CN113523238A - 一种x射线管钨靶材制造方法 - Google Patents
一种x射线管钨靶材制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113523238A CN113523238A CN202010287602.5A CN202010287602A CN113523238A CN 113523238 A CN113523238 A CN 113523238A CN 202010287602 A CN202010287602 A CN 202010287602A CN 113523238 A CN113523238 A CN 113523238A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tungsten
- target
- oxygen
- tungsten plate
- free copper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 209
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 title claims abstract description 209
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 208
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 40
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 94
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 94
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 94
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 73
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 73
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000003599 detergent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 32
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 16
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 16
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 16
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 claims description 15
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 claims description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 abstract description 14
- SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N copper tungsten Chemical compound [Cu].[W] SBYXRAKIOMOBFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 abstract 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 abstract 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910000905 alloy phase Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 150000003657 tungsten Chemical class 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
- B22D19/04—Casting in, on, or around objects which form part of the product for joining parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D47/00—Casting plants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
- H01J35/02—Details
- H01J35/04—Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
- H01J35/08—Anodes; Anti cathodes
- H01J35/10—Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
- H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
- H01J9/14—Manufacture of electrodes or electrode systems of non-emitting electrodes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- X-Ray Techniques (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种X射线管钨靶材制造方法，提供钨板和无氧铜棒原材料，钨板背面加工成凹凸形状以增加接触面积(包括但不限于三角波锯齿型、方波齿型、波浪型、点阵型或其他不规则型等)，钨板经过去油清洗、去除氧化皮、高温去气，无氧铜棒采用洗涤剂去油清洗及酸洗去除表面氧化层，钨板采用钼钉耗材固定在石墨托上，然后将组装好的石墨托与无氧铜棒放入石墨坩埚中，石墨坩埚放入真空加热炉中进行加热铸靶。该制造方法通过在钨板背面加工三角波锯齿面或者其他形状凹凸面作为钨‑铜连接面，熔化的无氧铜包覆在钨板背面与侧面，增加钨板与无氧铜基体的接触面积，提升连接强度，并有效地增强了X射线管工作时阳极靶心的导热能力，使X射线管的可靠性和寿命有了极大的提升。
Description
技术领域
本发明涉及X射线管制技术领域，尤其涉及一种X射线管钨靶材制造方法。
背景技术
在X射线管制造工业中，阳极钨靶材是其重要的组成部分，其一般由钨板和连接基体构成，密封于玻璃真空、陶瓷真空或者金属壳真空系统中。在X射线管工作过程中，阳极钨靶材组件中的钨板主要作用是承受高速电子流的轰击，将其1％的能量转化为X射线，同时99％的能量转化为热能，热量主要通过与钨板连接的阳极基体进行传导和辐射散热，同时，阳极基体需要施加高电压以引导阴极的电子流方向使其高速轰击阳极靶心。无氧铜材料拥有优异的导电和导热性能，是制作阳极基体的理想材料。
在工作过程中，整个阳极钨靶材处于10-6Pa以上的高真空环境，钨板表面承受高速电子轰击，其表面温度会达到1400℃以上，甚至会超过钨板的熔点，如果不能及时将热量传导出去，将导致钨板在高温环境下熔化、变形、开裂，甚至与基体脱落，极大地影响X射线管的使用性能和寿命，因此对钨板与基体的连接有很高的要求。
由于钨铜两种金属的物性相差较大，二者不能形成对应的合金相，因此传统的焊接方法无法使钨铜金属形成冶金结合。X射线管制造工业中，传统的阳极钨靶材采用熔铸的方式制备，即将金属铜融化烧铸到钨板背面，实现铜金属对钨板的包覆，此种方式通常采用的钨板为柱状钨板，即钨板的正面和背面均为平面状，阳极靶钨铜结合面为钨板的柱面与底面，连接面积较小，实际使用过程中，经常会发生因阳极导热能力差而造成的钨靶熔融、大量挥发、钨板开裂甚至脱落等，严重影响了X射线管的使用寿命，同时，导热能力差也严重制约了X射线管朝更高电压、更大功率方向的发展。
鉴于此，X射线管制造工业中需要开发出一种阳极钨靶材的制备方法，提升阳极的导热能力。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种X射线管钨靶材制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种X射线管钨靶材制造方法，包括原材料：钨板、无氧铜棒和钼钉耗材；还包括制作模具：石墨托、石墨坩埚成型模具，该制造方法包括以下步骤：
S1、采用粉末冶金或切割打磨等方法将钨板的背面加工成三角波形锯齿面或者其它形状凹凸面；
S2、加工完成的钨板需要经过洗涤剂清洗去除表面油污、酸洗去除氧化膜和真空高温去气工序处理；
S3、石墨托的表面开设与钼钉耗材适配的固定孔，并利用固定孔和钼钉耗材将钨板固定于石墨托上，固定后钨板的三角波形锯齿面或其他形状凹凸面朝上；
S4、无氧铜棒依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、盐酸和硝酸水溶液清洗去除表面氧化膜、烘干；
S5、将安装钨板后的石墨托放入石墨坩埚内部，使钨板的凹凸面朝上，并将无氧铜棒放置在钨板的上方，两者之间保持0～2mm的距离；
S6、将安装完成后的石墨坩埚放入真空加热炉中进行加热铸靶，真空炉的真空度控制在在1.0×10-3～1.0×10-5Pa之间，加热温度1200～1400℃，保温10～40min，炉冷降温；
S7、真空加热炉冷却到80℃以下时，关闭真空并取出石墨坩埚，取出完成铸靶后的阳极钨靶材，并将其加工成实际生产需要的阳极结构。
优选地，所述钨板背面加工三角波形锯齿面或者其他形状凹凸面，在加工条件允许的情况下，加工后表面积越大越好，加工面包括但不限于三角波锯齿型、方波齿型、波浪型、阵列凸点型等，如说明书附图的图1、图2、图3、图4所示。
优选地，所述石墨坩埚为铸造熔融成型模具，其上表面开设有若干成型腔，且每个成型腔是由大直径的上圆柱腔和小直径的下圆柱腔组成，上圆柱腔的内腔造型和大小与无氧铜棒适配，下圆柱腔的内腔造型和大小与石墨托适配。
优选地，所述钼钉耗材固定在有一定倾角的石墨托的中心位置，为保证铸靶过程中钨板固定牢固，所述钼钉耗材固定钨板时距离钨板边缘的距离0～2mm。
优选地，所述步骤S7中完成铸靶后的阳极钨靶材由钨靶、无氧铜基体、钼钉组成，无氧铜基体包覆在钨靶的底面与侧面以及钼钉低于钨靶的固定部分。
优选地，所述步骤S3中的钼钉耗材在使用前依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、硝酸和氢氟酸水溶液清洗去除表面氧化膜，丙酮超声波清洗去除其他微小颗粒、烘干处理。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提出的X射线管钨靶材制造方法，通过在钨板背面加工三角波形锯齿面或者其它形状凹凸面，在铸靶工艺中，无氧铜熔化包覆在钨板背面与侧面，极大地增加了钨铜连接面积，在提升钨铜结合强度的同时，也增加了钨板靶心向无氧铜基体的传热面积，阳极导热、散热能力有了极大地提升，在X射线管工作中，阳极靶心承受高速电子轰击转化的热量能最高效地通过阳极无氧铜基体传导出去，更有效地提升了钨靶性能，防止钨靶由于热量难以耗散而发生熔化、开裂、脱落等失效故障，有效地提升了X射线管的使用寿命，同时，也为X射线管朝更高电压、更大功率方向的发展打下工艺基础。
2、该X射线管钨靶材制造方法，在钼钉和无氧铜棒使用前皆经过表面除油和除氧化膜处理，避免高温熔融焊接时铜棒和钼钉还有油脂和氧化杂质，发生化学反应，使其成品后的纯度更高；同时采用石墨材质的石墨托和石墨坩埚，由于石墨的硬度低，熔点和沸点均超过3000℃，加热至1200-1400℃时不与铜液熔融，便于后续的脱模工作开展。
附图说明
图1为本发明提出的钨板1-a结构示意图，背面加工成三角波锯齿型结构；
图2为本发明提出的钨板1-b结构示意图，背面加工成波浪型结构；
图3为本发明提出的钨板1-c结构示意图，背面加工成方波齿型结构；
图4为本发明提出的钨板1-d结构示意图，背面加工成阵列凸点型结构；
图5为本发明提供的无氧铜棒结构示意图；
图6为本发明提供的通用钼钉耗材结构示意图；
图7为本发明提供的三角波锯齿型结构钨板专用的钼钉耗材结构示意图；
图8为本发明提供的方波齿型结构钨板专用的钼钉耗材结构示意图；
图9为本发明提供的石墨托结构示意图；
图10为本发明提供的石墨坩埚结构示意图；
图11为本发明提出的三角波锯齿型结构钨板采用通用钼钉安装到石墨托上的结构示意图；
图12为本发明提出的三角波锯齿型结构钨板采用专用钼钉安装到石墨托上的结构示意图；
图13为本发明提出的波浪型结构钨板采用通用钼钉安装到石墨托上的结构示意图；
图14为本发明提出的方波齿型结构钨板采用通用钼钉安装到石墨托上的结构示意图；
图15为本发明提出的方波齿型结构钨板采用专用钼钉安装到石墨托上的结构示意图；
图16为本发明提出的阵列凸点型结构钨板采用通用钼钉安装到石墨托上的结构示意图；
图17为本发明实施时石墨托和无氧铜棒放置入石墨坩埚中的结构示意图；
图18为本发明完成铸靶后的阳极钨靶材结构示意图；
图19为本发明完成铸靶后的阳极钨靶材剖面示意图。
图中：1钨板(1-a；1-b；1-c；1-d)、2无氧铜棒、3钼钉耗材(3-a；3-c)、4石墨托、5石墨坩埚、6、阳极钨靶材、61钼钉、62钨靶、63无氧铜基体。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一、实施例部分
实施例1
一种X射线管钨靶材制造方法：
包括原材料：背面为三角波锯齿型的钨板1-a、无氧铜棒2、通用钼钉耗材3与三角波锯齿型钨板专用钼钉耗材3-a；
还包括制作模具：石墨托4、石墨坩埚5成型模具；
该制造方法分为：
S1、采用铣床等加工机器将钨板1的背面加工成三角波锯齿型1-a，钨板1-a厚度a可选为3-6mm，根据传热仿真模拟，三角波结构的锯齿角α取值30～40°，锯齿深度d取值0.3a～0.5a，如说明书附图图1中所示；
S2、加工后的钨板1-a依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、硝酸和氢氟酸水溶液清洗去除表面氧化膜，丙酮超声波清洗去除其他微小颗粒，烘干后，钨板1-a在高温真空去气炉中去气；
S3、提供石墨托4，石墨托4加工成X射线管设计需要的倾角，石墨托4表面加工4个对应的钼钉孔，采用两个通用钼钉耗材3将钨板1-a固定于石墨托4的钼钉孔上，固定后钨板1-a的三角波锯齿面朝上,如图11所示，或者采用两个三角波锯齿型钨板专用钼钉耗材3-a将钨板1-a固定于石墨托4的钼钉孔上，专用钼钉3-a的弯钩将钨板1-a锁紧，如图12所示；
S4、无氧铜棒2依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、盐酸和硝酸水溶液清洗去除表面氧化膜、烘干；钼钉耗材3(或3-a)使用前依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、硝酸和氢氟酸水溶液清洗去除表面氧化膜，丙酮超声波清洗去除其他微小颗粒、烘干；
S5、将安装钨板1-a后的石墨托4放入石墨坩埚5内，使钨板1-a的三角波锯齿面朝上，并将无氧铜棒2放置在钨板1-a的上方，两者之间保持1-2mm的距离；本发明提供石墨坩埚5，每个坩埚可安装钨靶材套数根据炉腔大小及实际生产情况而定，本发明实施例中石墨坩埚5可安装6套阳极钨靶材，如图17所示；
S6、将安装完成后的石墨坩埚5放入真空加热炉中进行加热铸靶，真空炉真空度在1.0×10-5Pa，加热温度1400℃，保温40min，炉冷降温，由于无氧铜的熔点为1084℃，钨的熔点为3400℃，在真空炉加热到1400℃时，无氧铜棒2熔化，在保温过程中，液态铜均匀向下流入包覆在钨板1-a的背面与侧面，实现钨-铜的连接，停止加热后，液态铜缓慢冷却固化，形成阳极钨靶材原材料，整个过程在真空环境下进行，确保了无氧铜与钨材质不被氧化；
S7、真空加热炉冷却到80℃以下时，关闭真空并取出石墨坩埚5，取出完成铸靶后的阳极钨靶材6，如图18、图19所示，并将其加工成实际生产需要的阳极结构。
实施例2
一种X射线管钨靶材制造方法：
包括原材料：背面为波浪型结构的钨板1-b、无氧铜棒2、通用钼钉耗材3；
还包括制作模具：石墨托4、石墨坩埚5成型模具；
该制造方法分为：
S1、采用铣床等加工机器将钨板1的背面加工成波浪型1-b，钨板1-b厚度a可选为3-6mm，根据传热仿真模拟，波浪型结构的波宽b取值1～2mm，波深d取值0.1a～0.3a，如说明书附图图2中所示；
S2、加工后的钨板1-b依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、硝酸和氢氟酸水溶液清洗去除表面氧化膜，丙酮超声波清洗去除其他微小颗粒，烘干后，钨板1-b在高温真空去气炉中去气；
S3、提供石墨托4，石墨托4加工成X射线管设计需要的倾角，石墨托4表面加工4个对应的钼钉孔，采用两个通用钼钉耗材3将钨板1-b固定于石墨托4的钼钉孔上，固定后钨板1-a的波浪型面朝上,如图13所示；
S4、无氧铜棒2依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、盐酸和硝酸水溶液清洗去除表面氧化膜、烘干；钼钉耗材3使用前依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、硝酸和氢氟酸水溶液清洗去除表面氧化膜，丙酮超声波清洗去除其他微小颗粒、烘干；
S5、将安装钨板1-b后的石墨托4放入石墨坩埚5内，使钨板1-b的波浪型面朝上，并将无氧铜棒2放置在钨板1-b的上方，两者之间保持1-2mm的距离；本发明提供石墨坩埚5，每个坩埚可安装钨靶材套数根据炉腔大小及实际生产情况而定，本发明实施例中石墨坩埚5可安装6套阳极钨靶材，如图17所示；
S6、将安装完成后的石墨坩埚5放入真空加热炉中进行加热铸靶，真空炉真空度在1.0×10-5Pa，加热温度1400℃，保温40min，炉冷降温，由于无氧铜的熔点为1084℃，钨的熔点为3400℃，在真空炉加热到1400℃时，无氧铜棒2熔化，在保温过程中，液态铜均匀向下流入包覆在钨板1-b的背面与侧面，实现钨-铜的连接，停止加热后，液态铜缓慢冷却固化，形成阳极钨靶材原材料，整个过程在真空环境下进行，确保了无氧铜与钨材质不被氧化；
S7、真空加热炉冷却到80℃以下时，关闭真空并取出石墨坩埚5，取出完成铸靶后的阳极钨靶材6，如图18、图19所示，并将其加工成实际生产需要的阳极结构。
实施例3
一种X射线管钨靶材制造方法：
包括原材料：背面为方波齿型的钨板1-c、无氧铜棒2、通用钼钉耗材3与方波齿型钨板专用钼钉耗材3-c；
还包括制作模具：石墨托4、石墨坩埚5成型模具；
该制造方法分为：
S1、采用铣床等加工机器将钨板1的背面加工成方波齿型1-c，钨板1-c厚度a可选为3-6mm，根据传热仿真模拟，方波结构的波宽b取值1-3mm，波深d取值0.2a～0.4a，如说明书附图图3中所示；
S2、加工后的钨板1-c依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、硝酸和氢氟酸水溶液清洗去除表面氧化膜，丙酮超声波清洗去除其他微小颗粒，烘干后，钨板1-c在高温真空去气炉中去气；
S3、提供石墨托4，石墨托4加工成X射线管设计需要的倾角，石墨托4表面加工4个对应的钼钉孔，采用两个通用钼钉耗材3将钨板1-c固定于石墨托4的钼钉孔上，固定后钨板1-c的方波齿面朝上,如图14所示，或者采用两个方波齿型钨板专用钼钉耗材3-c将钨板1-c固定于石墨托4的钼钉孔上，专用钼钉3-c的弯钩将钨板1-c锁紧，如图15所示；
S4、无氧铜棒2依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、盐酸和硝酸水溶液清洗去除表面氧化膜、烘干；钼钉耗材3(或3-c)使用前依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、硝酸和氢氟酸水溶液清洗去除表面氧化膜，丙酮超声波清洗去除其他微小颗粒、烘干；
S5、将安装钨板1-c后的石墨托4放入石墨坩埚5内，使钨板1-c的方波齿面朝上，并将无氧铜棒2放置在钨板1-c的上方，两者之间保持1-2mm的距离；本发明提供石墨坩埚5，每个坩埚可安装钨靶材套数根据炉腔大小及实际生产情况而定，本发明实施例中石墨坩埚5可安装6套阳极钨靶材，如图17所示；
S6、将安装完成后的石墨坩埚5放入真空加热炉中进行加热铸靶，真空炉真空度在1.0×10-5Pa，加热温度1400℃，保温40min，炉冷降温，由于无氧铜的熔点为1084℃，钨的熔点为3400℃，在真空炉加热到1400℃时，无氧铜棒2熔化，在保温过程中，液态铜均匀向下流入包覆在钨板1-c的背面与侧面，实现钨-铜的连接，停止加热后，液态铜缓慢冷却固化，形成阳极钨靶材原材料，整个过程在真空环境下进行，确保了无氧铜与钨材质不被氧化；
S7、真空加热炉冷却到80℃以下时，关闭真空并取出石墨坩埚5，取出完成铸靶后的阳极钨靶材6，如图18、图19所示，并将其加工成实际生产需要的阳极结构。
实施例4
一种X射线管钨靶材制造方法：
包括原材料：背面为阵列凸点型结构的钨板1-d、无氧铜棒2、通用钼钉耗材3；
还包括制作模具：石墨托4、石墨坩埚5成型模具；
该制造方法分为：
S1、采用铣床等加工机器将钨板1的背面加工成阵列凸点型结构1-d，钨板1-d厚度a可选为3-6mm，根据传热仿真模拟，阵列凸点结构的凸点间距b取值1-2mm，凸点高度d取值0.1a～0.3a，如说明书附图图4中所示；
S2、加工后的钨板1-d依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、硝酸和氢氟酸水溶液清洗去除表面氧化膜，丙酮超声波清洗去除其他微小颗粒，烘干后，钨板1-d在高温真空去气炉中去气；
S3、提供石墨托4，石墨托4加工成X射线管设计需要的倾角，石墨托4表面加工4个对应的钼钉孔，采用两个通用钼钉耗材3将钨板1-d固定于石墨托4的钼钉孔上，固定后钨板1-d的阵列凸点结构面朝上,如图16所示；
S4、无氧铜棒2依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、盐酸和硝酸水溶液清洗去除表面氧化膜、烘干；钼钉耗材3使用前依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、硝酸和氢氟酸水溶液清洗去除表面氧化膜，丙酮超声波清洗去除其他微小颗粒、烘干；
S5、将安装钨板1-d后的石墨托4放入石墨坩埚5内，使钨板1-d的阵列凸点型面朝上，并将无氧铜棒2放置在钨板1-d的上方，两者之间保持1-2mm的距离；本发明提供石墨坩埚5，每个坩埚可安装钨靶材套数根据炉腔大小及实际生产情况而定，本发明实施例中石墨坩埚5可安装6套阳极钨靶材，如图17所示；
S6、将安装完成后的石墨坩埚5放入真空加热炉中进行加热铸靶，真空炉真空度在1.0×10-5Pa，加热温度1400℃，保温40min，炉冷降温，由于无氧铜的熔点为1084℃，钨的熔点为3400℃，在真空炉加热到1400℃时，无氧铜棒2熔化，在保温过程中，液态铜均匀向下流入包覆在钨板1-d的背面与侧面，实现钨-铜的连接，停止加热后，液态铜缓慢冷却固化，形成阳极钨靶材原材料，整个过程在真空环境下进行，确保了无氧铜与钨材质不被氧化；
S7、真空加热炉冷却到80℃以下时，关闭真空并取出石墨坩埚5，取出完成铸靶后的阳极钨靶材6，如图18、图19所示，并将其加工成实际生产需要的阳极结构。
本发明中，完成铸靶后的阳极钨靶材6由钨靶62、无氧铜基体63、钼钉61组成，无氧铜基体63包覆在钨靶62的底面与侧面以及钼钉61低于钨靶62的固定部分，无氧铜与钨材料连接面积大，结合强度高、导热面积大，将阳极钨靶材6加工成X射线管所需要的阳极结构，当其密封在玻璃或陶瓷真空系统中时，钨靶62承受高速电子流轰击而产生大量的热量，热量通过与钨靶62连接的无氧铜基体63快速传导散热，能够有效地保护钨靶62不被熔化和开裂，有效地提升X射线管使用性能与寿命。
二、实践检测部分
上述实施例1-4是将钨板背面加工成不同形状的凹凸面，以增大钨铜接触面，在实际靶材使用过程中，我们分别选取实施例1-4制作的阳极钨靶材，应用于80KV高压电源X射线管内部得到X射线管(1-4)，同时选取四个平面钨板制作的阳极钨靶材应用于80KV高压电源X射线管(光管5-8)进行使用寿命对比。
由上述检测和实际使用数据得知，本发明提出的制造方法生产的阳极钨靶材应用于X射线管内部，可以增加X射线管的使用寿命，同时提高钨靶的散热效果，避免靶材开裂和熔化现象发生。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种X射线管钨靶材制造方法，包括原材料：钨板(1)、无氧铜棒(2)和钼钉耗材(3)；还包括制作模具：石墨托(4)、石墨坩埚(5)成型模具，其特征在于：该制造方法包括以下步骤：
S1、采用粉末冶金或者切割打磨等方式将钨板(1)的背面加工成三角波形锯齿面或者其它形状凹凸面；
S2、加工完成的钨板(1)需要经过洗涤剂清洗去除表面油污、酸洗去除氧化膜和真空高温去气工序处理；
S3、石墨托(4)的表面开设与钼钉耗材(3)适配的固定孔，并利用固定孔和钼钉耗材(3)将钨板(1)固定于石墨托(4)上，固定后钨板(1)的锯齿面或其他形状凹凸面朝上；
S4、无氧铜棒(2)依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、盐酸和硝酸水溶液清洗去除表面氧化膜、烘干；
S5、将安装钨板(1)后的石墨托(4)放入石墨坩埚(5)内部，使钨板(1)的凹凸面朝上，并将无氧铜棒(2)放置在钨板(1)的上方，两者之间保持0～2mm的距离；
S6、将安装完成后的石墨坩埚(5)放入真空加热炉中进行加热铸靶，真空炉的真空度控制在在1.0×10-3～1.0×10-5Pa之间，加热温度1200～1400℃，保温10～40min，炉冷降温；
S7、真空加热炉冷却到80℃以下时，关闭真空并取出石墨坩埚(5)，取出完成铸靶后的阳极钨靶材(6)，并将其加工成实际生产需要的阳极结构。
2.根据权利要求1所述的一种X射线管钨靶材制造方法，其特征在于：所述钨板(1)背面加工三角波形锯齿面或者其他形状凹凸面，在加工条件允许的情况下，加工后表面积越大越好，加工面不限于三角波锯齿型、方波齿型、波浪型、点阵型等。
3.根据权利要求1所述的一种X射线管钨靶材制造方法，其特征在于：所述石墨坩埚(5)为铸造熔融成型模具，其上表面开设有若干成型腔，且每个成型腔是由大直径的上圆柱腔和小直径的下圆柱腔组成，上圆柱腔的内腔造型和大小与无氧铜棒(2)适配，下圆柱腔的内腔造型和大小与石墨托(4)适配。
4.根据权利要求1所述的一种X射线管钨靶材制造方法，其特征在于：所述钼钉耗材(3)固定在有一定倾角的石墨托(4)的中心位置，为保证铸靶过程中钨板(1)固定牢固，所述钼钉耗材(3)固定钨板(1)时距离钨板(1)边缘的距离0～2mm。
5.根据权利要求1所述的一种X射线管钨靶材制造方法，其特征在于：所述步骤S7中完成铸靶后的阳极钨靶材(6)由钨靶(62)、无氧铜基体(63)、钼钉(61)组成，无氧铜基体(63)包覆在钨靶(62)的底面与侧面，钼钉(61)低于钨靶(62)的固定部分。
6.根据权利要求1所述的一种X射线管钨靶材制造方法，其特征在于：所述步骤S3中的钼钉耗材(3)在使用前依次经过洗涤剂水溶液清洗去除表面油污、硝酸和氢氟酸水溶液清洗去除表面氧化膜，丙酮超声波清洗去除其他微小颗粒、烘干处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010287602.5A CN113523238A (zh) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 一种x射线管钨靶材制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010287602.5A CN113523238A (zh) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 一种x射线管钨靶材制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113523238A true CN113523238A (zh) | 2021-10-22 |
Family
ID=78087922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010287602.5A Pending CN113523238A (zh) | 2020-04-13 | 2020-04-13 | 一种x射线管钨靶材制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113523238A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023150983A1 (zh) * | 2022-02-10 | 2023-08-17 | 上海超群检测科技股份有限公司 | 一种x射线管钨靶材制造方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB618824A (en) * | 1945-11-13 | 1949-02-28 | British Thomson Houston Co Ltd | Improvements in and relating to methods of casting electrodes for x-ray tubes and casting moulds therefor |
| US2846753A (en) * | 1951-09-28 | 1958-08-12 | Gen Electric | Method of making thin metal sections vacuum tight |
| CN1121638A (zh) * | 1994-10-28 | 1996-05-01 | 株式会社岛津制作所 | X射线管阳极及其制造方法与静止阳极x射线管 |
| CN1652888A (zh) * | 2002-05-13 | 2005-08-10 | 本田技研工业株式会社 | 铸铁内冷铁部件及其制造方法 |
| CN101494322A (zh) * | 2009-02-27 | 2009-07-29 | 西安交通大学 | 一种钨铜连接方法 |
| CN105513929A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-04-20 | 黄石上方检测设备有限公司 | 一种碳纳米冷阴极x射线管 |
| CN106711002A (zh) * | 2015-08-12 | 2017-05-24 | 湖北省大冶市探伤机厂 | 一种用于x射线周向平靶陶瓷管的一体化阳极靶 |
-
2020
- 2020-04-13 CN CN202010287602.5A patent/CN113523238A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB618824A (en) * | 1945-11-13 | 1949-02-28 | British Thomson Houston Co Ltd | Improvements in and relating to methods of casting electrodes for x-ray tubes and casting moulds therefor |
| US2846753A (en) * | 1951-09-28 | 1958-08-12 | Gen Electric | Method of making thin metal sections vacuum tight |
| CN1121638A (zh) * | 1994-10-28 | 1996-05-01 | 株式会社岛津制作所 | X射线管阳极及其制造方法与静止阳极x射线管 |
| CN1652888A (zh) * | 2002-05-13 | 2005-08-10 | 本田技研工业株式会社 | 铸铁内冷铁部件及其制造方法 |
| CN101494322A (zh) * | 2009-02-27 | 2009-07-29 | 西安交通大学 | 一种钨铜连接方法 |
| CN106711002A (zh) * | 2015-08-12 | 2017-05-24 | 湖北省大冶市探伤机厂 | 一种用于x射线周向平靶陶瓷管的一体化阳极靶 |
| CN105513929A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-04-20 | 黄石上方检测设备有限公司 | 一种碳纳米冷阴极x射线管 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023150983A1 (zh) * | 2022-02-10 | 2023-08-17 | 上海超群检测科技股份有限公司 | 一种x射线管钨靶材制造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3017498B2 (ja) | 非晶質合金製造装置及び非晶質合金の製法 | |
| CZ20004476A3 (cs) | Odstranění kyslíku z oxidů kovů a pevných roztoků elektrolýzou v roztavené soli | |
| CN101845652B (zh) | 一种微弧氧化膜层的制备方法 | |
| CN112935512A (zh) | 一种钴靶材与铜铬合金背板的扩散焊接方法 | |
| CN113523238A (zh) | 一种x射线管钨靶材制造方法 | |
| CN110465643A (zh) | 一种铜铌复合材料的制备方法 | |
| CN106424733A (zh) | 一种CoCrMo 合金牙冠3D 打印与电解抛光复合加工系统 | |
| CN109877208B (zh) | 一种大长径比钼坩埚及其旋压方法 | |
| Arya et al. | Investigation on deposition of the machined by-products and its reduction during electrochemical discharge machining (ECDM) | |
| CN107414279A (zh) | 一种用于厚板TiNi合金与钛合金异种材料的连接方法 | |
| CN101747074A (zh) | 一种不锈钢与陶瓷的封接方法 | |
| CN206263257U (zh) | 一种CoCrMo合金牙冠3D打印与电解抛光复合加工装置 | |
| WO2023150983A1 (zh) | 一种x射线管钨靶材制造方法 | |
| CN114525478A (zh) | 一种医用高熵合金复合强化层及其制备方法 | |
| JPH11204239A (ja) | プレート型ヒータおよびその製造方法および薄膜製造装置 | |
| CN113787195A (zh) | 一种增材制备金属悬臂结构或镂空结构的方法 | |
| CN102424986B (zh) | 熔盐电解法制备钛钨合金的方法 | |
| KR101133151B1 (ko) | 증착 공정용 전극 제조 방법 | |
| CN112062591B (zh) | 一种ZrO2陶瓷与金属的低温快速烧结方法、连接件和装置 | |
| TW202302921A (zh) | 結構體及結構體的製造方法 | |
| WO2005007589A1 (en) | Tank for melting solder glass | |
| KR20160077633A (ko) | 니켈 전해도금을 이용한 열전소자용 전극 제조방법 | |
| CN107385484B (zh) | 一种单连接线电沉积钨涂层的方法 | |
| CN110814449B (zh) | 梯度材料电极及其制备方法 | |
| WO2013043813A1 (en) | Carbon-metal thermal management substrates |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 200000 plot C-1, north of Laifang Road, Jiuting Town, Songjiang District, Shanghai Applicant after: Shanghai Chaoqun Testing Technology Co.,Ltd. Address before: 200000 plot C-1, north of Laifang Road, Jiuting Town, Songjiang District, Shanghai Applicant before: SHANGHAI ADVANCED NDT EQUIPMENT CO.,LTD. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211022 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |