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Fluoride als sicheres Ätzmittel

Fragen rund um die anorganische Chemie (inkl. Ionenlotto)

Moderator: Chemiestudent.de Team

consti123
Laborratte
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Beiträge: 4
Registriert: 30.07. 2023 06:32
Hochschule: Dresden: TU Dresden

Fluoride als sicheres Ätzmittel

Beitrag von consti123 »

Liebe Gemeinde,

ich wende mich mit folgender Frage an euch:
Wir arbeiten in unserer Einrichtung mit auf Nickel und Titan basierenden Legierungen, und würden diese gerne oberflächlich ätzen; einmal für optische Mikroskopie und zum anderen für glatte Oberflächen. Da beide Oxide, insbesondere aber Titanoxid, ausgesprochen stabil sind, hat sich in der Literatur die Verwendung von Ätzmitteln auf Grundlage von HNO3 und viel schlimmer, HF etabliert (das heißt dann z.B. Ätzmittel Kroll). HF wollen wir grundsätzlich nicht verwenden, ist uns technisch zu aufwändig (Sicherheitsausrüstung, Spezialabzug usw.) und schlichtweg zu riskant. Wir arbeiten ansonsten mit gewöhnlichen Ätzmitteln auf Basis von HCl und HNO3 unter dem Abzug, und das ist uns gefährlich genug.

Jetzt bin ich schon ein paar mal auf die Variante gestoßen, Ätzmittel auf Basis von wasserlöslichen Fluoriden zu verwenden, die meistens aus Ammoniumpersulfat und Natriumfluorid bestehen (es gibt auch Varianten mit Ammoniumfluorid, aber die Frage bleibt die gleiche). Diese gibt es auch käuflich zu erwerben (z.b. "Multi-Etch" oder "Titan-Etch") und werden gerne damit beworben, deutlich sicherer als HF zu sein, da sich eben keine flüchtige Säure bilden soll. Klingt erstmal ganz gut, aber kann das wohl stimmen?
(Jetzt muss ich kurz erwähnen, dass ich Maschinenbauingenieur bin und Chemie für mich eher ein Randfach war :wink: )
Was ist mit der Autoprotolyse des Wassers? Sollte sich nicht dennoch etwas HF bilden, das mir anschließend aus der Lösung abdampft? Dass die Autoprotolyse eine Rolle spielt ist klar, sonst würde NaF in wässriger Lösung nicht alkalisch reagieren (was aber bedeutet das nun für die eventuelle Bildung von HF?).

Viele Grüße,
Constantin
Nobby
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Re: Fluoride als sicheres Ätzmittel

Beitrag von Nobby »

Die Menge machts. Flourid neutral in der Größenordnung kleiner 1 g/l auf der Haut ist nicht gefährlich. Jedoch verschluckt reichen schon 5 mg etwa. Darunter wird auch in Zahncremes verwendet.
Gefährlich wird es bei höheren Konzentrationen und wenn der pH ins Saure geht. Dann wird HF insitu gebildet.
Also wie konzentriert ist die Lösung und Zusätze von Persulfaten erniedrigen den pH Wert, da sich daraus Schwefelsäure und Peroxid bildet.
Die Handhabung ist sicherer, als reine Flusssäure jedoch Flourid ist halt auch darin.
Eine sichere PSA Schutzbrille, Flouridtaugliche Handschuhe, etc. und entsprechendes Equippment wie Abzug, Glasfreies Labormaterial.ist jedoch ein Muss.

Als Alternative Flourid frei hier lesen

Watermeyer, Philipp und Probst, Rebekka und Kelm, Klemens (2017) Das metallographische Ätzen von Titanlegierungen mittels alkalischer Lösungen. Sonderbände der Praktischen Metallographie zur 51. Metallographie-Tagung. Inventum GmbH. ISBN 978-3-88355-415-0.

https://elib.dlr.de/114355/
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