Karbid titanu

Co je karbid titanu?

Anglicky: Titanium carbide

Chemická značka: TiC

Karbid je sloučenina uhlíku s jiným prvkem v tomto případě s Titanem – Ti

NanoArtography 2022 winner – Mount MXene – Grace Cooksley – University of Brighton, UK

Nanočástice karbidu titanu

Karbid titanu – TiC – je binární sloučenina a je extrémně tvrdý žáruvzdorný keramický materiál podobný karbidu wolframu.

Stejně jako karbid wolframu (WC) a karbid tantalu (TaC) je také důležitou součástí cementovaných karbidů používaných pro řezné nástroje. Nanočástice karbidu titanu mají velký povrch a jsou účinnější z hlediska vlastností a použití. Nanočástice je částice, jejíž velikost je menší než 100 nanometrů. Jeden nanometr je jedna miliardtina metru.

Karbid titanu zaujímá zvláštní místo mezi sloučeninami přechodných kovů periodické soustavy chemických prvků. Vyznačuje se zvláštní tvrdostí, tepelnou odolností a trvanlivostí, což podmiňuje jeho široké využití jako základu pro tvrdé slitiny, které neobsahují wolfram.

Chemický vzorec této látky je TiC. Navenek se jedná o světle šedý prášek.

Výroba karbidu titanu začala ve 20. letech 20. století

Společnosti zabývající se výrobou žárovek hledaly alternativu k nákladné technologii výroby wolframových vláken. Výsledkem byl vynález metody výroby cementovaného karbidu. Tato technologie byla levnější, protože surovina, oxid titaničitý, byla levnější.

V roce 1970 se začal používat nitrid titanu, který umožnil zvýšit viskozitu cementovaných sloučenin, zatímco přísady chromu a niklu umožnily zvýšit odolnost karbidu titanu proti korozi. V roce 1980 byl vyvinut proces slinování prášku pod vlivem rovnoměrného stlačování (lisování). Tím se zlepšila kvalita materiálu. Spékané karbidové prášky se v současné době používají v technologických oblastech, kde se vyžaduje vysoká odolnost proti teplotě, opotřebení a oxidaci.

Vlastnosti nanočástic TiC

Nanočástice karbidu titanu se jeví jako světle hnědá až tmavě hnědá nebo černá práškovitá látka. V čisté formě, pokud není smíšen s jinými látkami, je velmi dobrý a na dotek kluzký. Nanočástice karbidu titanu jsou prakticky nerozpustné ve vodě, velmi stabilní v přítomnosti kyselin a oxidantů, ale rozpustné ve směsích kyseliny dusičné a kyseliny fluorovodíkové. Při velmi vysoké teplotě (> 1000 °C) reaguje se vzduchem za vzniku TiO a TiN.

Nanočástice karbidu titanu jsou velmi tvrdé

Což z nich v kombinaci s jejich mazacími vlastnostmi činí atraktivní látku pro povlakování vrtáků. Pokud nástrojový vrták neobsahuje wolfram, může být vyroben s nanočásticemi karbidu titanu v cermetové nikl-kobaltové matrici. Tím se zvýší řezná rychlost nástroje a také se zvýší přesnost nástroje a hladkost obrobku.