Integrales Porösvolumen. Lexikon Pharmatechnologie - prozesstechnik online

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Integrales Porösvolumen

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Gesamtheit des Volumens der Oberflächenschicht eines durch mechanische Oberflächenbearbeitung (z. B. mechanisch geschliffenen) behandelten Bauteils, das infolge der Bearbeitungsart Mikrohohlräume enthält.

Die Ermittlung der strukturellen Integrität einer Oberflächenschicht und der wahren Topographie z. B. einer austenitischen Edelstahllegierung ist durch direkte Messung, z. B. durch Rauheitsmessung oder mittels Mikroskopie (z. B. Rasterelektronenmikroskopie) nicht möglich.

Indirekte, technologische Messmethoden erlauben hier recht anschauliche und praxisnahe Erkenntnisse betreffend der strukturellen Integrität und der wahren Topographie und deren Einfluss auf das Verhalten gegenüber Kontamination und Dekontamination der Oberfläche.

Die lokale Evakuierung eines Oberflächenbereichs mittels einer Vakuumglocke, das Freispülverhalten von Fremdgasen oder Feuchte aus definierten Rohrsystemen bzw. die Dekontamination nuklearer Strahlungspartikel von einer begrenzten Oberfläche führt zu dem Ergebnis, dass speziell metallblanke Oberflächen bzw. mechanisch geschliffene Oberflächen im Vergleich zu fachgerecht elektrochemisch polierten Oberflächen ein erhebliches Porösvolumen bis in eine Tiefe von 5 µm aufweisen, wobei dies in etwa der Beilby-Schicht entspricht.

Mit Definition eines Hohlraumfaktors α als prozentualem Anteil am Schichtvolumen errechnet sich das integrale Porösvolumen aus Oberfläche x Schichttiefe x Faktor α (%) und führt durch Umrechnung auf den Faktor f der wahren Oberfläche im Vergleich zur projizierenden Oberfläche. Das Verhältnis zwischen α und f zeigt Tab. I 1.

Mechanisch gefertigte Oberflächen zeigen im Vergleich zu fachgerecht elektropolierten Oberflächen ein erhebliches Porösvolumen und auch eine entsprechend große wahre Oberfläche.

Die Zusammenhänge in Tab. I 1 zeigen, dass mechanisch gefertigte Oberflächen im Vergleich zu elektrochemisch polierten Oberflächen erheblich höhere Porösvolumina und auch erheblich höhere wahre Oberflächenausdehnungen aufweisen, was erklärt, dass elektrochemisch polierte Oberflächen – speziell elektrochemisch polierte Oberflächen von austenitischen Edelstahllegierungen – geometrisch geschlossen sind und deshalb erheblich geringere Absorptions- und Kontaminationswirkungen erlauben und objektiv wesentliche Vorteile bezüglich der Reinigbarkeit (Reinigung) aufweisen.

Tab. I 1: Verhältnis des Hohlraumfaktors α zum Faktor f der wahren Oberfläche bei verschieden bearbeiteten Edelstahloberflächen.
Oberfläche α f
Projizierende Oberfläche  1  1
Mb-Oberfläche, mechanischer Schliff mit K 180  0,05  14–17
Elektrochemisch polierte
Oberfläche,
Abtrag: 200 A min/dm2 = 15 µm
 0,001  4–5

© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie

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