Bu maddedeki bilgilerin için ek kaynaklar gerekli.Mart 2024) () ( |
Titanyum nitrür (TiN; bazen Tinit olarak da bilinir), substratın yüzey özelliklerini iyileştirmek için genellikle titanyum alaşımları, çelik, karbür ve alüminyum bileşenler üzerinde fiziksel buhar biriktirme (PVD) kaplaması olarak kullanılan son derece sert bir seramik malzemedir.
İnce bir kaplama olarak uygulanan TiN kullanılır kesme ve kayma yüzeylerini, dekoratif amaçlar için (altın görünümü için) ve tıbbi implantlar için toksik olmayan bir dış cephe olarak sertleştirmek ve korumak. Çoğu uygulamada 5 mikrometreden (0,00020 inç) daha az bir kaplama uygulanır.
Kullanım ve üretim
Titayum nitrür kaplamalar, yüksek sertlikleri, düşük aşınma oranları ve görünüşlerinden dolayı yıllardır, aşınma önleme ve dekoratif amaç ile yaygın olarak kullanılmaktadır. TiN yapılarında elde ediliş yöntemleri çok önemlidir. Yapıyı etkileyen kompozisyondur ve TiN geniş bir azot kompozisyonu aralığında kimyasal olarak kararlıdır. Tek fazlı δ-TiN > %35, α-TiN < %15, Ƹ Ti2N filmlerinin azot kompozisyonu %33'tür. Diğer fazlar ise (Hegzagonal Ti(N), tetragonal Ti2N ve kübik TiN) çoklu faz yapısına sahip filmlerde oluşur. Ti2N içeren TiN filmlerinin, aşınmaya çok dayanıklı oldukları tespit edilmiştir. Ancak saf Ti2N yapısı elde etmek, proses parametreleri dikkate alındığında neredeyse imkânsızdır.
TiN kaplamalarının bazı dezavantajlarıda vardır. TiN kaplamaları öncelikle sınırlı bir oksidasyon direncine sahiptirler. TiN kaplamaların 550 °C civarında okside oldukları belirlenmiştir. Yeterince adhezyon sağlanabilmesi için, biriktirme sırasında altlık sıcaklığının yüksek tutulmasıda bir dezavantaj olabilir. Diğer bir olumsuz etken ise, takım uygulamalarında sürekli olarak daha iyi ve daha performanslı kaplamaların tercih edilmesidir.
PVD kaplamalarda tane yapısı kolonsaldır. Kaplama yüzeyine dik olarak, tane boyutu uzunluğunda, kaplama kalınlığı oluşur. Kaplama kalınlığı (tane boyutu) genellikle 0.1 µm civarındadır ve eşeksenli olarak görülür. CVD yöntemiyle yapılan TiN kaplamalarda ise mikroyapı, yüzeye paralel ve dik, boyutu 0.6 µm olan tanelerden oluşur. Bu tanelerde neredeyse hiç gerilme yoktur.
Diğer bir yöntem olan PMD (plazma destekli magnetron saçtırma biriktirmesi) ile elde edilen taneler ise kaplama yüzeyine dik oluşmuşlardır. Taneler yaklaşık 0.06 µm boyutundadır ve eşeksenlidir. Ancak bu yöntemde tane boyutu, kaplama kalınlığına göre oldukça küçüktür. Eğer taneler yüzeye paralel ise, Ark-PVD yöntemi ile yüksek iyonizasyon oranı ve yüksek iyon kinetik enerjisi sayesinde yüksek bağlanma yoğunluğuna ve iyi adhezyona sahip kaplamalar oluşturulur.
Katodik-Ark Biriktirme’nin dezavantajlarından biri olan, makropartikül oluşumunu engellemek için çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Basınç, akım gibi parametrelerin değiştirilmesi ve partikül tutucu filtreler eklenmesi ile problem çözülmeye çalışılmıştır. Makropartiküller, metalik titanyumdan oluşmaktadır.
İyon, elektron, nötr parçacık ve dropletlerın oluşumu, Tin film kaplamalarında önemli etkilere sahiptir. Biriktirme sırasında, dropletlar Ti katot üzerinden kopartılırlar. Katot yüzeyinde sıcaklık, titanyumun ergime sıcaklığından daha yüksektir. Dropletların boyutuna artırdıkça emitte edildikleri açı azalmaya başlar. Titanyum hedefe dik konumda, plaka altlıklarının yerleştirilmesi ile 2 µm’dan büyük dropletlar engellenebilmiştir.
Makropartiküllerin oluşumu sırasında, Ti katot yüzeyinden, droplet emitte edilmeden önce altlık TiN tabakası ile kaplanmıştır. Oluşan yüksek sıcaklık, droplet altlığa taşınması sırasında, iyonize olmuş Ti ve N ile hemen reaksiyona girer bu nedenle üzerinde ince bir titanyum nitrür tabakası oluşur. TiN 2950 C’de ergidiğinden Ti droplet çevresinde titanyum nitrürler sert bir dış katman oluşturacaklardır. Bazı çalışmalara göre, droplet 2 µm’den daha küçük yarıçapa sahip olduğu ve emitte olduğu noktadan 200 mm uzaklıkta olduğu zaman katılaşacaktır. Ancak eğer yarıçapı daha büyük ise droplet sıvı konumda hedef yüzeyine çarpar ve altlık üzerinde yassı biçimde oluşur. Araştırmalar, küçük bir Ti droplet için yüzey geriliminin kinetik enerjiden daha yüksek olduğunu belirlemiştir. Bu küçük dropletların, küresel şekilde olacağı anlamına gelir. Ancak dropletlar altlığa çarptıklarında ve eliptik ya da yassı partiküller oldukları zaman büyük dropletlar için bu küresel yapıyı sürdürecek kadar yeterli yüzey gerilimi enerjisi yoktur.
Makropartiküller TiN kaplamaya çarpıp, yüzeye oturmaları ile birlikte iyon akışını gölgelemesi nedenli olarak makropartiküllerin altında boşluklar oluşacaktır. Kısa bir süre sonra makropartikülün kaplama geometrisi, kaplamadan farklı bir hal alacaktır. Kaplama devam ederken TiN katmanı içindeki makropartikülün altındaki boşlular kapanmadan kalır. Sonuç olarak droplet-kaplama arasında zayıf bir bağlantı oluşur. Ayrıca plazmadan geçerken, Ti dropletların üzerinde altlık tarafından itilmeye yol açabilecek elektriksel yük oluşabilir. Ti ve TiN arasındaki termal genleşme katsayısı farkından dolayı arayüzey ayrılması oluşur. Bu durumun yol açtığı boşluklar(iğne delikleri), kaplamanın korozif özellikleri açısından çok zararlıdır.
TiN (titanyum nitrit), bir aşırı sert seramik malzemedir ve genellikle titanyum, çelik, karpit ve alüminyum komponentler üzerine kaplama yapılarak, substratların özelliklerinin geliştirilmesini sağlar. TiN kaplama endüstride, kesici-delici takım parçalarında, kayma yüzeylerinde, dekoratif amaçlı ve tıpta, toksik olmayan vücut içi protezlerin yapılmasında kullanılır. TiN kaplamalar çok iyi bir kızılötesi ışın yansıtıcıdır ve yansıttığı ışığın spektrumu altına çok yakın olduğu için kaplama yapılan yerler altın renginde görülür. TiN kaplamanın karakteristik yapısı, NaCl molekülündeki gibi kristal kafes yapısıyla, 1:1 sitokiyometrisindedir. TiN 600 °C’de okside olur ve normal atmosfer basıncında 2930 °C’de ergir.
TiN kaplamalar genellikle korozyona karşı direnç ve keskin kenarların yapısının bozulmasını engelleyerek, kesici ve delici takımların ömrünü 3 katına kadar çıkarabilmektedir. TiN kaplamaların görüntüsü ve rengi altına benzer olduğu için dekoratif amaçlı olarak oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Kuyumculuk sektöründe, otomotiv sektöründe ve inşaat sektöründe uygulamaları bulunmaktadır.
TiN kaplama, tesisat parçalalarında ve kapı pencere parçalarıda, nikel veya krom kaplamaların üzerine, üst kaplama olarak uygulanmaktadır. TiN kaplama sağlık açısından bir tehlike içermediği için, vücut içi protezlerde, tıbbi kesici aletlerde kullanılırlar. Bisiklet ve motosiklet süspansiyonları, radyo kontrollü arabaların, şok emici gibi sürekli olarak kayma olan yüzeylerinde kullanılırlar.
TiN kaplamalar, yarı iletken endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bakır temelli çiplerin yapımında, filmler, silikon parçalar ile metal parçacıklar arasında iletken bariyer görevi görürler. Burada film, metalin, silikon içerisine difüzyonunu engeller. Film, bu görevini yerine getirirken aynı zamanda, iki taraf arasında yeterli miktarda iletkenlik sağlamaktadır. En son çip teknolojisi olan 45 nm’de, TiN, kapı dielektirikleri ile birlikte (HfSiO) kullanılarak transistörlerin performansını artırmışlardır.
2008 yılında yapılan araştırmalarda, TiN film kaplaması ile düşük sıcaklıklarda, sonsuz direnç ve sıfır akım sağlayan bir süperyalıtkan malzeme bulunmuştur. %100 direnç faktörü gösteren bu malzeme önümüzdeki yıllarda daha da geliştirilmesi ile(daha yüksek süperyalıtkanlık sıcaklıkları) beraber elektronik alanında devrim niteliğinde yeni keşiflerin yapılmasına olanak sağlayacaktır.
Titanyum karbon nitrit (TiCN) ve titanyum alüminyum nitrit (TiAlN) gibi TiN kaplama varyasyonları, endüstride TiN kaplamaya alternatif olarak uygulanmaktadır. Bu kaplamalar, TiN kaplama ile aynı korozyon direnci ve sertliği verirken, renkleri griden, siyah tonlarına doğru değişebilen bir yelpazede uygulanabilirler. Bunun için, bıçaklar, çakılar, silahlar ve bijüteri ürünlerinde kullanılmaktadırlar. 1981’in başlarında ABD’de ilk defa ticari olarak kullanılmaya başlanan TiN kaplamalar, bugün PVD’nin, yüksek hız çeliklerinin temperlenme noktasını geçmeyen düşük sıcaklıklı bir işlem olduğundan, en uygun kaplama olarak kabul edilmektedir. Bu nedenle kaplamayı izleyen herhangi bir ısıl işleme gerek kalmamaktadır.
TiN kaplanmış yüksek hız çelik takımlarının faydaları şunlardır,
- a) Sertleştirilmiş YHÇ (Yüksek Hız Çeliği [HSS])’nin 65-70 Rc sertliğine karşılık, ince film katmanlandıktan sonra ortalama sertliğin 85-90 Rc civarına çıkan yüksek sertlik. Bu daha düşük sürtünme aşınması anlamına gelmektedir.
- b) TiN’in, iş parçası ve malzemeyle önemli bir reaksiyona girmemesi ve böylece yapışmaya bağlı aşınmaların azalmasını sağlayan kimyasal kararlılık.
TiN kaplamaların sürtünme katsayısı düşük olduğundan kesme işlemi sırasında ortaya çıkan ısı azdır ve böylece kesici ucun metalurjik olarak daha uzun süre sağlam kalması ve kesici kenarların daha etkin olarak korunması sağlanır. Düşük sürtünme kuvveti kesme kuvvetlerinide düşürür. TiN ayrıca yüksek sıcaklığada dayanıklıdır ve yukarıda sözü edilen özelliklerini kesme işlemi sırasında karşılaşılan yüksek sıcaklıklardan da büyük ölçüde korur.
TiN kaplamalarının genel özellikleri,
- Renk : Altın sarısı
- Sertlik : 2000 - 2300 HV
- Kalınlık : 2 - 5 mikrometre
- Kaplama ısısı : 200 - 500 derece
- Sürtünme katsayısı : 0,6
- : 500 - 600 derece
- (Ra µm) : 0,2
Ayrıca bakınız
Kaynakça
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Bu maddedeki bilgilerin dogrulanabilmesi icin ek kaynaklar gerekli Lutfen guvenilir kaynaklar ekleyerek maddenin gelistirilmesine yardimci olun Kaynaksiz icerik itiraz konusu olabilir ve kaldirilabilir Kaynak ara Titanyum nitrur haber gazete kitap akademik JSTOR Mart 2024 Bu sablonun nasil ve ne zaman kaldirilmasi gerektigini ogrenin Titanyum nitrur TiN bazen Tinit olarak da bilinir substratin yuzey ozelliklerini iyilestirmek icin genellikle titanyum alasimlari celik karbur ve aluminyum bilesenler uzerinde fiziksel buhar biriktirme PVD kaplamasi olarak kullanilan son derece sert bir seramik malzemedir TiN kapli matkap ucu ve caki Katodik Ark yontemi ile TiN kaplanmis zimbalar Ince bir kaplama olarak uygulanan TiN kullanilir kesme ve kayma yuzeylerini dekoratif amaclar icin altin gorunumu icin ve tibbi implantlar icin toksik olmayan bir dis cephe olarak sertlestirmek ve korumak Cogu uygulamada 5 mikrometreden 0 00020 inc daha az bir kaplama uygulanir Kullanim ve uretimTitayum nitrur kaplamalar yuksek sertlikleri dusuk asinma oranlari ve gorunuslerinden dolayi yillardir asinma onleme ve dekoratif amac ile yaygin olarak kullanilmaktadir TiN yapilarinda elde edilis yontemleri cok onemlidir Yapiyi etkileyen kompozisyondur ve TiN genis bir azot kompozisyonu araliginda kimyasal olarak kararlidir Tek fazli d TiN gt 35 a TiN lt 15 Ƹ Ti2N filmlerinin azot kompozisyonu 33 tur Diger fazlar ise Hegzagonal Ti N tetragonal Ti2N ve kubik TiN coklu faz yapisina sahip filmlerde olusur Ti2N iceren TiN filmlerinin asinmaya cok dayanikli olduklari tespit edilmistir Ancak saf Ti2N yapisi elde etmek proses parametreleri dikkate alindiginda neredeyse imkansizdir TiN kaplamalarinin bazi dezavantajlarida vardir TiN kaplamalari oncelikle sinirli bir oksidasyon direncine sahiptirler TiN kaplamalarin 550 C civarinda okside olduklari belirlenmistir Yeterince adhezyon saglanabilmesi icin biriktirme sirasinda altlik sicakliginin yuksek tutulmasida bir dezavantaj olabilir Diger bir olumsuz etken ise takim uygulamalarinda surekli olarak daha iyi ve daha performansli kaplamalarin tercih edilmesidir PVD kaplamalarda tane yapisi kolonsaldir Kaplama yuzeyine dik olarak tane boyutu uzunlugunda kaplama kalinligi olusur Kaplama kalinligi tane boyutu genellikle 0 1 µm civarindadir ve eseksenli olarak gorulur CVD yontemiyle yapilan TiN kaplamalarda ise mikroyapi yuzeye paralel ve dik boyutu 0 6 µm olan tanelerden olusur Bu tanelerde neredeyse hic gerilme yoktur Diger bir yontem olan PMD plazma destekli magnetron sactirma biriktirmesi ile elde edilen taneler ise kaplama yuzeyine dik olusmuslardir Taneler yaklasik 0 06 µm boyutundadir ve eseksenlidir Ancak bu yontemde tane boyutu kaplama kalinligina gore oldukca kucuktur Eger taneler yuzeye paralel ise Ark PVD yontemi ile yuksek iyonizasyon orani ve yuksek iyon kinetik enerjisi sayesinde yuksek baglanma yogunluguna ve iyi adhezyona sahip kaplamalar olusturulur Katodik Ark Biriktirme nin dezavantajlarindan biri olan makropartikul olusumunu engellemek icin cesitli calismalar yapilmistir Basinc akim gibi parametrelerin degistirilmesi ve partikul tutucu filtreler eklenmesi ile problem cozulmeye calisilmistir Makropartikuller metalik titanyumdan olusmaktadir Iyon elektron notr parcacik ve dropletlerin olusumu Tin film kaplamalarinda onemli etkilere sahiptir Biriktirme sirasinda dropletlar Ti katot uzerinden kopartilirlar Katot yuzeyinde sicaklik titanyumun ergime sicakligindan daha yuksektir Dropletlarin boyutuna artirdikca emitte edildikleri aci azalmaya baslar Titanyum hedefe dik konumda plaka altliklarinin yerlestirilmesi ile 2 µm dan buyuk dropletlar engellenebilmistir Makropartikullerin olusumu sirasinda Ti katot yuzeyinden droplet emitte edilmeden once altlik TiN tabakasi ile kaplanmistir Olusan yuksek sicaklik droplet altliga tasinmasi sirasinda iyonize olmus Ti ve N ile hemen reaksiyona girer bu nedenle uzerinde ince bir titanyum nitrur tabakasi olusur TiN 2950 C de ergidiginden Ti droplet cevresinde titanyum nitrurler sert bir dis katman olusturacaklardir Bazi calismalara gore droplet 2 µm den daha kucuk yaricapa sahip oldugu ve emitte oldugu noktadan 200 mm uzaklikta oldugu zaman katilasacaktir Ancak eger yaricapi daha buyuk ise droplet sivi konumda hedef yuzeyine carpar ve altlik uzerinde yassi bicimde olusur Arastirmalar kucuk bir Ti droplet icin yuzey geriliminin kinetik enerjiden daha yuksek oldugunu belirlemistir Bu kucuk dropletlarin kuresel sekilde olacagi anlamina gelir Ancak dropletlar altliga carptiklarinda ve eliptik ya da yassi partikuller olduklari zaman buyuk dropletlar icin bu kuresel yapiyi surdurecek kadar yeterli yuzey gerilimi enerjisi yoktur Makropartikuller TiN kaplamaya carpip yuzeye oturmalari ile birlikte iyon akisini golgelemesi nedenli olarak makropartikullerin altinda bosluklar olusacaktir Kisa bir sure sonra makropartikulun kaplama geometrisi kaplamadan farkli bir hal alacaktir Kaplama devam ederken TiN katmani icindeki makropartikulun altindaki boslular kapanmadan kalir Sonuc olarak droplet kaplama arasinda zayif bir baglanti olusur Ayrica plazmadan gecerken Ti dropletlarin uzerinde altlik tarafindan itilmeye yol acabilecek elektriksel yuk olusabilir Ti ve TiN arasindaki termal genlesme katsayisi farkindan dolayi arayuzey ayrilmasi olusur Bu durumun yol actigi bosluklar igne delikleri kaplamanin korozif ozellikleri acisindan cok zararlidir TiN titanyum nitrit bir asiri sert seramik malzemedir ve genellikle titanyum celik karpit ve aluminyum komponentler uzerine kaplama yapilarak substratlarin ozelliklerinin gelistirilmesini saglar TiN kaplama endustride kesici delici takim parcalarinda kayma yuzeylerinde dekoratif amacli ve tipta toksik olmayan vucut ici protezlerin yapilmasinda kullanilir TiN kaplamalar cok iyi bir kizilotesi isin yansiticidir ve yansittigi isigin spektrumu altina cok yakin oldugu icin kaplama yapilan yerler altin renginde gorulur TiN kaplamanin karakteristik yapisi NaCl molekulundeki gibi kristal kafes yapisiyla 1 1 sitokiyometrisindedir TiN 600 C de okside olur ve normal atmosfer basincinda 2930 C de ergir TiN kaplamalar genellikle korozyona karsi direnc ve keskin kenarlarin yapisinin bozulmasini engelleyerek kesici ve delici takimlarin omrunu 3 katina kadar cikarabilmektedir TiN kaplamalarin goruntusu ve rengi altina benzer oldugu icin dekoratif amacli olarak oldukca yaygin bir sekilde kullanilmaktadir Kuyumculuk sektorunde otomotiv sektorunde ve insaat sektorunde uygulamalari bulunmaktadir TiN kaplama tesisat parcalalarinda ve kapi pencere parcalarida nikel veya krom kaplamalarin uzerine ust kaplama olarak uygulanmaktadir TiN kaplama saglik acisindan bir tehlike icermedigi icin vucut ici protezlerde tibbi kesici aletlerde kullanilirlar Bisiklet ve motosiklet suspansiyonlari radyo kontrollu arabalarin sok emici gibi surekli olarak kayma olan yuzeylerinde kullanilirlar TiN kaplamalar yari iletken endustrisinde yaygin olarak kullanilmaktadir Bakir temelli ciplerin yapiminda filmler silikon parcalar ile metal parcaciklar arasinda iletken bariyer gorevi gorurler Burada film metalin silikon icerisine difuzyonunu engeller Film bu gorevini yerine getirirken ayni zamanda iki taraf arasinda yeterli miktarda iletkenlik saglamaktadir En son cip teknolojisi olan 45 nm de TiN kapi dielektirikleri ile birlikte HfSiO kullanilarak transistorlerin performansini artirmislardir 2008 yilinda yapilan arastirmalarda TiN film kaplamasi ile dusuk sicakliklarda sonsuz direnc ve sifir akim saglayan bir superyalitkan malzeme bulunmustur 100 direnc faktoru gosteren bu malzeme onumuzdeki yillarda daha da gelistirilmesi ile daha yuksek superyalitkanlik sicakliklari beraber elektronik alaninda devrim niteliginde yeni kesiflerin yapilmasina olanak saglayacaktir Titanyum karbon nitrit TiCN ve titanyum aluminyum nitrit TiAlN gibi TiN kaplama varyasyonlari endustride TiN kaplamaya alternatif olarak uygulanmaktadir Bu kaplamalar TiN kaplama ile ayni korozyon direnci ve sertligi verirken renkleri griden siyah tonlarina dogru degisebilen bir yelpazede uygulanabilirler Bunun icin bicaklar cakilar silahlar ve bijuteri urunlerinde kullanilmaktadirlar 1981 in baslarinda ABD de ilk defa ticari olarak kullanilmaya baslanan TiN kaplamalar bugun PVD nin yuksek hiz celiklerinin temperlenme noktasini gecmeyen dusuk sicaklikli bir islem oldugundan en uygun kaplama olarak kabul edilmektedir Bu nedenle kaplamayi izleyen herhangi bir isil isleme gerek kalmamaktadir TiN kaplanmis yuksek hiz celik takimlarinin faydalari sunlardir a Sertlestirilmis YHC Yuksek Hiz Celigi HSS nin 65 70 Rc sertligine karsilik ince film katmanlandiktan sonra ortalama sertligin 85 90 Rc civarina cikan yuksek sertlik Bu daha dusuk surtunme asinmasi anlamina gelmektedir b TiN in is parcasi ve malzemeyle onemli bir reaksiyona girmemesi ve boylece yapismaya bagli asinmalarin azalmasini saglayan kimyasal kararlilik TiN kaplamalarin surtunme katsayisi dusuk oldugundan kesme islemi sirasinda ortaya cikan isi azdir ve boylece kesici ucun metalurjik olarak daha uzun sure saglam kalmasi ve kesici kenarlarin daha etkin olarak korunmasi saglanir Dusuk surtunme kuvveti kesme kuvvetlerinide dusurur TiN ayrica yuksek sicakligada dayaniklidir ve yukarida sozu edilen ozelliklerini kesme islemi sirasinda karsilasilan yuksek sicakliklardan da buyuk olcude korur TiN kaplamalarinin genel ozellikleri Renk Altin sarisi Sertlik 2000 2300 HV Kalinlik 2 5 mikrometre Kaplama isisi 200 500 derece Surtunme katsayisi 0 6 500 600 derece Ra µm 0 2Ayrica bakinizFiziksel Buhar Biriktirme Ince film kaplama teknikleriKaynakca Nanoteknoloji 10 Mart 2024 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 10 Mart 2024 Titanium Nitride TiN Coating Surface Solutions Haziran 2014 24 Mayis 2017 tarihinde kaynagindan Erisim tarihi 10 Mart 2024