Titanyum Alüminyum Karbür (Ti²AlC), MAX faz ailesinin güçlü bir temsilcisidir. Hem seramiklerin yüksek sıcaklık dayanımını hem de metallerin şekil alabilirliğini bir araya getirerek, yüzey kaplamalarında adeta bir mühendislik mucizesi yaratır. Mikron boyutlu Ti²AlC tozları ile Sol-Jel yöntemi kullanılarak yapılan kaplamalar; dayanıklılık, termal kararlılık ve elektriksel iletkenliği bir araya getirir.

1. Hazırlık Aşaması – Sol’un Doğuşu

• Prekürsörler:

  • Titanyum izopropoksit (Ti[OCH(CH³)²]4)

  • Alüminyum sek-bütoksit (Al(OC4H9)³)

  • Karbon kaynağı (sitrik asit, glikoz veya polivinil alkol)

  • Çözücüler: Etanol, izopropanol veya bunların karışımı

• Mikron Ti²AlC tozu, homojen dispersiyon için ultrasonik banyo ile çözücüye karıştırılır.

• Karışım, şelatlama ajanları (EDTA veya sitrik asit) ile stabilize edilir.

2. Sol’un Olgunlaşması

• Karışım, pH kontrolü altında 60–70°C’de manyetik karıştırıcı ile 1–2 saat karıştırılır.

• Bu süreçte alkoksitlerin hidrolizi ve yoğunlaşması ile jel oluşumu başlar.

• Solun viskozitesi uygulama yöntemine göre ayarlanır (spin/dip/spray coating).

3. Kaplama Uygulaması

• Spin Coating: Yüksek düzey homojenlik için tercih edilir.

• Dip Coating: Geniş yüzeyler için uygundur.

• Spray Coating: Endüstriyel alanlarda yaygındır.

Uygulama yüzeyleri: çelik alaşımlar, seramik tabakalar, cam yüzeyler, silikon waferlar.

4. Jelleşme ve Kurutma

• Kaplanan yüzeyler 80–120°C arası sıcaklıklarda kurutularak jel formu sabitlenir.

• Bu aşama, çatlak oluşumunu önlemek ve gözenek yapısını optimize etmek için kontrollü yapılmalıdır.

5. Kalsinasyon / Isıl İşlem

• 800–1100°C aralığında, inert atmosfer (argon veya azot) altında sinterleme yapılır.

• Bu işlem, Ti²AlC'nin kristal yapısının oluşmasını ve yüzeye güçlü bağlanmasını sağlar.

• Alternatif olarak vakum ortamında sinterleme de mümkündür.

 Mikron Ti²AlC Tozu Özellikleri

• Parçacık Boyutu: 1–5 mikron

• Renk: Gri-siyah

• Yapı: Altıgen tabakalı, MAX faz

• Elektriksel İletkenlik: Yüksek

• Termal Direnç: ~1400°C’ye kadar kararlılık

• Sertlik: ~4–5 GPa

• Elastikiyet ve işlenebilirlik: Seramikten daha yumuşak, metalden daha dayanıklı

 Uygulama Alanları

• Süperkapasitör elektrotları

• Yüksek sıcaklık yapısal kaplamalar

• Termal bariyer sistemleri

• Nükleer ve füzyon reaktörlerinde koruyucu katmanlar

• Elektronik soğutucu yüzeyler

• Aşınma dayanımı yüksek mekanik parçalar