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    Intermetallische Phasenbildung

    Intermetallische Ph

    Nicht selten kommt es in hochlegierten Stählen durch ungünstige Temperatureinflüsse zur Bildung intermetallischer Phasen. Diese stellen eine homogene chemische Verbindung von zwei oder mehreren Metallen dar. Im Stahl selber sind sie meist unerwünscht, da diese sehr spröde sind und durch Entmischung in ihrem direktem Umfeld die Korrosionbeständigkeit herabsetzen. Ein weiterer negativer Aspekt ist die erhöhte Neigung zur Rissbildung beim Schweißen.

    Das Bild zeigt die Blechmitte aus dem hier verwendeten Werkstoff 1.4529 ( X1NiCrMoCuN25-20-7) nach Ätzung mit V2A-Beize. Bei der enstandenen intermetallischen Phase handelt es sich um Chi-Phase, welche sich aus den chemischen Bestandteilen Fe,Cr und Mo zusammensetzt.

    Der hohe Chrom- und Molybdän-Gehalt des Werkstoffes macht diesen eben nicht nur hoch korrosionsbeständig, sondern auch sehr sensibel für Temperaturbereiche von 600°-900°C.

    Glücklicherweise ist die Phasenbildung reversibel, denn durch eine Lösungsglühung mit max. Lösungsglühtemperatur des jew. Werkstoffes werden diese wieder in "Lösung" gebracht.

     

    Der Metallograph detektiert diese meist in den Seigerungszonen der Blechmitte, wo der Walzgrad einen entscheidenden Einfluß hat. Diese lassen sich demnach schwieriger in Lösung bringen als Phasenbildungen welche sich am gesamten Querschnitt der Probe darstellen (ursächlich durch falsche Glühparameter).

    Manche Liefernormen erlauben dünn ausgeprägte, nicht zusammenhängende Phasen in Blechmitte, da diese keinen Einfluß auf die Korrosionsbeständigkeit an der Oberfläche haben. Leider fehlen hier aber - wie so oft - genauere Angaben über Größenordnungen. Dem Metallographen könnte hier mit Vergleichsbildern oder genauen Längen/Breitenangaben die Auswertung erleichtert werden.

     

    Verwendetes Produkt: V2A-Beize

     

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    Sprengplattierung Titan Gr.1 mit S355J2

    Sprengplattierung TiGr.1-S355J2Einer der interessantesten Werkstoffe ist wohl Titan - aber sicherlich auch einer der Teuersten. Die elektrische und thermische Leitfähigkeit liegt hier wesentlich niedriger als bei Stahl. Weiterhin gilt Titan als hoch korrosiv beständig und kann Aufgrund der Dichte von 4,5 g/cm³ mit einer gewissen "Leichtigkeit" auftrumpfen. Titan ist sehr gut kaltumform- und auch schweißbar. Die sagenumwobene Festigkeit des unlegierten Titans ist allerdings bei weitem nicht so hoch, wie manche Kohlenstoffstähle es vormachen. Ausschlaggebend ist hier sicherlich die hohe Zähigkeit - und das in einem großen Temperaturspektrum.

    Titan und Titanlegierungen (z.B. mit Aluminium+Vanadin verwendet im Titan Gr.5) finden im großen Maße Verwendung im Apparate- und Rohrbau. Aufgrund des zuvor erwähnten Kostenfaktors ist es aber unwirtschaftlich Titanbleche mit bspw. 40 mm Wandstärke einzusetzen. Hier ergibt sich die Möglichkeit des Plattierens. Das hier dargestellte Verfahren sieht vor, ein dünnes Titanblech auf einen "günstigen" Kohlenstoffstahl mittels einer Sprengplattierung aufzubringen, um so die bspw. chemisch relevante Oberfläche einerseits zu bilden, auf der anderen Seite die Festigkeiten des Stahlbleches (auch durch eine große Wandstärke) auszunutzen. Das Ergebnis ist eine stoffschlüssige Verbindung mit gleichzeitig sehr guter Umformbarkeit des fertigen Bleches.

    Die obige Mikroaufnahme zeigt eine typische Wellenbildung welche innerhalb der Kollisionsfront beider Bleche in diesem Verfahrens entsteht. Bei genauer Betrachtung (links im Bild) fallen gänzlich weisse und schwarze Bereiche auf. Dieses stellt keinen Ätz- oder Präparationsfehler dar. Vielmehr handelt es sich bei dem ungeätzem Gefüge um FeTi und Fe2Ti - also intermetallische Phasenbildung, welche auch nach einem Diffusionsglühen entstanden sein kann. Bei längerer Glühzeit bilden sich im angrenzenden Bereich Löcher im Titan aus.

    Verwendeter Artikel : Flusssäure (1%) sowie 3%ige alkoholische Salpetersäure (Nital)

    Hinweis: Das Ätzen von Titan stellt für den Anwender/Metallographen nicht das größte Problem dar. Die Korngrenzen werden bei den meisten Legierungen durch die 1%ige Flusssäure hervorragend sichtbar. Den Weg zum besten Ergebnis ebnet die Präparation. Durch die bereits erwähnte Zähigkeit "schmiert" der Werkstoff bereits beim feinschleifen und sträubt sich auch gerne gegen die Politur mit Standard-Diamantpaste. Erwähnenswert ist, das eine 3µm Politur selten Aussicht auf Erfolg hat , da die Gitterstruktur des Titans selber im 3µm-Bereich liegt - und hier gilt nicht die Weisheit: "Gleich und gleich gesellt sich gern". Die Tribologie lehrt uns hier andere Tatsachen 🙂  Setzen Sie sich mit Ihrem Lieferanten für die metallographische Präparation in Verbindung, er sollte Ihnen die entscheidenden Präparationvorschläge unterbreiten können. Eine mehrfach vollzogene Polieren- / Ätzen-Version verspricht grundsätzlich bessere Ergebnisse (nicht nur bei Titan) .
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Zu unserem Kundenkreis gehören sehr kleine Unternehmen, als auch namhafte Großunternehmen aus der Metallbranche, sowie Prüflaboratorien, Hochschulen und Universitäten.

Gerne überzeugen wir Sie durch hohe Qualität und schnellen Service. Alle Produkte werden frisch nach Auftragserteilung hergestellt und wir liefern innerhalb von 2-3 Werktagen. Der Versand erfolgt als Gefahrgut zum Selbstkostenpreis.

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Sicherheitshinweise für den Umgang mit Ätzmitteln

Einige in der Metallografie verwendeten Chemikalien sind toxisch, leicht entzündlich oder potentiell explosiv. Säuren und Basen müssen getrennt werden, und sollten in feuerfesten Stahlschränken gelagert werden. Starke Oxidationsmittel dürfen nicht zusammen mit Säuren, Basen oder leicht entzündlichen Losungsmitteln aufbewahrt werden. Einige Ätzmittel haben nur eine begrenzte Haltbarkeit. Es sollten deshalb nur solche Mengen bevorratet werden, die in kurzer Zeit verwendet werden. Folgende Hinweise sollten zwingend beachtet werden.

  • Die sicherheitsbezogenen Informationen des Sicherheitsdatenblatts sind einzuhalten.
  • Beim Arbeiten sollte eine persönliche Schutzausrüstung getragen werden (säurefeste Handschuhe, dicht schließender Augenschutz etc.).
  • Die Verwendung von Ätzmitteln sollte unter einer Luftabsaugung erfolgen.
  • Gebrauchtes Ätzmittel darf niemals in das Originalgefäß zurückgeben werden. Der Gesamtinhalt wird verunreinigt und das Ätzmittel kann unbrauchbar werden. Bei einigen Ätzmitteln können hierdurch giftige Gase entstehen und/oder in dem verschlossenen Gefäß explosiv reagieren.
  • Sonnenlicht kann bestimmte Ätzmittel schneller altern lassen, auch hierdurch können chemische Reaktionen ausgelöst werden. Deshalb immer in einem verschlossenen Gefahrgutschrank lagern.
  • Bei der Feststellung, dass ein Ätzmittel deutlich verfärbt oder ein erhöhter Flaschendruck sichtbar wird (Aufblähung), muss das Gefäß sofort unter Berücksichtigung der notwendigen Sicherheitsvorkehrungen entsorgt werden.
  • Ätzmittel müssen für nicht befugte Personen und Betriebsfremde unzugänglich aufbewahrt werden.
  • Die Richtlinien der Berufsgenossenschaft (Richtlinien für Laboratorien) sind einzuhalten.

Die vorliegende Zusammenstellung hat keinen Anspruch auf Vollständigkeit!