Titannitrid und seine Eigenschaften

Titannitrid (Zinn; manchmal als Tinit bezeichnet) ist ein extrem hartes Keramikmaterial, der üblicherweise als PVD -Beschichtung (Physical Dampor Deposition) auf Titanlegierungen, Stahl, Carbid und Aluminiumkomponenten verwendet wird, um die Oberfläche der Substratleistung zu verbessern.

Als dünne Beschichtung wird Zinn verwendet, um Schneid- und Schiebflächen für dekorative Zwecke (aufgrund ihres goldenen Aussehens) und als ungiftige Außenschicht für medizinische Implantate zu härten und zu schützen. Beschichtungsdicke weniger als 5 Mikrometer (0,00020 Zoll) in den meisten Anwendungen.

Eigenschaften

Zinn hat eine Vickers -Härte von 1800–2100, einen elastischen Modul von 251 GPa, einen thermischen Expansionskoeffizienten von 9,35 × 10–6 k - 1 und eine supraleitende Übergangstemperatur von 5,6 k.Zinn oxidiert bei einer normalen Atmosphäre bei 800 ° C.Tin ist braun in Farbe und goldfarben, wenn es als Beschichtung verwendet wird. Nach Labortests ist es chemisch stabil, bei 20 ° C, wird jedoch langsam durch konzentrierte Säurelösungen als die als die angegriffen Die Temperatur nimmt zu. Abhängig vom Substratmaterial und der Oberflächenbeschaffung liegt der Reibungskoeffizient von Zinn mit einer anderen Zinnoberfläche (unlubriziert) von 0,4 bis 0,9. Eine typische Zinnstruktur hat eine Kristallstruktur vom NaCl-Typ mit einem stöchiometrischen Verhältnis von etwa 1: 1; Tinx -Verbindungen mit x im Bereich von 0,6 bis 1,2 sind jedoch thermodynamisch stabil.Zinn wird bei niedrigen Temperaturen supraleitend, wobei eine kritische Temperatur von bis zu 6,0 K für Einzelkristalle ist. Die Überkonzeptivität in Dünnfilm-Zinn wurde ausführlich untersucht, und seine supraleitenden Eigenschaften variieren in Abhängigkeit von der Vorbereitung der Proben stark, bis die Überrückung der Superkonduktivität bei der Proben vorhanden ist Der Übergang des Superkonstruktors. Der Zinnfilm wurde auf nahezu absolute Null gekühlt und verwandelte ihn in den ersten bekannten Superinsator mit einem plötzlichen 100.000-fachen Anstieg des Widerstands.

Verwendet

Eine bekannte Verwendung von Zinnbeschichtungen dient zur Kantenretention und Korrosionsbeständigkeit von Werkzeugmaschinenwerkzeugen wie Bohrern und Fräsenschneider, was ihre Lebensdauer häufig um einen Faktor von drei oder mehr erhöht.Aufgrund seiner metallischen Goldfarbe wird Zinn verwendet, um Kostümschmuck und Automobilverkleidung zu schmücken. Beschichtung wird in Luft- und Raumfahrt- und militärischen Anwendungen verwendet, um die Gleitflächen von Fahrrad- und Motorradsuspensionsgabeln und die Stoßwellen von funkkontrollierten Autos zu schützen. Schusswaffen, weil es sehr langlebig ist. Zusätzlich zu haltbarer ist es super glatt und entfernt sehr leicht den Kohlenstoffaufbau. Tin ist ungiftig, erfüllt die FDA-Richtlinien und wurde in medizinischen Geräten wie Skalpellklingen und orthopedischen Knochensägen Blades, Blades, Blades, Blades, Blades,, Wo Schärfe und Kantenretention wichtig sind. Tinbeschichtungen werden auch in Implantatprothesen (insbesondere in den Ersatzimplantaten) und in anderen medizinischen Implantaten verwendet.

Obwohl weniger offensichtlich, werden Zinnfilme auch in der Mikroelektronik verwendet, wo sie als leitende Verbindungen zwischen aktiven Geräten und Metallkontakten dienen, die zum Betrieb von Schaltungen verwendet werden, und gleichzeitig als Diffusionsbarriere dienen, um das Metall von Diffusion in das Silizium zu verhindern. Zinn wird als "Barrieretall (Widerstand ~ 25 µω cm [2]) klassifiziert, obwohl es eindeutig eine Keramik vom Standpunkt des chemischen oder mechanischen Verhaltens ist. "Metall ", um die Transistor Performance zu verbessern. Darüber hinaus werden derzeit Zinndünnfilme für die Beschichtung von Zirkoniumlegierungen für unfalltolerante Kernbrennstoffe in Betracht gezogen. Es wird auch als Beschichtung für einige Membranen des Kompressionstreibers zur Verbesserung der Leistung verwendet.

Aufgrund seiner hohen Biostabilität können Zinnschichten auch als Elektroden in bioelektronischen Anwendungen wie intelligenten Implantaten oder in vivo -Biosensoren verwendet werden, die schwerwiegende Korrosion standhalten müssen, die durch Körperflüssigkeiten verursacht wurden. Biomems).