El nitruro de aluminio y titanio ( TiAlN ) o nitruro de aluminio y titanio ( AlTiN ; para contenidos de aluminio superiores al 50%) es un grupo de recubrimientos duros metaestables que consisten en nitrógeno y los elementos metálicos aluminio y titanio . Este compuesto, así como compuestos similares (como TiN y TiCN ), se utilizan sobre todo para recubrir máquinas herramienta, como fresas y taladros, para cambiar sus propiedades, como una mayor estabilidad térmica y/o resistencia al desgaste. Cuatro composiciones importantes (contenido de metal 100% en peso) se depositan a escala industrial mediante métodos de deposición física de vapor :
Se considera que las razones fundamentales por las que los recubrimientos de TiAlN superan a los recubrimientos de nitruro de titanio puro (TiN) son:
Se ha demostrado que el fenómeno de endurecimiento por envejecimiento se origina en un desajuste en la estructura electrónica de la mecánica cuántica de TiN y AlN. [4] [5]
Los recubrimientos se depositan principalmente mediante deposición por arco catódico o pulverización catódica con magnetrón . Aunque la mayoría de los recubrimientos de TiAlN y AlTiN se sintetizan industrialmente utilizando objetivos de aleación con porcentajes específicos de aluminio y titanio, es posible producir recubrimientos de TiAlN con objetivos de Al y Ti puros utilizando una técnica de deposición por arco catódico. NanoShield PVD Tailandia produce industrialmente recubrimientos de TiAlN y AlTiN a partir de objetivos de Al puro y Ti puro mediante deposición de arco catódico desde 1999. Al utilizar tecnología de objetivos separados, es posible ofrecer más flexibilidad con respecto a la estructura y composición del recubrimiento.
Las propiedades seleccionadas de Al66Ti34N son:
Un tipo de recubrimiento comercial utilizado para mejorar la resistencia al desgaste de las herramientas de carburo de tungsteno es el AlTiN-Saturn de Sulzer Metaplas. [6]
En ocasiones, los recubrimientos se dopan con al menos uno de los elementos carbono , silicio , boro , oxígeno e itrio para mejorar propiedades seleccionadas para aplicaciones específicas. Estos recubrimientos también se utilizan para crear sistemas multicapa. Por ejemplo, se pueden utilizar en combinación con TiSiXN como los utilizados en la familia de revestimientos Mpower de Sulzer Metaplas. Los tipos de recubrimiento mencionados anteriormente se aplican para proteger herramientas, incluidas herramientas especiales para aplicaciones médicas. También se utilizan como acabados decorativos.
Un derivado de la tecnología de recubrimiento TiAlN es el nanocompuesto TiAlSiN (nitruro de titanio, aluminio y silicio), desarrollado por SHM en la República Checa y ahora comercializado por Platit, de Suiza. El recubrimiento nanocompuesto TiAlSiN exhibe una dureza superdura y una excelente trabajabilidad a altas temperaturas.