氮化鈦的用途1.氮化鈦涂層廣泛用于金屬邊緣以保持機(jī)械模具的耐腐蝕性,如鉆頭和銑刀,常常由提高三個(gè)或更多的因素改善其壽命。2.由于其具有金屬光澤,常用作服裝和汽車裝飾點(diǎn)綴。作為外層涂層,通常以鎳(Ni)或鉻(Cr)為鍍基板,包裝管道和門窗五金。3.該涂層也用在航空航天和軍事方面,以及保護(hù)的自行車和摩托車的懸掛裝置滑動(dòng)面,甚至遙控玩具車的減震軸。4.該材料無毒的,符合FDA規(guī)范,因此也常用于醫(yī)療器械,如保持手術(shù)刀刀片和骨科骨鋸刀邊緣的銳度,或直接作為植入假體(尤其是髖關(guān)節(jié)置換植入物)和其他醫(yī)學(xué)植入物。5.氮化鈦薄膜可用于微電子領(lǐng)域,作為有源器件和金屬接點(diǎn)之間的導(dǎo)電阻擋層。而將薄膜擴(kuò)散到金屬硅中,它的導(dǎo)電率(30-70μΩ·cm)足以形成良好的導(dǎo)電連接。6.這種特殊的“阻擋金屬“還具有陶瓷的化學(xué)或機(jī)械性能,該工藝大量用于當(dāng)前的45納米芯片設(shè)計(jì)中以提高晶體管的性能。在電池領(lǐng)域,通過將氮化鈦與柵介質(zhì)層(例如,HfSiO)組合,相比于標(biāo)準(zhǔn)的SiO2,可以提高介電常數(shù),按比例縮小柵長度,低泄漏,較高的驅(qū)動(dòng)電流,相同或更好的閾值電壓。7.較高的生物穩(wěn)定性使得該合金應(yīng)用領(lǐng)域延伸到了生物電子電極,如視網(wǎng)膜下的假體項(xiàng)目和生物醫(yī)學(xué)中的微電子機(jī)械系統(tǒng)(生物微機(jī)電),使智能植入物或體內(nèi)生物傳感器能夠承受嚴(yán)重的體液腐蝕。合成方法最常用的氮化鈦薄膜合成方法是物理氣相沉積法(PVD,通常有濺射沉積,陰極電弧沉積或電子束加熱)和化學(xué)氣相沉積法(CVD)。兩種方法都是將純鈦升華,并在高能量真空環(huán)境中與氮?dú)夥磻?yīng)。1.通過將粉末狀金屬鈦壓縮到適當(dāng)?shù)拿芏?,?200℃純氮?dú)庵杏山饘俸蜌怏w之間的化學(xué)反應(yīng)所釋放的熱量燒結(jié)成氮化物的反應(yīng)產(chǎn)物氮化鈦粉末,如下反應(yīng)式:2Ti+N2=2TiN。2.在高溫下,由四氯化鈦-氮的混合氣與氨-氫的混合氣反應(yīng),如下反應(yīng)式:6TiCl4+32NH3=6TiN+24NH4Cl+N2。3.將鈦-氫-氮混合氣加熱到高溫通過石墨,冷卻后沉積在基體材料上形成膜。貯存避免過熱。該合金雖然化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,但在熱的苛性堿或過熱的水蒸氣中分解逸出氫和氨。一般鈦化物(包括氮化鈦)在氮?dú)夥罩薪?jīng)高溫還原很易形成不純的氮化鈦。用途可用作熔鹽電解的電極和電觸頭等導(dǎo)電材料生產(chǎn)方法1.將金屬鈦放入加熱爐中,在氮?dú)鈿饬髦校訜嶂?000~1400℃反應(yīng)直接得到氮化鈦?;蛘邔⒍趸伜吞家砸欢ū壤浞只旌?,放入加熱爐中,在氮?dú)鈿饬髦屑訜嶂?250℃還原氮化制得氮化鈦。采用氣相沉積法,由四氯化鈦、氮?dú)?、氫氣混合氣體可以得到氮化鈦涂層。2.往四氯化鈦的蒸發(fā)器中通入H2和N2的混合氣體,并在該氣流中將鎢絲線圈通電加熱,即有氮化鈦結(jié)晶析出(用內(nèi)徑50mm的透明石英管為反應(yīng)管)。實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)?shù)獨(dú)夂蜌錃鉂舛认嗟龋穆然仢舛葹?.3%,鎢絲溫度在1300~1500℃時(shí)氮化鈦的析出速度。3.將四氯化鈦和氮?dú)獾幕旌蠚怏w與氨氣和氫氣的混合氣體加熱到700℃以上使它們反應(yīng)。在反應(yīng)出口處安裝一燒瓶來收集產(chǎn)物。產(chǎn)物中的副產(chǎn)物氯化銨在惰性氣流中于350℃加熱十幾分鐘即可除去,進(jìn)而得到黑色氮化鈦粉末。4.直接合成法將金屬鈦放入加熱爐中,在氮?dú)鈿饬髦?,加熱?000~1400℃直接合成得氮化鈦。5.二氧化鈦還原法將二氧化鈦和炭按比例充分混合,放入加熱爐中,在氮?dú)鈿饬髦屑訜嶂?250℃還原氮化制得氮化鈦。粉碎得微細(xì)產(chǎn)品。也可用四氯化鈦和甲烷、氮?dú)狻錃獾频玫仭?/p>
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