Нитрид алюминия и титана

Концевые фрезы с покрытием из нитрида алюминия и титана (AlTiN) с использованием катодно-дуговое осаждение метод

нитрид титана-алюминия (TiAlN ) или нитрид алюминия-титана (AlTiN ; для содержания алюминия выше 50%) представляет собой группу метастабильных твердых покрытий, состоящих из азота и металлических элементов алюминия и титана. Четыре важных состава (содержание металла 100 мас.%) Осаждают в промышленных масштабах с помощью методов физического осаждения из паровой фазы :

• Ti50Al50N (промышленно введен компанией CemeCoat (теперь CemeCon) Aachen, BRD, group T. Leydecker ок. 1989 г.)
• Al55Ti45N (промышленно введен компанией Metaplas Ionon (ныне Sulzer Metaplas), Bergisch Gladbach, BRD, группа J. Vetter ок. 1999 г.)
• Al60Ti40N (промышленно введен компания Kobe Steel, Кобе, Япония, ок. 1992 г.)
• Al66Ti34N (промышленно введен компанией Metaplas (ныне Sulzer Metaplas), группа J. Vetter, ок. 1996 г.)

Основные причины, по которым покрытия TiAlN превосходят по своим характеристикам покрытия из чистого нитрида титана (TiN):

• Повышенная стойкость к окислению при повышенных температурах за счет образования защитного слоя оксида алюминия на поверхности
• Повышенная твердость в свежеосажденных пленках из-за изменений микроструктуры и упрочнения твердого раствора
• Старение покрытия при температурах, типичных для работы режущего инструмента, из-за спинодального разложения TiAlN на TiN и кубический AlN

Было показано, что явление старения связано с несоответствием квантово-механической электронной структуры TiN и AlN.

Покрытия в основном осаждают с помощью катодно-дугового осаждения или магнетронного распыления. Несмотря на то, что большинство покрытий TiAlN и AlTiN синтезируются в промышленных масштабах с использованием мишеней из сплавов с определенным процентным содержанием алюминия и титана, можно производить покрытия TiAlN с мишенями из чистого Al и Ti с использованием техники катодно-дугового осаждения. Покрытия TiAlN и AlTiN из мишеней из чистого Al и чистого Ti путем катодно-дугового осаждения производятся в промышленном масштабе компанией NanoShield PVD Thailand с 1999 года. Использование технологии отдельных мишеней позволяет повысить гибкость в отношении структуры и состава покрытия.

Выбранные свойства Al66Ti34N:

• твердость по Виккерсу от 2600 до 3300 HV.
• Фазовая стабильность ок. 850 ° C, начало разложения до AlN + TiN.
• Интенсивное окисление начинается примерно при 800 ° C (примерно на 300 ° C выше, чем для TiN).
• Электрическая и теплопроводность ниже, чем у TiN
• Типичная толщина покрытия ок. (От 1 до 7) мкм

Одним из промышленных типов покрытия, используемых для повышения износостойкости инструментов из карбида вольфрама, является AlTiN-Saturn от Sulzer Metaplas.

Покрытия иногда легируют по крайней мере один из элементов углерод, кремний, бор, кислород и иттрий для улучшения выбранных свойства для конкретных приложений. Эти покрытия также используются для создания многослойных систем. Например, их можно использовать в сочетании с TiSiXN, как те, что используются в семействе покрытий Mpower компании Sulzer Metaplas. Вышеупомянутые типы покрытий применяются для защиты инструментов, в том числе специальных инструментов для медицинского применения. Также они используются в качестве декоративной отделки.

Одним из производных от технологии покрытия TiAlN является нанокомпозит TiAlSiN (титан-алюминий-кремний нитрид), который был разработан SHM в Чешской Республике и теперь продается компанией Platit из Швейцарии. Нанокомпозитное покрытие TiAlSiN демонстрирует сверхтвердую твердость и превосходную обрабатываемость при высоких температурах.

• Нанокомпозитные покрытия AlTiNCO, нанесенные реактивным испарением катодной дуги

• [1]