Prakt. Met. Sonderband 47 (2015) 147
Das alternative metallographische Atzen von Titanlegierungen ohne
Flussséiure
P. Watermeyer, R. Probst, K. Kelm
Institut fiir Werkstoff-Forschung, Deutsches Zentrum fiir Luft- und Raumfahrt, 51147 K6ln
1 Motivation
Das Atzen dient im Bereich der Metallographie der Erzeugung von Kontrasten bei der lichtmikro-
skopischen und rasterelektronenmikroskopischen SE-Abbildung von praparierten Oberflichen. 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 [1]. Flusssäure, als arbeitsschutztechnisch aufwendiger Gefahrstoff, sollte möglichst durch
weniger gefährliche Reagenzien ersetzt werden. Gerade in Laboratorien mit vielen Nutzern unter-
schiedlicher Bildungs- und Ausbildungsstinde zum Themenfeld ,,Gefahrstoffe* sind Zubereitungen
auf der Basis von Flusssäure grundsätzlich als schlecht handhabbar anzusehen. Am Institut fiir
Werkstoff-Forschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt ist dies Motivation, alterna-
tive Ätzrezepte zu etablieren.
2 Einführung
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 (H,O), beobachtet. Allerdings wurde bei entsprechenden Versu-
chen das Gefüge im Vergleich zu HF-basierten Rezepturen nicht in angemessener Weise entwi-
ckelt. Basische Rezepturen auf Basis von Natron- oder Kalilauge unter Zusatz von Wasserstoffper-
oxid sind ebenfalls bekannt [1, 21, im praktischen Einsatz jedoch kaum verbreitet. Während die Re-
zepturen in [1] (Ti m2: 1,47 mol/l H,O, + 1,1 mol/l KOH sowie Ti m9: 0,47 mol/l H20; + 2,4 mol/l
NaOH) bei Vorversuchen mit Ti-6Al-4V keine akzeptablen Ergebnisse lieferten, konnte mit der
Rezeptur aus [2] (1,4 mol/l H,O, + 2,8 mol/l KOH) vielversprechende Atzergebnisse erzielt wer-
den. Ausgehend hiervon wurden Basen- und Wasserstoffperoxidkonzentrationen systematisch vari-
iert und an Ti-6Al-4V sowie an Reintitan (Grade 1) getestet. Dabei konnte bei passenden Konzent-
rationsverhiltnissen zur klassischen Kroll-Ätzung vergleichbare und teilweise sogar überlegene
Gefügeentwicklungen für die licht- sowie für die rasterelektronenmikroskopische Untersuchung
erzielt werden.
