Das alternative metallographische Ätzen von Titanlegierungen ohne Flusssäure

Abstract

Das Ätzen dient im Bereich der Metallographie der Erzeugung von Kontrasten bei der lichtmikro-skopischen und rasterelektronenmikroskopischen SE-Abbildung von präparierten Oberflächen. Da-bei werden im Schliff eines Werkstoffs unterschiedliche Phasen sichtbar. In einem fundamental chemischen Sinne sind hierbei Korngrenzen-, Kornflächen- und Farbätzungen zu unterscheiden. Titanlegierungen werden heute in der Regel mit Formulierungen auf der Basis von Flusssäure (HF) geätzt. Flusssäure, als arbeitsschutztechnisch aufwendiger Gefahrstoff, sollte möglichst durch weni-ger gefährliche Reagenzien ersetzt werden. Gerade in Laboratorien mit vielen Nutzern unterschied-licher Bildungs- und Ausbildungsstände zum Themenfeld „Gefahrstoffe“ sind Zubereitungen auf der Basis von Flusssäure grundsätzlich als schlecht handhabbar anzusehen. Am Institut für Werk-stoff-Forschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt ist dies Motivation, alternative Ätzrezepte zu etablieren. Ein Ätzangriff auf Titanlegierungen wird bei einer Vielzahl von Zubereitungen auf der Basis von Oxalsäure, Salzsäure, Nitriersäure, Milchsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure, teilweise unter Zusatz von Wasserstoffperoxid (H2O2), beobachtet. Allerdings wurde bei entsprechenden Versu-chen das Gefüge im Vergleich zu HF-basierten Rezepturen nicht in angemessener Weise entwickelt. Basische Rezepturen auf Basis von Natron- oder Kalilauge unter Zusatz von Wasserstoffperoxid wurden systematisch variiert und an Ti-6Al-4V sowie an Reintitan (Grade 1) getestet. Dabei konnte bei passenden Konzentrationsverhältnissen zur klassischen Kroll-Ätzung vergleichbare und teilweise sogar überlegene Gefügeentwicklungen für die licht- sowie für die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung erzielt werden.