氮化钛

氮化钛

钛的氮化物很多，如TiN、TiN2、Ti2N、Ti3N、Ti4N、Ti3N4、Ti3N5、Ti5N6等，但其中比较重要的要算TiN。它们相互能形成一系列连续固溶体。

制取方法

TiN在Ti—N体系中形成固溶体，它在TiN0.37～TiN1.2组成范围内稳定。在800～1400℃下钛可直接与N2反应生成TiN，如粉末钛或熔化钛在过量的氮气中燃烧便生成TiN：

2Ti十N2＝2TiN (2—171)

TiO2和碳的混合物在氮气流中加热至高温也生成TiN：

2TiO2十4C十N2＝2TiN十4CO (2—172)

氮和氢的混合物可在高温金属表面上(如1450℃钨丝上)与TiCl4反应，在该金属表面上沉积TiN层：

2TiCl2十N2十4H2＝2TiN十8HCl (2—173)

在铁表面上沉积TiN层可不需用氢：

2TiCl4十N2十4Fe＝2TiN十4FeCl2 (2—174)

物理性质

TiN的外形象金属。它的颜色随其组成而变化，可为亮黄色至黄铜色。它的晶体构造为立方晶系，品格常数为a＝0．4235nm。25℃时密度为 5．2lg/cm3。它的硬度很高，莫氏硬度为9，显微硬度为2．12GPa。熔点为2930℃。TiN具有

很好的导电性能，20℃时比电导为8．7S/m。随温度升高，它的导电性降低，

表现为金属性质。在1．2K时，TiN具有超导性。在电解质表面上镀上一TiN薄层，便成为半导体。

化学性质

在常温下TiN是相当稳定的。在真空中加热时它可失去部分氮，生成含氮量比TiN少的升华物，此升华物可重新吸氮。TiN不与氢反应，可在氧中或空气中燃烧生成TiO2：

2TiN十2O2＝2TiO2十N2 (2—175)

在高于1200℃时，上述反应已有足够的反应速度，但随着时间的延长出现的白色二氧化钛消失表面变黑，这是因为在TiN—TiO系中形成了含氧无限固溶体。

TiN在加热时可与氯反应生成氯化物：

2TiN十4Cl2＝2 TiCl4十N2 (2—l 76)

TiN不溶于水，在加热时与水蒸气反应生成氨和氢：

2TiN十4H2O＝2 TiO2十2NH3十H2 (2—177)

TiN在稀酸中(除硝酸)是相当稳定的，但存在氧化剂时可溶于盐酸。TiN与加热的浓硫酸反应：

2TiN十6H2SO4＝2TiOSO4十4SO2十N2十6H2O (2—178)

在1300℃下TiN与氯化氢反应生成TiCl4。TiN与碱反应析出氨。

TiN不与CO反应，可慢慢与CO2反应生成TiO2：

2TiN十4CO2＝2TiO2十N2十4CO (2—179)

钛丝用途

TiN硬度大，耐磨耐蚀性好，外观呈金黄色，样色很美。在涂镀工业上常用它代替装饰用镀金和硬质合金表面强化镀层。也可直接应用作硬质合金材料和制造熔融金属的坩埚。