Titannitridpulver

Titannitridpulver (TiN) är ett extremt hårt keramiskt material med unika egenskaper som gör det lämpligt för användning inom olika branscher. Denna artikel ger en översikt över Titannitridpulver, inklusive dess sammansättning, viktigaste egenskaper, tillverkningsprocess och tillämpningar.

Översikt över titannitridpulver

Titannitrid eller TiN är en gyllengul keramisk förening som består av titan- och kväveatomer. Dess kemiska formel är TiN.

Några viktiga egenskaper hos titannitridpulver inkluderar:

• Extrem hårdhet - nästan lika hård som diamant
• Utmärkt slitage- och korrosionsbeständighet
• Hög termisk stabilitet
• Metallisk guldfärg
• Elektriskt ledande
• Biokompatibel och icke-toxisk

Den unika kombinationen av egenskaper har lett till att TiN-pulver används för ytbeläggning av bland annat verktyg, fordonskomponenter, turbiner och medicinska implantat.

I följande avsnitt ges mer information om sammansättning, egenskaper, produktion och användning av titannitridpulver.

Sammansättning och egenskaper hos Titannitridpulver

Fastighet	Beskrivning	Enheter
Kemisk formel	TiN
Kemisk sammansättning (typisk)	- Titan (Ti): Min. 77,0 wt%<br> - Kväve (N): Min. 20,0 wt%<br> - Kol (C): Max. 0,1 wt%	wt%
Kristallstruktur	NaCl-typ ytcentrerad kubisk
Partikelstorlek	Varierar beroende på applikation<br> - Mikroniserade pulver: &lt; 10 mikrometer<br> - Submikrona pulver: &lt; 1 mikron<br> - Nanopulver: &lt; 100 nanometer	mikrometer, nanometer
Utseende	Guldfärgad
Smältpunkt	~2930°C	°C
Täthet	5,22 - 5,44 g/cm³	g/cm³
Hårdhet	Vickers hårdhet: 1800-2100 HV<br> Mohs hårdhet: 8-9	HV
Elasticitetsmodul	550 ± 50 GPa	GPa
Termisk expansionskoefficient	9.35 × 10-⁶ K-¹	K-¹
Elektrisk konduktivitet	Metallisk ledare (ledningsförmågan varierar med stökiometri och föroreningar)	S/m
Termisk konduktivitet	Hög (15-30 W/mK)	W/mK
Supraledande övergångstemperatur	Upp till 6,0 K (enstaka kristaller)	K
Kemisk stabilitet	Utmärkt beständighet mot de flesta kemikalier vid rumstemperatur<br> Reagerar med syre vid höga temperaturer (&gt; 800°C)
Biokompatibilitet	Generellt betraktad som biokompatibel

Tillverkningsprocess för titannitridpulver

Process	Beskrivning	Fördelar	Nackdelar
Nitrering	Detta är den mest använda metoden för att producera titannitridpulver. Den innebär att titanråvara reagerar med kvävgas eller ammoniak vid höga temperaturer (vanligtvis över 900°C). Reaktionen kan utföras i olika reaktorkonfigurationer, inklusive fluidiserade bäddar, roterande reaktorer och plasmareaktorer.	- Etablerad och tillförlitlig teknik - Producerar TiN-pulver med hög renhet - Ger god kontroll över pulvrets morfologi	- Kräver höga temperaturer, vilket leder till ökad energiförbrukning - Partikelstorlek och storleksfördelning kan vara svåra att kontrollera vid höga temperaturer - Risk för syreförorening om den inte kontrolleras noggrant
Karbotermisk reduktion	Metoden innebär att en blandning av titandioxid (TiO2), kol (grafit eller träkol) och kvävgas upphettas till höga temperaturer (ca 1300°C). Kolet fungerar som reduktionsmedel och omvandlar titandioxiden till titannitrid.	- Erbjuder ett potentiellt billigare alternativ till nitrering - Kan användas för att producera titannitrid med specifika karbonitridsammansättningar	- Mer komplex reaktionskemi jämfört med nitrering - Strikt kontroll över förhållandet mellan utgångsmaterial och reaktionsförhållanden är avgörande för att uppnå önskad produktrenhet - Kan kräva ytterligare efterbehandlingssteg för att avlägsna föroreningar
Reaktiv kulfräsning	Detta är en mekanokemisk process med hög energi där titanpulver och en kvävekälla (ofta urea) mals tillsammans i en högenergikulkvarn. Den mekaniska kraften från kvarnkulorna bryter sönder partiklarna och främjar reaktionen i fast tillstånd mellan titan och kväve, varvid titannitrid bildas vid relativt låga temperaturer (runt rumstemperatur).	- Lämplig för tillverkning av titannitridpulver i nanostorlek - Lägre energiförbrukning jämfört med högtemperaturmetoder - Kan vara en skalbar process	- Relativt ny teknik med pågående forskning och utveckling - Kan medföra föroreningar från malmediet - Det kan vara svårt att uppnå en jämn partikelstorleksfördelning
Kemisk förångningsdeposition (CVD)	Metoden innebär att prekursorgaser som innehåller titan och kväve förs in i en uppvärmd reaktionskammare. Prekursorgaserna sönderdelas och reagerar för att bilda titannitridpartiklar, som sedan deponeras på ett substrat eller samlas upp som pulver.	- Mycket mångsidig metod som kan producera pulver med skräddarsydda egenskaper - Möjliggör exakt kontroll över partikelstorlek och morfologi	- Komplex och dyr processutrustning krävs - Begränsad produktionskapacitet jämfört med andra metoder - Säkerhetsproblem på grund av användning av potentiellt farliga prekursorgaser
Fysisk förångningsdeposition (PVD)	I likhet med CVD innebär PVD att titan förångas i en vakuummiljö och reagerar med kvävgas. Det förångade titanet kan genereras med hjälp av olika tekniker som sputtering, katodisk bågdeponering eller elektronstråleförångning.	- Lämplig för produktion av tunna filmer eller pulver av titannitrid med hög renhet och väldefinierad form - Ger god kontroll över filmtjocklek och sammansättning	- Högspecialiserad och dyr utrustning - Begränsad produktionshastighet för pulverproduktion - Deposition med siktlinje, vilket gör den olämplig för komplexa geometrier

Tillämpningar och användningsområden för titannitridpulver

Kategori	Tillämpning	Fastigheter med hävstångseffekt	Detaljer
Skärande verktyg	Borrkronor, fräsar, pinnfräsar	Hög hårdhet, slitstyrka, låg friktionskoefficient	Titannitridpulver (TiN) är ett populärt val för beläggning av skärverktyg tack vare sin exceptionella hårdhet, som förlänger verktygens livslängd med upp till tre gånger jämfört med obelagda verktyg. Den låga friktionskoefficienten hos TiN-beläggningar minskar friktionen mellan verktyget och arbetsstycket, vilket minimerar värmeutvecklingen och förbättrar skärningseffektiviteten. Dessutom förhindrar TiN:s slitstyrka att skäreggen flisas och bryts ned, vilket gör att skärpan bibehålls längre.
Medicintekniska produkter	Skalpellblad, bensågar, ortopediska implantat	Biokompatibilitet, slitstyrka, skärpa	Inom det medicinska området används TiN-pulver för beläggning av kirurgiska instrument som skalpeller och bensågar. Dess biokompatibla egenskaper gör det säkert för implantation i kroppen. TiN-beläggningarnas slitstyrka gör dessutom att instrumenten behåller sin skärpa under ingreppen, vilket leder till renare snitt och bättre resultat för patienten. TiN används också för att belägga vissa ortopediska implantat, t.ex. höftproteser, eftersom det ökar slitstyrkan och minskar friktionen i gränssnittet mellan implantat och ben, vilket främjar implantatets stabilitet på lång sikt.
Dekorativa ytbeläggningar	Kostymsmycken, bilklädsel	Attraktiv guldfärg, hög hållbarhet	Utöver sina funktionella tillämpningar värdesätts TiN-pulver för sina estetiska egenskaper. TiN-beläggningarnas metalliska guldfärg gör dem idealiska för dekorativa ändamål i kostymsmycken och bilinredning. Till skillnad från äkta guldplätering erbjuder TiN överlägsen hållbarhet och reptålighet, och behåller sin glans under längre perioder. Denna kombination av estetik och funktionalitet gör TiN-pulver till ett attraktivt val för tillverkare som söker en balans mellan stil och livslängd.
Konsumentvaror	VVS-armaturer, dörrhandtag	Korrosionsbeständighet, slitstyrka, estetiskt tilltalande	De fördelaktiga egenskaperna hos TiN sträcker sig till vardagliga konsumentvaror. Ett vanligt användningsområde är ytbeläggning av VVS-armaturer och dörrhandtag. Korrosionsbeständigheten hos TiN skyddar dessa föremål från missfärgning och slitage, särskilt i områden som utsätts för fukt. Dessutom förhindrar TiN-beläggningarnas slitstyrka repor och gör att kranar och dörrhandtag fungerar smidigt. I vissa fall används ett toppskikt av TiN över en basbeläggning av nickel eller krom, vilket ger en kombination av hållbarhet, korrosionsbeständighet och en touch av gyllene elegans.
Halvledare	Diffusionsbarriärer, elektriska ledare	Hög termisk stabilitet, god elektrisk ledningsförmåga	Inom halvledarområdet spelar TiN-pulver en avgörande roll i tillverkningsprocessen. Tunna filmer av TiN deponeras på kiselskivor för att fungera som diffusionsbarriärer, vilket förhindrar att oönskade element migrerar genom skikten och stör enhetens elektriska egenskaper. TiN har också god elektrisk ledningsförmåga, vilket gör det lämpligt att använda som elektriska kontakter i integrerade kretsar.
Nya tillämpningar	Solceller, arkitektoniska ytbeläggningar	Brett spektrum av egenskaper	Inom forskning och utveckling utforskas nya användningsområden för TiN-pulver. Inom solenergiområdet undersöks TiN-beläggningar för deras potential att förbättra effektiviteten hos solceller. TiN:s förmåga att absorbera vissa våglängder av ljuset och samtidigt reflektera andra kan leda till utvecklingen av effektivare ljusinsamlande enheter. TiN:s kombination av egenskaper, inklusive hårdhet, korrosionsbeständighet och en självsmörjande effekt, gör det dessutom till en lovande kandidat för arkitektoniska beläggningar på byggnader. Dessa beläggningar skulle kunna ge skydd mot hårda väderförhållanden, förbättra självrengöringsegenskaperna och potentiellt förbättra konstruktionernas estetiska utseende.

Specifikationer för Titannitridpulver

Titannitridpulverprodukter finns i olika renhetsnivåer, partikelstorleksfördelning, morfologier och kan anpassas enligt applikationskrav.

Några viktiga specifikationer för TiN-pulver:

Specifikation	Detaljer
Renhet	99% titannitridinnehåll minimum för de flesta applikationer. Även lägre renheter ~92%-95% för icke-kritiska användningsområden.
Partikelns form och morfologi	Varierade från sfäriska, agglomererade till kantiga
Fördelning av partikelstorlek (d50)	Från 30-50 nm i nanoskala till 2-5 μm i mikronskala för ytbeläggningar på verktyg/komponenter. Submikronkvalitet ~0,5 μm är också vanligt.
Specifik ytarea (SSA)	Från låga 5 m2/g för mikronkvaliteter till 15-30 m2/g för nanopulver
Färg	Metalliskt ljust guld
Smältpunkt	2950°C
Mohs hårdhet	8.5
Kristallstruktur	Kubisk - typ NaCl
Täthet	5,22 g/cm3
Innehåll av syre/kol	Under 1% är syrehalten viktig för hög renhet

Tabell 1: Sammanfattning av specifikationer för titannitrid

Dessa pulverspecifikationer kan varieras enligt målindustrins tillämpningar vid kundanpassad tillverkning.

Globala leverantörer och prissättning

Region	Större leverantörer	Produkt	Pris (USD/kg)	Viktiga överväganden
Nordamerika	American Elements, US Titanium Mills, Nanoventure	Mikroniserad TiN (>1 mikron)	100-200	Ger bra balans mellan kostnad och prestanda för slitstarka beläggningar
	Alfa Aesar, ATI Specialty Materials	Nanometeriserad TiN (<100 nm)	400-800	Hög ytarea idealisk för elektronik- och katalysapplikationer
	Praxair Ytteknologi	Råmaterial för CVD (kemisk förångningsdeposition)	Pris på förfrågan	Konsekvent kvalitet och partikelstorlek avgörande för tunnfilmsbeläggningar
Europa	H.C. Starck, Sandvik Hyperion, Plansee	TiN för allmänna ändamål	80-150	Bred tillgänglighet från välrenommerade europeiska producenter
	Evonik Industries, Arkema	TiN med hög renhetsgrad (99,9%+)	250-500	Efterfrågas av flyg- och medicinteknisk industri
	NanoMaterial	Ultrafin TiN (<50 nm)	800-1200	Ledande leverantör för forsknings- och utvecklingsändamål
Asien och Stillahavsområdet	China National Bluestar (CNB), Fangda Carbon New Material, Ningbo Tianxiang	TiN av kommersiell kvalitet	50-80	Kostnadseffektivt alternativ för bulkapplikationer
	Toda Metal, Mitsui Mining & Smelting	TiN med hög prestanda	120-200	Känd för kvalitet och konsekvens i Asien
	Kojundo kemiska laboratorium	Specialiserade TiN-kvaliteter (t.ex. dopade)	Pris på förfrågan	Expertis inom specialutvecklade pulver för specifika behov

Jämförelse mellan titannitrid och andra hårda beläggningar

Jämförelse av egenskaper

Fastigheter	Titannitrid	Kromnitrid	Aluminium-titannitrid	Diamantliknande kol	Titankarbid
Hårdhet (HV)	2000 – 2400	1400 – 1800	3200 – 3400	1000 – 1500	2800 – 3400
Styrka	Utmärkt	Bra	Överlägsen	Mycket bra	Extremt hög
Slitstyrka	Extremt hög	Måttlig	Exceptionellt hög	Måttlig	Exceptionellt hög
Motståndskraft mot korrosion	Hög	Måttlig	Mycket hög	Låg	Hög
Oxideringsbeständighet	Måttlig	Bra	Utmärkt	Bra	Bra
Friktionskoefficient	0.5	0.35 – 0.6	0.4	0.1 – 0.2	0.25 – 0.35
Färg	Ljust guld	Grå	Mörk lila	Grafitgrå	Blågrå
Max. drifttemp. Drifttemperatur (°C)	500	750	800	250	600
Kostnad	Måttlig	Låg	Hög	Hög	Hög
Toxicitet	Icke-toxisk	Innehåller Cr, Co	Icke-toxisk	Icke-toxisk	Icke-toxisk

Fördelar med titannitrid

Några fördelar med att välja titannitridbeläggningar framför andra alternativ:

• Extrem hårdhet för slitageskydd med en klassificering som är jämförbar med TiC
• Korrosionsbeständighet som lämpar sig för de flesta produktionsmiljöer
• Hög temperaturstabilitet med bibehållen hårdhet upp till ~500°C
• Låg toxicitet - säker för medicintekniska produkter/implantat till skillnad från CrN
• Utmärkt vidhäftning till titanlegeringar och rostfritt stål
• Bio-inert gör det lättare att godkänna biokompatibilitet
• Neutral friktionskoefficient förhindrar att delar fastnar
• Högre oxidationsbeständighet jämfört med TiC-beläggningar

Begränsningar för titannitrid

Trots att titannitrid har mycket goda prestanda har den vissa begränsningar:

• Lägre temperaturstabilitet än AlTiN som är stabilt över 800°C
• Relativt lägre seghet och stöttålighet jämfört med DLC
• Högre påfrestningar på beläggningen kan leda till sprickbildning/avflagning över tid
• Rekommenderas inte för sura miljöer på grund av spontan oxidation
• Dyrare jämfört med enkla Cr- eller WC-beläggningar
• Metallbearbetningsprocesser kan smeta metallrester över TiN-finish

När man ska välja alternativ till titannitrid

Andra beläggningar kan vara bättre lämpade än TiN if:

• Driftstemperaturer över 500°C (använd AlTiN eller kromnitrid)
• Överlägsen seghet mot slagbelastningar krävs (överväg DLC)
• Genomträngning av RF-signaler krävs t.ex. inom flyg/telekom (DLC bättre alternativ)
• Exponerad för halogensyror eller andra mycket frätande medier (välj DLC)

För- och nackdelar med titanitridbeläggning

Funktion	Proffs	Nackdelar
Slitstyrka	* Förlänger verktygens livslängd avsevärt genom att minska friktion och slitage. Skärverktyg, borrkronor och andra redskap håller längre, vilket minskar kostnaderna för byte och stilleståndstid. * Ger överlägset skydd mot abrasiva material, vilket gör det idealiskt för bearbetning av kompositer, trä och vissa metaller.	* Skörhet: TiN är hårt men kan flisas eller flagna om det utsätts för kraftiga stötar eller överdriven kraft. Kan vara olämpligt för tunga slagapplikationer. * Tjocklek
Minskning av friktion	* Sänker friktionskoefficienten, vilket leder till jämnare skärning. Detta minskar värmeutvecklingen, som kan skada verktygen och försämra arbetsstyckets kvalitet. * Minimerar energiförbrukningen under bearbetningen, vilket leder till kostnadsbesparingar och en mer miljövänlig process.	* Prestanda kan variera beroende på vilket material som bearbetas. Smörjning kan fortfarande vara nödvändig för vissa applikationer.
Motståndskraft mot korrosion	* TiN fungerar som en barriär mot korrosion och skyddar den underliggande metallen från rost och andra miljöfaktorer. * Upprätthåller integriteten och funktionaliteten hos verktyg och komponenter i tuffa miljöer.	* Inte lika effektiv mot vissa kemikalier eller starkt korrosiva ämnen. * Andra ytbeläggningar kan vara bättre lämpade för extrema behov av korrosionsbeständighet.
Termisk stabilitet	* Fungerar bra vid förhöjda temperaturer, vilket gör den lämplig för höghastighetsbearbetning. * Minskar värmerelaterat verktygsslitage och bibehåller dimensionell noggrannhet hos bearbetade delar.	* Kanske inte det bästa valet för miljöer med extremt höga temperaturer där andra avancerade ytbeläggningar utmärker sig.
Estetik	* Utmärkande gyllene eller gulaktig nyans som ofta förknippas med högpresterande verktyg. * Förbättrar utseendet på vissa produkter.	* Den kosmetiska fördelen är underordnad de funktionella fördelarna. * Färgen kan variera något beroende på deponeringsprocessen.
Kostnad	* Relativt prisvärd jämfört med vissa andra avancerade beläggningstekniker. * Ger betydande prestandaförbättringar till en rimlig kostnad.	* Den initiala kostnaden för beläggningen måste vägas mot fördelarna med förlängd verktygslivslängd och förbättrad bearbetningseffektivitet.
Miljöpåverkan	* Minskar avfallet genom att verktygens livslängd förlängs och färre byten krävs. * Bidrar till en mer hållbar bearbetningsprocess.	* Själva beläggningsprocessen kan innebära användning av särskilda kemikalier, vilket kräver korrekta rutiner för avfallshantering.

VANLIGA FRÅGOR

F: Varför är titannitrid guldfärgad?

A: Den gyllene färgen beror på ljusabsorptions- och reflektionsegenskaperna hos titannitridens kristallstruktur som ger plasma- eller ångdepositionerade TiN-beläggningar deras distinkta guldfinish.

F: Är titannitrid giftigt?

S: Nej, keramik av titannitrid anses vara helt giftfri och bioinert, vilket gör den säker att använda i biomedicinska implantat enligt ISO 10993-standarderna för biokompatibilitet.

F: Vilken tjocklek på TiN-beläggningen ska användas?

S: Typiskt tjockleksintervall är 1-5 mikrometer. Tunnare beläggningar på 0,5-1 mikrometer ger slitageskydd. Film på 2-5 mikrometer ger korrosions- och erosionsbeständighet för längre livslängd.

F: Ökar eller minskar TiN-beläggningen friktionen?

A: TiN minskar friktionskoefficienten avsevärt jämfört med stål. Exakta värden varierar från 0,4 till 0,9 beroende på motpartsmaterialet, vilket minskar den totala friktionen men förhindrar fastbränning.

F: Vilken är den typiska hårdheten hos titannitridfilmer?

S: Hårdhetsvärdena varierar mellan 2000-2500 Vickers när de deponeras som tunna filmer med PVD- eller CVD-teknik, bland de högsta värden som kan uppnås för kommersiella beläggningar.

F: Vad är aqua titannitrid?

A: Aqua TiN avser en titankarbonitridbeläggning legerad med 8-20% kisel som ger en vattenblå färgfinish förutom utmärkt tribologisk prestanda upp till 700 deg. C temperaturer.

F: Förhindrar TiN-beläggning gnissling och vidhäftningsslitage?

S: Ja, titannitrid används ofta i applikationer som formning/stansning/dragning där den fungerar som en utmärkt beläggning mot galling och klämskador även under gränssmörjningsförhållanden.

F: Vilka branscher använder titanitridbeläggningar?

A: Alla större tillverkningssektorer, t.ex. fordons-, flyg-, textil-, förpacknings-, elektronik-, stål-, petrokemisk och medicinsk industri, använder TiN-film för att förbättra prestanda och tillförlitlighet hos kritiska delar och verktyg.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser

Vanliga frågor och svar (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.

Expertutlåtanden

• 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