產(chǎn)品名稱：碳氮化鈦（TiCN）
規(guī)格：0.8-10um（D50）
形貌：不規(guī)則
顏色：黑灰色
特點：低摩擦系數(shù)、高硬度、高強度、良好的耐磨性、耐高溫穩(wěn)定性和耐腐蝕性
中文名稱：碳氮化鈦
英文名稱：Titanium carbonitride
CAS： 12654-86-3
MDL： MFCD01868685
分子式： TiCN
分子量： 121.75
熔點： 2900℃
密度： 5.08 g/mL at 25 °C(lit.)
硬度(HV)：34GPaI 密度為4.52
性質(zhì)：灰色或灰黑色的粉末，具有六方的晶體結(jié)構(gòu)，具有較低的內(nèi)應力，較高的韌性，良好的潤滑性，以及高硬度、耐磨損等特性，適用于要求較低的摩擦系數(shù)及較高硬度的場合。
技術(shù)性能：
1.碳氮化鈦做成的金屬陶瓷具有以下特點：硬度（HRA）高達91-95，即可達到非金屬陶瓷刀具的硬度水平；有很好的耐磨性和理想的抗月牙洼磨損能力，在高速切削鋼料時磨損率極低，其耐磨性比WC基硬質(zhì)合金高3-4倍；有較高的耐熱性，高溫硬度、高溫強度與高溫耐磨性都比較好，在1100-1300℃高溫下尚能進行切削，一般切削速度比WC基硬質(zhì)合金高2-3倍；具有較好的化學穩(wěn)定性和較高的抗氧化能力；與硬質(zhì)合金相比，碳氮化鈦金屬陶瓷具有很高的耐磨性、氧化程度更低、抗熱震性能更好，適合用作高速切削刀具材料，能夠很好的控制工件的幾何精度和公差、光潔度高、進刀速度高等；加工碳鋼、不銹鋼、微合金鋼、以及球墨鑄鐵的時候能夠取得很好的效果。
2.碳氮化鈦為光澤性的黑色粉末，是一種零維的三元固溶體，TiC和TiN是構(gòu)成碳氮化鈦的基礎(chǔ)，均具有面心立方點陣的NaCl型結(jié)構(gòu)，同時也可與TaC、NbC等多種過渡金屬碳化物形成固溶體。碳氮化鈦是在單一的TiC晶格中，氮原子(N)占據(jù)原來碳原子(C)在點陣中的位置而形成復合化合物，TiCxNy中碳氮原子的比例有兩種比較理想的模式，即TiC0.5N0.5和TiC0.3N0.7。由于TiCN具有TiC和TiN的綜合性能，其硬度高于TiC和TiN，因此是一種較理想的刀具涂層材料。碳氮化鈦使涂層既可提高與基體的結(jié)合強度，同時又能具有多種材料的綜合性能。
用途：1）耐磨損、抗酸堿、導電導熱性能強、熱膨脹系數(shù)小、具有極好的化學穩(wěn)定性和抗熱性能。廣泛用于切削刀具、粉末冶金及金屬陶瓷制品。
2）涂層：TiCN 具有比 TiN 更低的摩擦系數(shù)和更高的硬度 , 鍍了氮碳化鈦的工具更加適合于切割如不銹鋼 , 鈦合金和鎳合金等堅硬材料，更具耐磨性和高溫穩(wěn)定性，可顯著提高刀具的壽命。氮化鈦涂層(TiN) 是一種通用型PVD涂層，涂層厚度在2300HV,是工藝成熟和應用普遍的硬質(zhì)涂層材料。 特征：具有高硬度高耐磨性寄耐氧化特性。 用途：適用于大多數(shù)切削刀具和高速鋼切削刀具或成形工具，改善其加工性能。也適合多數(shù)成形模具及抗磨損工 件。氮碳化鈦涂層(TiCN)，在其中添加的碳元素可提高刀具硬度，并獲得更好的表面潤滑性來降低摩擦系數(shù)，是高速鋼 刀具的理想涂層。涂層的厚度在2800HV，阻止裂紋的擴展，減少崩刃。
3）它兼具了TiC和TiN的優(yōu)點，除了非常適合高端精密加工和近凈成型加工以外，它在保持TiC特點基礎(chǔ)上，由于N的引入，TiC脆性特點得到明顯改善。在隨著N含量增加，其硬度降低，韌性提高。正是由于其優(yōu)良的綜合性能，使得碳氮化鈦基陶瓷在切削領(lǐng)域、耐高溫材料、量具、石油和化工、鐘表外觀等領(lǐng)域有了廣泛的應用。
4）耐火材料，非氧化物加入到耐火材料中，會帶來一些優(yōu)良性能。有研究表明，碳氮化鈦的存在能明顯提高耐火材料的使用性能。
制備方法：
1、高溫固溶法
高溫固溶法是制備Ti(C，N)粉末的傳統(tǒng)方法，通常是由一定量的TiN和TiC粉末均勻混合于1700～1800℃高溫下熱壓固溶形成，或于Ar或N2氣氛中在更高的溫度下通過固溶而獲得。為了抑制晶粒長大，同時提高粉末活性和燒結(jié)性能，也可以適當降低固溶溫度。即使降低固溶溫度，高溫固溶法也存在反應溫度過高、能耗大、難以獲得高純粉末、N/C比不易準確控制等缺點。
2、TiN和C粉高溫氮化法
高溫氮化法通常是以TiN粉末和C粉為原料，混合后在高溫和N2或Ar氣氛下進行長時間碳氮化處理，從而獲得Ti(C，N)粉體。Frederic等用納米尺寸的TiN粉末+10wt%的炭黑在Ar氣流中于1430℃保溫3h，固相合成了Ti(C，N)粉末，展現(xiàn)出規(guī)則形狀的亞微米顆粒。同樣，高溫氮化法存在反應溫度過高、生產(chǎn)效率低、能耗大、生產(chǎn)成本高等缺點。
3、高溫自蔓延反應法
高溫自蔓延反應法是將Ti粉、C粉均勻混合，預壓成型得到壓坯，然后在含N2的裝置中高溫“點燃”反應，從而得到塊體產(chǎn)物，通過破碎細化可得到Ti(C，N)粉末。
4、高能球磨誘導自蔓延合成法
高能球磨作為一種粉體加工方法，不僅可以均勻混合并活化粉末從而降低燒結(jié)反應溫度、促進合金化，還可以在室溫下誘導自蔓延反應合成納米Ti(C，N)粉體。高能球磨誘導自蔓延合成Ti(C，N)技術(shù)集粉末混合和反應于一體，克服了傳統(tǒng)的高溫條件，可直接得到Ti(C，N)粉末。
5、TiO2碳熱還原氮化法
碳熱還原氮化法是以TiO2和C粉為原料，在N2中高溫還原合成Ti(C，N)粉末的工藝，碳熱還原法產(chǎn)物的大小及形貌可通過工藝參數(shù)控制，廣泛應用于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。
6、氨解法
氨解法通常是在常溫下，將TiCl4溶入適當?shù)娜軇┲胁⒓尤胩砑觿旌暇鶆蚝笈cNH3反應，生成Ti的胺基化合物與添加劑的均勻混合中間體，然后中間體與NH4Cl溶液混合沉淀并除去中間體中的胺，再在真空或Ar氣氛下于1200～1600℃熱解獲得Ti(C，N)粉末。氨解法的特點是制備溫度比傳統(tǒng)制備方法（高溫固溶法，1800℃）低，得到的Ti(C，N)粉末具有比表面積高、粒度小、粒度分布集中和純度高等優(yōu)點，但成本較高，工藝過程復雜。
儲存條件 ：
儲存注意事項儲存于陰涼、干燥、通風良好的專用庫房，包裝密封。
碳氮化鈦粉體制備
1高溫固溶法
高溫固溶法是制備Ti(C，N)粉末的傳統(tǒng)方法，通常是由一定量的TiN和TiC粉末均勻混合于1700～1800℃高溫下熱壓固溶形成，或于Ar或N2氣氛中在更高的溫度下通過固溶而獲得。為了抑制晶粒長大，同時提高粉末活性和燒結(jié)性能，也可以適當降低固溶溫度。即使降低固溶溫度，高溫固溶法也存在反應溫度過高、能耗大、難以獲得高純粉末、N/C比不易準確控制等缺點。
2TiN和C粉高溫氮化法
高溫氮化法通常是以TiN粉末和C粉為原料，混合后在高溫和N2或Ar氣氛下進行長時間碳氮化處理，從而獲得Ti(C，N)粉體。Frederic等用納米尺寸的TiN粉末+10wt%的炭黑在Ar氣流中于1430℃保溫3h，固相合成了Ti(C，N)粉末，展現(xiàn)出規(guī)則形狀的亞微米顆粒。同樣，高溫氮化法存在反應溫度過高、生產(chǎn)效率低、能耗大、生產(chǎn)成本高等缺點。
3TiO2碳熱還原氮化法
碳熱還原氮化法是以TiO2和C粉為原料，在N2中高溫還原合成Ti(C，N)粉末的工藝，碳熱還原法產(chǎn)物的大小及形貌可通過工藝參數(shù)控制，廣泛應用于工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。
4溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法是采用TiO(OH)2溶膠為Ti源，在液相中將炭黑混合、分散，經(jīng)過系列反應得到的凝膠在N2下高溫熱處理得到Ti(C，N)粉末。有研究者以TiO(OH)2溶膠與納米級炭黑混合后形成的凝膠，經(jīng)干燥后在N2氣氛下1400～1600℃高溫反應得到Ti(Cx，N1-x)，其中1-x=0.2～0.7，Ti(Cx，N1-x)超細粉末的平均粒徑<100nm。通過提高原料C/Ti比、提高反應溫度、延長保溫時間、降低氮氣流量等工藝有利于提高x值。
5氨解法
氨解法通常是在常溫下，將TiCl4溶入適當?shù)娜軇┲胁⒓尤胩砑觿旌暇鶆蚝笈cNH3反應，生成Ti的胺基化合物與添加劑的均勻混合中間體，然后中間體與NH4Cl溶液混合沉淀并除去中間體中的胺，再在真空或Ar氣氛下于1200～1600℃熱解獲得Ti(C，N)粉末。氨解法的特點是制備溫度比傳統(tǒng)制備方法（高溫固溶法，1800℃）低，得到的Ti(C，N)粉末具有比表面積高、粒度小、粒度分布集中和純度高等優(yōu)點，但成本較高，工藝過程復雜。
6高溫自蔓延反應法
高溫自蔓延反應法是將Ti粉、C粉均勻混合，預壓成型得到壓坯，然后在含N2的裝置中高溫“點燃”反應，從而得到塊體產(chǎn)物，通過破碎細化可得到Ti(C，N)粉末。
7等離子體化學氣相沉積法
Ti(C，N)等離子體化學氣相沉積法通常是用等離子體激活TiCl4反應氣體，促進其在基體表面或近表面空間進行化學反應，生成Ti(C，N)固態(tài)膜的技術(shù)。后來為了避免TiCl4對反應容器的腐蝕和對環(huán)境造成污染，常采用無氯的含Ti有機物來取代TiCl4。這類含Ti有機物主要包括鈦酸四甲脂、鈦酸四乙脂、四異丙基鈦、鈦酸四丁脂及氨基鈦等。
8高能球磨誘導自蔓延合成法
高能球磨作為一種粉體加工方法，不僅可以均勻混合并活化粉末從而降低燒結(jié)反應溫度、促進合金化，還可以在室溫下誘導自蔓延反應合成納米Ti(C，N)粉體。高能球磨誘導自蔓延合成Ti(C，N)技術(shù)集粉末混合和反應于一體，克服了傳統(tǒng)的高溫條件，可直接得到Ti(C，N)粉末。
碳氮化鈦的應用
1Ti(C，N)基金屬陶瓷刀具
Ti(C，N)基金屬陶瓷是一種非常重要的結(jié)構(gòu)材料，用其制備的刀具與WC基硬質(zhì)合金相比，加工中顯示出較高的紅硬性、相近的強度、較低的腐蝕性、導熱性和摩擦系數(shù)，具有較高的壽命或在壽命相同的情況下可采用較高的切削速度，被加工工件有較好的表面光潔度。據(jù)了解，日本的Ti(C，N)基金屬陶瓷刀具材料已占其所有刀具材料市場分額的30％以上。
2Ti(C，N)基金屬陶瓷涂層
Ti(C，N)基金屬陶瓷可以制成耐磨涂層和模具材料等。Ti(C，N)涂層具有優(yōu)良的力學及摩擦學性能，作為硬質(zhì)耐磨涂層，已廣泛用于切削刀具、鉆頭和模具等，具有廣闊的應用前景。其制備工藝主要有等離子體化學氣相沉積、中溫化學氣相沉積、傳統(tǒng)的CVD方法等。Ti(C，N)
基金屬陶瓷作模具材料，和模具鋼相比，具有無相變、耐高溫、摩擦系數(shù)低和抗粘著性好的特點，且有一定的強韌性，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ哪＞卟牧稀?/p>
3復相陶瓷材料
Ti(C，N)可以和其他陶瓷復合形成復合材料，如Ti(C，N)／Al2O3、Ti(C，N)／SiC、Ti(C，N)／Si3N4、Ti(C，N)／TiB2等復相陶瓷材料，Ti(C，N)作為增強體可以提高材料的強度、斷裂韌性，還可以提高導電性能。
4耐火材料
非氧化物加入到耐火材料中，會帶來一些優(yōu)良性能。有研究表明，碳氮化鈦的存在能明顯提高耐火材料的使用性能。
5合成Ti(C，N)晶須
早在2011年德雷克塞爾大學首先制備了碳化鈦二維材料，并發(fā)現(xiàn)這種材料具有許多特殊的性能，包括高強度、高導電性和分子過濾能力。碳化鈦的特性是，在當時，它能比任何已知材料更有效地阻擋和吸收電磁干擾，包括目前大多數(shù)電子設(shè)備中使用的金屬箔。當?shù)吕卓巳麪柎髮W繼續(xù)考察該家族的其他成員時，他們發(fā)現(xiàn)了碳氮化鈦更優(yōu)異的特性，使其成為屏蔽電磁干擾的更有前途的候選材料。這也意味著，碳氮化鈦可以用來單獨涂覆設(shè)備內(nèi)部的組件，以遏制它們的電磁輻射，即使它們被緊密放置在一起。像蘋果這樣的公司幾年來一直在嘗試這種遏制策略，但成功率受限于銅箔的厚度。隨著設(shè)備設(shè)計者努力通過將設(shè)備變得更小、更不顯眼、更集成化來使其無處不在，這種策略很可能成為新的標準。
