Carbonitrure de titane
Le carbonitrure de titane est une céramique réfractaire de formule générale TiC1−x Nx, où 0 < x < 1, souvent notée Ti(C,N). Il s'agit d'un cristal mixte de carbure de titane TiC et de nitrure de titane TiN. Le matériau distribué commercialement a souvent une stœchiométrie proche d'un mélange équimolaire Ti2CN[4] de ces deux composés. Il allie la très grande dureté du TiC, qui est ultradur, à l'inertie chimique du TiN, qui est ultraréfractaire, en un cermet particulièrement résistant à l'usure des surfaces[3]. Des particules de carbonitrure de titane dans une matrice ductile appropriée donnent un matériau susceptible de surpasser les carbures cémentés WC/Co. En pratique, la composition de ces matériaux peut être fort variable, y compris dans le rapport entre le métal et les deux non-métaux, qui peut ne pas être égal à 1 — une étude de 2018 portait par exemple sur le matériau Ti(C0,6,N0,4)0,8[5].
| Carbonitrure de titane | |||
| Identification | |||
|---|---|---|---|
| No CAS | |||
| No ECHA | 100.121.957 | ||
| No CE | 603-147-4 | ||
| Apparence | poudre gris foncé[1] | ||
| Propriétés chimiques | |||
| Formule | CNTi2 |
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| Masse molaire[2] | 121,751 ± 0,003 g/mol C 9,86 %, N 11,5 %, Ti 78,63 %, |
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| Propriétés physiques | |||
| T° fusion | 2 950 °C[3] | ||
| Masse volumique | 5,08 g/cm3[1] (apparente : 0,23 g/cm3 pour des particules de moins de 150 nm[1]) | ||
| Précautions | |||
| SGH[1] | |||
 Attention |
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| Transport[1] | |||
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| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | |||
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Le carbonitrure de titane est souvent utilisé en couche mince notamment pour les revêtements d'outils de tour. Il est possible de le déposer de plusieurs manières :
- par dépôt physique en phase vapeur[6] (PVD) :
- par dépôt chimique en phase vapeur (CVD), là encore selon plusieurs méthodes[7],[8],[9] :
- Carbonitrure haute température (carbonitrure HT) :
- Carbonitrure moyenne température (carbonitrure MT) :
L'avantage du carbonitrure à température modérée est que la couche se développe uniformément en raison du groupe cyanure de l'acétonitrile CH3CN. Seul le carbonitrure 50/50 peut être produit en l'absence d'azote N2. Dans le cas du carbonitrure HT, en revanche, les différentes vitesses de réaction du méthane CH4 et de l'azote jouent un rôle important.
Notes et références
modifier- (en) « Titanium Carbonitride Nanoparticles », sur americanelements.com, American Elements (en) (consulté le ).
- Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
- (en) Thomas A.Wolfe, Thomas J.Jewett et Raj P. Singh Gaur, « 1.06 - Powder Synthesis », Comprehensive Hard Materials, vol. 1, , p. 185-212 (DOI 10.1016/B978-0-08-096527-7.00006-4, lire en ligne).
- Fiche Sigma-Aldrich du composé Titanium carbonitride, consultée le 22 décembre 2022.
FDS : (en) « Titanium carbonitride » [PDF], sur sigmaaldrich.com, Sigma-Aldrich, (consulté le ) -
(en) Linus von Fieandt, Kristina Johansson, Erik Lindahl, Tommy Larsson, Mats Boman et David Rehnlund, « Corrosion properties of CVD grown Ti(C,N) coatings in 3.5 wt-% NaCl environment », Corrosion Engineering, Science and Technology, vol. 53, no 4, , p. 316-320 (DOI 10.1080/1478422X.2018.1467150, lire en ligne
).
- (en) P. C. Jindal, A. T. Santhanam, U. Schleinkofer et A. F. Shuster, « Performance of PVD TiN, TiCN, and TiAlN coated cemented carbide tools in turning », International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, vol. 17, nos 1-3, , p. 163-170 (DOI 10.1016/S0263-4368(99)00008-6, lire en ligne).
- (en) L. von Fieandt, T. Larsson, M. Boman et E. Lindahl, « Texture formation in chemical vapor deposition of Ti(C,N) », Journal of Crystal Growth, vol. 508, , p. 90-95 (DOI 10.1016/j.jcrysgro.2018.12.030, lire en ligne).
-
(en) L. von Fieandt, K. Johansson, T. Larsson, M. Boman et E. Lindahl, « On the growth, orientation and hardness of chemical vapor deposited Ti(C,N) », Thin Solid Films, vol. 645, , p. 19-26 (DOI 10.1016/j.tsf.2017.10.037, lire en ligne ).
- (en) Maoxiang Zhu, Sofiane Achache, Pascal Boulet, Agathe Virfeu, Jean-François Pierson et Frédéric Sanchette, « Effects of deposition parameters on the microstructure and mechanical properties of Ti(C,N) produced by moderate temperature chemical vapor deposition (MT-CVD) on cemented carbides », Vacuum, vol. 195, , article no 110650 (DOI 10.1016/j.vacuum.2021.110650, lire en ligne).
