DE2229897C3 - Wäßrige, siliciumfluorwasserstoffsäurehaltige Salpetersäurelösung zum Atzen von Titan oder Titanlegierungen und Ätzverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine wäßrige, siliciumfluorwasserstoffsäurehaltige Salpetersäurelösung zum Ätzen von Titan oder Titanlegierungen.

Es ist in gewissen Fällen erforderlich, aus Titan oder einer Titanlegierung bestehende Teile zu ätzen und zu Oberprüfen, um beispielsweise feine Fehlerstellen in der Oberfläche des Teiles aufzudecken. Dies ist insbesondere der Fall bei einer Penetrationsuntersuchung mit einer Eindringflüssigkeit, wobei ungeätzte Teile nur sehr schlechte Ergebnisse liefern. Die bisher bekannten Ätzlösungen (vgl. US-PS 27 11 364, FR-PS U 13 485, DT-OS 20 13 149 und GB-PS 11 05 388) hatten jedoch iwei wesentliche Nachteile. Erstens waren sie sehr schnellwirkend, so daß dann, wenn ein kompliziert gestalteter Teil durch Eintauchen behandelt wurde, die Gefahr bestand, daß die Ätzlösung an bestimmten verborgenen Stellen haften blieb und dort eine unerwünschte Ätzwirkung auftrat. Der zweite Nachteil beitand darin, daß die bekannten Ätzlösungen zu einer verhältnismäßig groben Kornstruktur führten, so daß es schwierig war, sehr feine Risse oder andere Fehlerstellen durch binokularmikroskopische Betrachtung festzustellen.

Es bot sich zwar an, bekannte Ätzlösungen mit niedrigeren Konzentrationen zu wählen, um die Ätzrate zu vermindern. Praktische Versuche haben jedoch gezeigt, daß solche verdünnten Lösungen gleichwohl zu einer unerwünscht groben Kornstruktur führen. Diese Tatsache hat ihre Ursache darin, daß die bekannten Ätzlösungen vorzugsweise die Korngrenzen angreifen und dadurch zu den bekannten Makroätzerscheinungen führen. Auch wenn diese bekannten Ätzlösungen verdünnt werden, so erfolgt dennoch ein bevorzugter Angriff der Korngrenzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ätzlösung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine schwach ausgeprägte Kornstruktur erzielbar ist, um die Ermittlung von Fehlerstellen sowohl mittels einer binokularmikroskopischen Betrachtung als auch mit einer Penetrationsuntersuchung mit einer Eindringflüssigkeit wirksamer zu gestalten.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einer Ätzlösung gelöst, die aus 160 bis 180 g/l Salpetersäure, 8 bis 12 g/l Siliciumfluorwasserstoffsäure und als Rest Wasser besteht.

Der mit der Erfindung erzielbare Fortschritt besteht darin, daß sowohl die Korngrenzen als auch die Körner selbst mit etwa der gleichen Rate angegriffen werden, wodurch ein sehr geringer Kontrast zwischen den Körnern und den Korngrenzen erzeugt wird.

Ein mit der erfindungsgemäßen Ätzlösung behandeltes Werkstück zeigt daher einen sehr geringen Korngrenzenangriff, und die geätzte Oberfläche hat >in im wesentlichen mattes Aussehen, wodurch eine einfache und wirksame Oberflächeninspektion ermöglicht wird.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin-

is dung wurde ein Versuch mit einer Ätzlösung durchgeführt, die aus 170 g Salpetersäure pro Liter und 10 g Siliziumfluorwasserstoffsäure pro Liter bestand, wobei der Rest Wasser war. In diese Ätzlösung, die eine Temperatur von etwa 20°C hatte, wurde die Kompressortrommel einer Gasturbine eingetaucht. Die Trommel bestand aus einer Titanlegierung, die im wesentlichen aus Titan besieht und 6% Aluminium, 5% Zirkonium und 1% Wolfram enthält. Die Trommel wurde etwa 20 Minuten in der Ätzlösung belassen und sodann entnommen und mit Wasser gewaschen. Danach wurde die Trommel binokularmikroskopisch inspiziert, und es wurde eine Penetrationsuntersuchung mit einer Eindringflüssigkeit durchgeführt, um die Lage irgendwelcher Fehlerstellen festzustellen.

Es hat sich gezeigt, daß 0,0038 mm von der Trommel abgetragen waren, und daß die Ätzlösung die Oberfläche abgetragen hatte, ohne die Korngrenzen in bevorzugter Weise anzugreifen.

Daher wurden die Fehler und Risse deutlich sichtbar, wobei eine besonders ausgeprägte Verbesserung festgestellt werden konnte, wenn eine fluoreszierende Ein-" dringflüssigkeit benutzt wurde, die mit Wasser auswaschbar ist. Mit der erfindungsgemäßen Ätzlösung konnte die Feststellungsrate von Fehlerstellen mittels einer Penetrationsuntersuchung mit einer Eindringflüssigkeit auf 90% gesteigert werden.

Dank der relativ langsamen Ätzwirkung war es leicht, die Trommel aus der Lösung zu entnehmen und die Ätz'ösung aus den verschiedenen Hohlräumen der Trommel auszuwaschen, ohne daß die Gefahr bestand, daß verbleibende Ätzlösungsreste stark angeätzte Stellen hervorriefen, welche Ursache einer Schwächung hätten sein können.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung wurde gefunden, daß die Eintauchzeit ähnlicher Titanteile in der Ätzlösung gelegentlich auf 4 Minuten reduziert werden kann, wobei eine Metallschicht mit einer Dicke von 0,0025 mm abgetragen wurde. Die Eintauchzeit kann jedoch weiter vermindert werden, wenn die Temperatur der Ätzlösung (normalerweise Raumtemperatur) über Raumtemperatur erhöht wird, oder wenn die Umgebungstemperatur gerade sehr hoch war. Es ist zu erwarten, daß die Eintauchzeit innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen 16 und 22°C der Ätzlösung nicht in großem Umfang geändert zu werden braucht. Innerhalb dieses Temperaturbereichs hat sich eine Eintauchzeit zwischen 4 und 20 Minuten als befriedigend erwiesen, wobei Metall mit einer Schichtstärke von etwa 0,0025 mm abgetragen wurde, und dies ist normalerweise eine optimale Menge, bei der die Metallabtragung sehr niedrig ist, aber die notwendige Oberflächenbeschaffenheit erhalten wird, die eine wirksame Oberflächeninspektion zuläßt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wäßrige, siüciumfluorwasserstoffsäurehaltige Salpetersäurelösung zum Ätzen von Titan oder Titanlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzlösung aus 160 bis 180 g/l Salpetersäure, 8 bis 12 g/l Siliciumfluorwasserstoffsäure und als Rest Wasser besteht.

2. Ätzlösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 170 g/i Salpetersäure, 10 g/1 Siliciumfluorwasserstoffsäure und als Rest Wasser enthält.

3. Verfahren zur Ätzung eines aus Titan oder einer Titanlegierung bestehenden Werkstücks mit einer Ätzlösung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzung während einer Zeitdauer von 4 bis 20 Minuten durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzlösung während der Ätzung auf einer Temperatur zwischen 16 und 22° C gehalten wird.