Die Verwendung von Titan und Titanlegierungen ohne spezielle Oberflächenbeschichtungen ist aufgrund der verminderten tribologischen Eigenschaften und einer geringen Oberflächenhärte auf nicht verschleißbeanspruchte Gebiete beschränkt [1]. Zur Modifikation der Oberfläche kann der Grundwerkstoff Titan mittels Diffusionsschweißens mit Kohlenstoffstählen verbunden werden. Durch die Diffusion der Kohlenstoffatome aus dem Stahl in das Titan entsteht eine TiC-Schicht an der Grenzfläche des Titan-Stahl-Verbunds. Da neben der Nutzung dieses Verbunds auch die alleinige Nutzung der TiC-Schicht auf dem Titansubstrat, z. B. in der Medizintechnik von Interessen ist, kann der Stahl hierzu chemisch aus dem Verbund entfernt und so die TiC-Schicht als Oberfläche freigelegt werden.

Um die Mikrostruktur und die Härte dieser bis zu d$_{L}$ = 10 µm dicken Schicht charakterisieren zu können, bedarf es einer entsprechenden Präparationsmethodik. Durch den Härteunterschied zwischen Titan (200 HV bzw. 2 GPa), TiC (3500 HV bzw. 35 GPa) und Stahl (300 HV bzw. 3 GPa) werden während der Standartpolitur die einzelnen Phasen unterschiedlich schnell abgetragen. Das entstehende Relief erschwert neben der Bestimmung der Härte auch die Untersuchung mittels Elektronenrückstreubeugung (EBSD) und Lichtmikroskopie. Durch das vorgestellte dreistufiges Ätzverfahren mit Groesbeck, KOH-H$_{2}$O$_{2}$ und Nital können die einzelnen Bestandteile des Querschliffs (Titan, TiC und Stahl) kontrastiert und somit die Mikrostruktur sichtbar gemacht werden [2, 3]. Diese zeigt für die TiC-Schicht einen gradierten Korngrößenverlauf, wobei der mittlere Korndurchmesser bei d$_{k}$ < 2 µm liegt, was durch EBSD-Untersuchungen bestätigt werden kann.

[1] J. Zhang; S. Li; S. Pu; Q. Xue; M. Huang; Surface and Coatings Technology, 2019, pp. 365- 272
[2] P. Watermeyer; R. Probst; K, Kelm; 49. Metallographie-Tagung, 2015, pp. 147-152
[3] H. Schuhmann, H. Oettel; 15. Auflage, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2016