CN101048254A - 钼－钼钎焊以及包括这种钎焊的旋转阳极x射线管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于一种用于提供钼－钼钎焊或钼合金－钼合金钎焊的方法。根据本发明，该方法包括以下步骤：提供由钼或钼合金制成的至少两个部件(16，22)；利用钎焊材料(26)将所述两个部件(16，22)钎焊在一起；并且至少在所述钎焊材料(26)的其它可接近的一部分上设置等离子喷涂钼或钼合金层(28)。此外，本发明还涉及一种配备有螺旋槽支承(12)的旋转阳极X射线管(14)，其包括作为第一部件(16)的轴坯(16)以及作为第二部件(22)的由钼或钼合金制成的盖体(22)，所述轴坯(16)具有中心孔(18)并由钼或钼合金制成，其中，为了封闭所述轴坯(16)的一开口轴向端(24)，利用根据本发明的方法将所述轴坯(16)与所述盖体(22)钎焊在一起。

Description

钼-钼钎焊以及包括这种钎焊的旋转阳极X射线管
技术领域
本发明涉及用于提供钼-钼钎焊(brazing)或钼合金-钼合金钎焊的方法，该方法包括以下步骤：
提供由钼或钼合金制成的至少两个部件；以及
利用钎焊材料将上述两个部件钎焊在一起。
此外，本发明涉及旋转阳极X射线管，其配备有螺旋槽支承，螺旋槽支承包括作为第一部件的轴坯以及作为第二部件的盖体，其中轴坯具有中心孔并由钼或钼合金制成，盖体由钼或钼合金制成。
背景技术
并非限制性，上述钎焊例如会与螺旋槽支承相关联，特别是与用于高功率X射线管的螺旋槽支承相关联。螺旋槽支承的原理与湿表面上的滑水效果非常相似。在支承的旋转部件与静止部件之间形成的流体动力楔使得旋转部件“浮动”，由此形成在部件之间填充有流体金属的缝隙。由于需要导电性以及极低的水汽压，故镓基合金适于作为形成润滑物的液态金属。不幸地是，镓合金具有侵蚀或溶解几乎所有普通金属的特性。(除了W、Ta及一些陶瓷材料外)钼是唯一一种可在真空抽吸高达300℃长时间承受极具侵蚀性的润滑物(特别是GaInSn)的金属。所有其他金属及合金都溶于GaInSn。这会污染镓合金并会在润滑物中产生坚硬颗粒。
这里所使用的术语“螺旋槽支承”意在涵盖根据上述原理工作的各种类型的支承。例如，在具体实施例中槽不需要一定为螺旋形，而是可包括可引起上述“浮动”效果的任何结构，例如为螺旋形。
在高功率X射线管中，螺旋槽支承例如被用来支撑以极高速旋转的阳极。例如，在这种旋转阳极X射线管的情况下，需要对管进行冷却，已知的螺旋槽支承具有轴，该轴具有其中设置有铜散热器的空腔。在图8A、图8B及图8C中示出了这种轴。参考图8A，设置有由具有空腔132的钼轴坯116构成的轴130。在空腔132中设置有铜散热器120。如图8B及8C所示(其中图8C示出了图8B的细节B)，铜散热器120包括多个铜薄片152。如图8C所示，铜散热器120通过钎焊材料150被钎焊至钼轴坯116。使用图8A、图8B及图8C中所示类型的轴130的螺旋槽支承利用通过支承轴的直接液体冷却提供了控制X射线管中生热的可能性。空腔132由盲孔形成，即根据图8A、图8B及图8C的轴坯116具有一件式结构。根据现有技术，因为已知钎焊不能抵抗极具侵蚀性的润滑物GaInSn，故轴坯116的该一件式结构是必需的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在开头几个段落中描述的类型的方法，通过该方法使钎焊例如可抵抗诸如GaInSn等极具侵蚀性的润滑物，并在于说明对该方法的优选可行应用。
为了实现该目的，根据本发明用于提供钼-钼或钼合金-钼合金钎焊的方法的特征在于该方法还包括至少在所述钎焊材料的其它可接近的一部分上设置等离子喷涂钼或钼合金层的步骤。
至少覆盖钎焊材料的一部分的等离子喷涂钼或钼合金层可保护上述部分，以抵抗诸如GaInSn等极具侵蚀性的润滑物，否则该润滑物将损坏钎焊材料。因此，例如能够提供由通过钎焊在一起的多个部件构成的装置组件，但其仍可抵抗诸如GaInSn的极具侵蚀性的润滑物。
在根据本发明的方法的优选实施例中，所述钎焊材料包括金及镍。例如82/18的金/镍不仅具有良好的钎焊特性，还非常适于附涂等离子喷涂钼或钼合金层。
根据本发明用于提供钼-钼或钼合金-钼合金钎焊的方法可被非常有利地与上述类型的旋转阳极X射线管结合。根据本发明的X射线管的特征在于，为了封闭所述轴坯的一个开口轴向端，所述轴坯与所述盖体利用根据本发明的方法而钎焊在一起。优选地，至少钎焊缝隙材料的与侵蚀性润滑物接触的部分被等离子喷涂钼层覆盖，该等离子喷涂钼层优选地为低密度钼层。当然也还可以在螺旋槽支承的需要对抗侵蚀性润滑物的其他部分上设置至少一层等离子喷涂钼或钼合金层。例如，相比于钼的电子束焊接，根据本发明的钎焊工艺较有利，因为电子束焊接工艺具有涉及极高温度(在某些情况下会损坏钼轴的结构并在那里引入高压力)的缺陷。另一种已知的焊接技术是摩擦焊接。但是，摩擦焊接会损坏较大区域内的材料的结构及形状。除了焊接工艺的这些缺陷之外，焊接比钎焊更昂贵。
在根据本发明的旋转阳极X射线管，优选地在该轴坯内设置散热器。该散热器例如是以上结合图8A、图8B及图8C所讨论的类型。
根据更优选的实施例，所述轴坯及所述散热器设置为一件式。相比于包括以上参考图8A、图8B及图8C所讨论的铜散热器的轴，具有轴(其包括一体形成的散热器(例如被腐蚀的裂隙冷却器))的螺旋槽支承可从高功率X射线管去除约两倍的热量。就X射线管而言，例如在CT应用期间可以极大的缩短不同诊断周期之间的等待时间。此外，能够使用具有较小直径的轴。例如，因为摩擦会随直径大致增大四次方(a power of four)，故从当前使用的28mm轴减小至24mm轴将使流体动力摩擦功率降低约45％。由此这能够减小用于旋转阳极的电机的尺寸。以此方式减小了总体功耗。或者，通过较薄的轴，能够提高阳极的旋转速度，并可在阳极盘上具有较小的焦点，由此改进图像分解力。
在根据本发明的X射线管的另一优选实施例中，所述散热器的至少一部分由线切割EDM来形成。线切割EDM是简单廉价制造方法，其需要中心孔，并因此可被用于具有这种中心孔的轴坯。
优选地，散热器具有星形结构。例如，散热器的星形横截面可由轴坯的中心孔及径向去除材料片形成，即在线切割EDM工艺之后剩余的材料界定了星形的轮廓。
至少在某些情况下，所述盖体至少在截面上呈圆锥形是有利的。例如，盖体可具有截头锥体形态，其从轴的外表面向其空腔渐缩。盖体的圆锥结构例如可使盖体相对于轴坯更易对准。
就此则言，更优选地是所述轴坯的边缘适于形成所述盖体。
附图说明
以下将参考附图详细描述根据本发明用于提供钼-钼或钼合金-钼合金钎焊的方法的实施例以及根据本发明X射线管的实施例，其中：
图1是示出根据本发明的方法的实施例的流程图；
图2是具有中心孔的轴坯的截面图；
图3是图2的轴坯在通过线切割EDM加工之后的截面图；
图4是沿图3及图5的线B-B所取的截面俯视图；
图5是图3的轴坯在由盖体封闭一开口端之后的截面图；
图6示出了图5的细节D；
图7A示意性地示出了根据本发明的X射线管的实施例；
图7B示出了用于图7A的X射线管中螺旋槽的槽图案；
图8A是根据现有技术包括散热器的现有螺旋槽支承轴的截面图；
图8B是沿图8A的线A-A所取的截面俯视图；且
图8C示出了图8B的细节B。
具体实施方式
图1是示出根据本发明的方法的实施例的流程图。示出的方法开始于步骤S1。在步骤S2，设置具有中心孔并由钼制成的轴坯作为第一部件。在步骤S3，利用线切割EDM工艺在轴坯内形成星形一件式散热器。因为轴坯具有中心孔，故线切割EDM工艺可用来形成散热器。随后，在步骤S4，设置由钼制成的盖体作为第二部件。在步骤S5，将该盖体钼-钼钎焊至轴坯。合适的钎焊材料例如是82/18的金/镍。通过将盖体钎焊至轴坯可封闭轴坯的一个开口端。最终，在步骤S6，设置覆盖钎焊缝隙材料的至少一部分的等离子喷涂钼层。在本说明书中，优选地覆盖并由此保护钎焊缝隙材料至少与侵蚀性润滑物接触的部分。图1所示的方法结束于步骤S7。
图2示出了由钼制成并具有中心孔18的轴坯16。
图3示出了在通过线切割EDM加工之后图2的轴坯16的截面图，而图4示出了沿图3及图5的线B-B所取的截面俯视图。与轴坯16一体形成的散热器20具有由中心孔18及径向延伸的可移除材料部分36形成的星形结构。虽然散热器优选地至少部分地由线切割工艺制成，但例如为了增大中心孔的直径或为了形成图3所示的上边缘结构，也可以应用诸如钻孔或车削等其他工艺步骤。
图5示出了在通过盖体封闭一开口端之后图3的轴坯16的截面图，而图6示出了图5的细节D。截头锥体盖体22被钼-钼钎焊至轴坯16。合适的钎焊材料26例如是82/18的金/镍。如图6极佳地示出，设置有等离子喷涂钼层28，其附涂在被钎焊材料26覆盖的盖体22以及轴坯16上。因为轴坯16及盖体22以及钎焊材料26的外表面将与侵蚀性润滑物接触，故这种覆盖是必要的。
图7A示出了根据本发明的X射线管14的实施例，而图7B示出了用于图7A的X射线管14中螺旋槽支承的轴向槽图案。图7A中所示的旋转阳极X射线管14具有金属壳体38，阴极40通过第一绝缘体42固定至金属壳体38。此外，旋转阳极44经由第二绝缘体48安装至壳体38。旋转阳极44包括阳极盘50，其位于面对阴极40的表面上，当施加适当的电压时，可产生X射线52。X射线52发射通过射线发射窗口54。该发射窗口54优选地由铍制成。根据本发明，阳极盘50安装至螺旋槽支承12的壳体32。壳体32围绕由两个部件(轴坯及盖体，两者利用根据本发明的方法钎焊在一起)形成的轴30可旋转。轴30的茎部34安装至支撑56，支撑56然后安装至第二绝缘体48。轴30包括盘状扩宽部58，其界定了壳体32及阳极盘50的轴向位置。扩宽部58的上表面以及其下表面具有图7B所示的槽图案。轴30在扩宽部58之上延伸的部分也设置有两个螺旋槽图案60，62。在螺旋槽图案60，62之间，设置有环状凹部64。四个螺旋槽图案与壳体之间的中间空间填充有业界公知的通常为镓合金(GaInSn)的液体润滑物。为了旋转壳体32及阳极盘50，如业界所知，在壳体30的下端部处设置有铜转子66。
可经由设置在第二绝缘体48中的开口68接近一体地形成在轴30中的散热器(在图7A中未示出)，由此能够使散热器与液体冷却剂接触以驱散在图7A的X射线管14中生成的热量。
通过一体地形成在轴30内的星形散热器，例如相比于根据现有技术所采用的钎焊铜散热器，能够有效地提高冷却能力。
最后，需要注意的是不脱离由所附权利要求书界定的本发明的范围，也可采用未在以上描述的等同示例及改变示例。

Claims (9)

1.一种用于提供钼-钼钎焊或钼合金-钼合金钎焊的方法，包括以下步骤：
提供由钼或钼合金制成的至少两个部件(16，22)；并且利用钎焊材料(26)将所述两个部件(16，22)钎焊在一起；其特征在于：
所述方法还包括至少在所述钎焊材料(26)的另外可接近的一部分上设置等离子喷涂的钼或钼合金层(28)的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钎焊材料(26)包括金及镍。
3.一种旋转阳极X射线管(14)，其配备有螺旋槽支承(12)，该旋转阳极X射线管(14)包括作为第一部件(16)的轴坯(16)以及作为第二部件(22)的由钼或钼合金制成的盖体(22)，所述轴坯(16)具有中心孔(18)并由钼或钼合金制成，
其特征在于：
为了封闭所述轴坯(16)的一开口轴向端(24)，利用根据权利要求1或权利要求2所述的方法将所述轴坯(16)与所述盖体(22)钎焊在一起。
4.如权利要求3所述的旋转阳极X射线管(14)，其特征在于，在所述轴坯(16)内设置有散热器(20)。
5.如权利要求4所述的旋转阳极X射线管(14)，其特征在于，所述轴坯(16)与所述散热器(20)设置为一件式结构。
6.如权利要求4所述的旋转阳极X射线管(14)，其特征在于，通过线切割EDM形成所述散热器(20)的至少一部分。
7.如权利要求4所述的旋转阳极X射线管(14)，其特征在于，所述散热器(20)包括星形结构。
8.如权利要求3所述的旋转阳极X射线管(14)，其特征在于，所述盖体(22)至少在截面上呈锥形。
9.如权利要求8所述的旋转阳极X射线管(14)，其特征在于，所述轴坯(16)的边缘适于形成所述盖体(22)。
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