thumb|right|Fresas recubiertas de nitruro de aluminio y titanio (AlTiN) mediante la técnica de deposición por arco catódico. El nitruro de titanio aluminio ( TiAlN ) o nitruro de aluminio titanio ( AlTiN ; para contenidos de aluminio superiores al 50%) es un grupo de recubrimientos duros metaestables compuestos por nitrógeno y los elementos metálicos aluminio y titanio. Este compuesto, así como otros similares (como el TiN y el TiCN), se utilizan principalmente para recubrir herramientas mecánicas, como fresas y brocas, con el fin de modificar sus propiedades, como el aumento de la estabilidad térmica y/o la resistencia al desgaste. Cuatro composiciones importantes (contenido metálico del 100 % en peso) se depositan a escala industrial mediante métodos de deposición física en fase vapor: Ti50Al50N (introducido industrialmente por la empresa CemeCon, Aachen, RFA, grupo T.). Leydecker, aprox. 1989). Al₅₅Ti₄₅N (introducido industrialmente por la empresa Metaplas Ionon (actualmente Oerlikon), Bergisch Gladbach, Alemania, grupo J. Vetter, aprox. 1999). Al60Ti40N (introducido industrialmente por la empresa Kobe Steel, Kobe, Japón, alrededor de 1992). Al66Ti34N (introducido industrialmente por la empresa Metaplas (actualmente Oerlikon), grupo J. Vetter, aprox. 1996).²
Las razones fundamentales por las que los recubrimientos de TiAlN superan a los de nitruro de titanio puro (TiN) son las siguientes: Mayor resistencia a la oxidación a temperaturas elevadas debido a la formación de una capa protectora de óxido de aluminio en la superficie. Mayor dureza en las películas recién depositadas debido a cambios en la microestructura y al endurecimiento por solución sólida. Endurecimiento por envejecimiento de los recubrimientos a temperaturas típicas para el funcionamiento de herramientas de corte debido a la descomposición espinodal del TiAlN en TiN y AlN cúbico.
Se ha demostrado que el fenómeno del endurecimiento por envejecimiento se origina por un desajuste en la estructura electrónica cuántica del TiN y el AlN.
Los recubrimientos se depositan principalmente mediante deposición por arco catódico o pulverización catódica con magnetrón. La mayoría de los recubrimientos de TiAlN y AlTiN se sintetizan industrialmente a partir de blancos de aleación con porcentajes específicos de aluminio y titanio. No obstante, también es posible producir recubrimientos de TiAlN con blancos de Al y Ti puros mediante una técnica de deposición por arco catódico. Desde 1999, NanoShield PVD Thailand produce industrialmente recubrimientos de TiAlN y AlTiN a partir de blancos de Al y Ti puros mediante deposición por arco catódico. Mediante el uso de tecnología de blancos separados, es posible ofrecer una mayor flexibilidad en cuanto a la estructura y composición del recubrimiento.
Las propiedades seleccionadas del Al66Ti34N son Dureza Vickers de 2600 a 3300 HV. Estabilidad de fase de aproximadamente 850 °C, inicio de la descomposición en AlN + TiN. La oxidación interna comienza a unos 800 °C (aprox. 300 °C más alta que en el caso del TiN). La conductividad eléctrica y térmica es inferior a la del TiN. Espesor típico del recubrimiento: de 1 a 7 μm.
Un tipo de recubrimiento comercial utilizado para mejorar la resistencia al desgaste de las herramientas de carburo de tungsteno es el AlTiN-Saturn de Sulzer Metaplas.
A veces, se dota a los recubrimientos de al menos uno de los elementos carbono, silicio, boro, oxígeno e itrio para mejorar propiedades concretas destinadas a aplicaciones específicas. Estos recubrimientos también se utilizan para crear sistemas multicapa. Por ejemplo, pueden combinarse con TiSiXN, como en la familia de recubrimientos Mpower de Sulzer Metaplas. Los recubrimientos mencionados anteriormente se aplican para proteger herramientas, incluidas las especiales para aplicaciones médicas. También se utilizan como acabados decorativos.
Un derivado de la tecnología de recubrimiento TiAlN es el nanocompuesto TiAlSiN (nitruro de titanio, aluminio y silicio), desarrollado por SHM en la República Checa y comercializado actualmente por Platit, de Suiza. El recubrimiento nanocompuesto TiAlSiN presenta una dureza extrema y una excelente capacidad de trabajo a altas temperaturas.
Referencias
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