Получение нитридов титана

13.09.2019

При прокаливании смеси двуокиси титана с углеродом в токе азота образующийся промежуточный продукт (металл) соединяется с азотом по следующей основной реакции:

При этом возможны побочные реакции:


Получаемый порошок нитрида титана почти не загрязнен карбидом титана, так как температуры образования последнего значительно выше.

Многие исследователи получили таким способом образцы нитрида титана. Фридерик и Зиттиг, например, весьма тщательно смешивали двуокись титана или рутил с обожженным древесным углем и прокаливали смесь в атмосфере чистого азота в молибденовых или вольфрамовых лодочках в трубчатой электрической печи при 1250° в течение 3 час. Полученный продукт содержал 76,1 % Ti, 21,9% N и 1,96% нерастворимого остатка (теоретический состав нитрида титана 77,4% Ti и 22,6% N). Остаток, не растворяющийся в царской водке, состоял из SiO2 и голубоватой двуокиси титана.

Многие исследователи использовали для получения нитрида титана двуокись титана, обрабатывая ее аммиаком. Нитрид титана можно получить в результате взаимодействия гидрида титана с чистым азотом при 1800—1900°. Фостер сообщает о получении нитрида титана при нагреве гидрида в токе аммиака в течение 100 час. при 1000°. Можно непосредственно азотировать чистый металлический титан.

Эрлих нагревал в атмосфере весьма чистого азота грубую стружку титана в течение 2—3 час. в электрической печи при 1200°. Полученный нитрид состава TiN0,95 был измельчен и подвергнут вторичной азотизации, что привело к образованию мононитрида титана стехиометрического состава. Нитриды с более высоким содержанием азота не наблюдались. Нагревая смесь нитрида титана и чистого металлического порошка, можно получать нитриды, обедненные азотом.

Основываясь на предложении Руффа и Эйснера, Бретер получил нитрид титана при взаимодействии тетрахлорида титана и аммиака. Осуществляя этот процесс при температурах ниже 1400°, получают нитрид титана, в решетке которого остаются вакантными 15—20% позиций атомов титана, что обусловливает значительное изменение периода решетки.

Весьма чистые препараты нитрида титана получают способом наращивания. Подвергая термической диссоциации смесь паров тетрахлорида титана, азота и водорода, осаждают нитрид титана на раскаленной вольфрамовой нити. Впервые о таком получении нитрида титана упоминают Ван-Аркель и Боер. При получении наращиванием титана и карбида титана образовался также нитрид титана. По Moepcy и Кемпбеллу с сотр., осаждение удается осуществить при температуре нити 1100—1700°, лучше всего при одновременном присутствии в газовой фазе азота и водорода, в аппаратуре, показанной на рис. 18. Можно получить и монокристаллы (в виде проволоки) и поликристаллические блестящие осадки цвета меди или золота.

Оптимальными условиями выделения нитрида титана из газовой фазы являются: температура нити около 1450°; общее давление 300—400 мм рт. ст.; парциальное давление тетрахлорида титана около 17 мм рт. ст.; отношение водорода и азота 1:1.

Недавно Мюнстер и Раппарт наблюдали, что TiN можно осадить из газовой фазы на поверхности железа при отсутствии H2 по реакции 2TiCl4 + 4Fe + N2 = 2 TiN + 4FeCl2. Эта реакция идет и в присутствии водорода (одновременно с реакцией 2TiCl4 + 4Н2 + N2 = 2TiN + 8НСl), причем в этом случае отложения TiN получаются пористыми. Можно сначала вести процесс без водорода, получая плотн-ое, хорошо сцепленное с основой покрытие высокой твердости, а затем добавлять водород после исчезновения из газовой фазы FeCl2.

Технический, весьма твердый нитрид титана, заменяющий алмаз, получают плавлением порошка титана в дуговой печи в атмосфере азота.

Имеется ряд сообщений о производстве изделий из нитрида титана; об их практическом применении при высоких температурах пока ничего не известно.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна