Pfeiffer Vacuum

3.2.1.3 Aluminium

Aluminium wird vor allem im Fein- und Hochvakuumbereich meist als Legierung verwendet, in speziellen Fällen auch als Reinstaluminium. Bauteile wie z. B. ISO-KF-Rohrbauteile werden vielfach aus Aluminiumgusslegierungen hergestellt, deren Flanschflächen nachgearbeitet werden. Bei der Materialauswahl ist auf Lunkerbildung und Porosität besonders zu achten. Zum Zentrieren und Stützen von Dichtringen werden Bauteile aus Stangenmaterial gefertigt. Als metallische Dichtungen in Form von Profildichtungen oder Drähten, werden bevorzugt weichgeglühte Aluminium-Silizium-Legierungen eingesetzt.

Der Dampfdruck von Aluminium ist gering und beträgt beim Schmelzpunkt von 660 °C nur ca. 6 · 10-9 hPa. Die große Wärmeausdehnung, die hohe Wärmeleitfähigkeit und die stabile Aluminiumoxidschicht erschwerten das Schweißen von Aluminium. Hier besteht die Gefahr der Poren- und Rissbildung, verbunden mit einem großen Verzug. Eine gleichmäßige Erwärmung vor dem Schweißen verringert diese Gefahren. Sie ist in der Praxis jedoch häufig nicht möglich.

Aluminium ist nicht magnetisierbar. Für metallisch dichte UHV-Verbindungen, sind Aluminiumflanschverbindungen nur sehr begrenzt einsetzbar, da deren Härte häufig zu gering ist. Es wurden zwar spezielle Bimetallflansche, bestehend aus einer Aluminiumunterlage und Edelstahlauflage oder Aluminiumflansche mit randgehärteten Dichtbereichen entwickelt. Ihr Einsatz scheitert jedoch häufig am relativ hohen Preis, der kritischen Verarbeitbarkeit oder den begrenzten Einsatzmöglichkeiten.

Zur Erhöhung der Abriebfestigkeit, z. B. für den Einsatz in Reinräumen oder zur Erhöhung des Korrosionsschutzes, werden Aluminiumoberflächen häufig eloxiert. Dabei entsteht eine mehrere µm starke, poröse Oxidschicht, die nur bedingt für Vakuumanwendungen geeignet ist. In solchen Oberflächen lagern sich vermehrt Gasmoleküle ein und führen zu hohen Desorptionsraten. Zudem können Gasmoleküle den Oberflächenbereich unter Dichtungen untertunneln und damit Leckagen erzeugen. Es stehen diverse Eloxalverfahren zur Verfügung. Bei der Entscheidung, ob und welches Verfahren eingesetzt wird, müssen die Einschränkungen berücksichtigt und mit den Vorteilen abgewogen werden.

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