Покрытие нитридом титана в домашних условиях

В настоящее время все большую популярность приобретают «золоченные» декоративные материалы и изделия, а также упрочненные инструменты и детали с покрытием (напылением) из нитрида титана. И это не удивительно, ведь этот материал обладает как прекрасными декоративными свойствами (можно добиться, чтобы его цвет и фактура были внешне неотличимы от ювелирного золота), так и ценными эксплуатационными характеристиками – высокой твердостью (износоустойчивостью), антикоррозионной, и в целом химической стойкостью, низким коэффициентом трения, абсолютной (диффузионной) адгезией к основе.

Такие ценные потребительские качества изделий и материалов с нитрид титановым покрытием толкают желающих сэкономить к поиску возможностей выполнять покрытие в домашних условиях, или хотя бы кустарным способом в слабо оборудованных мастерских. К поиску таких нетривиальных решений дополнительно подталкивает как высокая популярность услуги (напыление может наноситься на листовой металл, самые разнообразные фигурные металлические, пластиковые, керамические изделия), так и привлекательная коммерческая цена покрытия нитрид титана. Которая, например, на тонких листах нержавейки колеблется в пределах 600 – 1000 грн за м2.

Давайте же разберемся, насколько реально сделать покрытие нитридом титана в домашних условиях кустарными или полукустарными способами.

В промышленных условиях нанесение на материалы и изделия нитрид титанового напыления производится:

методом физического осаждения (ФОП, или PVD (Physical Vapour Deposition)) в вакуумных установках; данный метод имеет несколько вариантов реализации - системы ионного осаждения, системы магнетронно-ионного распыления, системы конденсации из плазменной фазы с ионной бомбардировкой;
методом химического осаждения (ХОП, или CVD (Chemical Vapour Deposition);
методом плазменного напыления.

Первые два позволяют получить хорошие и отличные результаты по качеству нанесения нитрид титанового покрытия. Но в то же время они требуют технически сложных и дорогих технологических установок (вакуумных, парогазовых), которые могут себе позволить только достаточно крупные промышленные предприятия или лаборатории.

Кроме того, промышленные установки PVD и CVD требуют наличия многочисленного, сложного и дорогого сопутствующего (обеспечивающего) оборудования, а также малодоступных материалов и промышленных газов. Из-за сложности организации технологического процесса и высокой цены, оборудование промышленного класса практически не доступно даже для небольших (полукустарных) производств, не говоря уже о домашних условиях.

В то же время, метод плазменного напыления характеризуется наибольшей простотой и дешевизной организации, поскольку в нем применяются широко распространенные электроплазменные горелки-распылители, и сравнительно доступное сырье – нитрид титана в уже готовой порошковой форме. Что важно, процесс плазменного напыления происходит без создания вакуума или специальной газовой среды. Но, для уменьшения окисления нитрида титана кислородом, в качестве плазмообразующего газа могут использоваться инертные газы, например, аргон. Таких технологических условий с невысокими требованиями вполне можно достичь даже в оборудованных небольших мастерских, где производство ведется в полукустарных условиях, малочисленными сериями (партиями), или вообще единичными изделиями.

Недостатками метода плазменного напыления нитрид титана являются:

плохая адгезия (прикрепление) покрытия к основе, которое значительно уступает по прочности и стойкости напылению, которое получено на оборудовании PVD или CVD, и склонно к отслоению;
проблематичность получения пленки, равномерной по толщине, с высокими декоративными свойствами.

В связи с серьезными недостатками метода плазменного напыления, можно с ответственностью утверждать, что он характерен преимущественно для небольших производств, производящих работы полукустарными методами. Связи с чем он получил распространение лишь в сфере нанесения нитридтитановых декоративных покрытий невысокого качества, например, на мебельную фурнитуру, сувенирную продукцию, дешевую бижутерию и т.д.

Но для гораздо более скромных условий домашней мастерской практически не применим даже метод плазменного напыления. Что можно посоветовать домашним умельцам (и химикам – технологам по совместительству), которым не жалко направить свои силы и энергию на получение нитридтитановой «позолоты» своими руками?

В домашних условиях такое покрытие можно получить методом гальвано-химии, путем осаждения нитрида титана из нитратных растворов (или расплавов) солей титана. Для таких условий гальвано-химическую ванну и все сопутствующее оборудование вполне возможно изготовить своими руками.

Но, помимо огромных затрат электроэнергии и времени, из-за физико-химических особенностей материала (нитрида титана), такое гальваническое покрытие неизбежно будет обладать следующими характеристиками:

неравномерностью и крупнокристаллической структурой, которые будут только отрицательно сказываться на декоративных и потребительских свойствах изделия;
избыточно большой толщиной покрытия, которая будет серьезно и малопредсказуемо превышать начальные массогабаритные характеристики изделия;
плохой адгезией гальванического покрытия к основе, что будет приводить к сравнительно легкому его отслаиванию.

Да, с такими характеристиками нитридтитанового покрытия на рынок не выйдешь, и большого успеха там не достигнешь. Потому на рынке закономерно господствуют материалы и детали с нитридтитановым напылением, которое выполнено на вакуумном (PVD) или паро-газовом (CVD) оборудовании промышленного класса. Народным умельцам, которые все же решаются положить свои силы и материальные ресурсы на отработку гальвано-химической технологии получения декоративного покрытия «под золото» из нитрида титана, можем только пожелать всяческих успехов.