Покрытие нитридом титана в домашних условиях

Покрытие нитрид титана.

Покрытие нитрид титана (покрытие «под золото») широко востребовано во многих сферах жизнедеятельности. Популярным направлением дизайна является использование декоративных покрытий. Идеальный вариант, если такое оформление сочетает высокие эстетические и защитные качества. Уникальное покрытие нитридом титана украсит любой объект и улучшит его потребительские характеристики. Доказанный факт: покрытие становится крепче на открытом воздухе, а его цвет получает большую отчётливость.

Нитрид титана – это популярный современный материал желтоватого цвета, применяемый для декоративного нанесения на различные изделия из нержавейки марки AISI 304, устойчивый к воздействию сильных кислот – серной и соляной. Также возможно нанесения покрытия на ABS пластик и другие материалы. Предварительно их покрывают специальным материалом (например, никелевым или хромовым подслоем).

Цвет и оттенки покрытия зависят от материалов катодов, состава воздушно-газовой смеси, степени разрежения (состояния вакуума) в камере, разности потенциалов между заготовкой и испарителем, частоты и силы ионных токов, применяемых для очистки и подготовки поверхностей.

Лучшим материалом для нанесения покрытия нитрид титана является — нержавеющая сталь AISI 304. Немаловажным фактором удобства работы с нержавейкой этой марки является простота полировки.

Перед вакуумным напылением мы проводим плазменную полировку нержавеющей стали.

На своём производстве мы используем катодно-дуговое осаждение (метод КИБ) – на сегодняшний день, это самый передовой и качественный метод нанесения покрытия нитрид титана.

Выбирая компанию по покрытию нитридом титана, обратите внимание на технологию его нанесения. Цены на покрытие нитридом титана у разных компаний варьируются. Здесь экономия может дорого обойтись. Мы предлагаем вам по-настоящему высокое качество по доступной цене.

Область применения покрытия Нитрид Титана.

Церковная тематика — покрытие куполов храмов, кресты, шары, церковная утварь.

Реклама, промоушн. Для привлечения внимания используют «золотые» металлические объемные буквы, передвижные конструкции, вывески, таблички.

Дизайн интерьеров. Нитридно-титановую обработку применяют для украшения кабин лифтов и дверей в холлах, элементов декора, ниш, арок, скульптурных групп, изделий из декоративного камня, стекла и металла.

Мебельное производство. Нанесение покрытия TiN используют для оформления золотых и медных диванных конструкций, оснований кроватей, тумб, столов и подстолий, опор и ножек, шкафов-купе, фурнитуры.

Строительство. Ионно плазменное покрытие наносится на лестничные конструкции, перила, поручни.

Производство сантехники, аксессуаров для ванной. Напыление «под золото» нитрид титана – популярный вариант покрытия смесителей, вешалок и полочек, полотенцесушителей.

Промышленность. Нитридная оболочка обладает хорошими защитными свойствами, обеспечивает стойкость к коррозионным воздействиям, влиянию неблагоприятных факторов окружающей среды, укрепляет кристаллическую решетку металла. Незаменимое покрытие нитрид титана многократно упрочняет режущий инструмент.

Медицина. Титановое напыление используется в производстве зубных протезов, вставок, накладок и коронок. Такие изделия долговечнее и дешевле золотых изделий для протезирования.

Свойства покрытия нитрид титана.

Высокие эстетические качества. Если подобраны правильные параметры напыления, вещи с титановым напылением по цвету и блеску покрытия очень похожи на изделия из натурального золота.

Конкурентная цена. Стоимость прочной оболочки на порядок дешевле такого же по толщине золотого напыления, при том, что срок службы нитрида титана в несколько раз дольше.

Длительный срок службы. Покрытие TiN не тускнеет и не отслаивается со временем.

Экологичность. Материал абсолютно безвреден для людей.

Устойчивость к воздействию кислотных и щелочных сред. Нитрид титана невосприимчив к атмосферным явлениям, серной, соляной кислотам, фосфатам и хлору.

Прочность, хорошая сопротивляемость механическим повреждениям. Материал обладает высокой прочностью, его применяют даже при обработке режущего инструмента.

Широкий температурный диапазон использования. Соединение устойчиво до 700-800 °C.

Методы и технология нанесения покрытия нитрид титана.

Нанесение нитрида титана при помощи вакуума основывается на формировании направленного потока частиц этого элемента на поверхность и их последующей конденсации с образованием плёнки.

Поведение любой частицы напыляемого материала в момент контакта с поверхностью находится в прямой зависимости от её энергии, химических свойств детали и температуры поверхности. Чтобы покрыть нитридом титана заготовку, необходимо создать оптимальные условия для максимальной конденсации частиц на поверхности.

Существует несколько видов напыления:

• конденсация с ионной бомбардировкой (КИБ);
• атомная ионизация и распыление (АИР);
• газофазовое осаждение;
• магнетронное нанесение;
• термодиффузионное насыщение;
• электронно-лучевое испарение.

Самым качественным считается катодно-дуговое осаждение (метод КИБ). Он обеспечивает прочную адгезию (схватываемость с основанием) защитного покрытия благодаря внедрению атомов титана в кристаллические структуры материалов нижнего слоя. Толщина напыления около 3―5 мкм.

Нитрид-титановое покрытие в домашних условиях

Позолоченное покрытие придаёт изделиям дополнительную красоту и изящество. Но использовать с этой целью золото высокой пробы слишком дорого и не практично. Поэтому современная промышленность подыскала удачную альтернативу для украшения всевозможных предметов интерьера — нитрид-титановое покрытие (TiN). Визуально оно практически ничем не отличается от дорогостоящей позолоты, но технология нанесения при этом гораздо проще, да и финансовые затраты будут намного снижены.

Что представляет собой нитрид титана

С точки зрения химии, покрытие на основе нитрида титана представляет собой соединение химического вещества и азота. При правильном использовании технологии нанесения напыление образует на поверхности тончайшую плёнку. Подобная технология применяется в различных сферах промышленности и общественной жизни. Причём использовать TiN можно для оформления предметов интерьера. Но наиболее крепким и долговечным покрытие становится на открытом воздухе, а его цвет получает большую отчётливость.

Где и как можно использовать нитрид-титановое напыление

С технической точки зрения наносить нитрид титана можно на любые материалы, выдержать температуру его испарения и финишного запечатывания, то есть до +200-210 °С и выше. Но также важно обеспечить надёжное и прочное «сцепление» вещества с поверхностью. Наиболее прочное соединение нитрида титана обеспечивается на следующих поверхностях:

1. Нержавеющая сталь. Наиболее распространённый материал для нитрид-титанового напыления. Причём для покрытия подходит как техническая, так и пищевая сталь.
2. Медь, алюминий, латунь. Для достижения 100% результата следует наносить TiN на хромированную поверхность. Но и на необработанном покрытии материал будет смотреться вполне привлекательно.
3. ABS-пластик. Ещё один востребованный материал для нанесения нитрид-титанового покрытия. Но для лучшего сцепления обязательно требуется предварительное хромирование поверхности.

Как осуществляется нитрид-титановое напыление

Украшение предметов интерьера или экстерьера при помощи TiN — это довольно сложная и тонкая работа, требующая тщательной предварительной подготовки. Тем не менее, выполнить все работы вполне возможно не только в промышленных, но и в домашних условиях. Предварительная подготовка перед нанесением покрытия включает в себя следующие действия:

• Если изделие сборное, его необходимо разобрать на составные части.
• Поверхность, предназначенная для нанесения TiN, должна быть чистой и гладко отполированной.
• В большинстве случаев требуется просверлить технологические отверстия.

Проще и удобнее всего наносить нитрид-титановое покрытие с применением ионно-плазменной технологии. Так удаётся получить покрытие с минимальной пористостью и высоким сцеплением с поверхностью. При соблюдении всех технологий покрытие будет верой и правдой выполнять свои функции на протяжении не менее 50-ти лет.

Если вы решили получить покрытие с различными цветовыми решениями, то во время проведения работ можно использовать разные плазмообразующие газы: азот, аргон, ацетилен, а также углекислоты и смеси на их основе. Также в ходе работ можно использовать катодно-дуговое осаждение: так удаётся обеспечить прочную адгезию с основанием защитного покрытия благодаря внедрению атомов титана в кристаллические структуры материалов нижнего слоя.

Почему покрытие из нитрид титана лучше наносить в домашних условиях

Конечно, заказать услуги по напылению TiN можно и в компании, специализирующейся на выполнении данного вида услуг. Но это не всегда желательно. Во-первых, даже самые опытные профессионалы не всегда способны выполнить все работы в точном соответствии с пожеланиями заказчика. Во-вторых, дав полную свободу действий компании на обработку изделий, заказчик должен быть готов ко всем возможным последствиям: не так отполировали, не там просверлили и т. д. Таким образом, лучше всего выполнить все работы самостоятельно: так можно сэкономить на проведении работ и оборудовании, а также сделать всё гораздо быстрее. Если вам понадобится консультация по вопросам подготовки изделий, обратитесь к специалистам компании «ДПМ+».

Не все то золото, что блестит. Покрытие нитридом титана

Недавно вышел спор с коллегой, до сих пор ли для золочения церковных куполов используют золото? Для непосвященного читателя вопрос может показаться дурацким. Что уж говорить о неспециалистах, даже коллега, занимающий должность главного металлурга предприятия, ответил утвердительно: «Церковные купола издревле покрывали золотом и сегодня ничего не изменилось». Но правда заключается в том, что технологии не стоят на месте и все больше православных храмов покрывают купола нитридом титана, который имеет абсолютно идентичный с упомянутым выше драгоценным металлом внешний вид. На Урале, говорят, нитрид титана уже успел завоевать неслыханную популярность. Батюшки из других церквей повсеместно отказываются от дорогостоящей процедуры золочения.

Нитрид титана в постсоветских странах известен с 50-х годов ХХ века. В СССР он использовался в атомной промышленности и был засекречен. Однако в 90-х научным институтам приходилось как-то выживать и они начали рассматривать «несерьезные», но денежные предложения по применению нитрида титана по гражданскому назначению. На сегодняшний день покрытия из НТ применяют в следующих целях:

• Декоративные («золочение» куполов, объемных букв, украшений, бижутерии, оформление интерьеров и т.д.).

• Практические, т.к. повышается коррозионная стойкость металла и износостойкость (покрытие деталей сантехники, зубных протезов, корпусов часов, быстрорежущего инструмента и т.д.).

Чаще всего нитридом титана покрывают коррозионностойкие стали. Прекрасно подходит для этих целей пищевая нержавейка 12Х18Н10Т или ее зарубежные аналоги, имеющие маркировку американского института AISI. Цвета, в зависимости от применяемой технологии, можно получить разные. Наиболее популярные у потребителя: золото, медь, небесно-голубой цвет. Для нанесения нитрида титана применяют вакуумное напыление в плазме тлеющего дугового разряда в специальных камерах, где титан и азот образуют соединение в непосредственной близости к покрываемому изделию и осаждаются на его поверхность. В англоязычной литературе родственный процесс называется PVD.

Нитрид титана – соединение титана с азотом, представляет собой фазу внедрения с широкой областью гомогенности, кристаллы с кубической решеткой. Получают путем азотирования титана или другими способами ХТО.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Cтоит ли ПОКУПАТЬ, отзывы сварщиков:

• Сварочный трансформатор PATRIOT 200AC 102,00 ₽
• Зарядное устройство GreenWorks G24C 2490,00 ₽
• Стабилизатор напряжения PRORAB DVR 1000 2597,22 ₽
• Стабилизатор Ресанта АСН-2000 Н/1-Ц Lux 3610,00 ₽
• Стабилизатор напряжения Ставр СН-2000 3920,00 ₽
• Сварочный аппарат BauMaster AW-79161 3990,00 ₽
• Hitachi AB17 зарядное устройство 4076,87 ₽

Покрытие титана. Часть 1.

Титан – серебристо-белый металл, сравнительно легкий – немного тяжелее алюминия, но в три раза прочнее его, тугоплавкий (1665ºС). Он имеет высокую вязкость, при механической обработке склонен к налипанию на режущий инструмент, поэтому требует применения различных смазок.

При обычных условиях титан коррозионно устойчив из-за наличия на поверхности плотной защитной окисной пленки. В результате чего на титан не действует ни кислород воздуха, ни морская вода, ни «царская водка».

При повышенной температуре химическая активность титана значительно возрастает. Титан реагирует с кислородом, хлором, разбавленной серной кислотой. В азотной кислоте титан пассивируется, а в плавиковой кислоте в размельченном состоянии образует фторидные комплексы.

Титан благодаря своим ценным свойствам – легкости, прочности, высокой термической и коррозионной устойчивости является очень важным конструкционным материалом. Он используется для строительства самолетов, космических кораблей, подводных лодок, различных аппаратов для химической промышленности. Титан не действует на живые ткани организма, поэтому его сплавы применяют в хирургии для скрепления костей при переломах.

В процессе эксплуатации от изделий порой требуются свойства, не соответствующие основному металлу, поэтому на поверхность титана наносят специальные гальванические или химические покрытия:

• • Покрытия титана серебром — для повышения электропроводности титана.
  • Покрытия титана сплавом олово-свинец (см. «Осаждение сплава олово-свинец») – для повышения паяемости титана;
  • Покрытия титана хромом, химическим никелем — для повышения твердости и износостойкости титана;
  • Покрытие титана черным хромом — для обеспечения поверхности титана светопоглощения;
  • Анодное оксидирование — для улучшения адгезии клеев, лкп и т.д.;
  • Покрытия титана медью и никелем в качестве подслоя для нанесения других покрытий.

Детали из титана.

Подготовка поверхности титана перед нанесением покрытий.

Однако покрытие титана сопряжено с рядом сложностей ввиду наличия на его поверхности прочной оксидной пленки, препятствующей удовлетворительному сцеплению наносимых на титан покрытий. Поэтому необходимо провести предварительную обработку поверхности, которая включает:

1) Отжиг в вакууме при температуре 700ºС в течение 1 часа для выравнивания структурной и концентрационной неоднородности поверхности, а также снижения напряжений.

Перед отжигом поверхность деталей из титана необходимо обезжирить. В зависимости от характера загрязнений проводят операцию обезжиривания в органическом растворителе или моющих средствах (см. «Обезжиривание поверхности»).

Химическое обезжиривание ведут в растворе, г/л:

Натр едкий 10 – 20

Сода кальцинированная 20 – 30

Тринатрийфосфат 30 – 50

Стекло натриевое жидкое 3 – 5

Препарат ОС – 20 0,5 – 1

Температура раствора 70 – 90°С, время выдержки 15 – 20 минут.

2) Удаление обогащенного газами поверхностного слоя.

Операцию можно проводить двумя методами: гидропескоструйной обработкой или химическим травлением. На гальваническом производстве в основном применяют процессы травления.

Для покрытия титана из различных сплавов составы травильных растворов могут быть разными ( см. «Травление поверхности. Часть 2»). Для ВТ5-1 рекомендуется раствор, содержащий:

Соляную кислоту 20 – 25 г/л

Плавиковую кислоту 10 – 15 г/л

Температура 18 – 25°С, время 0,5 – 1 мин.

Для сплавов ВТ1-00, ВТ1-0 применяют раствор HNO₃ : HF в соотношении 2 : 1.

Травление проводят при комнатной температуре в течение 15 – 30 сек.

Способы нанесения покрытий титана будут рассмотрены в следующих публикациях.

Покрытие нитридом титана стали. Порошковая технология

Для покрытия материалов в наше время используется целый комплекс разных технологий. Есть технологии вакуумного покрытия, электронно-протонного излучения, высокотемпературный синтез и многие другие.

Покрытие стали нитридом титана

В современном мире все более популярными становятся «золоченые» декоративные украшения и изделия. В промышленности это упрочнение (напыление) инструментов и деталей нитридом титана. Данный химический элемент обладает как внешним декоративным видом, так и ценными эксплуатационными качествами — высокой твердостью, стойкостью и химической инертностью. В промышленности нанесение покрытия нитридом титана осуществляется:

1. Методом осаждения в вакуумных установках. Он реализуется разными способами — ионное осаждение, система конденсации в плазменной фазе и распыление в магнетронных установках: PVD (Physical Vapour Deposition), или ФОП-технология.
2. Метод химического осаждения: CVD (Chemical Vapour Deposition), или ХОП-технология.
3. Плазменное напыление в СВЧ-плазмотронах.
4. СВС-технология (самораспространяющийся высокотемпературный синтез).

Покрытие стали нитридом титана по методам осаждения дает хорошие результаты по качеству, но требует технически сложных установок (вакуумных, парогазовых) в промышленных предприятиях. Кроме того, это требует специфического оборудования, материалов и промышленных газов (например, азота). К тому же в гальванических цехах образуются ядовитые отходы.

Плазменные установки. Процесс

В установках плазменного типа покрытие нитридом титана осуществляется электро-плазменными распылителями с применением готового порошкового сырья (нитрид титана в порошковой форме). Плазмотроны для распыления сравнительно несложны, процесс там совершается без вакуума и особой газовой среды. Но в целях сокращения окисления нитрида титана кислородом для образования плазмы применяется аргон. Он обладает инертными свойствами. В СВЧ-плазмотроне применяется азот. Такую порошковую технологию покрытия можно применять в небольших оборудованных помещениях, например в частном бизнесе.

Недостатки способа плазменного напыления

В установках плазменного типа технология покрытия нитридом титана имеет такие недостатки:

• слабая адгезия. Прочность прикрепления покрытия уступает методам PVD или CVD, напыление склонно отстаиваться;
• пленка, покрывающая поверхность, строго неравномерна;
• декоративные свойства такой пленки невысокого качества;
• напыление за определенный промежуток времени может производиться несколько раз, поэтому изделие склонно к износу.

Очевидно, что если покрытие нитридом титана осуществляется в небольших, мало оборудованных помещениях, результат имеет существенные недостатки. Такое покрытие используют лишь в декоративных целях. Например, такое качество требуется в производстве сувенирных продуктов, на мебельной фурнитуре, в бижутерии и т. д.

Огненная технология

По высокотемпературному синтезу покрытие нитридом титана производится в закрытых реакторах с применением нагрева уже готового изделия. В таких установках покрытие, получается чистым и однородным. По прочности, твердости и тугоплавкости оно превосходит известные композитные материалы.

Нагрев реактора до высоких температур происходит за счет экзотермических процессов. В результате реакции нескольких химических элементов формируется деталь. Температура достигает 4000 градусов. Так можно получить отличный чистый нитрид, диборит титана, кремния и алюминия и других материалов с готовыми покрытиями. Процесс покрытия нитридом титана в вариантах высокотемпературного порошкового синтеза производить можно и дополнительно. В новых СВС-реакторах любой материал получается необычным и изысканно декоративным.

Преимущества материалов, покрытых нитридом титана

К ним относятся:

• значительная сопротивляемость механическим повреждениям;
• разнообразные цвета покрытий;
• функциональная долговечность;
• экологичность инновационного производства;
• удобство и легкость в работе;
• применяется во многих сферах производства, от украшений (золочения) куполов церквей до производства сувениров.

Можно утверждать, что в производстве цена покрытия из нитрида титана намного ниже, чем в других производствах, где требуется золотое напыление. К примеру, один квадратный метр листа из нержавейки с «золочением» обойдется приблизительно в 2,5 тыс. рублей. Покрытие TiN не тускнеет, защищает материал от ржавчины. Срок службы оболочки нитрида титана значительно дольше. Такое соединение устойчиво к температурам в 800 градусов.

Заключение

Осуществляемое покрытие имеет много особенностей. Покрытие нитридом применяется в изготовлении интегральных микросхем, потому что этот материал является и проводником, и изолятором. Нанесение напыления придает поверхности разные цветка, изделия получаются более декоративными. Это цвет золота, бордовый, зеленый и синий, а также серебряный и малиновый Все они стабильны, не выгорают и не размываются.