powered by CADENAS

Social Share

Нитрид титана (14684 views - Material Database)

Нитрид титана — бинарное химическое соединение титана с азотом. Представляет собой фазу внедрения с широкой областью гомогенности, которая составляет от 14,8 до 22,6 % азота (по массе), что можно обозначить брутто-формулами от TiN0,60 до TiN1,0 соответственно.
Go to Article

Нитрид титана

Нитрид титана

Нитрид титана
Общие
Систематическое
наименование

мононитрид титана

Традиционные названия

нитрид титана

Хим. формула

TiN

Физические свойства
Состояние

твёрдое

Молярная масса

61,874 г/моль

Плотность

5,44 г/см³

Термические свойства
Т. плав.

2930 °C

Мол. теплоёмк.

37,12 Дж/(моль·К)

Теплопроводность

41,8 Вт/(м·K)

Классификация
Рег. номер CAS

25583-20-4

PubChem
Рег. номер EINECS

247-117-5

SMILES
InChI
Рег. номер EC

247-117-5

ChemSpider
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Нитрид титана — бинарное химическое соединение титана с азотом. Представляет собой фазу внедрения с широкой областью гомогенности, которая составляет от 14,8 до 22,6 % азота (по массе), что можно обозначить брутто-формулами от TiN0,60 до TiN1,0 соответственно[1].

Физические свойства

Нитрид титана представляет собой порошок жёлто-коричневого цвета, а в компактном состоянии приобретает золотистую окраску. Имеет кубическую гранецентрированную решётку типа NaCl, пространственная группа Fm3m, с периодом а = 0,4235 нм.

Получение

Нитрид титана можно получить одним из следующих способов[1][3].

  • Непосредственным насыщением титана азотом:
Процесс азотирования проводят обычно при температуре выше 1100 °C в среде азота или диссоциированного аммиака. Для этой цели используют титан в виде порошка или стружки. Чистый порошок титана может быть заменён гидридом титана;
В основе этого способа лежит реакция:
2TiCl4 + 2NH3 = 2TiN + 6HCl + Cl2
которую проводят при температуре выше 1000 °C. Так же нитрид титана можно осадить на вольфрамовую нить нагретую до температуры 1400—2000 °C;
  • Разложением аминохлоридов титана:
TiCl4•4NH3 → TiN + HCl + NH3
Аминохлорид титана разлагается с образованием промежуточного продукта TiNCl, нагрев которого до температуры 1000 °C приводит к образованию чистого от хлора нитрида титана;
В основе процесса лежит реакция:
2TiO2 + 4C + N2 = 2TiN + 4CO
С увеличение температуры процесса восстановления с 1000 °C до 1700 °C выход нитрида титана увеличивается, но при этом в продуктах реакции наблюдается появление карбида титана. Этот способ весьма пригоден для получения технически чистого нитрида титана в больших количествах, используемого для изготовления огнеупоров;
Как исходный продукт для получения нитрида титана может быть использован TiCl4 или порошок титана, который подают в струю плазмы генерируемую СВЧ-плазмотроном. Плазмообразующим газом является азот. Порошки полученные этим способом могут иметь размеры от 10 нм до 100 нм[4];
Суть способа заключается в химической реакции титана с азотом, которая происходит с выделением тепла. Процесс ведут в герметическом реакторе, в котором процесс самопроизвольного горения инициируют нагревом контейнера заполненного азотом и порошком титана[5].

Химические свойства

Нитрид титана устойчив к окислению на воздухе до 700—800 °C, при этих же температурах сгорает в токе кислорода:

2TiN + 2O2 = 2TiO2 + N2

При нагреве до 1200 °C в среде водорода или в смеси азота и водорода нитрид титана является инертным веществом.

Нитрид титана стехиометрического состава проявляет стойкость к CO, но медленно реагирует с CO2 по реакции:

2TiN + 4CO2 → 2TiO2 + 4CO + N2

Реагирует на холоде с фтором:

2TiN + 4F2 = 2TiF4 + N2

Хлор не взаимодействует с нитридом титана до 270 °C, но реагирует с ним при температурах от 300 °C до 400 °C:

2TiN + 4Cl2 = 2TiCl4 + N2

При температуре 1300 °C хлороводород взаимодействует с TiN с образованием газообразных хлоридов титана и азота с водородом.

Взаимодействует с дицианом образуя карбонитрид титана[3]:

10TiN + (CN)2 = 2Ti5N4C + 2N2

При комнатной температуре, по отношению к серной, соляной, фосфорной, хлорной кислотам, а также к смесям хлорной и соляной, щавелевой и серной кислот, нитрид титана является стойким соединением. Кипящие кислоты (соляная, серная и хлорная) слабо взаимодействуют с TiN. На холоде малоустойчив против растворов гидроксида натрия. Взаимодействует с азотной кислотой, а в присутствии сильных окислителей растворяется плавиковой кислотой.

Нитрид титана является стойким к действию расплавов олова, висмута, свинца, кадмия и цинка. При высокой температуре сильно разъедается окислами железа (Fe2O3), марганца (MnO), кремния (SiO2) и стеклом[1].

Применение

Применяется как жаропрочный материал, в частности из него делают тигли для бескислородной плавки металлов. В металлургии это соединение встречается в виде относительно крупных (единицы и десятки микрон) неметаллических включений в сталях, легированных титаном. Такие включения имеют, как правило, форму квадратов и прямоугольников, их легко идентифицировать методом металлографического анализа. Такие крупные частицы нитрида титана, образующиеся из расплава, приводят к ухудшению качества литого металла. Нитрид титана используется для создания износостойких покрытий (в частности, для зубных протезов жёлтого «под золото» цвета), используется в микроэлектронике в качестве диффузионного барьера совместно с медной металлизацией и др.

Также нитрид титана применяется в качестве износостойкого и декоративного покрытия. Изделия, покрытые им, по внешнему виду не отличаются от золота и могут иметь различные оттенки, в зависимости от соотношения металла и азота в соединении. Нанесение нитрида титана производится в специальных камерах термодиффузионным методом. При высокой температуре титан и азот реагируют вблизи поверхности покрываемого изделия и диффундируют в саму структуру металла.

См. также


41xx steelAL-6XNAlGaAlloy 20АльникоАлюмельАлюминийАлюминиевые сплавыАлюминиевая бронзаAluminium-lithium alloyАмальгамаArgentium sterling silverArsenical bronzeArsenical copperBell metalБериллийBeryllium copperБиллонBirmabrightBismanolВисмутЛатуньBrightrayBritannia silverБронзаБулат (металл)Calamine brassЧугунCelestriumChinese silverХромельХромChromium hydrideКобальтЦветное золотоКонстантанМедьГидрид меди(I)Copper–tungstenCorinthian bronzeCrown goldCrucible steelCunifeМедно-никелевый сплавСплавы для тарелокДамасская стальСплав ДевардаDoré bullionДюралюминийDutch metalЭлектротехническая стальЭлектрумЭлектрон (сплав)ЭлинварПлатинитФерросплавыФерроцерийФеррохромФерромарганецФерромолибденФерросилицийФерротитанFerrouraniumField's metalFlorentine bronzeGalfenolГалинстанГаллийGilding metalСтеклоGlucydurЗолотоGoloidGuanín (bronze)Gum metalGunmetalHaynes InternationalHepatizonHiduminiumБыстрорежущая стальHigh-strength low-alloy steelHydronaliumИнконельИндийИнварЖелезоIron–hydrogen alloyItalmaФехральКоварСвинецЛитийMagnaliumМагнийMagnox (alloy)Сталь ГадфильдаМанганинMaraging steelНержавеющая сталь AISI 316Martensitic stainless steelMegalliumМельхиор (сплав)MercuryМишметаллMolybdochalkosМонель-металлМю-металлMuntz metalMushet steelНихромНикельNickel hydrideНейзильберНитинолNicrosilNisilСеверное золотоOrmoluПермаллойPhosphor bronzeПередельный чугунPinchbeck (alloy)ПластмассыPlatinum sterlingPlexiglasПлутонийPlutonium–gallium alloyКалийPseudo palladiumReynolds 531RhoditeРодийСплав РозеСамарийSamarium–cobalt magnetSanicro 28СкандийScandium hydrideСякудоShibuichiСереброСеребрянка (сталь)НатрийНатрий-калиевый сплавПрипойSpeculum metalSpiegeleisenПружинная стальStaballoyНержавеющая стальСтальСтеллитСтерлинг (сплав)Конструкционная стальСупермаллойSurgical stainless steelTerfenol-DTerneTibetan silverОловоТитан (элемент)Titanium alloyTitanium Beta CTitanium goldГидрид титана(II)ТомпакИнструментальная стальТумбагаType metalУран (элемент)VitalliumСталь кортеновскаяСплав ВудаWootz steelY alloyZeron 100ЦинкЦирконийБаббитБританийПьютерQueen's metalWhite metalUranium hydrideZAMAKZirconium hydrideВодородГелийБор (элемент)АзотКислородФторМетанАнтресольАтом

This article uses material from the Wikipedia article "Нитрид титана", which is released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0. There is a list of all authors in Wikipedia

Material Database

database,rohs,reach,compliancy,directory,listing,information,substance,material,restrictions,data sheet,specification