TiN — nitrid titanu
Klasický zlatý povlak s tvrdostí kolem 2300 HV.
- Účel
- Univerzální zvýšení životnosti nástrojů a kluzných ploch.
- Typické použití
- Vrtáky, závitníky, formy, lékařské nástroje.
- Vhodné materiály
- HSS, tvrdokov, nástrojové oceli.
- Kategorie
- Moderní tenké povlaky
Jak proces funguje
TiN (nitrid titanu) je historicky jeden z nejznámějších tvrdých povlaků, charakteristický zlatou až zlatožlutou barvou. Právě TiN výrazně přispěl k rozšíření průmyslového PVD povlakování řezných nástrojů. Chemicky jde o tvrdou keramickou sloučeninu titanu a dusíku; vytváří se PVD i CVD, ale u vrtáků, fréz, závitníků a HSS nástrojů je typické PVD.
Při obrábění je ostří vystaveno vysokému tlaku, abrazivnímu působení třísky a adhezi obráběného materiálu. Tvrdá vrstva TiN snižuje přímý kontakt mezi substrátem a obrobkem, čímž zpomaluje abrazivní a adhezní opotřebení, a zároveň působí jako chemická a částečně tepelná bariéra.
Klíčové procesní parametry
- Tvrdost přibližně 30 ± 3 GPa (řádově 2 500–3 000 HV podle způsobu měření)
- Koeficient suchého tření proti oceli přibližně 0,6
- Orientační maximální pracovní teplota přibližně 600 °C
- Teplota PVD nanášení zpravidla pod ~500 °C
- Tloušťka u PVD nástrojů typicky několik µm — zachovává velmi dobrou rozměrovou přesnost
Typické aplikace
- Vrtáky, frézy, závitníky a výstružníky
- Razníky, matrice a střižné nástroje
- Formy a kluzné plochy
- Zdravotnické a potravinářské nástroje u konkrétních certifikovaných systémů
Výhody
- Univerzální základní tvrdý povlak — velmi dobrý kompromis mezi cenou, tvrdostí, houževnatostí a univerzálností
- Vysoká tvrdost a odolnost proti abrazi, chemická stabilita
- Malý rozměrový nárůst vhodný pro přesné nástroje
Omezení a rizika
- Omezená tepelná odolnost — při velmi vysokých teplotách řezání oxiduje; při vysokorychlostním a suchém obrábění bývá lepší TiAlN nebo AlTiN
- Není optimální tam, kde je cílem minimální tření — tehdy je vhodnější DLC
- Při obrábění hliníku se často volí hladké povlaky, ZrN, DLC nebo diamant kvůli nalepování měkkého materiálu
- Nárůst rozměru je třeba zohlednit u tolerovaných otvorů, řezných hran a těsných uložení
Kontrola kvality
- Tvrdost měřená nanoindentací podle ISO 14577
- Adheze měřená scratch testem podle ISO 20502 nebo ASTM C1624
- Kontrola odlupování — příčinou bývá špatná předúprava, nedostatečné iontové leptání, příliš měkký substrát, nevhodná tloušťka nebo vysoká zbytková napětí
- Kontrola drsnosti při obloukové depozici (makročástice)
Související normy
- ISO 14577-1:2026 — instrumentovaná indentační zkouška tvrdosti
- ISO 20502 — adheze keramických povlaků scratch testem
- ASTM C1624-22 — mechanické porušení keramických povlaků