CN115971599B - 一种提高ct球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，由WRe/TZM合金靶盘与石墨靶盘通过钎焊方法制造而成，具体包括：(1)在WRe/TZM合金靶盘的TZM面加工环形槽缝；(2)在石墨靶盘的待钎焊面加工环形槽缝；(3)在钎焊料片的两侧表面加工环形凸起；(4)对WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片以及石墨靶盘进行清洗、除气，自上而下依次叠放在真空钎焊炉的炉腔内；(5)首先加热至第一个钎焊温度、保温，再降温、保温；然后加热至第二个钎焊温度、保温；(6)取出WRe/TZM/石墨靶盘。本发明提高了WRe/TZM合金靶盘与石墨靶盘的连接强度，降低了WRe/TZM合金靶盘与石墨靶盘的虚焊、局部脱焊的缺陷，从而提高了CT球管用大容量旋转靶盘钎焊的成品率。

Description

一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法

技术领域

本发明涉及CT球管用大容量旋转靶盘制造技术领域，具体是一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法。

背景技术

CT球管用大容量旋转靶盘是一种WRe/TZM/石墨靶盘，一般是采用钎焊的方法将用于产生射线的WRe/TZM合金靶盘和主要用于对WRe/TZM合金靶盘进行散热的石墨靶盘连接起来，形成一个WRe/TZM合金靶盘和石墨靶盘的复合结构。

在现有WRe/TZM/石墨靶盘的钎焊技术中，进行靶盘钎焊之前，通常会在石墨层的待钎焊面以及在WRe/TZM合金靶盘的TZM面上加工三角形槽或者矩形槽，以此来提高WRe/TZM合金靶盘与石墨靶盘的焊接强度。

具体的，在石墨层的钎焊面上加工成单一的三角形槽或者矩形槽，然后将WRe/TZM合金靶盘、钎焊料以及石墨靶盘按照次序叠放在真空钎焊炉内，升高温度至钎焊温度，保温一定的时间，然后冷却至室温，完成钎焊。

虽然上述方法可以有效地提高金WRe/TZM合金靶盘与石墨靶盘的焊接强度，但是仍然存在当工艺控制不当时，WRe/TZM合金靶盘与石墨靶盘的钎焊层出现大面积虚焊、脱焊的情况，严重时会导致WRe/TZM合金靶盘与石墨靶盘分离。因此，在靶盘的生产过程中存在一定的不良率。同时，部分带有缺陷的不良品也有可能装配到CT机球管中，造成球管的提前失效和质量事故。

其原因是：采用单一的槽型结构，虽然在钎焊前的预加工过程中相对比较简单，但是，在钎焊时，真空钎焊炉内的温度不可以避免地存在微小的波动，致使钎焊料的流动仍然存在不均匀的情况；再者，WRe/TZM合金靶盘和石墨靶盘表面与理想的加工精度相比，仍然会存在平面度不平以及局部微小凹坑等缺陷。因此，靶盘钎焊存在一定的合格率，但是，部分靶盘存在虚焊、局部脱焊的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，能够将WRe/TZM合金靶盘与石墨靶盘进行可靠的连接，以提高WRe/TZM合金靶盘与石墨靶盘的连接强度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1．在WRe/TZM合金靶盘的TZM面，自WRe/TZM合金靶盘的外缘至其中心，每间隔一定距离加工一个环形槽缝，其中，在最外圈加工一个倒梯形的环形槽缝，再加工两个三角形的环形槽缝，再加工一个倒梯形的环形槽缝，然后加工两个三角形的环形槽缝，以此类推；

S2．在石墨靶盘的待钎焊面，自石墨靶盘的外缘至其中心，每间隔一定距离加工一个环形槽缝，其中，在最外圈加工一个矩形的环形槽缝，再加工两个三角形的环形槽缝，再加工一个矩形的环形槽缝，然后加工两个三角形的环形槽缝，以此类推；

S3．在钎焊料片的两侧表面，在与WRe/TZM合金靶盘的TZM面上的倒梯形的环形槽缝以及石墨靶盘的待钎焊面上的矩形的环形槽缝相对应的位置，分别对应加工矩形的环形凸起；在钎焊料片的两侧表面，在与三角形的环形槽缝相对应的位置，加工三角形的环形凸起；

S4．对加工好的所述WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片以及石墨靶盘进行清洗、除气后，自上而下依次叠放在真空钎焊炉的炉腔内；

S5．当真空钎焊炉的真空度达到5×10^-2Pa后，首先加热至第一个钎焊温度，即加热至1500-1600℃，保温30-90 min，再降温至1000℃左右，保温100-120min；然后加热至第二个钎焊温度，保温30-90min，所述的第二个钎焊温度比所述第一个钎焊温度低10-20℃；

S6．钎焊结束后，随炉冷却，取出WRe/TZM/石墨靶盘。

进一步的，所述的步骤S1和S2中，位于同一靶盘上的相邻二个环形槽缝之间的间隔为2mm。

进一步的，所述的步骤S1和S2中，采用数控车床或数控铣床，并采用与所述倒梯形的环形槽缝、矩形的环形槽缝和三角形的环形槽缝的结构相匹配的仿形刀具加工各环形槽缝。

进一步的，所述的步骤S1和S2中，各倒梯形的环形槽缝的长底边尺寸均为0.2-0.8mm，短底边尺寸均为0.15-0.7mm，两条斜边尺寸均为0.1-0.5mm；各矩形的环形槽缝的长边尺寸均为0.15-0.7mm，短边尺寸均为0.1-0.5mm；各三角形的环形槽缝的两条边长均为0.1-0.5mm，两条边长的夹角均为30-60°。

进一步的，所述的步骤S3中，采用数控车床或数控铣床，并采用与所述环形凸起的结构相匹配的仿形刀具加工各环形凸起。

进一步的，所述的步骤S3中，各环形凸起的尺寸比相对应的倒梯形的环形槽缝、矩形的环形槽缝和三角形的环形槽缝的尺寸均小0.05mm。

进一步的，所述的步骤S4中，进行钎焊前，采用超声波清洗，去除WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片以及石墨靶盘表面的油渍、灰尘。

进一步的，所述的步骤S4中，进行钎焊前，对清洗后的WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片以及石墨靶盘进行除气，去除WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片以及石墨靶盘表面的低熔点杂质。

进一步的，所述除气的方法为：将清洗后的WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片以及石墨靶盘送入真空除气炉中，真空度优于 5×10^-3 Pa，除气温度为1000-1500℃，除气时间为0.5-5h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用改善的环形槽缝结构，同时改善环形槽缝的排布方式，并且采用钎焊料二次重熔的真空钎焊工艺，提高了WRe/TZM合金靶盘与石墨靶盘的连接强度，降低了WRe/TZM合金靶盘与石墨靶盘的虚焊、局部脱焊的缺陷，从而提高了CT球管用大容量旋转靶盘钎焊的成品率。

附图说明

图1为本发明中WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片和石墨靶盘的结构示意图。

图2为本发明中真空钎焊的温度曲线，其中，T1 = 1400-1800℃，T1－T2 = 10-20℃；升温速度：< 10 ℃/min；降温速度：随炉冷却。

图3为采用本发明钎焊方法制造的WRe/TZM/石墨靶盘的结构示意图。

图4为对采用本发明钎焊方法制造的WRe/TZM/石墨靶盘进行超声检测得到的测试界面图像。

图5为对采用现有钎焊方法制造的WRe/TZM/石墨靶盘进行超声检测得到的测试界面图像。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-3，一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，具体包括以下步骤：

步骤一、在WRe/TZM合金靶盘1的TZM面上，自WRe/TZM合金靶盘1的外缘至其中心，每间隔2mm加工一个环形槽缝，其中，在最外圈加工一个倒梯形的环形槽缝4，再加工两个三角形的环形槽缝5，再加工一个倒梯形的环形槽缝4，然后加工两个三角形的环形槽缝5，以此类推。

具体的，采用数控车床或数控铣床，并采用与倒梯形的环形槽缝4和三角形的环形槽缝5的结构相匹配的仿形刀具加工各环形槽缝。

其中，各倒梯形的环形槽缝4的长底边尺寸均为0.8mm，短底边尺寸均为0.4mm，两条斜边尺寸均为0.3mm；各三角形的环形槽缝5的两条边长均为0.3mm，两条边长的夹角均为30°。

需要说明的是，上述限定了每间隔2mm加工一个环形槽缝，既使得环形槽缝的数量足够多，以此能够保证钎焊层11的结合强度，又降低了环形槽缝的加工难度。

此外，为了提高钎焊层11的结合强度，上述限定了倒梯形的环形槽缝4，即前口小而后口大，由此，钎焊料不容易脱出，增大了钎焊效果，提高了结合强度。

另外，由于全部采用倒梯形的环形槽缝会增加加工难度，并且会增加了成本，因此，上述限定了一个倒梯形的环形槽缝和两个三角形的环形槽缝的自外缘向中心交替设置。

以下同理。

步骤二、在石墨靶盘3的待钎焊面上，自石墨靶盘3的外缘至其中心，每间隔2mm加工一个环形槽缝，其中，在最外圈加工一个矩形的环形槽缝6，再加工两个三角形的环形槽缝7，再加工一个矩形的环形槽缝6，然后加工两个三角形的环形槽缝7，以此类推。

具体的，采用数控车床或数控铣床，并采用与矩形的环形槽缝6和三角形的环形槽缝7的结构相匹配的仿形刀具加工各环形槽缝。

其中，各矩形的环形槽缝6的长边尺寸均为0.4mm，短边尺寸均为0.3mm；各三角形的环形槽缝7的两条边长均为0.3mm，两条边长的夹角均为30°。

需要说明的是，由于石墨机械性能的偏脆性，若要在石墨靶盘的待钎焊面上加工倒梯形的环形槽缝是十分非常困难的，因此，在此步骤中限定了在石墨靶盘的待钎焊面上加工矩形的环形槽缝这一方法特征。

步骤三、在钎焊料片2的两侧表面，分别加工与WRe/TZM合金靶盘1的TZM面以及石墨靶盘3的待钎焊面上的环形槽缝的结构相匹配、位置相对应的环形凸起。

具体的，在与WRe/TZM合金靶盘1的TZM面上的倒梯形的环形槽缝4以及石墨靶盘3的待钎焊面上的矩形的环形槽缝6相对应的位置，分别对应加工矩形的环形凸起8；在钎焊料片2的两侧表面，在与三角形的环形槽缝5、7相对应的位置，加工三角形的环形凸起9。

其中，各环形凸起的尺寸比相对应的倒梯形的环形槽缝、矩形的环形槽缝和三角形的环形槽缝的尺寸均小0.05mm。

进一步的，各矩形的环形凸起8的长边尺寸均为0.35mm，短边尺寸均为0.25mm；各三角形的环形凸起9的两条边长均为0.25mm，两条边长的夹角均为30°。

再具体的，采用数控车床或数控铣床，并采用与矩形的环形凸起8和三角形的环形凸起9的结构相匹配的仿形刀具加工各环形凸起。

步骤四、对加工好的WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片以及石墨靶盘进行清洗、除气后，自上而下依次叠放在真空钎焊炉的炉腔内。

具体的，进行钎焊前，采用超声波清洗，去除WRe/TZM合金靶盘1、钎焊料片2以及石墨靶盘3表面的油渍、灰尘等表面杂质，以提高钎焊后WRe/TZM合金靶盘1与石墨靶盘3之间的结合质量。

此外，进行钎焊前，对清洗后的WRe/TZM合金靶盘1、钎焊料片2以及石墨靶盘3进行除气，去除WRe/TZM合金靶盘1、钎焊料片2以及石墨靶盘3表面的低熔点杂质。

再具体的，将清洗后的WRe/TZM合金靶盘1、钎焊料片2以及石墨靶盘3送入真空除气炉中，保持真空除气炉的真空度优于 5×10^-3 Pa，除气温度为1200℃，除气时间为2h。

步骤五、当真空钎焊炉的真空度达到5×10^-2Pa（以此能够避免钎焊料片2产生氧化）后，为了使WRe/TZM合金和钎焊料片充分熔化，采用二次重熔的方法，首先加热至第一个钎焊温度，即加热至1500℃，保温60min，再降温至1000℃，保温120min；然后加热至第二个钎焊温度，即加热至1480℃，保温60min。

步骤六、钎焊结束后，随炉冷却，取出WRe/TZM/石墨靶盘，WRe/TZM/石墨靶盘具体包括WRe/TZM合金层10、钎焊层11和石墨层12。

对WRe/TZM/石墨靶盘进行超声检测，即采用超声探头产生超声波脉冲，通过耦合介质（水）到达WRe/TZM/石墨靶盘，由于声阻的不同，在各种物质的交界处产生反射回波和透射波，超声探头再接收反射回波，并将其转换为电信号，再经过计算机电信号处理转化成测试界面图像。

参见图4，对采用本发明钎焊方法制造的WRe/TZM/石墨靶盘进行超声检测， WRe/TZM/石墨靶盘的钎焊界面均匀致密，相应的，测试界面图像中显示的反射强度很弱，电信号幅值很小，无异常信号，不存在钎焊缺陷，即不存在虚焊和脱焊的缺陷。

参见图5，对采用现有钎焊方法制造的WRe/TZM/石墨靶盘进行超声检测，钎焊界面存在分层、气泡等缺陷，相应的，测试界面图像中显示的反射强度很强，电信号幅值很大，有孔隙或焊接缺陷的地方出现异常信号，存在钎焊缺陷（图中斑点所示即为缺陷区域），即存在虚焊和脱焊的缺陷。

另外，选取30片直径为140mm的WRe/TZM合金靶盘与石墨靶盘，采用本发明的钎焊方法实施钎焊批量实验，并进行超声检测，均未发现虚焊和脱焊的缺陷，成品率达到了100%。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1．在WRe/TZM合金靶盘的TZM面，自WRe/TZM合金靶盘的外缘至其中心，每间隔一定距离加工一个环形槽缝，其中，在最外圈加工一个倒梯形的环形槽缝，再加工两个三角形的环形槽缝，再加工一个倒梯形的环形槽缝，然后加工两个三角形的环形槽缝，以此类推；

S2．在石墨靶盘的待钎焊面，自石墨靶盘的外缘至其中心，每间隔一定距离加工一个环形槽缝，其中，在最外圈加工一个矩形的环形槽缝，再加工两个三角形的环形槽缝，再加工一个矩形的环形槽缝，然后加工两个三角形的环形槽缝，以此类推；

S3．在钎焊料片的两侧表面，在与WRe/TZM合金靶盘的TZM面上的倒梯形的环形槽缝以及石墨靶盘的待钎焊面上的矩形的环形槽缝相对应的位置，分别对应加工矩形的环形凸起；在钎焊料片的两侧表面，在与三角形的环形槽缝相对应的位置，加工三角形的环形凸起；

S4．对加工好的所述WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片以及石墨靶盘进行清洗、除气后，自上而下依次叠放在真空钎焊炉的炉腔内；

S5．当真空钎焊炉的真空度达到5×10^-2Pa后，首先加热至第一个钎焊温度，即加热至1500-1600℃，保温30-90 min，再降温至1000℃左右，保温100-120min；然后加热至第二个钎焊温度，保温30-90min，所述的第二个钎焊温度比所述第一个钎焊温度低10-20℃；

S6．钎焊结束后，随炉冷却，取出WRe/TZM/石墨靶盘。

2.根据权利要求1所述的一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述的步骤S1和S2中，位于同一靶盘上的相邻二个环形槽缝之间的间隔为2mm。

3.根据权利要求1所述的一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述的步骤S1和S2中，采用数控车床或数控铣床，并采用与所述倒梯形的环形槽缝、矩形的环形槽缝和三角形的环形槽缝的结构相匹配的仿形刀具加工各环形槽缝。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述的步骤S1和S2中，各倒梯形的环形槽缝的长底边尺寸均为0.2-0.8mm，短底边尺寸均为0.15-0.7mm，两条斜边尺寸均为0.1-0.5mm；各矩形的环形槽缝的长边尺寸均为0.15-0.7mm，短边尺寸均为0.1-0.5mm；各三角形的环形槽缝的两条边长均为0.1-0.5mm，两条边长的夹角均为30-60°。

5.根据权利要求1所述的一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述的步骤S3中，采用数控车床或数控铣床，并采用与所述环形凸起的结构相匹配的仿形刀具加工各环形凸起。

6.根据权利要求1或5所述的一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述的步骤S3中，各环形凸起的尺寸比相对应的倒梯形的环形槽缝、矩形的环形槽缝和三角形的环形槽缝的尺寸均小0.05mm。

7.根据权利要求1所述的一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述的步骤S4中，进行钎焊前，采用超声波清洗，去除WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片以及石墨靶盘表面的油渍、灰尘。

8.根据权利要求1所述的一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述的步骤S4中，进行钎焊前，对清洗后的WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片以及石墨靶盘进行除气，去除WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片以及石墨靶盘表面的低熔点杂质。

9.根据权利要求8所述的一种提高CT球管用大容量旋转靶盘连接强度的钎焊方法，其特征在于：所述除气的方法为：将清洗后的WRe/TZM合金靶盘、钎焊料片以及石墨靶盘送入真空除气炉中，真空度优于 5×10^-3 Pa，除气温度为1000-1500℃，除气时间为0.5 -5h。