氮化钛
[CAS# 25583-20-4]

基本信息

• 产品分类: 无机化工 >> 无机盐 >> 氢化物、氮化物、叠氮化物 >> 氮化物
• 英文名: Titanium nitride
• 别名: Balanit A; Kaier 0824; ReactHeat Blue 2; TBX 02; TiN-HP; Titanium mononitride; Titanium nitride; UFP
• 产品名称: 氮化钛
• 分子式: TiN
• 分子量: 61.87
• CAS 登录号: 25583-20-4
• EC 号码: 247-117-5
• 分子行输入简码SMILES: N#[Ti]

物理化学性质

• 密度: 5.24 g/mL (实验值)
• 熔点: 2930 ºc (实验值)^*

^* Son, Ji Hoon; Journal of Nanoscience and Nanotechnology 2010, V10(5), P3165-3169.

安全数据

• 危险品标志: GHS02;GHS07 DangerGHS02
• 危害标签: H228-H315-H319
• 防护标签: P210-P240-P241-P264-P264+P265-P280-P302+P352-P305+P351+P338-P321-P332+P317-P337+P317-P362+P364-P370+P378

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
易燃固体	Flam. Sol.	2	H228
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
致癌性	Carc.	2	H351
易燃固体	Flam. Sol.	1	H228

发现和应用

氮化钛是一种由钛和氮组成的无机化合物，由于其兼具硬度、化学稳定性和金属导电性等特性，已成为一种重要的工业材料。这种物质最早于20世纪初在对过渡金属与氮、碳等轻元素形成的耐火化合物进行系统研究时被发现。研究人员在研究钛的高温反应时观察到一种坚硬、耐化学腐蚀的氮化物相的形成，后来被确认为氮化钛。随着实验技术的成熟，通过X射线衍射和物理测量确定了其晶体结构和基本性质。

早期对氮化钛的兴趣主要集中在科学研究方面。这种化合物之所以引起人们的关注，是因为它兼具通常属于不同材料类别的特性。它既表现出陶瓷典型的脆性和高熔点，又具有更接近金属的导电性。这些不同寻常的特性使氮化钛成为研究过渡金属氮化物键合和电子结构的有用模型化合物。随着对其性质的了解不断深入，人们的注意力逐渐从纯粹的研究转向实际应用。

氮化钛的第一个重要应用出现在表面工程领域。到20世纪中期，工业研究人员认识到，氮化钛薄层可以保护金属表面免受磨损和腐蚀。真空技术和等离子体处理技术的进步使得将这种材料均匀涂覆到工具和机械零件上成为可能。物理气相沉积技术（在这种技术中，钛被汽化并在受控环境中与氮反应）被证明特别有效。这些发展标志着氮化钛从实验室里的新奇物质转变为具有商业价值的涂层材料。

氮化钛最重要的应用之一是在切削和成型工具领域。用薄层氮化钛涂覆钢或硬质合金工具可以显著延长其使用寿命。这种涂层可以减少工具与工件之间的摩擦，减缓磨损，并提供一道屏障，防止高温下的化学反应。因此，工具可以在更高的速度下运行更长时间而不会失效。这种应用已在机械加工、钻孔和金属成型行业得到广泛应用。

氮化钛在现代微电子技术的发展中也发挥了关键作用。其热稳定性和导电性使其适合用作集成电路中的扩散阻挡层和导电层。在半导体制造中，氮化钛通常用于防止金属在高温加工过程中不必要地扩散到硅和其他基板中。它也被用作电容器的电极材料和薄膜电阻器的组成部分，有助于提高电子设备的可靠性和小型化。

另一个重要的应用领域是生物医学。氮化钛涂层应用于手术器械、骨科植入物和牙科部件。这种材料具有化学惰性，在生理环境中耐腐蚀，有助于减少金属离子的释放，并提高长期稳定性。其坚硬的表面还能增强关节置换和其他承重植入物的耐磨性。这些特性使得氮化钛作为一种生物相容性涂层材料被广泛接受。

除了技术和医疗用途之外，氮化钛还应用于装饰品和消费品。其独特的金色外观以及高耐刮擦性使其在手表、珠宝和建筑五金件领域极具吸引力。在这些应用中，氮化钛既提供了贵金属的视觉美感，又具有卓越的耐用性和更低的成本。

从最初被发现是一种耐火化合物，到如今广泛应用于工业、电子、医疗和设计领域，氮化钛的例子表明，对材料特性的基础研究可以带来多样化且持久的应用。它持续的重要性反映了人们对兼具机械强度、化学稳定性和功能多样性的材料的持久需求。

参考文献

2025. The Effect of Titanium Nitride Coatings on the Ingrowth and Interface Strength of Three-Dimensional Printed Porous Implants. The Journal of Arthroplasty.
DOI: 10.1016/j.arth.2025.03.060

2025. Rational design of 3D ordered macro-microporous TiN/carbon architectures for high-energy and stable rocking-chair aqueous Mn-ion batteries. Ionics.
DOI: 10.1007/s11581-025-06574-w

2025. Radiation-resistant Ti/BN coatings: insights from 171 days exposure to space radiation and atomic oxygen in low orbit. npj Materials Degradation.
DOI: 10.1038/s41529-025-00644-0

2025. Electronic and Magnetic Properties of Armchair and Zigzag Nanoribbons of Transition Metal Nitrides: A DFT Study. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism.
DOI: 10.1007/s10948-025-07024-4