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