TiN — nitrid titánu
Klasický zlatý povlak s tvrdosťou okolo 2300 HV.
- Účel
- Univerzálne zvýšenie životnosti nástrojov a klzných plôch.
- Typické použitie
- Vrtáky, závitníky, formy, medicínske nástroje.
- Vhodné materiály
- HSS, tvrdokov, nástrojové ocele.
- Kategória
- Moderné tenké povlaky
Ako proces funguje
TiN (nitrid titánu) je historicky jeden z najznámejších tvrdých povlakov, charakteristický zlatou až zlatožltou farbou. Práve TiN výrazne prispel k rozšíreniu priemyselného PVD povlakovania rezných nástrojov. Chemicky ide o tvrdú keramickú zlúčeninu titánu a dusíka; vytvára sa PVD aj CVD, no pri vrtákoch, frézach, závitníkoch a HSS nástrojoch je typické PVD.
Pri obrábaní je ostrie vystavené vysokému tlaku, abrazívnemu pôsobeniu triesky a adhézii obrábaného materiálu. Tvrdá TiN vrstva znižuje priamy kontakt medzi substrátom a obrobkom, čím spomaľuje abrazívne a adhézne opotrebenie, a zároveň pôsobí ako chemická a čiastočne tepelná bariéra.
Kľúčové procesné parametre
- Tvrdosť približne 30 ± 3 GPa (rádovo 2 500–3 000 HV podľa spôsobu merania)
- Koeficient suchého trenia proti oceli približne 0,6
- Orientačná maximálna pracovná teplota približne 600 °C
- Teplota PVD nanášania spravidla pod ~500 °C
- Hrúbka pri PVD nástrojoch typicky niekoľko µm — zachováva veľmi dobrú rozmerovú presnosť
Typické aplikácie
- Vrtáky, frézy, závitníky a výstružníky
- Razníky, matrice a strižné nástroje
- Formy a klzné plochy
- Medicínske a potravinárske nástroje pri konkrétnych certifikovaných systémoch
Výhody
- Univerzálny základný tvrdý povlak — veľmi dobrý kompromis medzi cenou, tvrdosťou, húževnatosťou a univerzálnosťou
- Vysoká tvrdosť a abrazívna odolnosť, chemická stabilita
- Malý rozmerový nárast vhodný pre presné nástroje
Obmedzenia a riziká
- Obmedzená tepelná odolnosť — pri veľmi vysokých teplotách rezania oxiduje; pri vysokorýchlostnom a suchom obrábaní býva lepší TiAlN alebo AlTiN
- Nie je optimálny tam, kde je cieľom minimálne trenie — vtedy je vhodnejší DLC
- Pri obrábaní hliníka sa často volia hladké povlaky, ZrN, DLC alebo diamant kvôli nalepovaniu mäkkého materiálu
- Nárast rozmeru treba zohľadniť pri tolerovaných otvoroch, rezných hranách a tesných uloženiach
Kontrola kvality
- Tvrdosť nanoindentáciou podľa ISO 14577
- Adhézia scratch testom podľa ISO 20502 alebo ASTM C1624
- Kontrola odlupovania — príčinou býva zlá predúprava, nedostatočné iónové leptanie, príliš mäkký substrát, nevhodná hrúbka alebo vysoké zvyškové napätia
- Kontrola drsnosti pri arc depozícii (makročastice)
Súvisiace normy
- ISO 14577-1:2026 — inštrumentovaná indentačná skúška tvrdosti
- ISO 20502 — adhézia keramických povlakov scratch testom
- ASTM C1624-22 — mechanické porušenie keramických povlakov