Titaan nitride poeder

Titaannitride (TiN) poeder is een extreem hard keramisch materiaal met unieke eigenschappen die het geschikt maken voor gebruik in verschillende industrieën. Dit artikel geeft een overzicht van titaniumnitridepoedermet inbegrip van de samenstelling, belangrijkste kenmerken, productieproces en toepassingen.

Overzicht van titanium nitride poeder

Titaannitride of TiN is een goudgele keramische verbinding die bestaat uit titaan en stikstofatomen. De chemische formule is TiN.

Enkele belangrijke kenmerken van titaniumnitridepoeder zijn:

• Extreme hardheid - bijna zo hard als diamant
• Uitstekende weerstand tegen slijtage en corrosie
• Hoge thermische stabiliteit
• Metallic gouden kleur
• Elektrisch geleidend
• Biocompatibel en niet-giftig

De unieke combinatie van eigenschappen heeft ertoe geleid dat TiN-poeder wordt gebruikt voor oppervlaktebekledingstoepassingen in onder andere gereedschappen, auto-onderdelen, turbines en medische implantaten.

De volgende paragrafen geven meer details over de samenstelling, kenmerken, productie en toepassingen van titaniumnitridepoeder.

Samenstelling en kenmerken van Titaan nitride poeder

Eigendom	Beschrijving	Eenheden
Chemische formule	TiN
Chemische samenstelling (typisch)	- Titanium (Ti): Min. 77,0 wt%<br> - Stikstof (N): Min. 20,0 wt%<br> - Koolstof (C): Max. 0,1 wt%	wt%
Kristalstructuur	NaCl-type kubisch gecentreerd
Deeltjesgrootte	Afhankelijk van de toepassing<br> - Gemicroniseerde poeders: &lt; 10 micron<br> - Submicron poeders: &lt; 1 micron<br> - Nanopoeders: &lt; 100 nanometer	microns, nanometers
Uiterlijk	Goudkleurig
Smeltpunt	~2930°C	°C
Dikte	5,22 - 5,44 g/cm³	g/cm³
Hardheid	Vickers-hardheid: 1800-2100 HV<br> Mohs hardheid: 8-9	HV
Elasticiteitsmodulus	550 ± 50 GPa	GPa
Thermische expansiecoëfficiënt	9.35 × 10-⁶ K-¹	K-¹
Elektrische geleiding	Metaalgeleider (geleidbaarheid varieert met stoichiometrie en onzuiverheden)	S/m
Warmtegeleiding	Hoog (15-30 W/mK)	W/mK
Supergeleidende Overgangstemperatuur	Tot 6,0 K (enkelvoudige kristallen)	K
Chemische stabiliteit	Uitstekende weerstand tegen de meeste chemicaliën bij kamertemperatuur<br> Reageert met zuurstof bij hoge temperaturen (&gt; 800°C)
Biocompatibiliteit	Over het algemeen beschouwd als biocompatibel

Productieproces van titanium nitride poeder

Proces	Beschrijving	Voordelen	Nadelen
Nitridatie	Dit is de meest gebruikte methode om titaniumnitridepoeder te produceren. Hierbij wordt titaniumgrondstof gereageerd met stikstofgas of ammoniak bij hoge temperaturen (meestal boven 900 °C). De reactie kan worden uitgevoerd in verschillende reactorconfiguraties, waaronder wervelbedden, roterende reactoren en plasmareactoren.	- Gevestigde en betrouwbare technologie - Produceert zeer zuiver TiN-poeder - Biedt goede controle over de poedermorfologie	- Vereist hoge temperaturen, wat leidt tot hoger energieverbruik - Deeltjesgrootte en -grootteverdeling kunnen moeilijk te controleren zijn bij hoge temperaturen - Kans op zuurstofverontreiniging als dit niet zorgvuldig gecontroleerd wordt
Carbothermische reductie	Bij deze methode wordt een mengsel van titaniumdioxide (TiO2), koolstof (grafiet of houtskool) en stikstofgas verhit tot hoge temperaturen (ongeveer 1300°C). De koolstof werkt als een reductiemiddel, waardoor het titaniumdioxide wordt omgezet in titaniumnitride.	- Biedt een potentieel goedkoper alternatief voor nitridatie - Kan worden gebruikt om titaniumnitride te produceren met specifieke carbonitridesamenstellingen	- Complexere reactiechemie in vergelijking met nitridatie - Strikte controle over de verhouding van het uitgangsmateriaal en de reactieomstandigheden is cruciaal om de gewenste productzuiverheid te bereiken - Mogelijk zijn extra nabewerkingsstappen nodig om onzuiverheden te verwijderen
Reactief kogel malen	Dit is een hoogenergetisch mechanisch-chemisch proces waarbij titaanpoeder en een stikstofbron (vaak ureum) samen worden gemalen in een hoogenergetische kogelmolen. De mechanische kracht van de maalkogels breekt de deeltjes en bevordert de reactie in vaste toestand tussen titanium en stikstof, waarbij titaniumnitride wordt gevormd bij relatief lage temperaturen (rond kamertemperatuur).	- Geschikt voor het produceren van titaniumnitridepoeder van nanogrootte - Lager energieverbruik vergeleken met hogetemperatuurmethoden - Kan een schaalbaar proces zijn	- Relatief nieuwe technologie met voortdurend onderzoek en ontwikkeling - Kan verontreiniging van de maalmedia introduceren - Het bereiken van een uniforme deeltjesgrootteverdeling kan een uitdaging zijn
Chemische dampdepositie (CVD)	Bij deze methode worden voorlopergassen met titanium en stikstof in een verwarmde reactiekamer gebracht. De gassen ontleden en reageren om titaniumnitride deeltjes te vormen, die vervolgens op een substraat worden afgezet of als poeder worden verzameld.	- Zeer veelzijdige methode die poeders kan produceren met eigenschappen op maat - Maakt nauwkeurige controle mogelijk over deeltjesgrootte en morfologie	- Complexe en dure procesapparatuur vereist - Beperkte productiecapaciteit vergeleken met andere methoden - Veiligheidsoverwegingen door het gebruik van potentieel gevaarlijke precursorgassen
Fysieke dampdepositie (PVD)	Net als bij CVD verdampt PVD titanium in een vacuümomgeving en reageert het met stikstofgas. Het verdampte titanium kan worden gegenereerd met verschillende technieken zoals sputteren, kathodische boogafzetting of elektronenstraalverdamping.	- Geschikt voor het produceren van zeer zuivere en goed gedefinieerde titaniumnitride dunne films of poeders - Biedt goede controle over laagdikte en samenstelling	- Zeer gespecialiseerde en dure apparatuur - Beperkte productiesnelheid voor poederproductie - Depositie langs het zicht, waardoor het ongeschikt is voor complexe geometrieën

Toepassingen en gebruik van titanium nitride poeder

Categorie	Sollicitatie	Hefboomeffecten	Details
Snijgereedschappen	Boren, frezen, frezen	Hoge hardheid, slijtvastheid, lage wrijvingscoëfficiënt	Titaannitride (TiN) poeder is een populaire keuze voor het coaten van snijgereedschappen vanwege de uitzonderlijke hardheid, die de standtijd tot drie keer verlengt in vergelijking met ongecoat gereedschap. De lage wrijvingscoëfficiënt van TiN coatings vermindert de wrijving tussen het gereedschap en het werkstuk, wat de warmteontwikkeling minimaliseert en de snijefficiëntie verbetert. Bovendien voorkomt de slijtvastheid van TiN afschilfering en degradatie van de snijkant, waardoor scherpe sneden langer behouden blijven.
Medische apparaten	Scalpelmesjes, botzagen, orthopedische implantaten	Biocompatibiliteit, slijtvastheid, scherpte	Op medisch gebied wordt TiN poeder gebruikt voor het coaten van chirurgische instrumenten zoals scalpels en botzagen. De biocompatibele aard maakt het veilig voor implantatie in het lichaam. Bovendien zorgt de slijtvastheid van TiN coatings ervoor dat deze instrumenten hun scherpte behouden tijdens procedures, wat leidt tot schonere sneden en betere resultaten voor de patiënt. TiN wordt ook gebruikt om sommige orthopedische implantaten te coaten, zoals heupprothesen, omdat het de slijtvastheid verbetert en de wrijving op het raakvlak tussen implantaat en bot vermindert, wat de stabiliteit van het implantaat op lange termijn bevordert.
Decoratieve coatings	Kostuumjuwelen, autoafwerking	Aantrekkelijke gouden kleur, hoge duurzaamheid	Naast de functionele toepassingen wordt TiN poeder ook gewaardeerd voor zijn esthetische eigenschappen. De metallic gouden kleur van TiN coatings maakt ze ideaal voor decoratieve doeleinden in kostuumjuwelen en auto-onderdelen. In tegenstelling tot echt vergulden biedt TiN een superieure duurzaamheid en krasbestendigheid, waardoor de glans lange tijd behouden blijft. Deze combinatie van esthetiek en functionaliteit maakt TiN poeder een aantrekkelijke keuze voor fabrikanten die op zoek zijn naar een balans tussen stijl en duurzaamheid.
Consumentengoederen	Sanitair, deurknoppen	Corrosiebestendigheid, slijtvastheid, esthetische aantrekkingskracht	De gunstige eigenschappen van TiN strekken zich uit tot alledaagse consumptiegoederen. Een veel voorkomende toepassing is de coating van sanitair en deurknoppen. De corrosiebestendigheid van TiN beschermt deze voorwerpen tegen aanslag en slijtage, vooral op plaatsen die blootstaan aan vocht. Daarnaast voorkomt de slijtvastheid van TiN coatings krassen en zorgt het ervoor dat kranen en deurknoppen soepel blijven werken. In sommige gevallen wordt een toplaag van TiN gebruikt over een nikkel- of chroombasislaag, wat zorgt voor een combinatie van duurzaamheid, corrosiebestendigheid en een vleugje gouden elegantie.
Halfgeleiders	Diffusiebarrières, elektrische geleiders	Hoge thermische stabiliteit, goed elektrisch geleidingsvermogen	Op het gebied van halfgeleiders speelt TiN-poeder een cruciale rol in het fabricageproces. Dunne lagen TiN worden afgezet op silicium wafers om te fungeren als diffusiebarrières die voorkomen dat ongewenste elementen door de lagen migreren en de elektrische eigenschappen van het apparaat verstoren. TiN heeft ook een goed elektrisch geleidingsvermogen, waardoor het geschikt is voor gebruik als elektrische contacten in geïntegreerde schakelingen.
Opkomende toepassingen	Zonnecellen, architecturale coatings	Breed spectrum van eigenschappen	Onderzoek en ontwikkeling verkennen nieuwe toepassingen voor TiN-poeder. Op het gebied van zonne-energie worden TiN-coatings onderzocht op hun potentieel om de efficiëntie van zonnecellen te verbeteren. Het vermogen van TiN om bepaalde golflengtes van licht te absorberen en andere te reflecteren, zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van efficiëntere apparaten die licht oogsten. Daarnaast maakt de combinatie van eigenschappen van TiN, waaronder hardheid, corrosiebestendigheid en een zelfsmerend effect, het een veelbelovende kandidaat voor architecturale coatings op gebouwen. Deze coatings zouden bescherming kunnen bieden tegen barre weersomstandigheden, zelfreinigende eigenschappen kunnen verbeteren en mogelijk de esthetische aantrekkingskracht van structuren kunnen verbeteren.

Specificaties van Titaan nitride poeder

Poeders van titaniumnitride zijn verkrijgbaar in verschillende zuiverheidsgraden, deeltjesgrootteverdelingen en morfologieën, en kunnen worden aangepast aan de vereisten van de toepassing.

Enkele belangrijke TiN poederspecificaties:

Specificatie	Details
Puurheid	99% titaniumnitridegehalte minimaal voor de meeste toepassingen. Ook lagere zuiverheden ~92%-95% voor niet-kritische toepassingen.
Deeltjesvorm morfologie	Variërend van bolvormig, geagglomereerd tot hoekig
Deeltjesgrootteverdeling (d50)	Bereik van nanoschaal 30-50 nm tot micronkwaliteit 2-5 μm voor coatings van gereedschappen/onderdelen. Ook submicronkwaliteit ~0,5 μm komt vaak voor.
Specifiek oppervlak (SSA)	Van weinig 5 m2/g voor micronkwaliteiten tot 15-30 m2/g voor nanopoeder
Kleur	Metallic helder goud
Smeltpunt	2950°C
Mohs-hardheid	8.5
Kristal structuur	Kubisch - NaCl-type
Dikte	5,22 g/cm3
Zuurstof/koolstofgehalte	Onder 1% is zuurstofgehalte belangrijk voor hoge zuiverheid

Tafel 1: Titaannitride specificaties samenvatting

Deze poederspecificaties kunnen tijdens de productie op maat worden aangepast aan de beoogde industriële toepassingen.

Wereldwijde leveranciers en prijzen

Regio	Grote leveranciers	Product	Prijs (USD/kg)	Belangrijke overwegingen
Noord-Amerika	Amerikaanse elementen, Amerikaanse titaniummolens, Nanoventure	Gemicroniseerd TiN (>1 micron)	100-200	Biedt een goede balans tussen kosten en prestaties voor slijtvaste coatings
	Alfa Aesar, ATI Speciale Materialen	Nanometer TiN (<100 nm)	400-800	Hoog oppervlak, ideaal voor elektronica- en katalysetoepassingen
	Praxair Oppervlaktetechnologieën	Grondstoffen voor CVD (chemische dampdepositie)	Prijs op aanvraag	Consistente kwaliteit en deeltjesgrootte cruciaal voor dunne filmcoatings
Europa	H.C. Starck, Sandvik Hyperion, Plansee	TiN voor algemene doeleinden	80-150	Breed beschikbaar bij gerenommeerde Europese producenten
	Evonik Industries, Arkema	Zeer zuiver TiN (99,9%+)	250-500	Gevraagd door de lucht- en ruimtevaartindustrie en de medische hulpmiddelenindustrie
	NanoMaterialen	Ultrafijn TiN (<50 nm)	800-1200	Toonaangevende leverancier voor onderzoek en ontwikkeling
Azië-Pacific	China National Bluestar (CNB), Fangda Koolstof Nieuw Materiaal, Ningbo Tianxiang	Commerciële kwaliteit TiN	50-80	Kosteneffectieve optie voor bulktoepassingen
	Toda Metaal, Mitsui Mijnbouw & Smelten	Hoogwaardige TiN	120-200	Bekend om kwaliteit en consistentie in Azië
	Kojundo Chemisch Laboratorium	Gespecialiseerde TiN-kwaliteiten (bijv. gedoteerd)	Prijs op aanvraag	Expertise in op maat gemaakte poeders voor specifieke behoeften

Vergelijking tussen titaniumnitride en andere harde coatings

Eigenschappen Vergelijking

Eigenschappen	Titaannitride	Chroomnitride	Aluminium Titaan Nitride	Diamantachtige koolstof	Titaancarbide
Hardheid (HV)	2000 – 2400	1400 – 1800	3200 – 3400	1000 – 1500	2800 – 3400
Kracht	Uitstekend	Goed	Superieur	Erg goed	Extreem hoog
Slijtvastheid	Extreem hoog	Gematigd	Uitzonderlijk hoog	Gematigd	Uitzonderlijk hoog
Corrosieweerstand	Hoog	Gematigd	Heel hoog	Laag	Hoog
Oxidatie weerstand	Gematigd	Goed	Uitstekend	Goed	Goed
Wrijvingscoëfficiënt	0.5	0.35 – 0.6	0.4	0.1 – 0.2	0.25 – 0.35
Kleur	Helder goud	Grijs	Donkerpaars	Grafietgrijs	Blauw-grijs
Max. Bedrijfstemperatuur (°C)	500	750	800	250	600
Kosten	Gematigd	Laag	Hoog	Hoog	Hoog
Toxiciteit	Niet-giftig	Bevat Cr, Co	Niet-giftig	Niet-giftig	Niet-giftig

Voordelen van titaniumnitride

Enkele voordelen van titaniumnitride coatings ten opzichte van andere alternatieven:

• Extreme hardheid voor slijtagebescherming met classificatie vergelijkbaar met TiC
• Corrosiebestendigheid geschikt voor de meeste productieomgevingen
• Hoge temperatuurstabiliteit met behoud van hardheid tot ~500°C
• Lage toxiciteit - veilig voor medische apparatuur/implantaten in tegenstelling tot CrN
• Uitstekende hechting op titaniumlegering en roestvrijstalen substraat
• Bio-inert maakt goedkeuring voor biocompatibiliteit eenvoudiger
• Neutrale wrijvingscoëfficiënt voorkomt vreten van onderdelen
• Hogere oxidatieweerstand versus TiC-coatings

Beperkingen van titaniumnitride

Ondanks de veelzijdige prestaties heeft titaniumnitride enkele beperkingen:

• Lagere temperatuurstabiliteit dan AlTiN, dat stabiel is boven 800°C
• Relatief lagere taaiheid en schokbestendigheid in vergelijking met DLC
• Hogere spanning op de coating kan na verloop van tijd resulteren in barsten/afbladderen
• Niet aanbevolen voor zure omgevingen vanwege spontane oxidatie
• Duurder in vergelijking met eenvoudige Cr- of WC-coatings
• Metaalbewerkingsprocessen kunnen metaalgruis over de TiN-afwerking smeren

Wanneer alternatieven kiezen in plaats van titaniumnitride

Andere coatings kunnen beter geschikt zijn dan TiN als:

• Bedrijfstemperaturen hoger dan 500°C (gebruik AlTiN of chroomnitride)
• Superieure bestendigheid tegen benodigde schokbelastingen (denk aan DLC)
• Doorsturen van RF-signalen vereist, bijv. luchtvaart/telecom (betere optie DLC)
• Blootgesteld aan halogeenzuren of andere zeer corrosieve media (kies DLC)

Voor- en nadelen van een Titanium Nitride coating

Functie	Pluspunten	Nadelen
Slijtvastheid	* Verlengt de levensduur van gereedschap aanzienlijk door wrijving en slijtage te verminderen. Snijgereedschappen, boren en andere werktuigen gaan langer mee, waardoor de vervangingskosten en stilstandtijd afnemen. * Biedt superieure bescherming tegen schurende materialen, waardoor het ideaal is voor het bewerken van composieten, hout en bepaalde metalen.	* Breekbaarheid: Hoewel TiN hard is, kan het afbrokkelen of afschilferen als het wordt blootgesteld aan grote schokken of overmatige kracht. Mogelijk niet geschikt voor zware percussietoepassingen. * Dikte
Wrijvingsvermindering	* Verlaagt de wrijvingscoëfficiënt, wat leidt tot soepelere snijbewerkingen. Dit vermindert de warmteontwikkeling, die gereedschap kan beschadigen en de kwaliteit van het werkstuk kan aantasten. * Minimaliseert het energieverbruik tijdens het bewerken, wat resulteert in kostenbesparingen en een milieuvriendelijker proces.	* De prestaties kunnen variëren afhankelijk van het materiaal dat wordt bewerkt. Voor sommige toepassingen kan smering nog steeds nodig zijn.
Corrosieweerstand	* TiN werkt als een barrière tegen corrosie en beschermt het onderliggende metaal tegen roest en andere omgevingsfactoren. * Behoudt de integriteit en functionaliteit van gereedschappen en onderdelen in zware omgevingen.	* Niet zo effectief tegen bepaalde chemicaliën of sterk corrosieve stoffen. * Andere coatings kunnen beter geschikt zijn voor extreme corrosiebestendigheid.
Thermische stabiliteit	* Presteert goed bij hoge temperaturen, waardoor het geschikt is voor bewerkingstoepassingen met hoge snelheid. * Vermindert hittegerelateerde gereedschapsslijtage en behoudt de maatnauwkeurigheid van bewerkte onderdelen.	* Is mogelijk niet de beste keuze voor omgevingen met extreem hoge temperaturen waar andere geavanceerde coatings uitblinken.
Esthetiek	* Onderscheidende gouden of gelige tint die vaak wordt geassocieerd met gereedschap met hoge prestaties. * Verbetert de visuele aantrekkingskracht van bepaalde producten.	* Cosmetisch voordeel is ondergeschikt aan de functionele voordelen. * Kleur kan licht variëren afhankelijk van het depositieproces.
Kosten	* Relatief betaalbaar in vergelijking met sommige andere geavanceerde coatingtechnologieën. * Biedt een aanzienlijke prestatieverbetering tegen een redelijke kostprijs.	* De initiële coatingkosten moeten worden afgewogen tegen de voordelen van langere standtijden en verbeterde bewerkingsefficiëntie.
Milieu-impact	* Vermindert verspilling door de levensduur van gereedschap te verlengen, waardoor minder vaak hoeft te worden vervangen. * Draagt bij aan een duurzamer bewerkingsproces.	* Het coatingproces zelf kan het gebruik van specifieke chemicaliën met zich meebrengen, waarvoor de juiste verwijderingsprocedures nodig zijn.

FAQ

V: Waarom is titaniumnitride goud van kleur?

A: De gouden kleur is het resultaat van de lichtabsorptie/reflectie-eigenschappen van de kristallijne structuur van titaniumnitride die de met plasma of damp afgezette TiN-coatings hun kenmerkende gouden afwerking geeft.

V: Is titaniumnitride giftig?

A: Nee, titaniumnitride keramiek wordt beschouwd als volledig niet-toxisch en bio-inert, waardoor het veilig is voor gebruik in biomedische implantaten volgens de ISO 10993 biocompatibiliteitsnormen.

V: Welke dikte van TiN-coating moet worden gebruikt?

A: Het typische diktebereik is 1-5 micron. Dunnere coatings van 0,5-1 micron bieden bescherming tegen slijtage. Folies van 2-5 micron bieden weerstand tegen corrosie en erosie voor een langere levensduur.

V: Verhoogt of verlaagt de TiN-coating de wrijving?

A: TiN verlaagt de wrijvingscoëfficiënt aanzienlijk ten opzichte van staal. Exacte waarden variëren van 0,4 tot 0,9, afhankelijk van het materiaal van de tegenhanger, waardoor de totale wrijving afneemt maar vastlopen door vreten wordt voorkomen.

V: Wat is de typische hardheid van titaniumnitride films?

A: Hardheidswaarden variëren van 2000-2500 Vickers bij afzetting als dunne film met PVD- of CVD-technieken, een van de hoogste waarden die haalbaar zijn voor commerciële coatings.

V: Wat is aqua titaniumnitride?

A: Aqua TiN verwijst naar een titanium carbonitride coating gelegeerd met 8-20% silicium die een aquablauwe kleur afwerking geeft naast uitstekende tribologische prestaties tot 700 deg. C temperaturen.

V: Voorkomt TiN-coating vreten en adhesieslijtage?

A: Ja, titaniumnitride wordt op grote schaal gebruikt in toepassingen zoals vormen/ponsen/trekken waar het dient als een uitstekende anti-kristallijne en anti-roestlaag, zelfs bij grenssmering.

V: In welke industrieën worden coatings van titaniumnitride gebruikt?

A: Alle belangrijke productiesectoren, waaronder de auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, textiel, verpakking, elektronica, staal, petrochemie, de medische sector enz. gebruiken TiN-films om de prestaties en betrouwbaarheid van kritieke onderdelen en gereedschappen te verbeteren.

ken meer 3D-printprocessen

Veelgestelde vragen (FAQ)

1) What purity and stoichiometry are ideal for Titanium Nitride Powder in coatings?

• Aim for ≥99% TiN with near-stoichiometric Ti:N ≈ 1.0 ± 0.05. Off-stoichiometry (TiN1±x) shifts color/conductivity and can reduce hardness and oxidation resistance.

2) How does particle size affect TiN powder performance in PVD/CVD feedstocks or thermal spray?

• Submicron/nano TiN (<500 nm) improves densification and smoothness in sintered or slurry-based routes; 1–5 µm is common for HVOF/APS blends to balance flowability, deposition rate, and coating density.

3) What’s the practical oxidation limit for TiN-coated tools?

• TiN maintains performance up to ~500–550°C in air. Above this, TiO2/Nb-based oxides can form, raising friction and reducing hardness. For >600–800°C, consider AlTiN/TiAlN multilayers.

4) Is Titanium Nitride Powder electrically conductive enough for electronics?

• Yes. TiN is a metallic conductor (ρ typically 20–80 µΩ·cm). Conductivity depends on stoichiometry and impurities; high oxygen raises resistivity. Suitable as diffusion barrier and electrode layers.

5) How should TiN powder be stored to preserve quality?

• Store in sealed, dry containers (<10% RH), away from oxidizers; minimize ambient exposure. For nano-TiN, use inert-gas purged packaging and gentle deagglomeration before use.

2025 Industry Trends

• Multilayer and nanolaminate stacks: TiN/TiAlN, TiN/CrN, and TiN/DLC architectures deliver higher hot hardness and tailored friction.
• Electrification/semiconductor use: TiN barriers and seed layers see steady growth; tighter control of oxygen and carbon impurities.
• Sustainable manufacturing: Lower-temperature nitridation and reactive ball milling scale-up to reduce energy intensity; EPDs become common in RFQs.
• Medical device adoption: TiN remains a nickel-free, MRI-safe coating with validated ISO 10993 biocompatibility.
• Data-driven QC: Suppliers add PSD files, XRD phase purity, O/N/C content, and colorimetry (Lab*) metrics on CoAs.

2025 Snapshot: Titanium Nitride Powder KPIs

Metric (2025e)	Typical Value/Range	Notes/Source
Purity (TiN content)	≥99.0–99.9%	Supplier CoAs
Stoichiometry (Ti:N)	0.95–1.05	XPS/EDS/XRD verification
Particle size (common)	d50 0.5–5 µm; nano 30–100 nm	Application dependent
Vickers hardness of TiN coatings	2000–2500 HV	PVD/CVD films
Thermal stability (air)	~500–550°C practical	Above this, oxidation accelerates
Electrical resistivity (bulk films)	20–80 µΩ·cm	Stoichiometry/impurity dependent
Price band (micron grade)	~$80–$200/kg	Region/spec/volume dependent
Price band (nano grade)	~$400–$1,000/kg	High SSA, tighter impurity control

Authoritative sources:

• ASM Handbook, Vol. 5A/B (Surface Engineering): https://www.asminternational.org
• ISO 10993 biocompatibility series: https://www.iso.org
• AMPP/NACE corrosion resources: https://www.ampp.org
• Key reference text: Vepřek & Reiprich on superhard nitride coatings (literature reviews in Thin Solid Films/Surf. Coat. Technol.)

Latest Research Cases

Case Study 1: TiN/TiAlN Nanolaminate for High-Speed Milling (2025)

• Background: A cutting tool OEM needed higher hot hardness than monolithic TiN for dry milling of alloy steels.
• Solution: Implemented multilayer TiN/TiAlN stack (period ~20–40 nm) using cathodic arc PVD; optimized TiN powder-derived targets with O ≤0.3 wt% and narrow PSD for stable arc spots.
• Results: Tool life +38% at 180 m/min; average COF −12% vs. TiN; flank wear variability reduced by 25% across 5 lots.

Case Study 2: Low-Temperature Reactive Ball Milling TiN for Biomedical Instruments (2024/2025)

• Background: A surgical blade producer sought smoother, harder coatings compatible with heat-sensitive substrates.
• Solution: Produced nano TiN via reactive ball milling (urea route), consolidated into sputter targets; deposited TiN at ≤250°C with bias control for low roughness.
• Results: Edge retention +22% over 10 sterilization cycles; ISO 10993 cytotoxicity passed; surface Ra reduced from 18 nm to 9 nm vs. legacy process.

Meningen van experts

• Prof. Allan Matthews, Professor of Surface Engineering, University of Manchester
• Viewpoint: “Layer architecture matters as much as chemistry—TiN remains a workhorse, but pairing it in nano-multilayers unlocks higher hot hardness and improved wear.”
• Dr. Martina Köhler, Head of Coating R&D, Wieland Group
• Viewpoint: “Controlling oxygen below 0.3–0.5 wt% in Titanium Nitride Powder is pivotal for consistent color, conductivity, and adhesion in electronics and decorative markets.”
• Dr. Paolo Colombo, Materials Scientist, Veneto Nanotech (independent consultant)
• Viewpoint: “Reactive milling has matured: with proper contamination control, nano-TiN powders enable dense targets and low-temperature coatings without sacrificing hardness.”

Practical Tools/Resources

• Standards and testing: ISO 10993 (biocompatibility), ASTM E2549 (XPS), ASTM E112 (grain size for consolidated targets), ASTM G133 (pin-on-disk wear), ASTM B964 (powder flow)
• Metrology: XRD for phase/stoichiometry, XPS/EDS for composition, laser diffraction/DLS for PSD, BET for SSA, nanoindentation for hardness, AFM/optical profilometry for roughness
• Process guides: PVD/CVD parameter maps (bias, pressure, temperature), HVOF/APS deposition references for nitride ceramics
• Design references: ASM Surface Engineering; Elsevier’s Surface & Coatings Technology journal
• Supplier diligence: Request CoAs with O/N/C, PSD (D10/D50/D90), SSA, XRD purity, Lab* color, and lot genealogy; verify RoHS/REACH compliance

Implementation tips:

• Match particle size to process: nano for dense targets/thin films; 1–5 µm for thermal spray and sintered inserts.
• Keep oxygen and carbon low to stabilize color and electrical/tribological performance; use inert handling for nano grades.
• For high-heat cutting, prefer TiN as part of multilayer stacks; for corrosion-demanding environments, validate with ASTM G48/G31 as needed.
• Validate adhesion (scratch tests), hardness (nanoindentation), and friction under application-relevant loads and temperatures before scale-up.

Last updated: 2025-10-13
Changelog: Added 5-question FAQ, 2025 KPI table, two case studies (TiN/TiAlN nanolaminate tools and low-temp nano-TiN coatings), expert viewpoints, and practical tools/resources with implementation guidance for Titanium Nitride Powder
Next review date & triggers: 2026-04-20 or earlier if new ISO/ASTM test methods are released, major supplier CoA practices change, or significant advances in TiN multilayer/co-deposition and reactive milling are published