RU2359354C1 - Method for manufacture of x-ray tube anode - Google Patents
Method for manufacture of x-ray tube anode Download PDFInfo
- Publication number
- RU2359354C1 RU2359354C1 RU2007140334/28A RU2007140334A RU2359354C1 RU 2359354 C1 RU2359354 C1 RU 2359354C1 RU 2007140334/28 A RU2007140334/28 A RU 2007140334/28A RU 2007140334 A RU2007140334 A RU 2007140334A RU 2359354 C1 RU2359354 C1 RU 2359354C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- molybdenum
- intermediate layers
- anode
- tungsten
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к рентгенотехнике, а более конкретно к вращающимся анодам рентгеновских трубок (РТ), применяемых, например, в медицинской диагностике.The present invention relates to X-ray technology, and more particularly to the rotating anodes of X-ray tubes (RT), used, for example, in medical diagnostics.
Аноды для мощных рентгеновских трубок, используемых в медицинской и других областях техники, как правило, выполняют из подложки (основного корпуса) и мишени на основе вольфрама. Основной проблемой при изготовлении и эксплуатации таких анодов является образование трещин на фокусной дорожке из-за существенной неравномерности ее нагрева, а также за счет разницы коэффициентов термического расширения материалов основы анода и его мишени. Это приводит к уменьшению мощности рентгеновского излучения и, как следствие, уменьшению ресурса анода. Решить эту проблему различные авторы пытаются путем подбора соответствующих материалов мишени и подложки анода, а также совершенствованием способов их изготовления.Anodes for high-power x-ray tubes used in medical and other fields of technology, as a rule, are made of a substrate (main body) and a target based on tungsten. The main problem in the manufacture and operation of such anodes is the formation of cracks in the focal track due to the significant unevenness of its heating, as well as due to the difference in the thermal expansion coefficients of the base material of the anode and its target. This leads to a decrease in the power of x-ray radiation and, as a consequence, a decrease in the resource of the anode. Various authors try to solve this problem by selecting the appropriate target materials and anode substrates, as well as improving the methods for their manufacture.
Так, известен анод рентгеновской трубки, содержащий листовое и прессованно-спеченное анодное тело, мишенью анода служит слой, изготовленный из вольфрамового сплава, подложка содержит два слоя, первый слой содержит чистый вольфрам или сплав с высоким содержанием вольфрама, второй слой состоит из молибденового сплава (См. Патент Великобритании, № 1422461, НКИ H1D, опубл. 28.01.76). Недостатком такого анода является разрушение материалов мишени и подложки (появление трещин) в зоне фокусной дорожки при больших мощностях эксплуатации, происходящее из-за уменьшения теплопроводности. Все это снижает надежность работы анода.Thus, an anode of an X-ray tube containing a sheet and pressed sintered anode body is known, the target of the anode is a layer made of tungsten alloy, the substrate contains two layers, the first layer contains pure tungsten or an alloy with a high content of tungsten, the second layer consists of a molybdenum alloy ( See British Patent No. 1422461, NKI H1D, publ. 28.01.76). The disadvantage of this anode is the destruction of the target and substrate materials (the appearance of cracks) in the focal track area at high operating powers, which occurs due to a decrease in thermal conductivity. All this reduces the reliability of the anode.
Известен анод РТ, состоящий из 3-х слоев, верхний из которых (мишень) выполнен из поликристаллического вольфрамового сплава, например вольфрам-рений, следующий за ним промежуточный слой - из вольфрама или вольфрамового сплава с более низким значением предела текучести, чем у первого слоя, а последний слой (подложка) - из молибдена или молибденового сплава (СМ. Патент США № 4331902, НКИ 313/330, опубл. 25.05.82 г.). Реализация указанного технического решения позволяет повысить стойкость материала фокусной дорожки к растрескиванию в условиях термоциклирования при рабочих температурах за счет выбора оптимального соотношения прочностных характеристик мишени и промежуточного слоя между мишенью и подложкой. Сложность этой конструкции предопределяет ее высокую стоимость. Эта конструкция реализуется методом порошковой металлургии и поэтому анод содержит повышенное содержание газообразующих примесей, что ставит проблему поддержания высокого вакуума в РТ при длительном ресурсе.The PT anode is known, consisting of 3 layers, the upper of which (the target) is made of polycrystalline tungsten alloy, for example tungsten-rhenium, followed by an intermediate layer of tungsten or a tungsten alloy with a lower yield strength than the first layer and the last layer (substrate) is made of molybdenum or a molybdenum alloy (see US Patent No. 4331902, NKI 313/330, publ. 05.25.82). The implementation of the indicated technical solution makes it possible to increase the resistance of the focal track material to cracking under thermal cycling conditions at operating temperatures by choosing the optimal ratio of the strength characteristics of the target and the intermediate layer between the target and the substrate. The complexity of this design determines its high cost. This design is implemented by powder metallurgy and therefore the anode contains a high content of gas-forming impurities, which poses the problem of maintaining a high vacuum in the RT with a long life.
Известен вращающийся анод рентгеновской трубки, при изготовлении которого на несущий слой молибдена наносят посредством штамповки с быстрой деформацией слой-мишень из вольфрама, после чего с помощью высокотемпературного напыления увеличивают толщину несущего слоя до уровня, достаточного для обеспечения хорошего теплоотвода при работе на больших мощностях (См. Патент США № 4641333, НКИ 378-144, заявл. 09.09.85 г.) Однако этот анод также достаточно сложен в изготовлении, отличается высокой нагрузкой на подшипники при вращении анода и, как следствие, снижает ресурс трубки.A rotating anode of an X-ray tube is known, in the manufacture of which a tungsten target layer is applied to the molybdenum carrier layer by stamping with rapid deformation, and then, using high-temperature spraying, the thickness of the carrier layer is increased to a level sufficient to ensure good heat dissipation when operating at high powers (see US Patent No. 4641333, NKI 378-144, claimed 09.09.85) However, this anode is also quite difficult to manufacture, has a high load on the bearings during rotation of the anode and, as a result, reduces tube life.
Известен вращающийся анод рентгеновской трубки, который содержит вольфрамовую мишень и титановый корпус, который за счет низкого удельного веса облегчает работу узла вращения анода (См. Заявка Франции № 2592987, МПК H01J 35/10, заявл. 10.01.86 г.).A rotating anode of an X-ray tube is known, which contains a tungsten target and a titanium case, which, due to its low specific gravity, facilitates the operation of the anode rotation assembly (See French Application No. 2592987, IPC H01J 35/10, application. 01/10/86).
Однако такой анод не позволяет эффективно охлаждать зону фокусной дорожки из-за низкой теплопроводности титана, что при работе анода на больших мощностях может привести к перегреву области титанового корпуса, прилегающей к зоне фокусной дорожки.However, such an anode does not allow efficient cooling of the focal track zone due to the low thermal conductivity of titanium, which, when the anode is operated at high powers, can lead to overheating of the titanium body region adjacent to the focal track zone.
Известен анод (См. Патент РФ № 2158453, МПК H01J 35/10, заявл. 25.04.97 г.), в котором для увеличения срока службы и повышения нагрузочной способности вращающего анода основной корпус выполняют из двух или более слоев, один из которых титан, а другой(ие) слои, прилегающие к мишени - из материалов, теплопроводность которых составляет не менее 0.8 от теплопроводности материала мишени (вольфрама или молибдена), например, из молибдена или его сплавов. В описании к изобретению дан пример конкретного выполнения анода из титана, молибдена и мишени из вольфрама, которую на рабочую поверхность анода предлагают наносить из парогазовой фазы. Анод такой конструкции является наиболее предпочтительным для использования в мощных РТ. К недостаткам такого анода можно отнести проблемы, возникающие при его изготовлении.The anode is known (See RF Patent No. 2158453, IPC H01J 35/10, application form 04.25.97), in which, to increase the service life and increase the load capacity of the rotating anode, the main body is made of two or more layers, one of which is titanium and the other (s) layers adjacent to the target are made of materials whose thermal conductivity is not less than 0.8 of the thermal conductivity of the target material (tungsten or molybdenum), for example, of molybdenum or its alloys. In the description of the invention, an example is given of a specific embodiment of an anode of titanium, molybdenum and a target of tungsten, which is proposed to be applied to the working surface of the anode from a vapor-gas phase. An anode of this design is most preferred for use in high-power RTs. The disadvantages of such an anode include the problems encountered in its manufacture.
Известен также анод, в котором мишень и/или слой (слои) подложки выполнены монокристаллическими. При этом в одном из вариантов описанной конструкции мишень выполняют из вольфрама или его сплава, например с рением, слой подложки, прилегающий к мишени, выполняют из вольфрама, второй слой подложки выполняют из материала с большей, чем у первого слоя, удельной поверхностью, например из титана. Изготавливать такие аноды рекомендуют известными методами пайки слоев основания (подложки) и нанесением мишени из вольфрама из парогазовой фазы (См. заявка PTC/RU 99/0316 от 02 сентября 1999 г., МПК H01J 35/10). Недостатком предлагаемого анода является сложность его изготовления.An anode is also known in which the target and / or the layer (s) of the substrate are single-crystal. Moreover, in one embodiment of the described construction, the target is made of tungsten or its alloy, for example, with rhenium, the substrate layer adjacent to the target is made of tungsten, the second layer of the substrate is made of material with a larger specific surface than the first layer, for example, titanium. Such anodes are recommended to be made by known methods of soldering base layers (substrates) and applying a tungsten target from the vapor-gas phase (See application PTC / RU 99/0316 of September 2, 1999, IPC H01J 35/10). The disadvantage of the anode is the complexity of its manufacture.
В настоящее время в большинстве случаев аноды рентгеновских трубок изготавливают в основном способом порошковой металлургии, при котором подложку и мишень формируют из порошковых материалов совместно или по отдельности с последующим прессованием и термической обработкой, например спеканием. Либо материал мишени наносят на подложку, изготовленную прессованием или литьем, методом химического или физического осаждения из газовой фазы тугоплавких материалов с последующим проплавлением области фокусной дорожки (См., например, Патент Австрии № 397005, МПК H01J 35/10, заявл. 07.05.1991 г.; Заявка ЕПВ № 0874385, МПК H01J 35/10, заявл. 17.04.1998).Currently, in most cases, anodes of X-ray tubes are mainly made by powder metallurgy, in which the substrate and the target are formed from powder materials together or separately, followed by pressing and heat treatment, for example, sintering. Either the target material is applied to a substrate made by compression or molding by chemical or physical vapor deposition of refractory materials followed by fusion of the focal track region (See, for example, Austrian Patent No. 397005, IPC H01J 35/10, application form 07.05.1991 g .; Application EPO No. 0874385, IPC H01J 35/10, application. 04.17.1998).
Однако при изготовлении анодов РТ известными способами между покрытием и подложкой получается резкая граница. Наличие пор и различных структурных дефектов на этой границе снижает ее прочность, в результате чего долговечность анода при циклическом тепловом нагружении ограничивается разрушением этой границы. Кроме того, использование токсичных материалов (фторидов вольфрама и рения) при получении покрытий методом химического осаждения из газовой фазы в аварийных ситуациях приводит к нарушению экологии. Необходимо отметить также, что при изготовлении многослойных анодов часто сталкиваются с проблемой соединения пар металлов (слои подложки, подложка - мишень, слои мишени), которые разными авторами решаются различными путями.However, in the manufacture of RT anodes by known methods, a sharp boundary is obtained between the coating and the substrate. The presence of pores and various structural defects at this boundary reduces its strength, as a result of which the anode durability under cyclic thermal loading is limited by the destruction of this boundary. In addition, the use of toxic materials (tungsten and rhenium fluorides) in the production of coatings by chemical vapor deposition in emergency situations leads to environmental disruption. It should also be noted that in the manufacture of multilayer anodes they often encounter the problem of joining pairs of metals (substrate layers, substrate - target, target layers), which are solved by different authors in different ways.
Известны методы соединения титана с металлами, а также молибдена с вольфрамом диффузионной сваркой. Диффузионная сварка как метод соединения разнородных материалов имеет ряд преимуществ перед методами, указанными выше, и дает при определенных условиях прочные соединения, которые применяют в сложных и ответственных конструкциях (См. Н.Ф.Казаков Диффузионная сварка материалов, стр.185-200). Описаны режимы диффузионной сварки титана с некоторыми металлами и сплавами, а также молибдена и вольфрама, молибдена и вольфрамрениевого сплава. Для повышения прочности сварку этих материалов проводили через различные промежуточные слои материалов (никель, тантал, молибден и т.п.)Known methods for combining titanium with metals, as well as molybdenum with tungsten diffusion welding. Diffusion welding as a method of joining dissimilar materials has several advantages over the methods indicated above, and under certain conditions provides durable joints that are used in complex and critical structures (See N.F. Kazakov Diffusion welding of materials, pp. 185-200). Modes of diffusion welding of titanium with certain metals and alloys, as well as molybdenum and tungsten, molybdenum and a tungsten alloy, are described. To increase the strength, welding of these materials was carried out through various intermediate layers of materials (nickel, tantalum, molybdenum, etc.)
Однако технологии соединения многослойной композиции титан-молибден-вольфрам, которая наиболее предпочтительна при изготовлении мощных вращающихся анодов рентгеновских трубок и которую можно было бы непосредственно использовать для создания анодов на основе указанной композиции или использовать в качестве ближайшего аналога (прототипа) из предшествующего уровня техники, авторами не выявлено.However, the technology of joining a multilayer titanium-molybdenum-tungsten composition, which is most preferable in the manufacture of powerful rotating anodes of x-ray tubes and which could be directly used to create anodes based on this composition or used as the closest analogue (prototype) from the prior art, by the authors not found.
Технической задачей изобретения является создание способа изготовления анода на основе титана-молибдена-вольфрама, устраняющего недостатки известных способов, обеспечивающего повышенную надежность и повышенный ресурс конструкции анода.An object of the invention is to provide a method of manufacturing an anode based on titanium-molybdenum-tungsten, eliminating the disadvantages of the known methods, providing increased reliability and increased resource design of the anode.
Техническая задача решается тем, что способ изготовления анода рентгеновской трубки включает изготовление подложки из титана или его бета-сплавов в форме конического диска или в форме конического диска с кольцевой проточкой, выполненной в месте расположения фокусной дорожки, размещение на поверхности конического диска или в кольцевой проточке последовательно слоями пластин молибдена и мишени, при этом между поверхностью подложки из титана или его бета-сплавов и пластины из молибдена, между пластиной из молибдена и мишенью устанавливают промежуточные слои, после чего собранную конструкцию размещают в вакуумной камере, прикладывают нагрузку и подвергают термической обработке, которую проводят в два этапа, первоначально для установления угла пластин молибдена и мишени, равного углу подложки, от 12° до 18°, затем для обеспечения соединения слоев, при этом на первом этапе осуществляют нагрев до температуры 600С° и выдерживают под нагрузкой 0,5 кг/мм2 в течение 5 минут, затем продолжают нагрев до температуры 0.6-0.8 от температуры плавления наиболее легкоплавкого материала в сборке и выдерживают в течение времени от 10 до 180 минут, увеличив нагрузку до от 0.5 до 5 кг/мм2, сборную конструкцию охлаждают до 150С° извлекают изделие и осуществляют контроль качества, причем промежуточные слои формируют из материалов с температурой плавления ниже или выше максимальной температуры процесса термообработки, а наложение нагрузки осуществляют пуансоном, выполненным из рения.The technical problem is solved in that the method of manufacturing an anode of an x-ray tube includes the manufacture of a substrate of titanium or its beta alloys in the form of a conical disk or in the form of a conical disk with an annular groove made at the location of the focal track, placement on the surface of the conical disk or in the annular groove sequentially with the layers of the molybdenum plates and the target, while between the substrate surface of titanium or its beta alloys and the plate of molybdenum, between the molybdenum plate and the target intermediate layers, after which the assembled structure is placed in a vacuum chamber, a load is applied and subjected to heat treatment, which is carried out in two stages, initially to establish the angle of the molybdenum plates and the target equal to the angle of the substrate, from 12 ° to 18 °, then to ensure the connection layers, wherein the first stage is carried out temperatures of 600C ° and held under a load of 0.5 kg / mm2 for 5 minutes and then heating was continued until the temperature of the melting point of 0.6-0.8 most fusible material gathering e and maintained for a time of from 10 to 180 minutes, increasing the load to from 0.5 to 5 kg / mm 2, up construction is cooled to 150C ° recovered product, carry out quality control, wherein the intermediate layers are formed from materials having a melting temperature lower or higher than the maximum the temperature of the heat treatment process, and the application of the load is carried out by a punch made of rhenium.
В качестве материала мишени используют, по крайней мере, или монокристаллический вольфрам, или вольфрам-рений или вольфрам-тантал.At least either single-crystal tungsten, or tungsten-rhenium, or tungsten-tantalum are used as the target material.
На поверхности мишени размещают слой порошка из рения.A layer of rhenium powder is placed on the surface of the target.
В качестве материалов промежуточных слоев используют, по крайней мере, или медь, или никель, или тантал, или молибден, или ниобий, или хром или их сплавы.As the materials of the intermediate layers, at least copper, or nickel, or tantalum, or molybdenum, or niobium, or chromium or their alloys are used.
Промежуточные слои выполняют многослойными, например, никель-медь-никель.The intermediate layers are multilayer, for example, nickel-copper-nickel.
Промежуточные слои формируют или плазменным, или детонационным, или гальваническим или испарения - конденсации в вакууме методами.The intermediate layers are formed either by plasma, or detonation, or galvanic, or by evaporation — condensation in vacuum by methods.
Промежуточные слои формируют, по крайней мере, в виде фольги или порошков.Intermediate layers are formed, at least in the form of foil or powders.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена общая схема анода, на фиг.2 - схема анода с кольцевой проточкой.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General diagram of the anode, Fig.2 is a diagram of the anode with an annular groove.
Анод для рентгеновской трубки представляет собой подложку 1 в виде конического диска (см. фиг.1), выполненную из титана или его сплавов. На конической поверхности подложки 1 размещают слоями пластины из молибдена 2 и мишени 3. Между поверхностью подложки 1 и пластиной из молибдена 2 и между пластиной из молибдена 2 и мишенью 3 устанавливают промежуточные слои 4.The anode for the x-ray tube is a
На конической поверхности подложки 1 в месте расположения фокусной дорожки может быть выполнена проточка 5. В этом случае пластины из молибдена 2, мишень 3 и промежуточные слои 4 размещают внутри проточки 5.A groove 5 can be made on the conical surface of the
Мишень 3 может быть изготовлена или из монокристаллического вольфрама, или вольфрам-рения или вольфрам-тантала. Температуры плавления перечисленных металлов составляют 3416°C для вольфрама, 2580°C для молибдена, 3170°C для рения и 2996°С для тантала.Target 3 can be made either from single-crystal tungsten, or tungsten-rhenium or tungsten-tantalum. The melting points of these metals are 3416 ° C for tungsten, 2580 ° C for molybdenum, 3170 ° C for rhenium and 2996 ° C for tantalum.
На поверхность мишени 3 может быть нанесен слой порошка из рения. Присутствие рения и тантала на поверхности вольфрама улучшает пластические свойства последнего при нагреве электронным пучком до температур, превышающих температуру начала рекристаллизации вольфрама.A layer of rhenium powder may be deposited on the surface of the target 3. The presence of rhenium and tantalum on the surface of tungsten improves the plastic properties of the latter when heated by an electron beam to temperatures above the temperature at which tungsten recrystallizes.
Промежуточные слои 4 могут быть изготовлены из или меди, или никеля, или тантала, или молибдена, или ниобия, или хрома или их сплавов. Разница в коэффициентах термического расширения между молибденом и вольфрамом, при нагреве анода до рабочих температур, может достигать 30%. Это приводит к разрушению анода из-за возникновения термонапряжений. По этой причине применяются промежуточные пластичные слои, в которых состав металлов плавно меняется. Промежуточные слои 4 формируют, по крайней мере, в виде фольги или порошков.The intermediate layers 4 can be made of either copper, or nickel, or tantalum, or molybdenum, or niobium, or chromium or their alloys. The difference in the coefficients of thermal expansion between molybdenum and tungsten, when the anode is heated to operating temperatures, can reach 30%. This leads to the destruction of the anode due to thermal stresses. For this reason, intermediate plastic layers are used in which the composition of the metals changes smoothly. The intermediate layers 4 are formed at least in the form of foil or powders.
Промежуточные слои 4 формируют или плазменным, или детонационным, или гальваническим или испарения - конденсации в вакууме методами. Нанесение покрытия плазменным методом наиболее технологически отработано, обеспечивает наилучшую адгезию, но установки для нанесения плазменного покрытия обладают высокой стоимостью. Метод детонационного покрытия отличается высокой производительностью и относительно невысокой стоимостью оборудования, не приводит к нагреву подложек до высокой температуры, обеспечивает удовлетворительную адгезию покрытий. Гальванические покрытия требуют тщательной подготовки материалов и отработанности технологии, не обеспечивают высокой адгезии, требуют дополнительной обработки для обеспечения высокой чистоты покрытий. Метод испарения - конденсации обеспечивает высокую чистоту покрытий, но малопроизводителен. Выбор того или иного метода нанесения покрытий зависит, в основном, от технических возможностей изготовителя и экономической целесообразности.The intermediate layers 4 are formed either by plasma, or detonation, or galvanic, or by evaporation — condensation in vacuum by methods. Plasma coating is the most technologically advanced, provides the best adhesion, but plasma coating systems are expensive. The method of detonation coating is characterized by high productivity and relatively low cost of equipment, does not lead to heating of substrates to a high temperature, and provides satisfactory adhesion of coatings. Electroplated coatings require careful preparation of materials and proven technology, do not provide high adhesion, require additional processing to ensure high purity of coatings. The method of evaporation - condensation ensures high purity of coatings, but is inefficient. The choice of one or another coating method depends mainly on the technical capabilities of the manufacturer and economic feasibility.
Промежуточные слои 4 выполняют многослойными, например, никель-медь-никель. Традиционно используют при диффузионной сварке материалы, позволяющие избежать образования интерметаллидов в зоне сварного соединения, между титаном и молибденом, молибденом и вольфрамом.The intermediate layers 4 are multilayer, for example, nickel-copper-nickel. Traditionally used in diffusion welding materials to avoid the formation of intermetallic compounds in the weld zone, between titanium and molybdenum, molybdenum and tungsten.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Выполняют подложку из титана или его бета-сплавов диаметром 60-100 мм, подложке придают форму конического диска механическим путем с углом 12-17°. Размещают на подложке пластины из молибдена и мишень из вольфрама, а между ними тонкие фольги (толщиной 5-10 мкм) или порошки (с фракцией не более 5 мкм и толщиной слоя 5-10 мкм) из выбранных материалов промежуточных слоев, например никеля. Сборку помещают в вакуумную камеру, откачивают до остаточного давления 10-4-10-5 мм рт.ст., нагревают до температуры 800°С и прикладывают нагрузку 5 кг/мм2. Дальнейший нагрев осуществляют до 950°С и выдерживают на режиме 30-100 минут.The proposed method is as follows. A substrate is made of titanium or its beta alloys with a diameter of 60-100 mm, the substrate is shaped conically in a mechanical way with an angle of 12-17 °. Plates of molybdenum and a target of tungsten are placed on the substrate, and between them thin foils (5-10 μm thick) or powders (with a fraction of not more than 5 μm and a layer thickness of 5-10 μm) from the selected materials of the intermediate layers, for example nickel. The assembly is placed in a vacuum chamber, pumped to a residual pressure of 10 -4 -10 -5 mm Hg, heated to a temperature of 800 ° C and a load of 5 kg / mm 2 is applied. Further heating is carried out to 950 ° C and maintained at 30-100 minutes.
На первом этапе термообработки выдерживают температуру 600°С (одинаково для всех сборок) и нагрузку 0,5 кг/мм2 для установления угла пластин молибдена и мишени из вольфрама, равного углу подложки, 12-17° (или 18°). 3атем (второй этап термообработки) осуществляют температурную обработку в вакууме и при наложении нагрузки при значениях указанных выше.At the first stage of heat treatment, a temperature of 600 ° C is maintained (the same for all assemblies) and a load of 0.5 kg / mm 2 to establish the angle of the molybdenum plates and the tungsten target equal to the angle of the substrate, 12-17 ° (or 18 °). Then (the second stage of heat treatment), the temperature treatment is carried out in vacuum and when loading is applied at the values indicated above.
При выполнении в подложке проточки соответствующие слои молибдена и мишени из вольфрама и промежуточные слои размещают в проточке. И в дальнейшем осуществляют температурную обработку в вакууме и при наложении нагрузки при значениях, указанных выше.When performing grooves in the substrate, the corresponding layers of molybdenum and the tungsten targets and the intermediate layers are placed in the groove. And in the future, heat treatment is carried out in vacuum and when loading is applied at the values indicated above.
Существо способа не меняется при использовании просто подложки и подложки с проточкой.The essence of the method does not change when using just a substrate and a substrate with a groove.
Изделия диаметром 90 мм и высотой 15 мм на основе титана, молибдена и вольфрама имели высокое качество, так, металлографический анализ показал хорошее качество границ между подложкой и молибденом, а также между молибденом и мишенью: отсутствие трещин, протяженных пор, несплошностей.Products with a diameter of 90 mm and a height of 15 mm based on titanium, molybdenum and tungsten were of high quality, for example, metallographic analysis showed good quality of the boundaries between the substrate and molybdenum, as well as between the molybdenum and the target: the absence of cracks, extended pores, discontinuities.
Более детально существо предлагаемого способа раскрывается при помощи нижеприведенного примера конкретного выполнения.In more detail, the essence of the proposed method is disclosed using the following example of a specific implementation.
Из литого титана марки 4201 (бета-сплав с содержанием 33% молибдена) изготавливают конический диск диаметром 88 мм и с углом конуса, равным 14°. На этот диск последовательно накладывают фольгу из никеля НП-1 толщиной 10 мкм, лист молибдена МЧ толщиной 1,5 мм, фольгу из никеля толщиной 10 мкм, затем пластину из вольфрама (мишень) толщиной 0,4 мм. Эту сборку размещают в вакуумной камере и вводят в контакт с пуансоном нагруженного устройства. Создают вакуум 10-5 мм рт.ст., нагревают до 600°С, прикладывают нагрузку 0,5 кг/мм2 для формования пластин М-W до заданного угла, выдерживают 5 мин, затем повышают температуру до 970°С, увеличивают нагрузку до 5 кг/мм2 и выдерживают при данных условиях 30-100 минут. Затем охлаждают установку до 150°С, извлекают изделие и осуществляют контроль качества.Of the cast titanium grade 4201 (beta alloy with a content of 33% molybdenum), a conical disk with a diameter of 88 mm and a cone angle of 14 ° is made. An NP-1 nickel foil with a thickness of 10 μm, an MF molybdenum sheet with a thickness of 1.5 mm, nickel foil with a thickness of 10 μm, and then a tungsten plate (target) with a thickness of 0.4 mm are successively applied to this disk. This assembly is placed in a vacuum chamber and brought into contact with the punch of the loaded device. Create a vacuum of 10 -5 mm Hg, heat to 600 ° C, apply a load of 0.5 kg / mm 2 to form M-W plates to a given angle, hold for 5 minutes, then increase the temperature to 970 ° C, increase the load up to 5 kg / mm 2 and can withstand under these conditions 30-100 minutes. Then the unit is cooled to 150 ° C, the product is removed and quality control is carried out.
На основании многочисленных экспериментов выявлено, что предлагаемый способ изготовления анода рентгеновской трубки в комплексе лишен недостатков известных способов. Основные материалы мишени, молибден и промежуточные слои в виде листов после прокатки, а не изготовленные методом спекания порошков, и титан после плавки обеспечивают практически их теоретическую плотность и, как следствие, низкое газоотделение.Based on numerous experiments, it was revealed that the proposed method for manufacturing the anode of an x-ray tube in the complex is devoid of the disadvantages of the known methods. The main target materials, molybdenum and intermediate layers in the form of sheets after rolling, rather than those made by sintering powders, and titanium after melting provide practically their theoretical density and, as a result, low gas separation.
Кроме того, выполнение мишени из материалов (молибден и вольфрам) с практически теоретической плотностью повышает ресурс рентгеновской трубки за счет высокой трещиностойкости. С учетом этого выполнение подложки из титана,In addition, the implementation of the target from materials (molybdenum and tungsten) with almost theoretical density increases the life of the x-ray tube due to the high crack resistance. With this in mind, the implementation of the substrate of titanium,
материала с высокой теплоемкостью и степенью черноты, приводит к комплексу более высоких эксплуатационных характеристик рентгеновских трубок (мощности, ресурса, газоотделения) по сравнению с известными.material with high heat capacity and degree of blackness, leads to a set of higher operational characteristics of x-ray tubes (power, resource, gas separation) compared with the known.
Сам способ наиболее прост по сравнению с известными, поскольку реализуется при сравнительно низких температурах 1000-1200°С, невысоких нагрузках 0,5-5 кг/мм2, непродолжительном времени 30-100 минут, и также позволяет за один процесс производить несколько изделий.The method itself is the simplest in comparison with the known ones, since it is implemented at relatively low temperatures of 1000-1200 ° C, low loads of 0.5-5 kg / mm 2 , a short time of 30-100 minutes, and also allows you to produce several products in one process.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления анодов рентгеновских трубок позволяет изготовить комбинированный вольфрам-молибденовый с титановым корпусом анод облегченной конструкции, что положительно влияет на работоспособность подшипников, удешевляет его изготовление, уменьшает газоотделение внутри прибора, позволяет увеличить удельную электрическую мощность анода и увеличить ресурс изделия.Thus, the proposed method for the manufacture of anodes of x-ray tubes allows the manufacture of a combined tungsten-molybdenum anode with a lightweight design, which positively affects the performance of the bearings, reduces the cost of its manufacture, reduces gas separation inside the device, allows to increase the specific electric power of the anode and increase the resource of the product.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007140334/28A RU2359354C1 (en) | 2007-11-01 | 2007-11-01 | Method for manufacture of x-ray tube anode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007140334/28A RU2359354C1 (en) | 2007-11-01 | 2007-11-01 | Method for manufacture of x-ray tube anode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2359354C1 true RU2359354C1 (en) | 2009-06-20 |
Family
ID=41026047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007140334/28A RU2359354C1 (en) | 2007-11-01 | 2007-11-01 | Method for manufacture of x-ray tube anode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2359354C1 (en) |
-
2007
- 2007-11-01 RU RU2007140334/28A patent/RU2359354C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6579431B1 (en) | Diffusion bonding of high purity metals and metal alloys to aluminum backing plates using nickel or nickel alloy interlayers | |
| JP4927102B2 (en) | Target consisting of hard-to-sinter body of refractory metal alloy, refractory metal silicide, refractory metal carbide, refractory metal nitride or refractory metal boride, its manufacturing method, and sputtering target-backing plate assembly and its Production method | |
| US5008918A (en) | Bonding materials and process for anode target in an x-ray tube | |
| US4132917A (en) | Rotating X-ray target and method for preparing same | |
| CN102275022A (en) | Connecting method of C/C composite material and copper or copper alloy | |
| CN108247190A (en) | Tungsten target material diffusion welding structure and tungsten target material diffusion welding method | |
| JP2018514925A (en) | X-ray anode | |
| US20120228131A1 (en) | Method for consolidating and diffusion-bonding powder metallurgy sputtering target | |
| CN109570669B (en) | Preparation method of multilayer high-temperature-resistant composite anode | |
| EP0638530B1 (en) | Method of bonding graphite to metal | |
| US4394953A (en) | Method of joining individual parts of an X-ray anode, in particular of a rotating anode | |
| RU2359354C1 (en) | Method for manufacture of x-ray tube anode | |
| JPS6258105B2 (en) | ||
| JPH10302624A (en) | Manufacture of x-ray tube anode | |
| KR101690897B1 (en) | Heat radiation member and method for manufacturing the same | |
| TW201637753A (en) | Coating source | |
| US20120057681A1 (en) | X-ray target manufactured using electroforming process | |
| JP2014209045A (en) | Tungsten crucible for metal evaporation, method of manufacturing the same, and method of using the same | |
| US10438768B2 (en) | X-ray systems and methods including X-ray anodes with gradient profiles | |
| JPH01209626A (en) | Method of manufacturing rotary anode for x-ray tube and rotary anode obtained by the method | |
| JP6334811B2 (en) | Rotating anode and method for producing a rotating anode | |
| JPS6166349A (en) | Rotary anode target for x-ray tube and its manufacturing method | |
| JP2001023554A (en) | Anode for x-ray tube and its manufacture | |
| RU2226304C1 (en) | Process of manufacture of rotary anode of x-ray tube | |
| CN114799460A (en) | Method for preparing multilayer composite anode matrix by diffusion bonding |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091102 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |