氮化钛

钛化钛（TiN；有时称为 Tinite）是一种极其坚硬的陶瓷材料，通常用作钛合金、钢、碳化物和铝部件上的物理气相沉积 (PVD) 涂层，以改善基材的表面性能。

作为薄涂层应用，TiN 用于硬化和保护切割和滑动表面，用于装饰目的（由于其金色外观），以及作为医疗植入物的无毒外层。 在大多数应用中，涂层厚度小于 5 微米（0.00020 英寸）。

TiN 的维氏硬度为 1800–2100，弹性模量为 251 GPa，热膨胀系数为 9.35×10−6 K−1，超导转变温度为 5.6 K。

在正常大气中，TiN 会在 800 °C 时氧化。 TiN 呈棕色，作为涂层使用时呈金色。 根据实验室测试，它在 20 °C 时化学稳定，但随着温度升高，它会被浓酸溶液缓慢腐蚀。根据基板材料和表面光洁度，TiN 与其他材料的摩擦系数在 0.4 到 0.9 之间 TiN 表面（未润滑）。 典型的 TiN 结构具有 NaCl 型晶体结构，化学计量比约为 1:1； 然而，x 范围为 0.6 至 1.2 的 TiNx 化合物是热力学稳定的。

TiN 在低温下变得超导，单晶的临界温度高达 6.0 K。 薄膜 TiN 中的超导性已得到广泛研究，其超导特性因样品制备而有很大差异，直至在超导体-绝缘体转变时完全抑制超导性。 TiN 薄膜被冷却到接近xxx零，将其转化为xxx个已知的超级绝缘体，电阻突然增加了 100,000 倍。

Osbornite 是一种非常罕见的天然形式的氮化钛，几乎只存在于陨石中。

TiN 涂层的一个众所周知的用途是用于机床（例如钻头和铣刀）的边缘保持和耐腐蚀，通常可将其使用寿命提高三倍或更多。

由于 TiN 的金属金色，它被用于装饰人造珠宝和汽车装饰件。 TiN 还广泛用作顶层涂层，通常与镀镍 (Ni) 或镀铬 (Cr) 基材一起用于消费类管道装置和门用五金件上。 作为一种涂层，它用于航空航天和军事应用，保护自行车和摩托车避震叉的滑动表面以及无线电遥控汽车的减震轴。 TiN 还用作许多步枪和半自动枪支运动部件的保护涂层，因为它非常耐用。 除了经久耐用外，它还非常光滑，非常容易去除积碳。 TiN 无毒，符合 FDA 指南，并已用于医疗设备，例如手术刀刀片和骨科骨锯刀片，在这些设备中，锋利度和边缘保持力很重要。 TiN 涂层也已用于植入假体（尤其是髋关节置换植入物）和其他医疗植入物。

虽然不太明显，但 TiN 薄膜也用于微电子，它们在有源器件和用于操作电路的金属触点之间充当导电连接，同时充当扩散阻挡层以阻止金属扩散到 硅。 在这种情况下，TiN 被归类为阻挡金属（电阻率 ~ 25 µΩ·cm），尽管从化学或机械行为的角度来看它显然是一种陶瓷。 最近采用 45 纳米技术及更高技术的芯片设计也使用 TiN 作为金属来提高晶体管性能。 结合与标准 SiO2 相比具有更高介电常数的栅极电介质（例如 HfSiO），可以按比例缩小栅极长度，同时实现低泄漏、更高的驱动电流和相同或更好的阈值电压。 此外，目前正在考虑将 TiN 薄膜用于涂覆用于耐事故核燃料的锆合金。 它还用作某些压缩驱动器隔膜上的涂层以提高性能。

由于其高生物稳定性，TiN 层也可用作生物电子应用中的电极，例如智能植入物或必须承受体液引起的严重腐蚀的体内生物传感器。 TiN 电极已应用于视网膜下假体项目以及生物医学微机电系统 (BioMEMS)。

最常见的 TiN 薄膜制作方法是物理气相沉积（PVD，通常是溅射沉积、阴极电弧沉积或电子束加热）和化学气相沉积 (CVD)。 在这两种方法中，纯钛都会在高能真空环境中升华并与氮气发生反应。