NL7906417A - METHOD OF MANUFACTURING A TURNING ANOD FOR ROENTGEN TUBES AND ANODE THAT OBTAINED - Google Patents

Description

tï' 4 PHN 956O 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindho-ven.tï '4 PHN 956O 1 N.V. Philips' Incandescent lamp factories in Eindhoven.

Werkwijze voor het vervaardigen van een draaianode voor röntgenbuizen en zo verkregen anode. *A method of manufacturing a rotary anode for X-ray tubes and anode thus obtained. *

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een draaianode voor röntgenbuizen, waarbij op een basislichaam een treflaag uit wolfraam of een wolfraamlegering door plasmaspuiten wordt aangebracht.The invention relates to a method for manufacturing a rotary anode for X-ray tubes, in which a target layer of tungsten or a tungsten alloy is applied by plasma spraying to a basic body.

5 De uitvinding heeft tevens betrekking op de zo verkregen draaianode.The invention also relates to the rotary anode thus obtained.

De draaianoden, die men met de werkwijze volgens de uitvinding verkrijgt kunnen in röntgenbuizen worden toegepast. Zij zijn in het bijzonder geschikt voor röntgen-10 buizen die onder een hoge belasting worden gebruikt zoals röntgenbuizen voor medische doeleinden.The rotary anodes obtained with the method according to the invention can be used in X-ray tubes. They are particularly suitable for high-load X-ray tubes such as medical X-ray tubes.

Uit de duitse octrooiaanvrage 23 46 925 is een werkwijze bekend voor het vervaardigen van dergelijke anoden. Bij de bekende werkwijze wordt op een basislichaam uit 15 molybdeen of een molybdeenlegering door plasmaspuiten een treflaag (dat wil zeggen de laag waarop de elektronen bij toepassing van de draaianode in een röntgenbuis inslaan) uit wolfraam of een wolfraam rheniumlegering aangebracht.German patent application 23 46 925 discloses a method for manufacturing such anodes. In the known method, a target layer (i.e. the layer on which the electrons strike in an X-ray tube when the rotary anode is used) of tungsten or a tungsten rhenium alloy is applied to a basic body of molybdenum or a molybdenum alloy by plasma spraying.

Een soortgelijke werkwijze onder toepassing van een basis-20 lichaam uit grafiet is bekend uit het duitse Auslege-schrift 22 51 656.A similar method using a graphite base body is known from German Auslege specification 22 51 656.

Bij het onder atmosferische druk plasmaspuiten van wolfraam of wolfraamlegeringen kan men over het algemeen een dichtheid van niet meer dan 92 - 94 $ van de theoreti-25 sche dichtheid verkrijgen (R. Gldtzle et al, Metall 24, 823 ff 1970). Een dergelijke dichtheid is voor draaianoden voldoende; bij een dergelijke dichtheid is het niet mogelijk een goed vacuum in de röntgenbuis te verkrijgen cq. te handhaven.In general, when spraying tungsten or tungsten alloys under atmospheric pressure, a density of not more than 92-94% of the theoretical density can be obtained (R. Gldtzle et al, Metall 24, 823 ff 1970). Such a density is sufficient for rotary anodes; at such a density it is not possible to obtain a good vacuum in the X-ray tube or to obtain it. to maintain.

30 Men heeft wel geprobeerd de dichtheid te verhogen door dichtsinteren van de wolfraamlaag. Daarbij verkrijgt men maximaal een dichtheid van 97$ (R. Glatzle et al, ibidem). De voorgeschreven sinterbehandeling (tot 15 uren 7906417 i '·Λ PHN 956Ο 2 op 2600° G) leidt voor vele molybdeenlegeringen tot onaanvaardbaar verlies van de sterkte-eigenschappen.Attempts have been made to increase the density by sintering the tungsten layer. A maximum density of 97% is thereby obtained (R. Glatzle et al, ibidem). The prescribed sintering treatment (up to 15 hours 7906417 i '· Λ PHN 956Ο 2 at 2600 ° G) leads to unacceptable loss of strength properties for many molybdenum alloys.

De uitvinding voorziet in een werkwijze voor het vervaardigen van draaianoden waarbij een treflaag uit ¥ of 5 een ¥-legering door plasmaspuiten op een basislichaam wordt aangebracht. Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt de treflaag aangebracht door plasmaspuiten onder verlaagde druk. De werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de treflaag wordt aangebracht door middel van plasma-10 spuiten in een ruimte onder een druk van 2-55 kPa in een zuurstofvrij medium.The invention provides a method of manufacturing rotary anodes in which a target layer of ¥ or een an ¥ alloy is applied to a base body by plasma spraying. In the method of the invention, the target is applied by plasma spraying under reduced pressure. The method according to the invention is characterized in that the target layer is applied by plasma spraying in a space under a pressure of 2-55 kPa in an oxygen-free medium.

Met de werkwijze volgens de uitvinding verkrijgt men een treflaag met een dichtheid van meer dan 97$· Het plasmaspuiten van ¥ onder verlaagde druk is op zich bekend 15 uit Moses A. Levinstein, Cienca Y technica de la Soldadura (Madrid) 12, No. 66, blz. 1 - 9 (1962) ( zie ook Chemical Abstracts, 58, kzkj f 19^3)· Daarbij wordt, in tegenstelling tot de resultaten van aanvraagster een dichtheid van maximaal 92,7$ verkregen. Tevens is aangegeven dat druk-20 verlaging tot lagere dichtheden leidt.The method according to the invention provides a target layer with a density of more than 97%. The plasma spraying of ¥ under reduced pressure is known per se from Moses A. Levinstein, Cienca Y technica de la Soldadura (Madrid) 12, no. 66, pp. 1-9 (1962) (see also Chemical Abstracts, 58, p. 19 ^ 3). In addition, contrary to the applicant's results, a density of up to 92.7% is obtained. It has also been indicated that pressure-20 reduction leads to lower densities.

Uit E. Muehlberger "A high energy plasma coating process", Proc. Jth. Intern.Metal Spraying Conf. 1973 Londen is een werkwijze bekend voor het plasmaspuiten van materialen zoals tantaal, wolfraamcarbide en dergelijke, waarbij 25 plasmastromen met snelheden van Mach 3 kunnen worden toegepast. Om dergelijke snelheden te verkrijgen wordt in een ruimte onder een druk van ongeveer 10 kPa gespoten.From E. Muehlberger "A high energy plasma coating process", Proc. Jth. Internal Metal Spraying Conf. 1973 London a method is known for plasma spraying of materials such as tantalum, tungsten carbide and the like, whereby plasma streams at speeds of Mach 3 can be used. To achieve such speeds, spraying is carried out in a space under a pressure of about 10 kPa.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt het basislichaam bij voorkeur voorverwarmd op een tempera-30 tuur boven 1000° C alvorens de treflaag wordt aangebracht. Daardoor wordt een betere hechting en dichtheid van de treflaag op het basislichaam verkregen.In the method according to the invention, the base body is preferably preheated to a temperature above 1000 ° C before the target layer is applied. As a result, a better adhesion and density of the target layer on the base body is obtained.

De toepassing van een energie van meer dan 30 k¥ bij het plasmaspuiten leidt over het algemeen tot een grote-35 re dichtheid van de treflaag.The use of an energy of more than 30 k ¥ in plasma spraying generally results in a high density of the target layer.

Om een zo groot mogelijke dichtheid te verkrijgen verdient het de voorkeur een wolfraam(legering) poeder te gebruiken met een deeltjesgrootte van maximaal 45 /um.In order to obtain the greatest possible density, it is preferable to use a tungsten (alloy) powder with a particle size of maximum 45 µm.

7906417 V-' PHN 956O 37906417 V- 'PHN 956O 3

Teneinde de deeltjes te verspuiten materiaal voldoende op te warmen verdient het de voorkeur een spuitafstand (afstand mondstuk spuitpistool tot basislichaam) van minimaal 150 mm toe te passen.In order to sufficiently heat the particles of material to be sprayed, it is preferable to use a spraying distance (distance between nozzle and spray gun to base body) of at least 150 mm.

5 De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van een figuur, waarin een draaianode verkregen door toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding is weergegeven.The invention is explained with reference to a figure, in which a rotary anode obtained by applying the method according to the invention is shown.

In de figuur is een draaianode weergegeven opgebouwd uit een dragerlichaam 1'en een treflaag 2. Het met 10 3 aangegeven gedeelte van de treflaag is de plaats waarop de elektronenstraal in de röntgenbuis wordt gefocusseerd (focusbaan 3) ·The figure shows a rotating anode built up of a carrier body 1 'and a target layer 2. The part of the target layer, indicated by 3, is the place at which the electron beam is focused in the X-ray tube (focus path 3)

Het dragerlichaam 1 kan uit molybdeen of alle bekende molybdeenlegeringen voor röntgendraaianoden zijn 15 vervaardigd. Bijzonder goed voldoet een molybdeenlegering met 0,40-0,55 gew.jé Ti, 0,06-0,12 gew Jé Zr en 0,01-0,03 gew jé C. Het dragerlichaam kan oo3c uit grafiet bestaan.The support body 1 can be made of molybdenum or any known molybdenum alloys for X-ray rotary nodes. A molybdenum alloy with 0.40-0.55 parts by weight of Ti, 0.06-0.12 parts by weight of Zr and 0.01-0.03 parts by weight of C. is particularly satisfactory. The support body can also consist of graphite.

In dat geval wordt tussen het dragerlichaam en de treflaag een koolstofremmende laag aangebracht zoals een Rheniumlaag.In that case, a carbon-inhibiting layer such as a Rhenium layer is applied between the carrier body and the target layer.

20 Tussen de treflaag 2 en het basislichaam 1 kunnen nog meerdere lagen aanwezig zijn bijvoorbeeld een laag van zuiver wolfraam en dergelijke.Several layers may still be present between the target layer 2 and the basic body 1, for example a layer of pure tungsten and the like.

De treflaag 2 bestaat uit wolfraam of een wolfraamlegering. Alle hiertoe bekende legeringen voeldoen 25 goed. Bijzonder goede resultaten (goede dichtheid) zijn verkregen met wolfraam-rheniumlegeringen (o - 7 gew. jé rhenium) en met wolfraam-rhenium-tantaallegeringen (O - 7 gew. jé rhenium, 0-4 gew jé tantaal).The target 2 consists of tungsten or a tungsten alloy. All known alloys for this purpose feel good. Particularly good results (good density) have been obtained with tungsten-rhenium alloys (0-7 wt. Rhenium) and with tungsten-rhenium tantalum alloys (0-7 wt. Rhenium, 0-4 wt. Tantalum).

Het oppervlak van de treflaag uitgezonderd de 30 focusbaan(3)»en/of van het basislichaam kan geruwd zijn om warmteafstraling te verbeteren of kan voor hetzelfde doel bekleed zijn met warmteafstraling verbeterde materialen (bijvoorbeeld ruw wolfraam)·The surface of the target layer excluding the focus track (3) and / or the base body may be roughened to improve heat radiation or may be coated with heat radiation enhanced materials (eg raw tungsten) for the same purpose ·

Het is mogelijk dat de treflaag een van binnen 35 naar buiten toe verlopende samenstellingsgradiënt (bijvoorbeeld van het rheniumgehalte) bezit.The target layer may have a composition gradient extending from the inside outward (e.g., of the rhenium content).

De draaianode wordt als volgt vervaardigd. Een basislichaam 1 wordt volgens op zich bekende wijze vervaar- 7906417 PHN 9560 k digd bijvoorbeeld door gieten, smeden, persen en slijpen.The rotary anode is manufactured as follows. A basic body 1 is manufactured in a manner known per se 7906417 PHN 9560, for example by casting, forging, pressing and grinding.

Het oppervlak van het basislichaam wordt goed gereinigd.The surface of the basic body is cleaned well.

Het basislichaam wordt dan aangebracht in een speciale, hermetisch afsluitbare kamer van het type zoals beschreven 5 in het hierboven genoemde artikel van E. Muehlberger, dat door deze verwijzing wordt geacht in deze beschrijving te zijn opgenomen. De kamer wordt geëvacueerd en gevuld met Ar.The base body is then placed in a special hermetically sealable chamber of the type described in the above-mentioned article by E. Muehlberger, which is hereby incorporated by reference herein. The chamber is evacuated and filled with Ar.

Het is ook mogelijk He of N^ toe te passen.It is also possible to use He or N ^.

Alle genoemde gassen kunnen onderling vermengd em/of ver-10 mengd met H^ (O - 10 vol. °jo) worden gebruikt. Deze cyclus wordt bij voorkeur enige malen herhaald om mogelijke zuurstof resten uit de kamer te verwijderen. Tenslotte wordt de kamer gevuld met een van de zojuist genoemde gassen cq. gasmengsels tot de gewenste druk (2-50 kPa). Bij voorkeur 15 wordt een druk van 2-25 kPa toegepast. Dan wordt met het plasmapistool het materiaal voor de treflaag op het basislichaam gespoten. (Energietoevoer aan plasmapistool ongeveer 35 kW). Bij voorkeur wordt het basislichaam met het plasmapistool voorverwarmd op een temperatuur boven 1000° C 20 voordat het materiaal van de treflaag wordt gespoten. Het is mogelijk de samenstelling van het spuitmateriaal continue te variëren teneinde een gradient in de samenstelling van de treflaag te verkrijgen. De treflaag wordt bij voorkeur aangebracht in een laagdikte van 1,5-2 mm. Het is mogelijk, 25 door middel van een masker, om de treflaag Uitsluitend ter plaatse van de focusbaan 3 aan te brengen.All mentioned gases can be used intermixed and / or mixed with H 2 O (10-10 vol. Yo). This cycle is preferably repeated several times to remove possible oxygen residues from the chamber. Finally, the chamber is filled with one of the gases just mentioned. gas mixtures to the desired pressure (2-50 kPa). A pressure of 2-25 kPa is preferably used. Then, with the plasma gun, the target material is sprayed onto the base body. (Energy supply to plasma gun about 35 kW). Preferably, the base body is preheated with the plasma gun to a temperature above 1000 ° C before the target material is sprayed. It is possible to continuously vary the composition of the spray material to obtain a gradient in the composition of the target layer. The target layer is preferably applied in a layer thickness of 1.5-2 mm. It is possible, by means of a mask, to apply the target layer only at the focus track 3.

Na beëindigen;van het plasmaspuiten laat men het basislichaam plus treflaag in de kamer afkoelen. Tenslotte wordt het verkregen produkt uit de kamer gehaald en verder 30 bewerkt. Daarbij wordt de focusbsan 3 geslepen.After finishing the plasma spraying, the base body plus target layer is allowed to cool in the chamber. Finally, the product obtained is taken out of the chamber and further processed. In doing so, the focusbsan 3 is ground.

Met de werkwijze volgens de uitvinding werd bij alle genoemde wolfraamlegeringen een dichtheid van meer dan 97°/o verkregen. Bovendien hechtte de treflaag goed.With the method according to the invention, a density of more than 97 ° / o was obtained in all said tungsten alloys. In addition, the target layer adhered well.

3535

79 0 6 4 1 Z79 0 6 4 1 Z

Claims (8)

1. Werkwijze voor liet vervaardigen van een draaianode voor röntgenbuizen, waarbij op een basislichaam een treflaag uit wolfraam of een wolfraamlegering door plasmaspuiten wordt aangebracht, met het kenmerk, dat de treflaag wordt 5 aangebracht door middel van plasmaspuiten in een ruimte onder een druk van 2-55 kPa, in een zuurstofvrij medium.A method for manufacturing a rotary anode for X-ray tubes, wherein a target layer of tungsten or a tungsten alloy is applied to plasma on a basic body, characterized in that the target layer is applied by means of plasma spraying in a space under a pressure of 2 -55 kPa, in an oxygen-free medium. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het basislichaam wordt voorverwarmd op een temperatuur boven 1000° C alvorens de treflaag wordt aangebracht.A method according to claim 1, characterized in that the base body is preheated to a temperature above 1000 ° C before the target layer is applied. ^ 3· Werkwijze volgens conclusies 1 - 2, met het ken merk, dat het plasmaspuiten wordt uitgevoerd met een energie van meer dan 30 kW.^ 3 A method according to claims 1 - 2, characterized in that the plasma spraying is carried out with an energy of more than 30 kW. 4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het te spuiten wolfraam of de te spuiten wolfraamlege- ^ ring wordt toegepast in de vorm van een poeder met een deeltjesgrootte van maximaal 45 yum.4. Method according to claims 1-3, characterized in that the tungsten to be sprayed or the tungsten alloy to be sprayed is used in the form of a powder with a particle size of maximum 45 µm. 5. Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat bij het spuiten tussen de uitgang van het spuit-pistool en het basislichaam een afstand van meer dan 150 mm. 20 wordt toegepast.Method according to claims 1-4, characterized in that when spraying between the exit of the spray gun and the basic body a distance of more than 150 mm. 20 is applied. 6. Werkwijze volgens conclusies 1 - 5j met het kenmerk, dat de treflaag wordt aangebracht in een dikte van 1,5-2 mm.Method according to claims 1 - 5j, characterized in that the target layer is applied in a thickness of 1.5-2 mm. 7. Werkwijze volgens conclusies 1 - 6, met het 25 kenmerk, dat op een basislichaam uit een molybdeenlegering met 0,40 - 0,55 gew. $ Ti, 0,06 - 0,12 gew. °/o Zr en 0,01 -0,03 gew. °fo C een treflaag van een wolfraamlegering met 0-7 gew. °fo Re en/of 0-4 gew. $ Ta wordt aangebracht.7. A method according to claims 1 - 6, characterized in that on a molybdenum alloy base body with 0.40 - 0.55 wt. $ Ti, 0.06 - 0.12 wt. ° / o Zr and 0.01 -0.03 wt. ° fo C a tungsten alloy target layer with 0-7 wt. ° fo Re and / or 0-4 wt. $ Ta is applied. 8. Draaianode verkregen door toepassing van de 30 werkwijze volgens conclusies 1 - 7. 35 79064178. Rotary anode obtained by using the method according to claims 1 - 7. 35 7906417