Нитрид титана покрытие в домашних условиях

Нитрид-титановое покрытие в домашних условиях

Позолоченное покрытие придаёт изделиям дополнительную красоту и изящество. Но использовать с этой целью золото высокой пробы слишком дорого и не практично. Поэтому современная промышленность подыскала удачную альтернативу для украшения всевозможных предметов интерьера — нитрид-титановое покрытие (TiN). Визуально оно практически ничем не отличается от дорогостоящей позолоты, но технология нанесения при этом гораздо проще, да и финансовые затраты будут намного снижены.

Что представляет собой нитрид титана

С точки зрения химии, покрытие на основе нитрида титана представляет собой соединение химического вещества и азота. При правильном использовании технологии нанесения напыление образует на поверхности тончайшую плёнку. Подобная технология применяется в различных сферах промышленности и общественной жизни. Причём использовать TiN можно для оформления предметов интерьера. Но наиболее крепким и долговечным покрытие становится на открытом воздухе, а его цвет получает большую отчётливость.

Где и как можно использовать нитрид-титановое напыление

С технической точки зрения наносить нитрид титана можно на любые материалы, выдержать температуру его испарения и финишного запечатывания, то есть до +200-210 °С и выше. Но также важно обеспечить надёжное и прочное «сцепление» вещества с поверхностью. Наиболее прочное соединение нитрида титана обеспечивается на следующих поверхностях:

  1. Нержавеющая сталь. Наиболее распространённый материал для нитрид-титанового напыления. Причём для покрытия подходит как техническая, так и пищевая сталь.
  2. Медь, алюминий, латунь. Для достижения 100% результата следует наносить TiN на хромированную поверхность. Но и на необработанном покрытии материал будет смотреться вполне привлекательно.
  3. ABS-пластик. Ещё один востребованный материал для нанесения нитрид-титанового покрытия. Но для лучшего сцепления обязательно требуется предварительное хромирование поверхности.

Как осуществляется нитрид-титановое напыление

Украшение предметов интерьера или экстерьера при помощи TiN — это довольно сложная и тонкая работа, требующая тщательной предварительной подготовки. Тем не менее, выполнить все работы вполне возможно не только в промышленных, но и в домашних условиях. Предварительная подготовка перед нанесением покрытия включает в себя следующие действия:

  • Если изделие сборное, его необходимо разобрать на составные части.
  • Поверхность, предназначенная для нанесения TiN, должна быть чистой и гладко отполированной.
  • В большинстве случаев требуется просверлить технологические отверстия.

Проще и удобнее всего наносить нитрид-титановое покрытие с применением ионно-плазменной технологии. Так удаётся получить покрытие с минимальной пористостью и высоким сцеплением с поверхностью. При соблюдении всех технологий покрытие будет верой и правдой выполнять свои функции на протяжении не менее 50-ти лет.

Если вы решили получить покрытие с различными цветовыми решениями, то во время проведения работ можно использовать разные плазмообразующие газы: азот, аргон, ацетилен, а также углекислоты и смеси на их основе. Также в ходе работ можно использовать катодно-дуговое осаждение: так удаётся обеспечить прочную адгезию с основанием защитного покрытия благодаря внедрению атомов титана в кристаллические структуры материалов нижнего слоя.

Почему покрытие из нитрид титана лучше наносить в домашних условиях

Конечно, заказать услуги по напылению TiN можно и в компании, специализирующейся на выполнении данного вида услуг. Но это не всегда желательно. Во-первых, даже самые опытные профессионалы не всегда способны выполнить все работы в точном соответствии с пожеланиями заказчика. Во-вторых, дав полную свободу действий компании на обработку изделий, заказчик должен быть готов ко всем возможным последствиям: не так отполировали, не там просверлили и т. д. Таким образом, лучше всего выполнить все работы самостоятельно: так можно сэкономить на проведении работ и оборудовании, а также сделать всё гораздо быстрее. Если вам понадобится консультация по вопросам подготовки изделий, обратитесь к специалистам компании «ДПМ+».

Покрытие нитридом титана стали. Порошковая технология

Для покрытия материалов в наше время используется целый комплекс разных технологий. Есть технологии вакуумного покрытия, электронно-протонного излучения, высокотемпературный синтез и многие другие.

Покрытие стали нитридом титана

В современном мире все более популярными становятся «золоченые» декоративные украшения и изделия. В промышленности это упрочнение (напыление) инструментов и деталей нитридом титана. Данный химический элемент обладает как внешним декоративным видом, так и ценными эксплуатационными качествами — высокой твердостью, стойкостью и химической инертностью. В промышленности нанесение покрытия нитридом титана осуществляется:

  1. Методом осаждения в вакуумных установках. Он реализуется разными способами — ионное осаждение, система конденсации в плазменной фазе и распыление в магнетронных установках: PVD (Physical Vapour Deposition), или ФОП-технология.
  2. Метод химического осаждения: CVD (Chemical Vapour Deposition), или ХОП-технология.
  3. Плазменное напыление в СВЧ-плазмотронах.
  4. СВС-технология (самораспространяющийся высокотемпературный синтез).

Покрытие стали нитридом титана по методам осаждения дает хорошие результаты по качеству, но требует технически сложных установок (вакуумных, парогазовых) в промышленных предприятиях. Кроме того, это требует специфического оборудования, материалов и промышленных газов (например, азота). К тому же в гальванических цехах образуются ядовитые отходы.

Плазменные установки. Процесс

В установках плазменного типа покрытие нитридом титана осуществляется электро-плазменными распылителями с применением готового порошкового сырья (нитрид титана в порошковой форме). Плазмотроны для распыления сравнительно несложны, процесс там совершается без вакуума и особой газовой среды. Но в целях сокращения окисления нитрида титана кислородом для образования плазмы применяется аргон. Он обладает инертными свойствами. В СВЧ-плазмотроне применяется азот. Такую порошковую технологию покрытия можно применять в небольших оборудованных помещениях, например в частном бизнесе.

Недостатки способа плазменного напыления

В установках плазменного типа технология покрытия нитридом титана имеет такие недостатки:

  • слабая адгезия. Прочность прикрепления покрытия уступает методам PVD или CVD, напыление склонно отстаиваться;
  • пленка, покрывающая поверхность, строго неравномерна;
  • декоративные свойства такой пленки невысокого качества;
  • напыление за определенный промежуток времени может производиться несколько раз, поэтому изделие склонно к износу.

Очевидно, что если покрытие нитридом титана осуществляется в небольших, мало оборудованных помещениях, результат имеет существенные недостатки. Такое покрытие используют лишь в декоративных целях. Например, такое качество требуется в производстве сувенирных продуктов, на мебельной фурнитуре, в бижутерии и т. д.

Огненная технология

По высокотемпературному синтезу покрытие нитридом титана производится в закрытых реакторах с применением нагрева уже готового изделия. В таких установках покрытие, получается чистым и однородным. По прочности, твердости и тугоплавкости оно превосходит известные композитные материалы.

Нагрев реактора до высоких температур происходит за счет экзотермических процессов. В результате реакции нескольких химических элементов формируется деталь. Температура достигает 4000 градусов. Так можно получить отличный чистый нитрид, диборит титана, кремния и алюминия и других материалов с готовыми покрытиями. Процесс покрытия нитридом титана в вариантах высокотемпературного порошкового синтеза производить можно и дополнительно. В новых СВС-реакторах любой материал получается необычным и изысканно декоративным.

Преимущества материалов, покрытых нитридом титана

К ним относятся:

  • значительная сопротивляемость механическим повреждениям;
  • разнообразные цвета покрытий;
  • функциональная долговечность;
  • экологичность инновационного производства;
  • удобство и легкость в работе;
  • применяется во многих сферах производства, от украшений (золочения) куполов церквей до производства сувениров.
Читайте также  Литье абс пластика в домашних условиях

Можно утверждать, что в производстве цена покрытия из нитрида титана намного ниже, чем в других производствах, где требуется золотое напыление. К примеру, один квадратный метр листа из нержавейки с «золочением» обойдется приблизительно в 2,5 тыс. рублей. Покрытие TiN не тускнеет, защищает материал от ржавчины. Срок службы оболочки нитрида титана значительно дольше. Такое соединение устойчиво к температурам в 800 градусов.

Заключение

Осуществляемое покрытие имеет много особенностей. Покрытие нитридом применяется в изготовлении интегральных микросхем, потому что этот материал является и проводником, и изолятором. Нанесение напыления придает поверхности разные цветка, изделия получаются более декоративными. Это цвет золота, бордовый, зеленый и синий, а также серебряный и малиновый Все они стабильны, не выгорают и не размываются.

Не все то золото, что блестит. Покрытие нитридом титана

Недавно вышел спор с коллегой, до сих пор ли для золочения церковных куполов используют золото? Для непосвященного читателя вопрос может показаться дурацким. Что уж говорить о неспециалистах, даже коллега, занимающий должность главного металлурга предприятия, ответил утвердительно: «Церковные купола издревле покрывали золотом и сегодня ничего не изменилось». Но правда заключается в том, что технологии не стоят на месте и все больше православных храмов покрывают купола нитридом титана, который имеет абсолютно идентичный с упомянутым выше драгоценным металлом внешний вид. На Урале, говорят, нитрид титана уже успел завоевать неслыханную популярность. Батюшки из других церквей повсеместно отказываются от дорогостоящей процедуры золочения.

Нитрид титана в постсоветских странах известен с 50-х годов ХХ века. В СССР он использовался в атомной промышленности и был засекречен. Однако в 90-х научным институтам приходилось как-то выживать и они начали рассматривать «несерьезные», но денежные предложения по применению нитрида титана по гражданскому назначению. На сегодняшний день покрытия из НТ применяют в следующих целях:

  • Декоративные («золочение» куполов, объемных букв, украшений, бижутерии, оформление интерьеров и т.д.).
  • Практические, т.к. повышается коррозионная стойкость металла и износостойкость (покрытие деталей сантехники, зубных протезов, корпусов часов, быстрорежущего инструмента и т.д.).

Чаще всего нитридом титана покрывают коррозионностойкие стали. Прекрасно подходит для этих целей пищевая нержавейка 12Х18Н10Т или ее зарубежные аналоги, имеющие маркировку американского института AISI. Цвета, в зависимости от применяемой технологии, можно получить разные. Наиболее популярные у потребителя: золото, медь, небесно-голубой цвет. Для нанесения нитрида титана применяют вакуумное напыление в плазме тлеющего дугового разряда в специальных камерах, где титан и азот образуют соединение в непосредственной близости к покрываемому изделию и осаждаются на его поверхность. В англоязычной литературе родственный процесс называется PVD.

Нитрид титана – соединение титана с азотом, представляет собой фазу внедрения с широкой областью гомогенности, кристаллы с кубической решеткой. Получают путем азотирования титана или другими способами ХТО.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Cтоит ли ПОКУПАТЬ, отзывы сварщиков:

  • Сварочный трансформатор PATRIOT 200AC 102,00 ₽
  • Зарядное устройство GreenWorks G24C 2490,00 ₽
  • Стабилизатор напряжения PRORAB DVR 1000 2597,22 ₽
  • Стабилизатор Ресанта АСН-2000 Н/1-Ц Lux 3610,00 ₽
  • Стабилизатор напряжения Ставр СН-2000 3920,00 ₽
  • Сварочный аппарат BauMaster AW-79161 3990,00 ₽
  • Hitachi AB17 зарядное устройство 4076,87 ₽

Технология и способы анодирования титана

Анодирование титана в домашних условиях. Процесс анодного оксидирования поверхностей титановых сплавов. Преимущества и недостатки процедуры. Способы осуществления оксидного анодирования самостоятельно.

Анодированием металла называют электрохимическую обработку, в результате которой на поверхности объекта обработки образуется оксидная пленка. Барьерное покрытие прекрасно предохраняет изделие из титана от окислов и ржавчин, а также имеет декоративный внешний вид. Процедуру анодирования металлических сплавов можно осуществить самостоятельно, используя подручные средства.

Цель анодирования титана

В процессе анодирования изделие из титана покрывается оксидной пленкой, которая образуется из самого металла в результате электрохимической реакции.

Анодирование изделий из титана также называют анодным оксидированием. Если сравнивать анодирование в условиях промышленного производства с применением специального оборудования и самостоятельное покрытие оксидной пленкой, то, конечно, второй способ несколько уступает качеством результата. Но тем не менее металл, обработанный в домашних условиях, приобретает ряд неоспоримых преимуществ:

  1. Оксидная пленка выполняет защитные функции, не позволяя влаге проникнуть к металлической основе изделия. Барьер предотвращает образование коррозии, что продлевает сроки эксплуатации предметов быта из титанового сплава.
  2. Анодирование титана укрепляет поверхность изделия и делает его более устойчивым к различным видам внешних повреждений.
  3. Металлические изделия после анодного оксидирования частично или полностью теряют способность проводить электрический ток.
  4. Посуда с оксидным покрытием выдерживает длительный нагрев, обладает антипригарными свойствами и не выделяет токсичных веществ во время приготовлении пищи.
  5. Если изделие из титана прошло оксидную обработку, это не является препятствием к другим видам обработки посредством гальванизации.
  6. Регуляция силы тока и составляющих электролитической жидкости позволяют сделать оксидное покрытие не только более прочным, но и красивым. Применение красителей позволит придать изделию привлекательный внешний вид.

Анодирование титана в условиях производства позволяет провести более глубокую обработку деталей, однако даже в домашних условиях можно добиться повышения износостойкости металлических изделий.

Способы и методы

Холодный метод

Согласно уравнению оптимальная температура, при которой необходимо осуществлять процессы анодирования по данной технологии, – 0 °C. Однако допустимы колебания от –10 до +10 °C. Именно при таких температурных нормах происходит образование прочной и целостной оксидной пленки на поверхности детали из титанового сплава. Холодный метод позволяет в домашних условиях провести процедуру твердого анодного оксидирования.

При правильной регулировке силы тока можно осуществить напыление с помощью гальваники, используя в качестве материала золото, медь или хром. Такое барьерное покрытие защитит изделия из титана от окислов и ржавчин, что продлевает срок его службы до нескольких десятков лет.

Главный недостаток такой технологии анодирования – невозможность дальнейшей покраски объекта обработки.

Теплый метод

Технология предусматривает использование органических красителей, благодаря которым металлу можно придать удивительно красивый декоративный вид. Подойдут как готовые красящие составы, так и подручные красители из домашней аптечки: йод, зеленка, марганцовка, йодинол и прочее.

К сожалению, такая технология не рассчитана на проведение твердого анодирования. Барьерные свойства оксидной пленки очень слабые, как и защита от механических повреждений. Однако при дальнейшем окрашивании оксидное покрытие проявляет высокие адгезивные способности. Эмалевые краски прекрасно сцепляются с таким покрытием, и в свою очередь обеспечивают изделию из титана надежную защиту от коррозии.

Анодирование титана в домашних условиях

В домашних условиях анодирование осуществляется по следующей схеме:

  1. В контейнер, который не обладает электропроводимостью (стекло или пластмасса), помещают электролит.
  2. Собирается электрическая цепь, где источником электрического тока с постоянным напряжением может выступать блок питания (аккумулятор).
  3. Изделие из титана, которое нужно обработать, подключается зажимом к положительному заряду, после чего помещается в резервуар с электролитическим раствором.
  4. К отрицательному заряду крепятся пластины из нержавеющей стали из свинца, после чего также погружаются в электролит.
Читайте также  Как выбрать ручную циркулярную пилу для дома?

Если деталей, подключенных к «-», несколько, их необходимо расположить на одинаковом расстоянии от титанового сплава.

  1. Цепь активируется с помощью источника электрического тока, после чего деталь из титана начинает выделять кислород, способствующий образованию оксидного покрытия.

Не стоит забывать о предварительной подготовке изделия из титанового сплава к процедуре анодирования. Детали необходимо очистить от загрязнений и элементов ржавчины, после чего отполировать и промыть чистой водой. Титановый сплав должен несколько часов провести в щелочном растворе, после чего поверхность изделия тщательно обезжиривается.

Только после вышеперечисленных подготовительных мер титан можно погружать в электролит и приступать к анодированию.

Если у вас есть опыт проведения процедуры анодирования титана в домашних условиях, вы можете поделиться им в комментариях.

Окраска титановых изделий

В этой заметке я немного расскажу о том, как «красится» титановое изделие.

В мире существует множество технологий, придающий цвет тому или иному материалу.

Цвет можно изменить у чего угодно и как угодно, и в зависимости от химических, физических свойств вещества выбирается та или иная технология.

Самые простые и дешёвые из них — это окрашивание и эмалирование. Эмаль накладывается на дерево, на металлы, да на всё что угодно. Однако если эти технологии и применимы к другим металлам, то с титаном этот номер не прокатит. Ведь, как я рассказывал ранее в статьях, титан в холодном состоянии практически полностью инертен по отношению к любым агрессивным средам, в том числе и к краске, эпоксидке и эмали. Чуть нагреешь — и все труды отваливаются. Распространённым изменением цвета на металлах является также гальваника. Вы когда-нибудь задумывались, как иногда делается белое золото или почему золотые изделия очень хорошо блестят белым цветом, или черным? Это и есть гальваническое родиевое покрытие, и иногда его применяют для удешевления производства белого золота (когда у заказчика нет денег на полноценную технологию) или для того, чтобы закрыть дефекты, или для того, чтобы придать оттенки изделию. Однако с титаном этот номер не прокатит — на любой титан, независимо от марки, гальваническое покрытие как ложится, так и слезает.

Поэтому, чтобы покрасить титан так, чтобы поверхность приобрела относительно устойчивый цвет, приходится изгаляться с другими технологиями. Самая распространённая из них — простое нагревание в муфельной печи или нагревание просто газовой горелкой. Пожалуй, самая доступная технология — что может быть проще: купил газовый туристический баллон для плиток (200 рублей), горелку (500 рублей), и нагревай себе. При этом поверхность будет плыть совершенно разными цветами. Минус такой технологии — процесс неуправляем, и неизвестно какие вы получите цвета. Ведь разные титановые марки по разному реагируют на одну и ту же температуру. Одна может покраситься в цвет, а другая вообще почернеть в графит. В муфельной печи, которая может нагреть титан до определённой температуры, этот процесс более управляем, но полагаю, не у каждого дома есть она, поэтому с ней сложнее. Минусы термообработки в том, что они применимы только к матовым поверхностям. Если отполировать титан до зеркала и затем нагревать, на поверхности появятся разные неприятные артефакты, значительно снижающее качество внешнего вида, и окрашивание не будет равномерным.

То же самое кольцо, вид с другого боку 🙂

Конечно да, при нагреве горелкой температура на поверхности создаётся совершенно разная, и титан красиво может поплыть всеми цветами радуги, но при этом такое изделие не должно претендовать на звание ювелирного — так как вся тончайшая работа по полировке будет просто спущена коту под хвост — артефактов в данном случае не избежать. Поэтому изделия, обработанные при помощи температуры, никогда не полируют до зеркала — в этом просто нет никакого смысла, так как вся работа будет испорчена, а качественно полировать любой титан — это большой труд. Выше — картинка простого глянцевого колечка. Дёшево, забавно и совсем не сердито.

Плюсы плюсы термической обработки титана: дёшево, дешевле только бесплатно.

Минусы: покрытие не держится долго в местах трения (что бы не писали о нём), не позволяет сохранить идеальное зеркало и набор заданных цветов плохо управляем.

Следующий тип придания цвета титановой поверхности — это электрохимическое анодирование.

Поскольку титан в простых домашних условиях почти ни с чем не реагирует, приходится прибегать к помощи электричества. Такая технология предполагает погружение титанового изделия в слабой концентрации электролит, и на изделие при помощи электрического тока перетекают ионы нержавеющей стали. Благодаря этому поверхность приобретает очень красивый равномерный цвет, при этом процесс управляем — определённое напряжение соответствует определённому цвету. Такая технология требует уже больших вложений, так как такие блоки питания стоят дороже, чем газовая горелка из туристического или авто-магазина. Однако у технологии есть и значительные минусы — покрытие неустойчиво к трению, а некоторые цвета нельзя нанести, не испортив полировку.

Итак, плюсы технологии электрохимического анодирования

1. Процесс почти полностью управляем.

2. Позволяет получить практически любой цвет.

3. Некоторые цвета позволяют сохранить идеальную зеркальную поверхность.

Минусы — покрытие ещё более неустойчиво, чем термооксидирование и несколько более дорогостоящее, так как требует покупки качественного блока питания с точной тонкой регулировки ампеража и вольтажа.

Ещё один способ, который набирает обороты и обладает также рядом плюсов — это химическое травление титана.

Да, титан инертен по отношению к агрессивным средам в быту, но использования моногидратов различных кислот в комбинации, при помещении титана в колбу с таким очень агрессивным раствором с последующим подогревом — и титан не выстоит и поверхность не только приобретает другой цвет, но ещё и меняет фактуру. Такая технология требует умелого обращения с сильными реактивами — при неосторожном обращении можно получить ожог или сильное отравление, и тогда больница — друг мастера.

Специфика такой обработки в том, что цвета, полученные таким образом, все находятся в диапазоне серого цвета, однако выраженными фактурными и оттеночными отличиями. По устойчивости такое покрытие лучше, чем термообработка и анодирование. Вот, например на видео ниже представлены заготовки колец из титана марки ВТ1-00 с таким химическим травлением.

Плюсы: поверхность получается фактурной, рельефной.

Минусы: технология опасна для здоровья, требует повышенной внимательности и средств защиты при работе.

Следующий тип покрытий и изменения цвета поверхности, который набирает неспешно обороты — это плазменная обработка.

Плазма — это четвертое состояние вещества, где вещество представлено в виде отрицательно заряженных ионов. Была изобретена в Советском Союзе и с тех пор распространилась по всему миру. Эта технология может обойти химическую инертность титана и нанести практически любое вещество на титановое изделие, при этом не испортив качество. Поверхности, обработанные таким образом, просто восхитительно выглядят — равномерный, устойчивый цвет, можно даже с переливами радуги. А цвет будет уже зависеть от того, плазма какого вещества наносится на титановую подложку. Плазменная обработка даёт самый устойчивый из всех технологий цвет, практически не влияет на саму поверхность и выглядит просто великолепно. Ниже фото кремниевой плазмы, по твёрдости приближающейся к алмазу.

Читайте также  Как усилить лазерную указку в домашних условиях?

Однако, высокие технологии требуют крайне серьёзного подхода к титановому изделию. Как, к примеру дорогое авто требует дорогого обслуживания и ухода, так и титановое изделие , на которое наносится плазма, должно изготавливаться по особенным требованиям. Первое из них — это чистота поверхности, или степень зеркальности. Чем выше — тем лучше. На родном титановом цвете мельчайшие шероховатости просто незаметны вообще, даже если просто хорошо отполировать, а нанеси ты на такую поверхность плазму (любую) — эти шероховатости начинают мерзко зиять и резать глаз, и в результате изделие такое может претендовать только на роль слесарной запчасти, но никак не ювелирного. Вот как выглядит брак.

Обработка поверхности перед таким занятием особенно трудозатратна, из-за чего стоимость изделий может вырасти порой в разы. Помимо этого, плазменная обработка выполняется на специальных промышленных установках, стоящих как целая квартира, это объясняет сильную ограниченность для мастеров — на такие заводы редко пускают, эти заводы как правило занимаются не ювелиркой и чтобы заинтересовать исполнителя, приходится порой сильно стараться.

Плюсы плазменной обработки — это наилучший внешний вид и исключительная износостойкость поверхности.

Минусы — требуется значительно больше сил на подготовку изделия и — цена.