Carbonitrure de titane

Carbonitrure de titane
Identification
No CAS	12654-86-3
No ECHA	100.121.957
No CE	603-147-4
Apparence	poudre gris foncé
Propriétés chimiques
Formule	CNTi2
Masse molaire	121,751 ± 0,003 g/mol C 9,86 %, N 11,5 %, Ti 78,63 %,
Propriétés physiques
T° fusion	2 950 °C
Masse volumique	5,08 g/cm3 (apparente : 0,23 g/cm3 pour des particules de moins de 150 nm)
Précautions
SGH
Attention H228, P210, P240, P241, P280 et P370+P378 H228 : Matière solide inflammable P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer. P240 : Mise à la terre/liaison équipotentielle du récipient et du matériel de réception. P241 : Utiliser du matériel électrique/de ventilation/d’éclairage/…/antidéflagrant. P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage. P370+P378 : En cas d’incendie : utiliser … pour l’extinction.
Transport
-    3178    Numéro ONU : 3178 : SOLIDE INORGANIQUE INFLAMMABLE, N.S.A. Étiquette : 4.1 : Matières solides inflammables, matières autoréactives, matières solides explosibles désensibilisées et matières qui polymérisent Emballage : Groupe d'emballage III : matières faiblement dangereuses.
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Le carbonitrure de titane est une céramique réfractaire de formule générale TiC_1−xN_x, où 0 < x < 1, souvent notée Ti(C,N). Il s'agit d'un cristal mixte de carbure de titane TiC et de nitrure de titane TiN. Le matériau distribué commercialement a souvent une stœchiométrie proche d'un mélange équimolaire Ti₂CN de ces deux composés. Il allie la très grande dureté du TiC, qui est ultradur, à l'inertie chimique du TiN, qui est ultraréfractaire, en un cermet particulièrement résistant à l'usure des surfaces. Des particules de carbonitrure de titane dans une matrice ductile appropriée donnent un matériau susceptible de surpasser les carbures cémentés WC/Co. En pratique, la composition de ces matériaux peut être fort variable, y compris dans le rapport entre le métal et les deux non-métaux, qui peut ne pas être égal à 1 — une étude de 2018 portait par exemple sur le matériau Ti(C_0,6,N_0,4)_0,8.

Le carbonitrure de titane est souvent utilisé en couche mince notamment pour les revêtements d'outils de tour. Il est possible de le déposer de plusieurs manières :

• par dépôt physique en phase vapeur (PVD) :

4 Ti + N₂ + 2 CH₄ ⟶ 2 Ti₂CN + 4 H₂ (ici : 50 % TiC, 50 % TiN) ;

• par dépôt chimique en phase vapeur (CVD), là encore selon plusieurs méthodes :

• Carbonitrure haute température (carbonitrure HT) :

4 TiCl₄ + N₂ + 2 CH₄ + 4 H₂ ⟶ 2 Ti₂CN + 16 HCl (ici : 50 % TiC, 50 % TiN) ;

• Carbonitrure moyenne température (carbonitrure MT) :

4 TiCl₄ + 2 CH₃CN + 9 H₂ ⟶ 2 Ti₂CN + 2 CH₄ + 16 HCl (toujours : 50 % TiC, 50 % TiN).

L'avantage du carbonitrure à température modérée est que la couche se développe uniformément en raison du groupe cyanure de l'acétonitrile CH₃CN. Seul le carbonitrure 50/50 peut être produit en l'absence d'azote N₂. Dans le cas du carbonitrure HT, en revanche, les différentes vitesses de réaction du méthane CH₄ et de l'azote jouent un rôle important.