Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Нітри д тита ну англ Titanium nitride бінарна хімічна сполука титану з азотом із формулою TiN Нітрид титану Назва за IUP

Нітрид титану

Нітрид титану

Нітри́д тита́ну (англ. Titanium nitride) — бінарна хімічна сполука титану з азотом із формулою TiN.

Нітрид титану
image
image
Назва за IUPAC Титан нітрид
Систематична назва мононітрид титану
Ідентифікатори
Номер CAS 25583-20-4
Номер EINECS 247-117-5
SMILES N#[Ti][1]
InChI InChI=1S/N.Ti
Властивості
Молекулярна формула TiN
Молярна маса 61,874 г/моль
Зовнішній вигляд жовто-коричневий порошок
Густина 5,44 г/см³
Тпл 2930 °C
Структура
Кристалічна структура кубічна решітка типу NaCl
Координаційна
геометрія 		восьмигранна
Геометрія α = 0,422-0,424 нм
Якщо не зазначено інше, дані наведено для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Примітки картки

Являє собою фазу включення з широкою областю гомогенності, яка становить від 14,8 до 22,6 % азоту (за масою), що можна означити брутто-формулами від Ti10N6 до TiN відповідно.

Фізичні властивості

Нітрид титану є порошком жовто-коричневого кольору, а у компактному стані набуває золотистого забарвлення.

Має кубічну гранецентровану ґратку типу NaCl, просторова група Fm3m, з періодом а = 0,4235 нм.

Отримання

Нітрид титану можна отримати одним з таких способів.

Безпосереднім насиченням титану азотом

Процес азотування проводять зазвичай за температури понад 1100 °C у середовищі азоту або дисоційованого аміаку. Для цього використовують титан у вигляді порошку або стружки. Чистий порошок титану може бути замінений гідридом титану;

Взаємодією [en] із сумішшю азоту з воднем

В основі цього способу лежить реакція:

2TiCl4 + 2NH3 -> 2TiN + 6HCl + Cl2,

яку проводять за температури понад 1000 °C. Також нітрид титану, що утворився можна осадити на вольфрамову нитку нагріту до температури 1400–2000 °C;

Розкладанням амінохлоридів титану
TiCl4∙4NH3 -> TiN + HCl + NH3

Амінохлорид титану розкладається з утворенням проміжного продукту TiNCl, нагрівання якого до температури 1000 °C приводить до утворення вільного від хлору нітриду титану;

Відновленням оксиду титану вуглецем у середовищі азоту

В основі процесу лежить реакція:

2TiO2 + 4C + N2 -> 2TiN + 4CO

Із збільшенням температури процесу відновлення з 1000 °C до 1700 °C вихід нітриду титану зростає, але при цьому в продуктах реакції спостерігається поява карбіду титану. Цей спосіб добре придатний під час отримання технічно чистого нітриду титану у великих кількостях, що використовується для виготовлення вогнетривів;

Синтезом у плазмі

Як вихідний продукт для отримання нітриду титану може бути використаний [en] або порошок титану, який подають у струмінь плазми генерованої НВЧ-плазмотроном. Плазмотвірним газом є азот. Порошки отримані цим способом можуть мати розміри від 10 до 100 нм;

[en]

Суть способу полягає у хімічній реакції титану з азотом, яка відбувається з виділенням тепла. Процес ведуть у герметичному реакторі, у якому процес самовільного горіння ініціюють нагріванням контейнера заповненого азотом і порошком титану.

Хімічні властивості

Нітрид титану є стійким до окиснення на повітрі до температур 700–800 °C, за цих же температур згоряє у струмені кисню:

2TiN + 2O2 -> 2TiO2 + N2.

При нагріванні до 1200 °C у середовищі водню або в суміші азоту і водню нітрид титану є інертним.

Нітрид титану стехіометричного складу проявляє стійкість до CO, але повільно реагує з CO2 по реакції:

2TiN + 4CO2 -> 2TiO2 + 4CO + N2.

Реагує на холоді з фтором:

2TiN + 4F2 -> 2TiF4 + N2.

Хлор не взаємодіє з нітридом титану до 270 °C, але реагує з ним при температурах понад 300–400 °C:

2TiN + 4Cl2 -> 2TiCl4 + N2.

При температурі 1300 °C хлороводень взаємодіє з TiN із утворенням газоподібних хлоридів титану і азоту з воднем.

Взаємодіє з диціаном з утворенням :

10TiN + (CN)2 -> 2Ti5N4C + 2N2.

При кімнатній температурі, стосовно до сірчаної, соляної, фосфорної, перхлоратної кислот, а також до сумішей перхлоратної і соляної, щавлевої і сірчаної кислот, нітрид титану є стійкою сполукою. Киплячі кислоти (соляна, сірчана і перхлоратна) слабо взаємодіють з TiN. На холоді є малостійким проти розчинів гідроксиду натрію. Взаємодіє з азотною кислотою, а у присутності сильних окиснювачів розчиняється плавиковою кислотою.

Нітрид титану є стійким до дії розплавів олова, бісмуту, свинцю, кадмію і цинку. При високій температурі руйнується оксидами заліза (Fe2O3), мангану (MnO), кремнію (SiO2) і склом. За високих температур взаємодіє з вуглецем з утворенням твердих розчинів — карбонітридів титану.

Застосування

image
Свердло із покриттям з TiN
image
Деталі з покриттям з нітриду титану, отриманим вакуумним напиленням з електродуговим нагріванням

Застосовується як жароміцний матеріал, зокрема з нього роблять тиглі для плавлення металів у безкисневій атмосфері.

У металургії ця сполука зустрічається у вигляді відносно великих (одиниці і десятки мікрон) неметалевих включень у сталях, легованих титаном. Такі включення мають на шліфах, як правило, форму квадратів і прямокутників, їх легко ідентифікувати методом металографічного аналізу. Такі великі частинки нітриду титану, які утворюються з розплаву, призводять до погіршення якості литого металу.

Нітрид титану використовується для створення зносостійких покриттів металорізального інструменту, також для зубних протезів жовтого «під золото» кольору.

Використовується в мікроелектроніці як [en] спільно з мідною металізацією тощо.

Також нітрид титану застосовується у ролі зносостійкого декоративного покриття. Вироби, покриті ним, по зовнішньому вигляду схожі на золото і можуть мати різні відтінки, залежно від співвідношення металу і азоту у сполуці.

Нанесення покриття з нітриду титану проводиться у спеціальних камерах термодифузійним методом. При високій температурі титан і азот реагують з металом поверхневого шару виробу, що покривається і дифундують у саму структуру металу.

Див. також

Примітки

  1. Titanium nitride
    d:Track:Q278487
  2. Самсонов Г. В. Нитриды. — Наукова думка, 1969. — С. 133—158. — 380 с.
  3. Самсонов Г. В., Виницкий И. М. Тугоплавкие соединения (справочник). — Металлургия, 1976. — 560 с.
  4. Hugh O. Pierson (1996). Handbook of refractory carbides and nitrides: properties, characteristics, processing, and applications. William Andrew. с. 193. ISBN .
  5. Stone, D. S.; K. B. Yoder; W. D. Sproul (1991). Hardness and elastic modulus of TiN based on continuous indentation technique and new correlation. Journal of Vacuum Science and Technology A. 9 (4): 2543—2547. doi:10.1116/1.577270.
  6. Лучинский Г. П. Химия титана. — Химия, 1971.
  7. Краснокутский Ю. И., Верещак В. Г. Получение тугоплавких соединений в плазме. — Вища школа, 1987. — С. 134—139. — 200 с.
  8. Степанчук А. Н., Билык И. И., Бойко П. А. Технология порошковой металлургии. — Вища школа, 1985. — С. 169—170. — 415 с.
  9. Титана нитрид // Химическая энциклопедия

Джерела

  • Проценко І. Ю., Шумакова Н. І. Технологія одержання і застосування плівкових матеріалів. Навчальний посібник. — Суми : Вид-во СумДУ, 2008. — 198 с. — .
  • Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник: Справ. Изд / Под ред. А. А. Потехина и А. И. Ефимова. — 3-е изд., перераб. и доп. — Л. : Химия, 1991. — 432 с. — .

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Nitri d tita nu angl Titanium nitride binarna himichna spoluka titanu z azotom iz formuloyu TiN Nitrid titanu Nazva za IUPAC Titan nitrid Sistematichna nazva mononitrid titanu Identifikatori Nomer CAS 25583 20 4Nomer EINECS 247 117 5SMILES N Ti 1 InChI InChI 1S N Ti Vlastivosti Molekulyarna formula TiN Molyarna masa 61 874 g mol Zovnishnij viglyad zhovto korichnevij poroshok Gustina 5 44 g sm Tpl 2930 C Struktura Kristalichna struktura kubichna reshitka tipu NaCl Koordinacijna geometriya vosmigranna Geometriya a 0 422 0 424 nm Yaksho ne zaznacheno inshe dani navedeno dlya rechovin u standartnomu stani za 25 C 100 kPa Instrukciya z vikoristannya shablonu Primitki kartki Yavlyaye soboyu fazu vklyuchennya z shirokoyu oblastyu gomogennosti yaka stanovit vid 14 8 do 22 6 azotu za masoyu sho mozhna oznachiti brutto formulami vid Ti10N6 do TiN vidpovidno Fizichni vlastivostiNitrid titanu ye poroshkom zhovto korichnevogo koloru a u kompaktnomu stani nabuvaye zolotistogo zabarvlennya Maye kubichnu granecentrovanu gratku tipu NaCl prostorova grupa Fm3m z periodom a 0 4235 nm Pitomij elektrichnij opir 40 mkOm sm Koeficiyent linijnogo teplovogo rozshirennya 9 35 10 6 1 K 25 1100 C Mikrotverdist 2050 kgs mm Modul pruzhnosti 25600 kg mm Kritichna temperatura nadprovidnogo perehodu 5 6 K OtrimannyaNitrid titanu mozhna otrimati odnim z takih sposobiv Bezposerednim nasichennyam titanu azotom Proces azotuvannya provodyat zazvichaj za temperaturi ponad 1100 C u seredovishi azotu abo disocijovanogo amiaku Dlya cogo vikoristovuyut titan u viglyadi poroshku abo struzhki Chistij poroshok titanu mozhe buti zaminenij gidridom titanu Vzayemodiyeyu en iz sumishshyu azotu z vodnem V osnovi cogo sposobu lezhit reakciya 2TiCl4 2NH3 gt 2TiN 6HCl Cl2 yaku provodyat za temperaturi ponad 1000 C Takozh nitrid titanu sho utvorivsya mozhna osaditi na volframovu nitku nagritu do temperaturi 1400 2000 C Rozkladannyam aminohloridiv titanu TiCl4 4NH3 gt TiN HCl NH3 Aminohlorid titanu rozkladayetsya z utvorennyam promizhnogo produktu TiNCl nagrivannya yakogo do temperaturi 1000 C privodit do utvorennya vilnogo vid hloru nitridu titanu Vidnovlennyam oksidu titanu vuglecem u seredovishi azotu V osnovi procesu lezhit reakciya 2TiO2 4C N2 gt 2TiN 4CO Iz zbilshennyam temperaturi procesu vidnovlennya z 1000 C do 1700 C vihid nitridu titanu zrostaye ale pri comu v produktah reakciyi sposterigayetsya poyava karbidu titanu Cej sposib dobre pridatnij pid chas otrimannya tehnichno chistogo nitridu titanu u velikih kilkostyah sho vikoristovuyetsya dlya vigotovlennya vognetriviv Sintezom u plazmi Yak vihidnij produkt dlya otrimannya nitridu titanu mozhe buti vikoristanij en abo poroshok titanu yakij podayut u strumin plazmi generovanoyi NVCh plazmotronom Plazmotvirnim gazom ye azot Poroshki otrimani cim sposobom mozhut mati rozmiri vid 10 do 100 nm en Sut sposobu polyagaye u himichnij reakciyi titanu z azotom yaka vidbuvayetsya z vidilennyam tepla Proces vedut u germetichnomu reaktori u yakomu proces samovilnogo gorinnya iniciyuyut nagrivannyam kontejnera zapovnenogo azotom i poroshkom titanu Himichni vlastivostiNitrid titanu ye stijkim do okisnennya na povitri do temperatur 700 800 C za cih zhe temperatur zgoryaye u strumeni kisnyu 2TiN 2O2 gt 2TiO2 N2 Pri nagrivanni do 1200 C u seredovishi vodnyu abo v sumishi azotu i vodnyu nitrid titanu ye inertnim Nitrid titanu stehiometrichnogo skladu proyavlyaye stijkist do CO ale povilno reaguye z CO2 po reakciyi 2TiN 4CO2 gt 2TiO2 4CO N2 Reaguye na holodi z ftorom 2TiN 4F2 gt 2TiF4 N2 Hlor ne vzayemodiye z nitridom titanu do 270 C ale reaguye z nim pri temperaturah ponad 300 400 C 2TiN 4Cl2 gt 2TiCl4 N2 Pri temperaturi 1300 C hlorovoden vzayemodiye z TiN iz utvorennyam gazopodibnih hloridiv titanu i azotu z vodnem Vzayemodiye z dicianom z utvorennyam 10TiN CN 2 gt 2Ti5N4C 2N2 Pri kimnatnij temperaturi stosovno do sirchanoyi solyanoyi fosfornoyi perhloratnoyi kislot a takozh do sumishej perhloratnoyi i solyanoyi shavlevoyi i sirchanoyi kislot nitrid titanu ye stijkoyu spolukoyu Kiplyachi kisloti solyana sirchana i perhloratna slabo vzayemodiyut z TiN Na holodi ye malostijkim proti rozchiniv gidroksidu natriyu Vzayemodiye z azotnoyu kislotoyu a u prisutnosti silnih okisnyuvachiv rozchinyayetsya plavikovoyu kislotoyu Nitrid titanu ye stijkim do diyi rozplaviv olova bismutu svincyu kadmiyu i cinku Pri visokij temperaturi rujnuyetsya oksidami zaliza Fe2O3 manganu MnO kremniyu SiO2 i sklom Za visokih temperatur vzayemodiye z vuglecem z utvorennyam tverdih rozchiniv karbonitridiv titanu ZastosuvannyaSverdlo iz pokrittyam z TiN Detali z pokrittyam z nitridu titanu otrimanim vakuumnim napilennyam z elektrodugovim nagrivannyam Zastosovuyetsya yak zharomicnij material zokrema z nogo roblyat tigli dlya plavlennya metaliv u bezkisnevij atmosferi U metalurgiyi cya spoluka zustrichayetsya u viglyadi vidnosno velikih odinici i desyatki mikron nemetalevih vklyuchen u stalyah legovanih titanom Taki vklyuchennya mayut na shlifah yak pravilo formu kvadrativ i pryamokutnikiv yih legko identifikuvati metodom metalografichnogo analizu Taki veliki chastinki nitridu titanu yaki utvoryuyutsya z rozplavu prizvodyat do pogirshennya yakosti litogo metalu Nitrid titanu vikoristovuyetsya dlya stvorennya znosostijkih pokrittiv metalorizalnogo instrumentu takozh dlya zubnih proteziv zhovtogo pid zoloto koloru Vikoristovuyetsya v mikroelektronici yak en spilno z midnoyu metalizaciyeyu tosho Takozh nitrid titanu zastosovuyetsya u roli znosostijkogo dekorativnogo pokrittya Virobi pokriti nim po zovnishnomu viglyadu shozhi na zoloto i mozhut mati rizni vidtinki zalezhno vid spivvidnoshennya metalu i azotu u spoluci Nanesennya pokrittya z nitridu titanu provoditsya u specialnih kamerah termodifuzijnim metodom Pri visokij temperaturi titan i azot reaguyut z metalom poverhnevogo sharu virobu sho pokrivayetsya i difunduyut u samu strukturu metalu Div takozhVakuumne napilennya Titanuvannya OsbornitPrimitkiTitanium nitride d Track Q278487 Samsonov G V Nitridy Naukova dumka 1969 S 133 158 380 s Samsonov G V Vinickij I M Tugoplavkie soedineniya spravochnik Metallurgiya 1976 560 s Hugh O Pierson 1996 Handbook of refractory carbides and nitrides properties characteristics processing and applications William Andrew s 193 ISBN 978 0 8155 1392 6 Stone D S K B Yoder W D Sproul 1991 Hardness and elastic modulus of TiN based on continuous indentation technique and new correlation Journal of Vacuum Science and Technology A 9 4 2543 2547 doi 10 1116 1 577270 Luchinskij G P Himiya titana Himiya 1971 Krasnokutskij Yu I Vereshak V G Poluchenie tugoplavkih soedinenij v plazme Visha shkola 1987 S 134 139 200 s Stepanchuk A N Bilyk I I Bojko P A Tehnologiya poroshkovoj metallurgii Visha shkola 1985 S 169 170 415 s Titana nitrid Himicheskaya enciklopediyaDzherelaProcenko I Yu Shumakova N I Tehnologiya oderzhannya i zastosuvannya plivkovih materialiv Navchalnij posibnik Sumi Vid vo SumDU 2008 198 s ISBN 978 966 657 162 8 Rabinovich V A Havin Z Ya Kratkij himicheskij spravochnik Sprav Izd Pod red A A Potehina i A I Efimova 3 e izd pererab i dop L Himiya 1991 432 s ISBN 5 7245 0703 X

Дата публікації:
Топ