Titanyum Karbür (TiC) Sol-Jel kaplama Nasıl Yapılır?

Titanyum Karbür (TiC), seramik sınıfında metalik parlaklığa sahip, olağanüstü sert bir bileşiktir. Özellikle aşınma direnci, yüksek sıcaklık stabilitesi ve kimyasal inertliği sayesinde endüstriyel yüzey mühendisliğinde tercih edilmektedir. Sol-jel yöntemi, TiC gibi yüksek performanslı seramiklerin düşük sıcaklıkta, homojen ve kontrollü biçimde yüzeylere uygulanmasını sağlar. Bu yöntem sayesinde mikro ve nano ölçekte kontrollü kaplamalar yapılabilir.

Sol-Jel Yöntemiyle TiC Kaplama Nasıl Yapılır?

1. Hazırlık Aşaması:

• Prekürsör: Titanyum izopropoksit (TTIP) veya Titanyum tetraklorür

• Karbon kaynağı: Organik çözücüler (etanol, asetil asetat) veya doğrudan karbon içerikli katkılar (glukoz, fenolik reçine)

• Çözücü: Etanol, izopropanol

• Katalizör: Asidik (HCl) ya da bazik (NH4OH), reaksiyona göre seçilir

• Opsiyonel katkılar: Yüzey aktif maddeler (PEG, Triton X-100), dispersiyon ajanları

2. Sol Hazırlama:

• TTIP çözücü içinde çözülür.

• Karbon kaynağı dikkatli oranlarla karışıma eklenir.

• Su ve katalizör yavaş yavaş eklenerek hidroliz ve kondensasyon sağlanır.

• Oluşan sol, kararlı ve viskoz bir çözelti haline getirilir.

3. Kaplama Uygulama:

• Yüzey temizlendikten sonra spin-coating, dip-coating veya spray-coating yöntemleriyle uygulanır.

• Ara kurutma: 80–120 °C

4. Isıl İşlem (Karbotermal İndirgeme / Sinterleme):

• İnert atmosfer (Argon, Azot) altında 800–1200 °C'de piroliz yapılır.

• Bu işlem sırasında karbon, titanyum oksitle reaksiyona girerek TiC oluşumu sağlar:

  TiO2+3C→TiC+2COTiO_2 + 3C → TiC + 2COTiO2?+3C→TiC+2CO

• Böylece yüzeyde yüksek saflıkta TiC tabakası elde edilir.

TiC Kaplamanın Avantajları:

• Aşırı sertlik ve aşınma direnci

• Yüksek sıcaklık stabilitesi (3000°C'ye kadar)

• Korozyon ve oksidasyona karşı direnç

• Elektriksel iletkenlik

• Seramik-metal hibrit kaplama potansiyeli

• Savunma, havacılık, kesici takımlar ve mikroelektronik uygulamaları