¿Qué es el Nitruro de Titanio?
El nitruro de titanio es un sólido cristalino de color bronce.
El nitruro de titanio se produce calentando óxido de titanio y carbono en nitrógeno. También se utiliza como método para producir nitruro de titanio un método de modificación de la superficie en el que un material base de titanio se trata con plasma de nitrógeno y se implantan iones de nitrógeno en la superficie.
El nitruro de titanio se usa a menudo como material de recubrimiento y su película delgada se caracteriza por un espectro similar al del oro (Au), como la reflexión de los rayos infrarrojos. Como resultado, los recubrimientos de nitruro de titanio tienen un aspecto amarillento.
Aplicaciones de Nitruro de Titanio
El nitruro de titanio tiene una excelente adhesión, resistencia al desgaste, corrosión y al calor. Por lo tanto, puede usarse ampliamente como material de recubrimiento general para herramientas de carburo cementado, herramientas de corte, recipientes para alimentos y equipos de procesamiento de alimentos.
Debido al hermoso color dorado del recubrimiento de nitruro de titanio, también se utiliza con fines decorativos. Específicamente, se puede utilizar en la superficie de piezas decorativas de mandriles de herramientas eléctricas, accesorios metálicos de construcción, adornos, etc.
Debido a que el nitruro de titanio no es tóxico, también encuentra aplicaciones en el campo médico, como implantes médicos, bisturís quirúrgicos y sierras para huesos.
Propiedades del Nitruro de Titanio
El nitruro de titanio tiene una dureza cercana a la del diamante. Tiene una alta resistencia al calor y un alto punto de fusión, por lo que es químicamente estable. Tiene una dureza Vickers de 2400, un módulo elástico de 251GPa, un punto de fusión de 2930°C, un coeficiente de expansión térmica de 9,35×10−6K−1 y una temperatura de transición superconductora de 5,6K.
El nitruro de titanio refleja la luz infrarroja. Su espectro de reflectancia es similar al del oro, dándole un tono amarillento. El nitruro de titanio tiene un coeficiente de fricción de 0,4 a 0,9 contra otra superficie de nitruro de titanio sin lubricar, según el material base y el acabado de la superficie.
Se ha descubierto que cuando las películas de nitruro de titanio se enfrían hasta casi el cero absoluto, cambian de un aislador de par de Cooper a un superaislante. Un superaislante es un material cuya resistencia eléctrica se vuelve infinita a una temperatura baja finita y no conduce la electricidad.
Estructura del Nitruro de Titanio
La fórmula química del nitruro de titanio es TiN y la masa molar es 61,874 g/mol. La estructura cristalina del nitruro de titanio tiene una relación estequiométrica de aproximadamente 1:1 y es del tipo cloruro de sodio.
La estructura de coordinación es octaédrica. Además, los compuestos TiNx con x entre 0,6 y 1,2 también son termodinámicamente estables.
Otra Información sobre el Nitruro de Titanio
1. Nitruro de Titanio en Meteoritos
En la naturaleza, el nitruro de titanio se encuentra solo en meteoritos. En concreto, se encontró en la osbornita.
2. Fabricación de Nitruro de Titanio
Los métodos más comunes de fabricación de películas de nitruro de titanio son la deposición física de vapor y la deposición química de vapor. La deposición física de vapor es uno de los métodos de deposición de vapor que forman una película delgada sobre la superficie de un material.
Los métodos físicos depositan una película delgada de material sobre una superficie en fase gaseosa. La deposición química de vapor, por otro lado, es un método de deposición que forma películas delgadas de materiales. Se deposita una película sobre la superficie del sustrato o en la fase de vapor a través de reacciones químicas suministrando gases de materia prima que contienen componentes de película delgada sobre materiales de sustrato calentado en un tubo de reacción hecho de cuarzo o similar.
Tanto la deposición física de vapor como la deposición química de vapor subliman el titanio de alta pureza para que reaccione con el nitrógeno en un entorno de vacío de alta energía. Las películas de nitruro de titanio también pueden crecer en piezas de trabajo de titanio mediante el crecimiento reactivo en una atmósfera de nitrógeno, como el recocido.
3. Reacción de Nitruro de Titanio
El nitruro de titanio se oxida a 800°C en el aire. Las pruebas de laboratorio muestran que es químicamente estable a 20°C, pero puede corroerse lentamente en soluciones ácidas concentradas calientes.
El nitruro de titanio es ligeramente soluble en agua regia, ácido nítrico y ácido fluorhídrico, pero insoluble en agua.