐磨損、耐腐蝕性及良好的生物相容性。在口腔醫(yī)學(xué)中主要應(yīng)用于切削及旋轉(zhuǎn)器械、種植體和義齒等表面鍍膜,以增強(qiáng)其耐磨損性及生物安全性。氮化鈦涂層作為一種新型陶瓷涂層,由于具有高熔點(diǎn)、高硬度、高溫化學(xué)穩(wěn)定性、高耐磨性及高耐腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于切削刀具、高溫結(jié)構(gòu)材料和抗磨抗蝕部件上。在不銹鋼表面制備一層氮化鈦涂層來進(jìn)行表面改性,可有效提高其表面力學(xué)性能、耐蝕性能和生物兼容性能,有利于不銹鋼在航空航天、艦船兵器、石油化工、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用。19. 氮化鈦(TiN)具有典型的NaCl型結(jié)構(gòu),屬面心立方點(diǎn)陣,晶格常數(shù)a=0.4241nm。
1.氯化鈦的超導(dǎo)臨界溫度較高,可作為優(yōu)良的超導(dǎo)材料。氮化鈦的熔點(diǎn)高于大多數(shù)過渡金屬氮化物,密度低于大多數(shù)金屬氮化物,從而成為一種獨(dú)特的耐火材料。氮化鈦可以作為一種膜鍍?cè)诓A?,在紅外線反射率大于75%的情況下,當(dāng)?shù)伇∧ず穸却笥?0nm時(shí)能有效提高玻璃的保溫性能。另外,調(diào)整氮化鈦中氮元素的百分含量,可以改變氮化鈦薄膜的顏色,從而達(dá)到理想的美觀效果。氮化鈦(TiN)是相當(dāng)穩(wěn)定的化臺(tái)物,在高溫下不與鐵、鉻、鈣和鎂等金屬反應(yīng),TiN坩堝在CO與N2氣氛下也不與酸性渣和堿性渣起作用,因此TiN坩堝是研究鋼液與一些元素相互作用的優(yōu)良容器。TiN在真空中加熱失去氮,生成氮含量較低的氮化鈦。TiN有著誘人的金黃色、熔點(diǎn)高、硬度大、化學(xué)穩(wěn)定性好、與金屬的潤濕小的結(jié)構(gòu)材料、并具有較高的導(dǎo)電性和超導(dǎo)性,可應(yīng)用于高溫結(jié)構(gòu)材料和超導(dǎo)材料。氮化鈦摩擦系數(shù)較低,可作為高溫潤滑劑。河北加硬氮化鈦檢測
氮化鈦?zhàn)鳛橥繉觾r(jià)格既低廉又耐磨耐腐蝕,它的好多性能都優(yōu)于真空涂層氮化鈦的應(yīng)用前景非常廣闊。北京鍍黑氮化鈦檢測
TiN薄膜可以減輕切削刃邊材料的附著,提高切削力,改善工件的表面質(zhì)量,成倍增加切削工具的使用壽命和耐用度。因此,TiN薄膜被適合用于低速切削工具、高速鋼切削、木板切削刀具和鉆頭的涂覆上。另外,TiN也是磨損部件的理想耐磨涂層,特別是由于其低的黏著傾向拓寬了在許多磨損系統(tǒng)中的應(yīng)用,如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞密封環(huán)、各種軸承和齒輪等:此外,TiN還廣泛應(yīng)用于成型技術(shù)工具涂層,如汽車工業(yè)中薄板成型工具的涂層等TiN薄膜無毒、質(zhì)輕、強(qiáng)度高且具有優(yōu)良的生物相容性,因此它是非常理想的醫(yī)用金屬材料,可用作植入人體的植入物和手術(shù)器械等閻。此外,氮化鈦薄膜還能作為其他優(yōu)良生物相溶性薄膜的增強(qiáng)薄膜。國外的Nelea等人通過鍍制TiN薄膜中間層大幅度提高了醫(yī)用常用材料羥磷灰石薄膜(HA)的機(jī)械性能和附著力。北京鍍黑氮化鈦檢測
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