CN1403239A - 一种放射性密封种子源外壳焊封工艺 - Google Patents

一种放射性密封种子源外壳焊封工艺 Download PDF

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Abstract

一种放射性密封种子源外壳焊封工艺，采用在惰性气体的保护下，惰性工作气体在压缩电弧中电离后，经“机械收缩”、“热收缩”、“电磁收缩”等效应，瞬间得到一束温度高、能量集中的等离子弧柱，迅速将壁厚为微米级的高溶点金属制成的管状焊件端部熔化成液态，并收缩成半圆弧形。由于无需制作别的零件，直接可对壁厚为微米级管状焊件进行焊封，因而工艺简单；同时制得后的密封种子源用100倍的显微镜下观察、抽样作金相分析、湿法擦拭、浸泡法和煮沸浸泡法检测后，结果证明产品表面光滑，无砂孔和毛刺，且机械性能强，产品的合格率高，密封性好，测得的放射性污染与天然本底水平相近，远低于国际标准小于185Bq的要求。

Description

一种放射性密封种子源外壳焊封工艺
技术领域
本发明涉及一种超薄高熔点金属的焊接技术，尤其指一种放射性密封种子源的超薄高熔点金属外壳的焊封工艺。
背景技术
目前，放射性密封种子源是将放射性核素如125I、103Pd、198Au、192Ir、169Y等源蕊装入高熔点超薄微型金属管如钛、不锈钢、白金等管内，管两端焊接后，用皮下穿刺等微创伤方法，在超声或CT的引导下，用空心针管将种子精确地植入肿瘤内部或手术中直接埋入，以便对癌组织进行定向治疗，可有效杀死癌细胞而不损伤周围正常组织，使肿瘤缩小，甚至消失，具有靶点准、副作用小、疗效高、费用低等优点，因此被广泛用于前列腺癌、不能开颅的脑肿瘤、无法切除部位的肿瘤以及术后没有切除干净的残留部位。而作为放射性密封种子源的外壳必需具有良好的化学稳定性和温差稳定性，且其密度与人的骨骼相近，要易为人体所容纳，而且制成后的放射性密封种子源的质量必需符合国际标准ISO2919-1980(与中国GB4.75-83“密封放射源分级标准”相等)及其他相关要求，而金属钛较好地符合了上述要求，因此，现有的放射性密封种子源的外壳优先选用金属钛，但钛是一种高熔点金属，在高温时易吸收氮、氧、氢等气体，使其塑性降低而变脆，所以用一般的焊接方法无法保证其焊接后的质量，因此选用合适焊接方法是解决合格放射性密封种子源的关键技术之一。为此，国外的几个国家如美国、德国、比利时等，多采用激光技术，但其设备较昂贵，使得制成后的放射性密封种子源成本增加，而中国的发明专利01123702.3《一种颗粒种子密封源的外壳密封焊接方法及装置》公开的是一种电阻闪光焊接方法，其是先制作一个特殊的密封塞，密封塞的外端部设有一个小凸点，焊接时，把密封塞塞在超薄高熔点的金属管焊件内，以该金属管焊件为一个电极，在金属管焊件和另一个电极间加上电压，电极轻轻接触焊件端面的小凸点和其它的个别点，利用瞬间产生的较大的热量进行密封焊接。但是由于焊接前必需先制作密封塞，而且加工后的密封塞也不易准确地塞入金属管焊件内，因而增加了加工、装配工序。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种工艺简单、焊封质量好、成品率高的放射性密封种子源外壳焊封工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该放射性密封种子源外壳焊封工艺包括以下步骤：
①将事先用壁厚为微米级的高熔点金属制成的管状焊件清洗后，再在其端口的内外表面用易挥发性溶剂擦洗；
②根据管状焊件的直径与壁厚设定工作参数，即对装置的惰性工作气体、惰性保护气体、冷却水、焊接电流、焊接时间的设定；
③将含有放射性核素的源蕊装入上述处理过的管状焊件中，然后把管状焊件固定在导电的焊接夹具中，使管状焊件口露于夹具部分的高度不大于3mm；
④将上述装有管状焊件的夹具置于移动机构上定位，并调整管状焊件与电极的相对距离；
⑤合上焊接电源，打开惰性工作气体和惰性保护气体、接通冷却水和焊接电流；
⑥启动焊接程序，使焊枪中电极与焊件之间产生微束等离子弧柱进行焊封。
所述高熔点金属制成的管状焊件可以为外径不大于1mm的钛管或不锈钢管材或白金管。
所述管状焊件口露于焊接夹具部分的高度可以为0.5mm～3mm。
所述焊接电流可以选用0.5～5A。
所述的管状焊件与焊枪的相对距离可以为1mm～3mm，二者同心偏差可以不大于0.1mm。
所述惰性工作气体以流量为0.15～1L/min的氩气为佳。
所述焊接时间可以为0.2～3秒。
所述的惰性保护气体是以流量为5～10L/min的氩气为佳。
所述焊枪中的电极可以为钨金属材料制成。
所述的焊接夹具可以为铜金属材质。
所述管状焊件清洗是先用碱、酸液后再用水冲洗、干燥；所述的碱液可以采用75％～85％的NaOH和25％～15％的NaNO3的混合碱液，在455℃～465℃的温度下清洗；所述的酸液可以采用每立升中含50ml～60ml浓HON3、340ml～350ml浓HCl、5mlHF的水溶液。
所述易挥发性溶剂可以采用丙酮、乙醇类溶剂。
与现有技术相比，本发明的优点在于：由于无需制作别的零件，直接可对壁厚为微米级管状焊件进行焊封，因而工艺简单；同时利用惰性工作气体在压缩电弧中电离后，瞬间得到一束温度高、能量集中的等离子弧柱，迅速将管状焊件的管壁材料溶化成液态，并收缩成半圆型密封层，制得后的密封种子源用100倍的显微镜下观察、抽样作金相分析、湿法擦拭、浸泡法和煮沸浸泡法检测后，结果证明产品表面光滑，无砂孔和毛刺，且机械性能强，产品的合格率高，密封性好，测得的放射性污染与天然本底水平相近，远低于国际标准小于185Bq的要求。
附图说明
图1为实施本发明实施例所采用微束等离子弧焊焊封放射性密封种子源外壳的原理及装置示意图。
图2为种子源焊封后焊区纵截面全相图；(×100)
图3为采用本发明实施例后制得的6711型种子源结构示意图；
具体实施方式
以下以6711型种子为例，对本发明作进一步详细描述。
本发明的实施例用如图1所示的装置来制备6711型种子源，该装置中的焊枪由夹持机构固定在工作台1上，其高度可调节，焊枪中的负电极6由钨材料制成，铜制的焊接夹具3位于移动机构2上，整个装置安装在放射性密闭操作箱内，具体制备步骤如下：
①焊前准备：
A、钛管5制作：将医用钛材料加工成外径为0.8mm，壁厚为0.05mm，空管长度为7mm的焊件；
B、钛管5的清洗：将钛管置于成份为80％NaOH和20％NaNO3的混合碱液，在460℃的温度下清洗，以去除表面油脂和氧化层；然后把上述钛管5放入每立升中含50ml～60ml浓HON3、340ml～350ml浓HCl、5mlHF水溶液中，进一步去除氧化层和吸氧层。最后用水冲冼干净并使其干燥，在焊封前，用丙酮在管口的内外表面擦洗；
C、种子源蕊7的制备：在直径为0.5mm，长3mm的银丝表面镀上125I放射性7.4×107MBq(2mci)。
②根据钛管5的直径与壁厚设定工作参数，即焊接电流设为1A，焊接时间为1s，工作气体为氩气，其流量设为0.5L/min，保护气体也为氩气，其流量为6L/min，冷却水流量为0.5L/min，并调整焊接夹具3与焊枪之间的相对位置，使二者对中。
③将上述含有125I放射性7.4×107MBq(2mci)的源蕊7装入上述处理过的钛管5焊件中，然后把钛管5焊件固定在铜夹4的焊接夹具3中，用可微调焊件高度的机构调节，使钛管5焊件口露于夹具3部分的高度为2mm；
④将上述装有钛管5焊件的夹具3置于移动机构2上，并用定位锁将其固定；并调整钛管5焊件与焊枪相对距离，使得二者同心偏差小于0.1mm，二者的相对距离为2mm；
⑤合上焊接电源，打开工作气体氩气、接通冷却水和焊接电流；
⑥启动焊接程序，保护气体、工作气体氩气在压缩电弧中电离后，经“机械收缩”、“热收缩”、“电磁收缩”等效应，瞬间得到一束温度高、能量集中的等离子弧柱，迅速将壁厚为0.05mm的钛管5端部约1～2mm区的金属材料熔化成液态，并收缩成半圆弧形，如图2所示，由于热区影响小，熔焊速度快，这样就保证钛管5中的镀有125I放射性7.4×107MBq(2mci)银丝不熔化。
本装置中的夹具3可放置多个钛管5，可设定夹具3的移动速率、每一焊件在工位上的停留时间，因而每一夹具3可手动或自动焊封数个成品，结束后按复位键，重复进行焊封，这样按上述工艺两端焊封后，最终使6711型种子的结构如图3所示。

Claims (10)

1、一种放射性密封种子源外壳焊封工艺，其特征在于包括以下步骤：
①将事先用壁厚为微米级的高熔点金属制成的管状焊件清洗后，再在其端口的内外表面用易挥发性溶剂擦洗；
②根据管状焊件的直径与壁厚设定工作参数，即对装置的惰性工作气体、惰性保护气体、冷却水、焊接电流、焊接时间的设定；
③将含有放射性核素的源蕊装入上述处理过的管状焊件中，然后把管状焊件固定在导电的焊接夹具中，使管状焊件口露于夹具部分的高度不大于3mm；
④将上述装有管状焊件的夹具置于移动机构上定位，并调整管状焊件与电极的相对距离；
⑤合上焊接电源，打开惰性工作气体和惰性保护气体、接通冷却水和焊接电流；
⑥启动焊接程序，使焊枪中电极与焊件之间产生微束等离子弧柱进行焊封。
2、根据权利要求1所述放射性密封种子源外壳焊封工艺，其特征在于所述高熔点金属制成的管状焊件为外径不大于1mm的钛管或不锈钢管材或白金管。
3、根据权利要求1所述放射性密封种子源外壳焊封工艺，其特征在于所述管状焊件口露于焊接夹具部分的高度为0.5mm～3mm。
4、根据权利要求1所述放射性密封种子源外壳焊封工艺，其特征在于所述焊接电流选用0.5～5A。
5、根据权利要求1所述放射性密封种子源外壳焊封工艺，其特征在于所述的管状焊件与焊枪的相对距离为1mm～3mm，二者同心偏差不大于0.1mm。
6、根据权利要求1所述放射性密封种子源外壳焊封工艺，其特征在于所述惰性工作气体是流量为0.15～1L/min的氩气。
7、根据权利要求1所述放射性密封种子源外壳焊封工艺，其特征在于所述焊接时间为0.2～3秒。
8、根据权利要求1所述放射性密封种子源外壳焊封工艺，其特征在于所述的惰性保护气体是流量为5～10L/min的氩气。
9、根据权利要求1所述放射性密封种子源外壳焊封工艺，其特征在于所述焊枪中的电极为钨金属材料制成。
10、根据权利要求1所述放射性密封种子源外壳焊封工艺，其特征在于所述的焊接夹具为铜金属材质。
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