Pfeiffer Vacuum

3.4.1 Verarbeitung – Oberflächen

Die Themen „Werkstoffauswahl“ und „Schweißen“ wurden bereits in den Kapiteln zuvor behandelt. Die inneren Oberflächen von Vakuumkammern und -bauteilen stellen einen entscheidenden Faktor für das Erreichen des Arbeitsdrucks im Hochvakuum und im UHV dar. Die Bearbeitung muss unter der Maßgabe erfolgen, die effektive Oberfläche zu minimieren und Oberflächen mit möglichst geringen Desorptionsraten zu erzeugen.

Am häufigsten werden Oberflächen von Vakuumkammern und Komponenten nach dem Schweißen und der mechanischen Bearbeitung glasperlenfeingestrahlt. Dabei werden mit Hochdruck Glasperlen mit definiertem Durchmesser auf die Oberfläche geblasen. Dichtflächen dürfen nicht gestrahlt werden, sie werden beim Strahlen abgedeckt. Das Verfahren verdichtet die Oberfläche, ebnet sie mikroskopisch ein, trägt oberflächennahe Schichten wie Anlauffarben ab und erzeugt eine dekorative Ansicht. Die zu strahlenden Oberflächen müssen sauber und fettfrei sein, das Strahlgut muss regelmäßig getauscht werden, insbesondere beim Wechsel von Werkstoffgruppen, z. B. bei ferritischen und austenitischen Edelstählen.

Schleifen dient zur Beseitigung von Makrorauigkeiten wie einer Walzhaut, Zunder oder Riefen. Es sollte trocken an sauberen, öl- und fettfreien Oberflächen erfolgen, Schleifmittel dürfen nicht in die Oberfläche eingearbeitet werden. Abhängig von der Ausgangsrauigkeit und der abzutragenden Schichtstärke, sollte in mehreren Schritten mit zunehmend feinerem Korn im Kreuzschliff, d. h. wechselnder Schleifrichtung geschliffen werden. Häufig ist Schleifen ein vorbereitender Schritt für nachfolgende Oberflächenbehandlungen wie z. B. Elektropolieren. Schleifen erzeugt einen optisch gleichförmigen Eindruck. Bei zuvor schon relativ glatten, gebeizten Oberflächen kann Schleifen einen dekorativeren Eindruck erzeugen, jedoch auch die Oberfläche vergrößern.

Bürsten dient zur Nachbehandlung von Schweißnähten. Die verwendeten Bürsten müssen aus Edelstahl sein und dürfen nicht mit anderen Materialien kontaminiert sein, damit kein Fremdmaterial in die Oberfläche eingebracht wird. Gleiches gilt beim Polieren. Poliermittel oder Abrieb dürfen nicht in die Oberfläche eingetragen werden, bzw. müssen anschließend vollständig entfernt werden. Die effektive Oberfläche darf nicht vergrößert werden durch eine mikroskopische Aufrauung.

Beizen stellt eine effektive Reinigung der Oberfläche dar. Verunreinigungen und eine etwa 1 bis 2 µm starke Schicht werden gelöst. Relevante Beizparameter wie die Konzentration der Beize, die Temperatur oder die Beizdauer müssen exakt eingehalten werden, um ein Überbeizen zu vermeiden. Nach dem Beizen muss intensiv gespült werden, um sämtliche Reste der Beizflüssigkeit zu entfernen. Die Oberflächenrauigkeit ändert sich durch Beizen nur unwesentlich.

Elektropolieren ist die selektive anodische Auflösung des Metalls in einem Elektrolyten unter Nutzung einer Gleichstromquelle. Dabei werden typischerweise 12 bis 15 µm von der Oberfläche abgetragen, um eine kristallin reine Oberfläche zu erzeugen. Damit die Oberfläche gleichmäßig abgetragen wird, muss häufig eine für das Bauteil angepasste Elektrode gefertigt werden. Dies macht das Verfahren aufwendig. Zudem müssen CF-Dichtflächen abgedeckt werden, da an Kanten die elektrische Feldstärke lokal erhöht ist, was zu einer verstärkten Abtragung von Material führt. Unter UHV-Anwendern ist das Verfahren strittig. Es wird hierbei über Einlagerungen von Wasserstoff in die Oberflächen oder über Reste des Elektrolyten auf den Oberflächen diskutiert. Wie nach dem Beizen müssen Bauteile nach dem Elektropolieren intensiv gespült werden. Zudem sollte anschließend eine Leckprüfung erfolgen, da Material auch im Bereich der Schweißnähte abgetragen wird. Abhängig vom Vorzustand kann Elektropolieren die Oberflächenrauigkeit halbieren.

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