imported>LNTG в 06:55, 25 сентября 2025

2025-09-25T06:55:38Z

Новая страница

{{Вещество
| заголовок = Нитрид титана
| картинка =
| картинка3D = NaCl polyhedra.png
| изображение = Titanium nitride TiN.jpg

| наименование = мононитрид титана
| традиционные названия = нитрид титана
| сокращения = 
| хим. формула = TiN
| рац. формула = 
| молярная масса = 61,874

| плотность = 5,44
| предел прочности = 
| твёрдость = 
| примеси = 
| состояние = твёрдое
| динамическая вязкость = 
| кинематическая вязкость = 

| темп. плавления = 2930
| темп. кипения = 
| темп. кипения пр. = 
| темп. разложения = 
| темп. вспышки = 
| темп. воспламенения = 
| темп. самовоспламенения = 
| пределы взрываемости = 

| тройная точка = 
| критическая точка = 
| теплоёмкость = 37,12
| теплоёмкость2 = 
| теплопроводность = 41,8
| энтальпия образования = -338,1
| удельная теплота парообразования = 
| удельная теплота плавления = 
| тепловое расширение = 
| интервал трансформации = 
| температура размягчения = 
| давление пара = 

| конст. диссоц. кислоты = 
| растворимость = 
| растворимость1 = 
| вещество1 = 
| растворимость2 = 
| вещество2 = 
| растворимость3 = 
| вещество3 = 
| растворимость4 = 
| вещество4 = 
| вращение = 
| изоэлектрическая точка = 

| диапазон прозрачности = 
| показатель преломления = 
| угол Брюстера = 

| гибридизация = 
| координационная геометрия = 
| кристаллическая структура = 
| дипольный момент = 

| CAS = 25583-20-4
| PubChem = 
| EINECS = 
| SMILES = 
| RTECS = 

| ЛД50 = 
| токсичность = 
}}
'''Нитри́д тита́на''' — [[Бинарные соединения|бинарное химическое соединение]] [[Титан (элемент)|титана]] с [[азот]]ом.

Представляет собой фазу внедрения с широкой областью гомогенности, которая составляет от 14,8 до 22,6 % азота (по массе), что можно обозначить брутто-формулами от Ti10N6 до TiN соответственно<ref name="НТ">{{книга | автор = Самсонов Г. В. | заглавие = Нитриды | издательство = Наукова думка | год = 1969 | страницы = 133—158. — 380 с }}</ref>.

== Физические свойства ==
Нитрид титана представляет собой материал жёлто-коричневого цвета, а в [[компактное состояние|компактном состоянии]] приобретает золотистую окраску.

Имеет [[Кубическая сингония|кубическую гранецентрированную]] решётку типа [[Хлорид натрия|NaCl]], пространственная группа '' Fm3m'', с периодом ''а '' = 0,4235 нм.
* [[Удельное электрическое сопротивление]] 40 мкОм∙см.
* [[Коэффициент теплового расширения|Коэффициент линейного теплового расширения]] 9,35∙10−6 1/K (25-1100 °C)
* [[Микротвердость]] 2050 кгc/мм2 .
* [[Модуль Юнга|Модуль упругости]] 25600 кг/мм2<ref>{{книга | автор = Самсонов Г. В., Виницкий И. М. | заглавие = Тугоплавкие соединения (справочник) | издательство = Металлургия | год = 1976 | страницы = 560 }}</ref>.

== Получение ==
Нитрид титана можно получить одним из следующих способов<ref name="НТ"/><ref name="ХТ">{{книга | автор = Лучинский Г. П. |заглавие = Химия титана | издательство = Химия | год = 1971 | страницы = 168—170. — 472 с }}</ref>.

* [[Азотирование]]м титана (непосредственным насыщением азотом):
: Процесс азотирования проводят обычно при температуре выше 1100 °C в среде азота или [[Диссоциация (химия)|диссоциированного]] [[аммиак]]а. Для этой цели используют титан в виде порошка или стружки. Чистый порошок титана может быть заменён [[Гидрид титана|гидридом титана]];

* Взаимодействием [[Хлорид титана (IV)|тетрахлорида титана]] со смесью азота и [[водород]]а:
: В основе этого способа лежит реакция:

: <chem>2TiCl4 + 2NH3 -> 2TiN + 6HCl + Cl2</chem>

: которую проводят при температуре выше 1000 °C. Также образующийся нитрид титана можно осадить на вольфрамовую нить, нагретую до температуры 1400—2000 °C;

* Разложением аминохлоридов титана:

: <chem>TiCl4.4NH3 -> TiN + HCl + NH3</chem>

: Аминохлорид титана разлагается с образованием промежуточного продукта TiNCl, нагрев которого до температуры 1000 °C приводит к образованию свободного от [[хлор]]а нитрида титана;

* Восстановлением [[Оксид титана (IV)|оксида титана]] [[углерод]]ом в среде азота:
: В основе процесса лежит реакция:

: <chem>2TiO2 + 4C + N2 -> 2TiN + 4CO</chem>

: С увеличение температуры процесса восстановления с 1000 °C до 1700 °C выход нитрида титана увеличивается, но при этом в продуктах реакции наблюдается появление [[Карбид титана|карбида титана]]. Этот способ весьма пригоден для получения технически чистого нитрида титана в больших количествах, используемого для изготовления [[Огнеупорные материалы|огнеупоров]];

* Синтезом в [[Плазма|плазме]]:
: Как исходный продукт для получения нитрида титана может быть использован [[Хлорид титана (IV)|TiCl4]] или порошок [[Титан (элемент)|титана]], который подают в струю плазмы генерируемую СВЧ-[[плазмотрон]]ом. Плазмообразующим газом является азот. Порошки полученные этим способом могут иметь размеры от 10 нм до 100 нм<ref>{{книга | автор = Краснокутский Ю. И., Верещак В. Г. |заглавие = Получение тугоплавких соединений в плазме | издательство = Вища шк. | год = 1987 | страницы = 134—139. — 200 с }}</ref>;

* [[Самораспространяющийся высокотемпературный синтез|Самораспространяющимся высокотемпературным синтезом]]:
: Суть способа заключается в химической реакции титана с азотом, которая происходит с выделением тепла. Процесс ведут в герметическом реакторе, в котором процесс самопроизвольного горения инициируют нагревом контейнера, заполненного азотом и порошком титана<ref>{{книга | автор = Степанчук А. Н., Билык И. И., Бойко П. А. |заглавие = Технология порошковой металлургии | издательство = Выща шк. | год = 1985 | страницы = 169—170. — 415 с }}</ref>.

== Химические свойства ==
Нитрид титана устойчив к окислению на воздухе до 700—800 °C, при этих же температурах сгорает в токе [[кислород]]а:

: <chem>2TiN + 2O2 -> 2TiO2 + N2</chem>.

При нагреве до 1200 °C в среде водорода или в смеси азота и водорода нитрид титана инертен.

Нитрид титана стехиометрического состава проявляет стойкость к [[Оксид углерода (II)|CO]], но медленно реагирует с [[Оксид углерода (IV)|CO2]] по реакции:

: <chem>2TiN + 4CO2 -> 2TiO2 + 4CO + N2</chem>.

Реагирует на холоде с [[фтор]]ом:

: <chem>2TiN + 4F2 -> 2TiF4 + N2</chem>.

Хлор не взаимодействует с нитридом титана до 270 °C, но реагирует с ним при температурах свыше 300—400 °C:

: <chem>2TiN + 4Cl2 -> 2TiCl4 + N2</chem>.

При температуре 1300 °C [[хлороводород]] взаимодействует с <chem>TiN</chem> с образованием газообразных хлоридов титана и азота с водородом.

Взаимодействует с [[Циан (вещество)|дицианом]] образуя [[карбонитрид титана]]<ref name="ХТ"/>:

: <chem>10TiN + (CN)2 -> 2Ti5N4C + 2N2</chem>.

При комнатной температуре, по отношению к [[Серная кислота|серной]], [[Соляная кислота|соляной]], [[Фосфорные кислоты|фосфорной]], [[Хлорная кислота|хлорной]] кислотам, а также к смесям хлорной и соляной, [[Щавелевая кислота|щавелевой]] и серной кислот, нитрид титана является стойким соединением. Кипящие кислоты (соляная, серная и хлорная) слабо взаимодействуют с <chem>TiN</chem>. На холоде малоустойчив против растворов [[Гидроксид натрия|гидроксида натрия]]. Взаимодействует с [[Азотная кислота|азотной кислотой]], а в присутствии сильных окислителей растворяется [[Плавиковая кислота|плавиковой кислотой]].

Нитрид титана является стойким к действию расплавов [[Олово|олова]], [[висмут]]а, [[Свинец|свинца]], [[Кадмий|кадмия]] и [[цинк]]а. При высокой температуре разрушается оксидами железа ([[Оксид железа (III)|Fe2O3]]), марганца ([[Оксид марганца (II)|MnO]]), кремния ([[Оксид кремния (IV)|SiO2]]) и стеклом<ref name="НТ"/>.

== Применение ==
[[Файл:Epiphany Cathedral. Cross and top of the dome.jpg|thumb|250px|Купол Соборного храма во имя Богоявления Господня [[Нило-Столобенская пустынь|Ниловой пустыни]], покрытый металлическими листами с нанесённым нитридом титана]]
[[Файл:TiNCoatedPunches NanoShieldPVD Thailand.JPG|мини|Изделия, покрытые нитридом титана]]
Применяется как жаропрочный материал, в частности, из него делают [[Тигель|тигли]] для плавки металлов в бескислородной атмосфере.

В металлургии это соединение встречается в виде относительно крупных (единицы и десятки микрон) неметаллических включений в сталях, легированных титаном. Такие включения имеют на шлифах, как правило, форму квадратов и прямоугольников, их легко идентифицировать методом металлографического анализа. Такие крупные частицы нитрида титана, образующиеся из расплава, приводят к ухудшению качества литого металла.

Нитрид титана используется для создания износостойких покрытий металлорежущего инструмента.

Используется в микроэлектронике в качестве [[Диффузионный барьер|диффузионного барьера]] совместно с медной металлизацией и др.

Также нитрид титана применяется в качестве износостойкого и декоративного покрытия. Изделия, покрытые им, по внешнему виду похожи на золото и могут иметь различные оттенки, в зависимости от соотношения металла и азота в соединении. Нанесение покрытия из нитрида титана производится в специальных камерах термодиффузионным методом. При высокой температуре титан и азот реагируют вблизи поверхности покрываемого изделия и диффундируют в саму структуру металла.

Соединение не используется для покрытия электрических контактов.

Напыление из нитрида титана используют для покрытия [[Зубной имплантат|зубных коронок]], имитирующих золотые, и [[мостовидный протез|зубных мостов]]<ref>{{Cite web |url=https://www.bsmu.by/page/6/5205/ |title=Все о зубных протезах |access-date=2022-02-03 |archive-date=2022-01-23 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220123202608/https://www.bsmu.by/page/6/5205/ |url-status=live }}</ref>.

== См. также ==
* [[Вакуумно-дуговое нанесение покрытий|Метод КИБ]]
* [[PVD-процесс]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{книга
|заглавие = Неорганическая химия |ответственный = под ред. Ю.Д. Третьякова |место = М.
|издательство = Академия |год = 2007 |том = 3 |страниц = 352
}}
{{Соединения титана}}

[[Категория:Нитриды|Т]]
[[Категория:Соединения титана]]
[[Категория:Имитации золота]]
[[Категория:Соединения азота по алфавиту]]

Нитрид титана - История изменений

imported>LNTG в 06:55, 25 сентября 2025