Azotek tytanowo-aluminiowy
Azotek tytanowo-aluminiowy ( TiAlN ) lub azotek glinowo-tytanowy ( AlTiN ; dla zawartości glinu powyżej 50%) to grupa metastabilnych twardych powłok składających się z azotu oraz pierwiastków metalicznych aluminium i tytanu . Cztery ważne kompozycje (zawartość metalu 100% wag.) Są osadzane na skalę przemysłową fizycznego osadzania z fazy gazowej :
- Ti50Al50N (wprowadzony przemysłowo przez firmę CemeCoat (obecnie CemeCon) Aachen, BRD, grupa T. Leydecker ok. 1989 r.)
- Al55Ti45N (wprowadzony przemysłowo przez firmę Metaplas Ionon (obecnie Oerlikon), Bergisch Gladbach, BRD, grupa J. Vetter ok. 1999 r.)
- Al60Ti40N (wprowadzony przemysłowo przez firmę Kobe Steel, Kobe, Japonia, ok. 1992 r.)
- Al66Ti34N (wprowadzony przemysłowo przez firmę Metaplas (obecnie Oerlikon) grupa J. Vetter ok. 1996 r.).
, że podstawowymi powodami, dla których powłoki TiAlN przewyższają powłoki z czystego azotku tytanu (TiN), są:
- Zwiększona odporność na utlenianie w podwyższonych temperaturach dzięki tworzeniu się na powierzchni ochronnej warstwy tlenku glinu
- Zwiększona twardość świeżo osadzonych warstw na skutek zmian mikrostruktury i utwardzania w roztworze stałym
- Utwardzanie starzeniowe powłok w temperaturach typowych dla pracy narzędzi skrawających w wyniku spinodalnego rozkładu TiAlN na TiN i sześcienny AlN
Wykazano, że zjawisko twardnienia starzeniowego ma swoje źródło w niedopasowaniu kwantowo-mechanicznej struktury elektronowej TiN i AlN.
Powłoki są najczęściej osadzane przez osadzanie łukiem katodowym lub rozpylanie magnetronowe . Chociaż większość powłok TiAlN i AlTiN jest syntetyzowana przemysłowo przy użyciu targetów stopowych o określonej zawartości procentowej aluminium i tytanu, możliwe jest wytwarzanie powłok TiAlN z czystymi targetami Al i Ti przy użyciu techniki osadzania łukiem katodowym. Powłoki TiAlN i AlTiN z czystego aluminium i czystego tytanu metodą osadzania łukiem katodowym są produkowane przemysłowo przez firmę NanoShield PVD Tajlandia od 1999 roku. Dzięki zastosowaniu oddzielnej technologii docelowej możliwe jest zaoferowanie większej elastyczności w zakresie struktury i składu powłoki.
Wybrane właściwości Al66Ti34N to:
- Twardość Vickersa od 2600 do 3300 HV.
- Stabilność fazowa ok. 850 °C, początek rozkładu do AlN+TiN.
- Intensywne utlenianie rozpoczyna się w temperaturze ok. 800°C (ok. 300°C wyższej niż w przypadku TiN).
- Niższa przewodność elektryczna i cieplna niż TiN
- Typowa grubość powłoki ok. (1 do 7) μm
Jednym z dostępnych na rynku rodzajów powłok stosowanych w celu poprawy odporności narzędzi z węglika wolframu na zużycie jest AlTiN-Saturn firmy Sulzer Metaplas.
Powłoki są czasami domieszkowane co najmniej jednym z pierwiastków : węglem , krzemem , borem , tlenem i itrem w celu polepszenia wybranych właściwości dla konkretnych zastosowań. Powłoki te są również wykorzystywane do tworzenia układów wielowarstwowych. Na przykład można je stosować w połączeniu z TiSiXN, podobnie jak te stosowane w rodzinie powłok Mpower firmy Sulzer Metaplas. Wyżej wymienione rodzaje powłok stosowane są do zabezpieczania narzędzi, w tym narzędzi specjalnych do zastosowań medycznych. Stosowane są również jako wykończenia dekoracyjne.
Jedną z pochodnych technologii powlekania TiAlN jest nanokompozyt TiAlSiN (azotek krzemowo-tytanowy), który został opracowany przez firmę SHM w Czechach i obecnie jest sprzedawany przez szwajcarską firmę Platit. Nanokompozytowa powłoka TiAlSiN wykazuje supertwardość i wyjątkową podatność na obróbkę w wysokich temperaturach.
Linki zewnętrzne
- Powłoki nanokompozytowe AlTiNCO osadzane przez odparowywanie reaktywnego łuku katodowego [ martwy link ]