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:
- 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.
- Метод химического осаждения: CVD (Chemical Vapour Deposition), или ХОП-технология.
- Плазменное напыление в СВЧ-плазмотронах.
- 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.
