メーカー9社一覧

窒化チタン
メーカー9社一覧【2024年】

窒化チタンについての概要、用途、原理などをご説明します。また、窒化チタンのメーカー9社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。窒化チタン関連企業の2024年3月注目ランキングは1位:株式会社高純度化学研究所、2位:アルファエイサー社となっています。

窒化チタンとは？
窒化チタンのメーカー9社一覧

窒化チタンとは

窒化チタンとは、青銅色の結晶性固体です。

窒化チタンは、酸化チタンと炭素を窒素中で加熱することによって生成されます。また、チタン基材を窒素プラズマ中で処理し、表面に窒素イオンを注入する表面改質法も、窒化チタンの生成方法として利用されることがあります。

窒化チタンは、コーティング材としての利用が多く、その薄膜は赤外線を反射するなど、スペクトルが金 (Au) に似ていることが特徴です。そのため、窒化チタンによるコーティングは、黄色味のある外観となります。

窒化チタンの使用用途

窒化チタンは、優れた膜密着性や耐摩耗性、耐腐食性、耐熱性を有しています。そのため、超硬合金工具や刃具、食品用容器・食品加工器具への一般的なコーティング材として、幅広く用いることが可能です。

窒化チタンの被膜が美しい黄金色であることから、装飾用途としても使われています。具体的には、電動工具チャック装飾部品・建築用金具類・装飾品などの表面に使用可能です。

窒化チタンは無毒であるため、医療用のインプラントや外科手術用のメス、骨用ノコギリといったように、医療分野における用途も挙げられます。

窒化チタンの性質

窒化チタンは、ダイヤモンドに近い硬度を持っています。耐熱性が高く、高融点なので、化学的に安定です。ビッカース硬度は2,400、弾性率は251GPa、融点は2,930°C、熱膨張係数は9.35×10⁻⁶K⁻¹、超伝導転移温度は5.6Kです。

窒化チタンは赤外線を反射します。反射スペクトルは金と似ているため、黄色味があります。基材や表面仕上げにより、別の潤滑されていない窒化チタン表面に対する、窒化チタンの摩擦係数は0.4〜0.9です。

窒化チタン膜を絶対零度近くへ冷却すると、クーパー対絶縁体 (英: Cooper pair insulator) から超絶縁体 (英: Superinsulator) に変化することが明らかになっています。超絶縁体とは低温のある有限の温度で、電気抵抗力が無限大になり、電気を通さなくなる材料のことです。

窒化チタンの構造

窒化チタンの化学式はTiN、モル質量は61.874g/molです。窒化チタンの結晶構造は化学量論的におよそ1:1で、塩化ナトリウム型構造を取っています。

配位構造は八面体型です。それに加えて、TiNxのxが0.6〜1.2の化合物も、熱力学的に安定しています。

窒化チタンのその他情報

1. 隕石中の窒化チタン

自然界において窒化チタンは、隕石中のみで見つかっています。具体的には、オスボーン鉱 (英: osbornite) で発見されました。

2. 窒化チタンの製作

最も一般的な窒化チタン膜の製造方法は、物理気相成長 (英: physical vapor deposition) と化学気相成長 (英: chemical vapor deposition) です。物理気相成長とは、薄膜を物質の表面に形成する蒸着法の1つです。

物理的手法によって、気相中で表面に物質の薄膜を堆積します。それに対して、化学気相成長とは、物質の薄膜を形成する堆積法の1つです。石英などで作られた反応管内で熱した基板物質上に、薄膜の成分を含んだ原料ガスを供給することで、化学反応によって基板表面や気相で膜を堆積します。

物理気相成長と化学気相成長は、いずれも高純度のチタンを昇華させて、高エネルギーの真空環境下において、窒素と反応させます。窒化チタン膜は、焼なまし (英: annealing) のような、窒素雰囲気での反応成長でも、チタン製加工物上に生成可能です。

3. 窒化チタンの反応

大気中で窒化チタンは、800℃で酸化します。実験室における試験によると、20℃では化学的に安定していますが、高温の濃酸溶液ではゆっくりと腐食される場合があります。

窒化チタンは、王水・硝酸・ふっ化水素酸には微溶ですが、水には不溶です。

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