Siehe auch: Edelsteine
TITAN:
Ärger mit Titan?
Wohl kaum ein anders Metall hat so sehr den Touch des High-Tech-Werkstoffes für Brillen, wie Titan. Mit Recht? Gibt es Probleme bei der Reparatur, wenn ja, wo liegen sie und wodurch werden sie hervorgerufen, bzw. wie werden sie vermieden und können sie beseitigt werden?
Wir wollen dieses komplexe Thema im Folgenden etwas näher untersuchen. Zunächst einmal, was ist Titan eigentlich?
Titan, ein stahlweißes Leichtmetall chem. Zeichen Ti, Ordnungszahl 22, Atomgewicht 47,90 Dichte 4,54g cm³ Solidus 1675°C Siedepunkt 3262°C, Wärmeleitfähigkeit in W/(K*m)15,1 Brinellhärte in HB 120, die Zufestigkeit liegt bei 343 N/mm² und die Dehnung bei 40 %. Es ist äußerst korrosionsbeständig und wird nur von heißer, verdünnter Salzsäure, sowie von Flusssäure angegriffen. Schon auf den ersten Blick eine ganze Reihe äußerst bemerkenswerter Daten: Es ist leicht, zäh und elastisch, relativ hart, hat eine hohe Schmelztemperatur, es ist weitestgehend korrosionsbeständig. Es ist polierfähig, (wenn auch mit Mühe) und außerdem sind keinerlei allergische Auswirkungen bekannt. Die Aufzählung der positiven Eigenschaften ließe sich problemlos noch weiter fortsetzen.
Ein wahrhaft TITAN-isches Material!
Aber: Bekanntlich ist, wo viel Licht ist, auch viel Schatten. Und dieses Sprichwort bewahrheitet sich auch hier wieder einmal. Titan hat nämlich eine weitere, höchst faszinierende Eigenschaft, die jedem der damit zu tun hat, das Leben schon gewaltig schwer gemacht hat: Titan ist höchst reaktiv. Das heißt, es geht mit (fast) jedem Element chemische Verbindungen ein.
Hart, spröde und brüchig. Ausgenommen sind lediglich die Reihe der Edelgase und einige ganz wenige, seltene Elemente, welche aber in diesem Zusammenhang lediglich in ganz bestimmten Titanloten (entwickelt vom Institut für Werkstoffwissenschaften der Universität Aachen) eine Rolle spielen.
Als Legierungsmetall ist Titan wegen seiner Eigenart sofort chem. Verbindungen mit den anderen Metallen einzugehen, nur sehr begrenzt – d.h. nur in sehr kleinen Mengen von wenigen Prozenten geeignet. Umgekehrt verhält es sich ganz genau so: Werden auch nur ganz kleine Mengen an Fremdmetallen, zugesetzt, treten fast immer sofort äußerst harte und spröde intermetallische Verbindungen auf, die das Material völlig unbrauchbar machen. Eine gebräuchliche Titanlegierung be-steht beispielsweise aus Titan mit folgenden Beimengungen: 6% Vanadium und 4% Aluminium. Werden diese geringen Beimengungen überschritten, tritt sofort der schon beschriebene Fall ein: Das Material wird unbrauchbar. Was hat das nun alles mit einer einfachen Brillenreparatur zu tun? Wir werden sehen, eine ganze Menge. Da, wie bereits ausgeführt, der Knüppel buchstäblich beim Hunde liegt, denn wie will man löten wenn das Material sozusagen „allergisch“ auf die Zusatzmetalle reagiert (?), stellt sich sofort die Frage: Kann eine Titanlötstelle denn überhaupt halten, wenn sich Lot und das zu lötende Titan in unberechenbare, glasharte Produkte chemischer Prozesse verwandeln? Eine Frage mit leidvollem Hintergrund für viele Fabrikanten. In der Anfangszeit der Titanlöterei, wurden in der Verbindungstechnik fast durchweg Silberlegierungen verwendet. Nun geht zwar Titan auch mit Silber die gefürchteten Verbindungen ein, allerdings sind diese nicht ganz so hart und spröde, wie beispielsweise mit Eisen oder Kupfer. Immerhin reicht es aber locker aus, um aus einer guten Feile einen Spiegel zu machen, wie man so sagt. Wenn man nun vorsichtig das Lot zum Schmelzen bringt, ohne dass dieses in das zu lötende Metall diffundiert, was bei jeder normalen Hartlötstelle eine Voraussetzung für ihre Haltbarkeit ist, wenn man es also sozusagen wie Lötzinn verarbeitet und im niedrigsten, eben noch zur Verfügung stehenden Temperaturbereich zur Anwendung bringt, bleibt der gefürchtete Umwand-lungseffekt weitgehend aus. Allerdings, eine winzige Abweichung in der Temperatur, oder der Lötdauer: Schrott. Dazu kommt noch, dass früher Titan gern mit Nickel legiert wurde, eine Tatsache, die sich bei einer späteren Reparatur stets als sehr hinderlich herausstellt und manchmal eine solche sogar unmöglich macht. Als Wärmequelle wurden und werden induktive Heizungen verwendet, die Lötstelle und die unmittelbare Umgebung, mit Schutzgas geflutet. Es kommt aber auch die Widerstandserwärmung zur Anwendung. Das Edelste und haltbarste Verfahren jedoch, ist die Lötung im Hochvacuumofen. Hierbei kommen bei Temperaturen von weit über 900°C, bis auf unter 30/1000 mm Spaltbreite gefugte Stücke, unter Verwendung eines echten Titanlotes zur Bearbeitung, die über einen Zeitraum von etwa 10 Minuten im Vacuumofen verbleiben. Bei diesem Verfahren entstehen keinerlei harte und spröde Produkte in-nerhalb der Lötstelle. Für die Brillenherstellung scheidet es aus verschiedenen Gründen leider aus.
Jetzt aber einmal ein Fall aus der Praxis: Ein Kunde kommt und reklamiert seine teure Brille, ein Bügel ist abgebrochen. Das Lot klebt an der Backe, am Oberteil des Schließblöckchens und am Glasrand ist nur das fast blanke Grundmetall zu sehen.
Klarer Fall, eine kalte Lötstelle. Aber halt, hier handelt es sich um eine Titanbrille.
Neue Diagnose, diesmal richtig: Keine kalte Lötstelle, sondern eine überhitzte!
Und zwar auf der Seite des Schließblöckchens. Klar, ja? Lot zu heiß geworden, in das Metall diffundiert…
Der Rest ist bekannt. Geringe Belastung, knacks und kaputt. Die Reparatur gestaltet sich wegen der oben beschriebenen Eigenarten unseres Werkstoffes etwas anders als gewohnt. Zwar lässt sich auf der meist auch heute noch vorhandenen Nickelschicht (Polieren ist teuer, vernickeln glänzt viel billiger!) und der darauf haftenden Goldauflage, mit etwas Geschick Silber oder gar Zinn auflöten, dies bringt aber außer der Zerstörung der Brille kein weiteres Resultat. Abgesehen davon, wird beim Erhitzen die vorhandene Auflage zerstört. Diese kann bei Titan mit normalen Mitteln nicht wieder hergestellt werden, da die Grundaktivierung mittels einer Vacuumbeschichtung vorgenommen wird. Wird diese Grundbeschichtung zerstört, z.B. durch Erhitzen, Schleifen oder Polieren, kann das Teil mit normalen Mitteln nicht wieder in Ordnung gebracht werden. Also Vorsicht! Vergoldung ab, ist Vergoldung ab! Für alle Zeiten. Statt der Lötflamme kommt die Wunderwaffe der Neunziger Jahre zur Anwendung, der Infrarot-Laser. Zwar gibt es auch hier mit der Materialzusammensetzung einige spezifische Probleme, vor allem bei älteren Modellen aus Titan -Nickel und Silberlot, doch diese sind zufrieden stellend und haltbar gelöst. Bei richtiger Handhabung des Lasers, sind nach der Reparatur an Titanteilen keinerlei Nacharbeiten erforderlich, die Beschichtungen bleiben gänzlich unversehrt und wohl jeder gute Reparaturdienst gibt ein Jahr Garantie auf seine geleistete Arbeit!
Falls Sie einen Laser Ihr Eigen nennen : Nur Mut! Ran an das „titanische“ Problem, aber meiden Sie bei der Titanschweißerei alles was nicht Titan heißt!
Verarbeiten Sie auf keinen Fall Fremdmetall! Und sollten Sie kein solches Gerät haben: Lassen Sie die Reparaturdienste leben, ein guter Fachmann hilft Ihnen stets Probleme zu bewältigen und so Ihre Kunden zufrieden zu stellen.
a) Legieren. Als legieren bezeichnet man u. a. die Vermengung zwei- oder mehrerer Metalle miteinander, um Preis, Gewicht, Aussehen oder Härte, bzw. Duktilität zu verändern.
b) Galvanisieren. Metalle lassen sich in so gen. Elektrolyten auflösen. Dies geschieht meist in Form von Salzen. Einer Metallsalzlösung lässt sich das gelöste Metall wieder in metallischer Form entnehmen, indem man elektrischen Strom zwischen zwei in der Salzlösung befindlichen Polen fließen lässt. Am negativen Pol scheidet sich das gelöste Metall ab. Eine für viele Allergiker folgenschwere Anwendung im Schmuckbereich und im Bereich von Hautberührenden Gegenständen (Billigschmuck, Modeschmuck, Reißverschlüsse usw.) ist folgende: Metallische Rohteile werden so lange vernickelt, bis Hochglanz entstanden ist. Nickelbäder sind glanzerzeugende, einebnende Medien, die bei „richtiger Anwendung“ eine Menge teurer Polierarbeit, bei gleichzeitig hervorragendem optischem Aussehen, ersparen können. Da viele Verbraucher immer nach dem Billigsten greifen, sind die Folgen vorgezeichnet! Aber in vielen, scheinbar preisgünstigen Schmuckstücken, lauert die Gefahr in Form von versteckten Nickelschichten.
c) Elektrolytische Korrosion. Diese Erscheinung ist sozusagen der umgekehrte Fall zur bei der Galvanisation stattfindenden Metallabscheidung. Hier werden natürliche Kräfte wirksam. Da Metalle alle unterschiedliche elektrische Ladungen haben (siehe auch galv. Spannungsreihe der Metalle), tritt, wenn sie Kontakt untereinander haben, bei Anwesenheit eines Elektrolyten, das kann Hautschweiß sein, oder irgend eine andere elektrisch leitende Flüssigkeit, ein Elektronenfluss ein. Hierbei werden Atome des jeweils negativeren Metalls freigesetzt und meist zu Salzen umgewandelt. Diese Erscheinung ist die Ursache für den so gen. Lochfraß, vor allem auftretend bei vergoldeten Messingteilen, untervernickelten und vergoldeten, versilberten, oder rhodinierten Oberflächen. Nickelsalze gelten als einer der stärksten Allergie-Erzeuger.