티타늄 질화알루미늄
Titanium aluminium nitride
티타늄 질화알루미늄(TiAlN) 또는 알루미늄 질화알루미늄 질화알루미늄(AlTiN, 50% 이상 알루미늄 함량)은 질소와 금속성분 알루미늄 및 티타늄으로 구성된 전이성 하드 코팅의 그룹이다.4개의 중요한 구성(금속 함량 100 wt)%)은(는) 물리적 증기 증착 방법에 의해 산업 규모로 축적된다.
- Ti50Al50N(CemeCoat(현 CemeCon) 회사에서는 산업적으로 소개) Aachen, BRD, 그룹 T.레이데커 ca. 1989년)[1]
- Al55Ti45N (현재의 Sulzer Methas Iononon (현재의 Sulzer Methetas) 회사, Bergisch Gladbach, BRD, 그룹 J. Better ca. 1999)
- Al60Ti40N (일본 고베시 고베 철강회사에서 산업적으로 소개, ca. 1992년)
- Al66Ti34N(Metasplas(현 Sulzer Methetas) 그룹 J. Better ca. 1996).[2]
TiAlN 코팅이 순수 티타늄 니트라이드(TiN) 코팅보다 우수한 근본적인 이유는 다음과 같다.
- 표면에 보호 알루미늄-산화물 층이 형성되어 높은 온도에서 산화 저항성 증가
- 미세구조 변화 및 고체 용액 경화로 인해 새로 침전된 필름의 경도 증가
- TiAlN을 TiN과 입방형 AlN으로 스핀오드 분해하여 절삭공구 작동에 일반적인 온도에서 코팅의 연령 강화
연령경화 현상은 TiN과 AlN의 양자역학적 전자구조의 불일치에서 비롯되는 것으로 나타났다.[4][5]
코팅은 대부분 음극 아크 증착 또는 자석 스퍼터링에 의해 침전된다.대부분의 TiAlN과 AlTiN 코팅은 알루미늄과 티타늄의 특정 비율을 가진 합금 표적을 사용하여 산업적으로 합성되지만 음극 아크 증착 기술을 사용하여 순수한 Al과 Ti 표적을 가진 TiAlN 코팅은 생산이 가능하다.음극 아크 증착에 의한 순수 알과 순수 Ti의 TiAlN과 AlTiN 코팅은 1999년부터 나노실드 PVD 태국에 의해 산업적으로 생산되었다.별도의 대상 기술을 사용하면 코팅의 구조와 구성과 관련하여 더 많은 유연성을 제공할 수 있다.
Al66Ti34N의 선택된 속성은 다음과 같다.
- 비커스 경도 2600~3300 HV.
- 위상 안정성 ca. 850 °C, 분해 시작은 AlN+TiN.
- 강도 높은 산화는 약 800 °C(TiN보다 300 °C 높음)에서 시작한다.
- TiN보다 낮은 전기 및 열전도율
- 일반적인 코팅 두께 ca. (1 ~ 7) μm
텅스텐 카바이드 도구의 마모 저항성을 개선하기 위해 사용되는 상업용 코팅 유형 중 하나는 설저 메타플라스의 AlTiN-Saturn이다.[6]
때때로 코팅은 특정 용도에 대해 선택된 특성을 개선하기 위해 탄소, 실리콘, 붕소, 산소 및 이트리움 원소 중 적어도 하나 이상의 원소로 도핑된다.이러한 코팅은 다층 시스템을 만드는 데도 사용된다.예를 들어 설저 메타플라스의 Mpower 코팅 계열에서 사용되는 것과 같이 TiSiXN과 조합하여 사용할 수 있다.위에 언급한 코팅 유형은 의료용 특수 공구를 포함한 공구를 보호하기 위해 적용된다.그것들은 장식적인 마무리로도 사용된다.
TiAlN 코팅 기술의 한 파생상품은 체코 SHM이 개발하고 현재 스위스 플라티트가 판매하는 나노콤포사이트 TiAlSiN(티타늄 알루미늄 질화규소)이다.나노콤포사이트 TiAlSiN 코팅은 초경도 및 뛰어난 고온 작업성을 보인다.
참조
- ^ Leyendecker, T; Lemmer, O; Esser, S; Ebberink, J (1991). "The development of the PVD coating TiAlN as a commercial coating for cutting tools". Surface and Coatings Technology. 48 (2): 175–178. doi:10.1016/0257-8972(91)90142-J.
- ^ Vetter, J (1995). "Vacuum arc coatings for tools: potential and application". Surface and Coatings Technology. 76–77: 719–724. doi:10.1016/0257-8972(95)02499-9.
- ^ Mayrhofer, Paul H.; Hörling, Anders; Karlsson, Lennart; Sjölén, Jacob; Larsson, Tommy; Mitterer, Christian; Hultman, Lars (2003). "Self-organized nanostructures in the Ti–Al–N system". Applied Physics Letters. 83 (10): 2049–2051. Bibcode:2003ApPhL..83.2049M. doi:10.1063/1.1608464.
- ^ Alling, B.; Ruban, A.; Karimi, A.; Peil, O.; Simak, S.; Hultman, L.; Abrikosov, I. (2007). "Mixing and decomposition thermodynamics of c-Ti1−xAlxN from first-principles calculations". Physical Review B. 75 (4): 045123. Bibcode:2007PhRvB..75d5123A. doi:10.1103/PhysRevB.75.045123.
- ^ Music, D.; Geyer, R.W.; Schneider, J.M. (2016). "Recent progress and new directions in density functional theory based design of hard coatings". Surface & Coatings Technology. 286: 178–190. doi:10.1016/j.surfcoat.2015.12.021.
- ^ PVD 고성능 코팅
