Das metallographische Ätzen von Titanlegierungen mittels alkalischer Lösungen

Abstract

Die gängigen metallographischen Ätzverfahren für Titanlegierungen basieren nahezu ausschließlich auf arbeitssicherheitstechnisch aufwändigen Chemikalien wie Flusssäure (HF). Es ist wünschenswert, diese Reagenzien wo möglich durch weniger gefährliche zu ersetzen. Im Institut für Werkstoff-Forschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt ist dies Motivation, arbeitssicherheitstechnisch einfachere, alternative Ätzrezepte zu entwickeln. Im Rahmen von vorhergehenden Arbeiten konnten wir, angelehnt an bekannte Rezepte[1] unter Verwendung von basischen Peroxidlösungen, bereits Reintitan und Ti- Legierungen erfolgreich metallographisch ätzen. Es wurden sowohl für KOH/H2O2 und NaOH/H2O2 optimale Rezepturen gefunden, welche eine zur Kroll-Ätzung vergleichbare und teilweise sogar überlegende Gefügeentwicklung ermöglichen [2]. Die inhärente leichte Zersetzung von Wasserstoffperoxid führt allerdings dazu, dass entsprechende Lösungen nur wenige Stunden verwendbar sind. Diese Problematik war Motivation weitere Rezepte zu finden, bei denen die Reagenzlösungen lagerfähig sind, d.h. die Ätzwirkung auch über längere Zeit nicht verloren geht. Hierbei konnten verschiedene Formulierungen gefunden werden, welche allesamt aus einem Komplexbildner in stark alkalischer Lösung beruhen. So liefern Lösungen von Fluoriden oder von EDTA in starken Alkalien (KOH, NaOH) metallographisch brauchbare Ergebnisse. Durch Vergleich der mit den verschiedenen Rezepten kontrastierten Proben sind wir in der Lage, Hypothesen zur Verallgemeinerung der ablaufenden chemischen Prozesse zu formulieren und diese durch detailliere Analyse zu erhärten. [1] Petzow G., Metallographisches Keramographisches Plastographisches Ätzen, Gebrüder Borntraeger Berlin Stuttgart, 6. Auflage, S.182, 1994. [2] Watermeyer, Ph., Probst, R., Kelm, K.; „Das alternative metallographische Ätzen von Titanlegierungen ohne Flusssäure.” Praktische Metallographie Sonderband 47 (2015) 147-152