Titaniumnitrid

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 4. februar 2022; checks kræver 4 redigeringer .
Titaniumnitrid
Generel
Systematisk
navn		 titaniummononitrid
Traditionelle navne titaniumnitrid
Chem. formel Tin
Fysiske egenskaber
Stat solid
Molar masse 61,874 g/ mol
Massefylde 5,44 g/cm³
Termiske egenskaber
Temperatur
 •  smeltning 2930°C
Mol. Varmekapacitet 37,12 J/(mol K)
Varmeledningsevne 41,8 W/(m K)
Entalpi
 •  uddannelse -338,1 kJ/mol
Klassifikation
Reg. CAS nummer 25583-20-4
PubChem 93091
Reg. EINECS nummer 247-117-5
SMIL   N#[Ti]
InChI   InChI=1S/N.TiNRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N
ChemSpider 84040
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Titaniumnitrid  er en binær kemisk forbindelse af titanium med nitrogen .

Det er en interstitiel fase med et bredt homogenitetsområde, som spænder fra 14,8 til 22,6 % nitrogen (efter masse), hvilket kan betegnes med de empiriske formler fra henholdsvis Ti 10 N 6 til TiN [1] .

Fysiske egenskaber

Titaniumnitrid er et gulbrunt materiale, og i kompakt tilstand får det en gylden farve.

Det har et kubisk fladecentreret gitter af NaCl -typen , rumgruppe Fm3m , med en periode a = 0,4235 nm.

Henter

Titaniumnitrid kan opnås på en af ​​følgende måder [1] [3] .

Nitreringsprocessen udføres sædvanligvis ved temperaturer over 1100 ° C i nitrogen eller dissocieret ammoniak . Til dette formål anvendes titanium i form af pulver eller spåner. Rent titaniumpulver kan erstattes med titaniumhydrid ; Denne metode er baseret på reaktionen: udføres ved temperaturer over 1000 °C. Det resulterende titaniumnitrid kan også aflejres på et wolframfilament opvarmet til en temperatur på 1400-2000 °C; Titaniumaminochlorid nedbrydes og danner mellemproduktet TiNCl, som ved opvarmning til 1000 °C fører til dannelse af klorfrit titaniumnitrid; Processen er baseret på reaktionen: Med en stigning i temperaturen af ​​reduktionsprocessen fra 1000 °C til 1700 °C øges udbyttet af titaniumnitrid, men forekomsten af ​​titaniumcarbid observeres i reaktionsprodukterne . Denne metode er meget velegnet til at opnå kommercielt rent titaniumnitrid i store mængder, anvendt til fremstilling af ildfaste materialer ; TiCl 4 eller titaniumpulver kan bruges som udgangsprodukt til fremstilling af titaniumnitrid , som føres ind i plasmastrålen, der genereres af en mikrobølgeplasmabrænder . Plasmagassen er nitrogen. Pulvere opnået ved denne metode kan have størrelser fra 10 nm til 100 nm [4] ; Essensen af ​​metoden ligger i den kemiske reaktion af titanium med nitrogen, som opstår med frigivelse af varme. Processen udføres i en forseglet reaktor, hvor selve forbrændingsprocessen sættes i gang ved at opvarme en beholder fyldt med nitrogen og titaniumpulver [5] .

Kemiske egenskaber

Titaniumnitrid er modstandsdygtig over for oxidation i luft op til 700-800 ° C, ved de samme temperaturer brænder det ud i en strøm af ilt :

.

Når det opvarmes til 1200 °C i et brintmiljø eller i en blanding af nitrogen og brint, er titaniumnitrid inert.

Støkiometrisk titaniumnitrid udviser modstand mod CO , men reagerer langsomt med CO 2 ifølge reaktionen:

.

Reagerer i kulde med fluor :

.

Klor interagerer ikke med titaniumnitrid op til 270 ° C, men reagerer med det ved temperaturer over 300-400 ° C:

.

Ved en temperatur på 1300 °C reagerer hydrogenchlorid med brint og danner gasformige titanium- og nitrogenchlorider.

Reagerer med cyanid og danner titaniumcarbonitrid [3] :

.

Ved stuetemperatur, med hensyn til svovlsyre , saltsyre , phosphorsyre , perchlorsyre , samt blandinger af perchlorsyre og saltsyre, oxalsyre og svovlsyre, er titaniumnitrid en stabil forbindelse. Kogende syrer (salt-, svovl- og perchlorsyre) interagerer svagt med . I kulden er den ikke særlig modstandsdygtig over for natriumhydroxidopløsninger . Det reagerer med salpetersyre , og i nærvær af stærke oxidationsmidler opløses det med flussyre .

Titaniumnitrid er modstandsdygtig over for tin- , vismut- , bly- , cadmium- og zinksmeltninger . Ved høje temperaturer ødelægges det af oxider af jern ( Fe 2 O 3 ), mangan ( MnO ), silicium ( SiO 2 ) og glas [1] .

Ansøgning

Det bruges som et varmebestandigt materiale, især fremstilles digler af det til smeltning af metaller i en iltfri atmosfære.

I metallurgi forekommer denne forbindelse i form af relativt store (enheder og titusinder af mikron) ikke-metalliske indeslutninger i stål legeret med titanium. Sådanne indeslutninger på tynde sektioner har som regel form af firkanter og rektangler; de kan let identificeres ved metallografisk analyse. Sådanne store partikler af titaniumnitrid dannet fra smelten fører til en forringelse af kvaliteten af ​​det støbte metal.

Titaniumnitrid bruges til at skabe slidbestandige belægninger til metalskærende værktøjer.

Det bruges i mikroelektronik som diffusionsbarriere sammen med kobberbelægning mv.

Titannitrid bruges også som en slidstærk og dekorativ belægning. Produkter belagt med det ligner guld i udseende og kan have forskellige nuancer, afhængigt af forholdet mellem metal og nitrogen i forbindelsen. Belægningen af ​​titaniumnitrid udføres i specielle kamre ved den termiske diffusionsmetode. Ved høje temperaturer reagerer titanium og nitrogen nær overfladen af ​​det belagte produkt og diffunderer ind i selve metalstrukturen.

Tilslutningen bruges ikke til at dække elektriske kontakter.

Titaniumnitrid sputtering bruges til at belægge tandkroner , der efterligner guld og tandbroer [6] .

Se også

Noter

  1. ↑ 1 2 3 Samsonov G. V. Nitrider. - Naukova Dumka, 1969. - S. 133-158. - 380 sek.
  2. ↑ Samsonov G.V., Vinitsky I.M. Refractory compounds (referencebog). - Metallurgi, 1976. - S. 560.
  3. ↑ 1 2 Luchinsky G.P. Kemi af titanium. - Kemi, 1971. - S. 168-170. — 472 s.
  4. ↑ Krasnokutsky Yu. I., Vereshchak V. G. At opnå ildfaste forbindelser i plasma. - Vishcha skole, 1987. - S. 134-139. - 200 sek.
  5. ↑ Stepanchuk A. N., Bilyk I. I., Boyko P. A. Pulvermetallurgiteknologi. - Højskole, 1985. - S. 169-170. — 415 s.
  6. ↑ Alt om tandproteser . Hentet 3. februar 2022. Arkiveret fra originalen 23. januar 2022.

Litteratur

 De vigtigste titaniumforbindelser