Nitrur de titani
El nitrur de titani (conegut també com Tinita) és un material ceràmic extremadament dur (Durea 85 Rockwell C o durea 2500 Vickers o 24.5 gigapascalés) usat freqüentment com a recobriment sobre components d'aleacions de titani, acer, carburs i alumini per a millorar les propietats superficials del substrat.
El TiN té excelents propietats de reflectividad infrarroja (IR), reflexió en un espectre similar al or elemental (Au).
Depenent del material del substrat i l'acabament superficial, el TiN té un ranc de coeficient de fricció de 0.4 a 0.9 contra sí mateixa (sense lubricación). La formació típica té una estructura cristalina del tipo del NaCl en una proporció estequiomètrica aproximada d'1:1; De qualsevol modo, els composts de TiNx en ranc x de 0.6 a 1.2 són termodinàmicament estables. El TiN oxidará a 600 °C (1100 °F) en al atmòsfera normal i té un punt de fusió de 2930 °C.
Propietats físiques
[editar | editar còdic]Resum de les característiques:[1][2]
- Durea Vickers 18-21 GPa
- Mòdul d'elasticitat 251 GPa
- Conductivitat tèrmica 19,2 W / (m · °C)
- Coeficient d'expansió tèrmica 9,35 × 10−6 K−1
- Superconductor temperatura de transició 5.6 K
- Susceptibilitat magnètica 38 × 10−6emu / mol
Es oxida a 800 °C en una atmòsfera normal. És químicament estable a temperatura ambiente i és atacat per àcit concentrats calents.[1]
Posseïx una excelent reflectividad de infrarrojos (IR), lo que reflectix en un espectre similar a l'elemental d'or (Au), que li dona un color groguenc. Depenent de l'acabament de material de substrat i la superfície, de TiN tindrà un coeficient de fricció que van 0,4 a 0,9 front a sí mateixa (no lubricado). Formació típica té una estructura cristalina de tipo NaCl en una més o menys 01:01 estequiometría, no obstant, els composts TiNx en x que van des de 0,6 fins a 1,2 són termodinámicamente estable.[3] Una película prima de nitrur de titani es va gelar a prop de zero absolut i es va convertir en el primer superaislante conegut, la resistència de sobte va aumentar en un factor de 100 000.[4]
Aplicacions
[editar | editar còdic]
Un us ben conegut del TiN és el recobriment per a protegir el brot i aumentar la resistència a la corrosió en la màquina de ferramentes, tals com brocas i fraulas, a sovint la millora de la seua vida útil en un factor de tres o més.
Pel seu color similar a l'or metàlic, s'utilisa per a recobrir bisuteria i adorns de coches en propòsits decoratius. També s'utilisa àmpliament com a recobriment de la capa superior, per lo general en chapado de níquel (Ni) o cromo (Cr), en accessoris de grifería i pomos de porta. Com a recobriment s'utilisa en l'indústria aeroespacial i aplicacions militars i per a protegir les superfícies d'esmonyida de la suspensió forquetes de bicicletes i motocicletes, aixina com els eixos de choc de coches de ràdio control. No és tòxic, reunix les directrius de la FDA i ha vist el seu us en dispositius meges tals com escalpelos les cuchilles i ortopédica serra per a ossos cuchilles a on la nitidea i la retenció de la vora són importants.[5] Els recobriment de TiN també s'utilisen en pròtesis (especialment implants de tongada de cadera ) i atres implants mèdics.
Encara que menys visible, películes primes també s'utilisen en microelectrónica, a on servixen com a conductor barrera entre el dispositiu actiu i els contactes de metal utilisats per a fer-ho funcionar. Mentres que els blocs de la película de difusió de metal en el silici, que és lo suficientment conductora (30-70 mu Ohm · cm) per a permetre una bona conexió elèctrica. En este context, de TiN es classifica com una "barrera de metal", a pesar de que és clarament una ceràmica des del punt de vista de la química o comportament mecànic. Disseny de chips recent en la tecnologia de 45 nm i més allà també fa us de TiN com un metal de material per a la millora de transistor rendiment. En combinació en dielèctrics de porta (per eixemple HfSiO) que tenen una major permitividad en comparació a l'estàndart de SiO2 la llongitut de la porta es pot escalar cap a avall en baixa fuga, la corrent d'accionament superior i la mateixa o millor tensió llindar.[6]
Per la seua alta bioestabilidad, capes de TiN també es poden utilisar com a electrodos en aplicacions bioelectrónica[7] com en implants inteligents o biosensorés in-viu que tenen que resistir la corrosió greu causada pel decorregut corporal. Electrodos TiN ya s'han aplicat en el proyecte de pròtesis subretiniana,[8] aixina com en els sistemes microelectromecánicos biomèdics (BioMEMS).[9]
Aditiu per a l'acer
[editar | editar còdic]El nitrur de titani també es produïx intencionadament a alguns acers per mig de l'adició juiciosa de titani a l'aleació. Formes de TiN a temperatures molt altes per la seua molt baixa entalpia de formació, i inclús es nucléa directament de la massa fosa en la fabricació d'acer secundària. Forma, micrómetros de tamany discret cúbics partícules en els llímits de gra i punts triples, i prevé el creiximent del gra per la maduració de Ostwald fins a molt altes temperatures homòlogues. Nitrur de titani té el més baix producte de solubilidad de qualsevol nitrur de metal o de carbur en austenita, un atribut útil en acer microaleados.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 Hugh O. Pierson (1996). Handbook of refractory carbides and nitrides: properties, characteristics, processing, and applications, William Andrew, p. 193. ISBN 0-8155-1392-5.
- ↑ (1991).Journal of Vacuum Science and Technology A.9(4)
- 2543–2547.doi:10.1116/1.577270.
- ↑ Toth, L.E. (1971). Transition Metal Carbides and Nitrides, Nova York: Academic Press. ISBN 0-12-695950-1.
- ↑ «[1]», PhysOrg.com.
- ↑ «Products». IonFusion Surgical. Consultat el 25 de juny de 2009.
- ↑ (2008).Proceedings of SPIE.International Society for Optical Engineering.6922(2)doi:10.1117/12.773593.
- ↑ M. Birkholz, K.-E. Ehwald, D. Wolansky, I. Costina, C. Baristyran-Kaynak, M. Fröhlich, H. Beyer, A. Kapp, F. Lisdat(2010).Surf. Coat. Technol..204(12–13)
- 2055–2059.doi:10.1016/j.surfcoat.2009.09.075.
- ↑ H. Hämmerle, K. Kobuch, K. Kohler, W. Nisch, H. Sachs, M. Stelzle,(2002).Biomat..23(3)
- 797–804.doi:10.1016/S0142-9612(01)00185-5.
- ↑ M. Birkholz, K.-E. Ehwald, P. Kulse, J. Drews, M. Fröhlich, U. Haak, M. Kaynak, E. Matthus, K. Schulz, D. Wolansky(2011).Adv. Func. Mat..21(9)
- 1652–1654.doi:10.1002/adfm.201002062.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Nitruro de titanio» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.