JPH03127439A - Ｘ線管陽極及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高融点金属又はその合金からなる母体、−並
びに場合によっては母体とは異なる高融点金属からなる
焦点又は焦点路範囲を有する高い熱放射率のＸ線管陽極
、特に回転陽極に関する。この場合Ｘ線管陽極は少なく
とも、焦点路以外の表面部分に、主としてチタン、ジル
コニウム及び／又はアルミニウムの金属を有する酸化物
被覆を備えている。

Ｃ従来の技術〕 Ｘ線管陽極は入射したエネルギーのごく一部をＸ＆！の
形で放出する。残りは熱に変えられ、熱線の形で陽極か
ら除去しなければならない、従ってかなり以前から、高
融点金属からなるＸｖＡ管陽極の熱放射率を酸化物被覆
によって改良することが知られていた（オーストリア国
特許第３３７３１４号明細書、ドイツ連邦共和国特許出
願公開第２２０１９７９号及び第２４４３３５４号明細
書）。

これらの公知の刊行物は、異なる酸化物材料及び製造方
法により基材金属表面への酸化物層の付着力を先行技術
水準に比べて高めること及び陽極表面の熱放射率を上昇
させることを課題としているものである。この場合こう
して製造された層の性能は、層老化に関するＸ線管陽極
の要求が次第に高まることとの関連において、熱放射性
並びに脱気に対する安定性（電気閃絡の回避）が制限さ
れることが指摘されている。

欧州特許第０１７２４９１号明細書には、これを更に発
展させて、酸化チタン４０％〜７０％及び残りがＺｒ０
ｚ、Ｈｆ０５Ｍ　ｇＯ，Ｃｅ　Ｏ，、Ｌａｔ’ｓ及びＳ
ｒＯの群から選択される安定化可能の酸化物である混合
物からなる酸化物被覆を有する、モリブデン合金からな
るＸ線管陽極が記載されている。この種の層に対する上
記の諸要件を一層良好に実現するために、この刊行物は
特に酸化物を経済的な方法により平坦で明るい微光を放
つ層に融解するという課題を有する。

欧州特許第０２４４７７６号明細書はほぼ同し発明対象
に関するものである。この発明は酸化物材料を通常の噴
霧法でＸ線管陽極に施す前にこれを前処理することに関
する。この場合二酸化チタン７７〜８５重量％と酸化カ
ルシウム１５〜２３重量％とからなる混合物を第１処理
工程で均一な相を有する粉末に加工し、次いで場合によ
っては他の酸化物粉末と混合して公知の噴霧法により施
す、高融点金属からなるＸ線管陽極にこの酸化物を被覆
する被覆法としては、プラズマ溶射法、スパッタリング
法、気相からの化学的及び物理的析出法又は電子ビーム
法が挙げられる０通常高融点金属からなるＸ線管陽極は
製造工程の終わりに脱気灼熱処理に付される。陽極の脱
気灼熱処理は、ガスの漏出の阻止、及びその結果生じる
高真空中でのＸ線管にこれを使用した際の各電極間での
好ましくないプラズマ火花の発生の阻止を目的とするも
のである。この刊行物の発明思想は、Ｘ線管陽極の被覆
後における灼熱処理を考慮して、酸化物層の材料組成を
有利に一致させることである。

この脱気灼熱処理は同時に酸化物相を最終的に変形し、
融解するのに利用される。すなわちプラズマ溶射法のよ
うな酸化物塗布法によってのみでは得ることのできない
状態に変えるのに使用される。

しかしこの刊行物による層組戒及びその製造患杢よ設定
された要件を十分に満足させるものではない。

むしろこの刊行物による酸化！Ｉ！７１層の灼熱処理で
は、酸化物を平坦で良好に付着する層に融解する灼熱温
度においてすでにこの層が水溶液状に薄くなり、その結
果Ｘ線管陽極表面の被覆部分と非被覆部分との輪郭を焦
点路範囲で望ましくない許容不能の規模でぼやけさせる
危険性が生じる。すなわちこの種の酸化物層は必要な灼
熱温度で有害な気相を形成する。

〔発明か解決しようとするｙｇｕ） 従って本発明の課題は、その製造に際して灼熱処理をも
含めて慣用の塗布法により、従来得られた酸化物層及び
基材間の良好な付着特性並びに良好な熱放射率特性を、
従来法を凌駕しなくても少なくとも維持することのでき
るような組成を酸化物表面層に付与することにある。こ
の場合酸化物層の構造及びｍ威は層の製造に際して、特
にＸ線管陽極の灼熱処理中に酸化物の有害な蒸発及び好
ましくない流動を生しることなく平坦な融解が得られる
ように一層簡単に工業的に措置することを可能とするも
のであるべきである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は本発明によれば、Ｘｌ１９Ｉ管陽極上の酸化
物被覆が酸化珪素１〜２０重景％を含みまた均一に融解
された相であることによって解決される。

〔作用効果］ 高融点金属からなるｘｖＡ管陽管上極上発明により施さ
れた酸化物層は、顕著な付着性、平坦な表面及び高い電
熱係数ε＝０．８０を有する。更にこの酸化物層は従来
の技術水準に比べて、これがほぼ比較可能な条件で陽極
の必要な灼熱処理中はとんど液化しないという決定的な
利点を有する。すなわち灼熱処理中の融解時における溶
融粘着性は、酸化珪素を添加されていない同様の酸化物
層に比べて一層高い、酸化物被覆を有する表面部分とこ
れを有さない表面部分との輪郭はぼやけない、灼熱工程
中被覆されていない表面部分での酸化物成分の蒸発及び
好ましくない沈殿規模はごく僅かであるにすぎない、酸
化物の＆ｌＩ！ｖ、及び灼熱処理の温度を同調させるこ
とによって、約２０μ−（Ｒｙ　）の意図した表面粗面
度及びオレンジ皮状の外観を有する層を得ることができ
る。

Ｘ線管回転陽極は今日一般に高融点金属であるタングス
テン、モリブデン又はモリブデン合金、特に炭素含有合
金（ＴＺＭ）から製造される。

酸化物被覆は従来優先的に使用された酸化物組成、すな
わち例えば７０：１０：２０の比からなる酸化ジルコニ
ウム、酸化カルシウム及び／又は酸化チタンを有する。

酸化カルシウムはこの種の用途で公知の他の安定化可能
の酸化物によって一部又は全部を代えられていてもよく
、また更に他の熱安定性の化合物例えば硼化物及び／又
は窒化物の僅少量で補足されていてもよい、同時に前記
の酸化物混合物は、主として融解温度を降下又は上昇さ
せるために酸化アルミニウムを１０重量％まで含むこと
ができる。酸化物被覆のＡｌ１戒の残りは本発明によれ
ば酸化珪素ｌ〜２０重目％、有利には４〜７重量％であ
る。酸化物層の厚さは析出法に応じて数μ輌から数千μ
ｍの間で変えることができる。

析出法としては公知のＰＶＤ及びＣＶＤ法、特にプラズ
マＣＶＤ法及びスパッタリング法を溶射法、プラズマ溶
射法及び電子ビーム法と同様に選択することができる。

均一な相とは酸化物被覆の場合微細に分割された酸化物
混合物を意味する。

モリブデン及び通常のモリブデン合金例えばＴＺＭから
なるＸ＆９１管陽極の場合、所望の酸化物層構造及び表
面粗面度は、１５５０℃〜１６８０℃の温度でまた３０
分〜１．５時間灼熱処理することにより、層と基材との
間の良好な付着性と共に有利に得ることができる。酸化
物成分の奈発は約１５５０°Ｃ以上の温度で実際に顕著
に生し始める。

従って好ましくない場合には灼熱処理中焦点路範囲を被
覆するか又は灼熱処理に引続き焦点路を最終的に清浄処
理、例えば研削処理することが望まましい。

炭素成分の僅少なモリブデン合金ＴＺＭは１５５０°Ｃ
以上の温度で炭素を放出する傾向を有する。

放出された炭素は酸化物層内で酸化物の酸素成分と揮発
性のＣＯ又はＣＯ２を形成し、層を早期に老化させる原
因となる。従って本発明の実施態様で基材としてＴＺＭ
を使用する場合、基材と酸化物層との間に純粋なモリブ
デンからなるか又はモリブデン酸化物複合材料からなる
、層厚数μ−から数−までの拡散障壁を設けることが好
ましい。

〔実施例） 次に実施例に基づき本発明を詳述する。

里−１ Ｗ５重量％を含むＭｏ合金からなるＸ線管回転陽極は焦
点路範囲に厚さ約２躯のＷ　−Ｒｅ層を有する。熱放射
率を高めるため、この陽極表面に本発明による酸化物層
を設ける。

更に最終的に焼結しかつ機械的に変形したＸ線管陽極を
被覆すべき陽極背面で砂吹き法により清浄処理し、粗面
化し、引続き通常の方法条件下にプラズマ溶射法により
酸化物粉末をできるだけ均一に被覆する。塗布した酸化
物粉末は、７．ｒＯｔ７２重量％、ＣａＯ８重量％、Ｔ
ｉＯ．２０重量％からなる酸化物混合物８９重量％、更
にＡｈｏｓｓｉｌｉ１％及び５ｉＯｔ６重量％の組成を
有する。

こうして被覆された回転陽極は、Ｘ線管への使用を可能
とするために灼熱処理する必要がある。

灼熱処理により回転陽極、従って基材及び層材料は含有
ガス並びにより高い温度で揮発性の不純物を十分に排除
され、含有ガスを放出した結果、後に回転陽極を高真空
ＸＡｌＩ管に使用した際に電気火花が生じることは阻止
される。脱気灼熱処理は陽極基材に合わせて、狭い温度
範囲及び時間帯で行い、それにより基材の不所望の構造
変化を回避することができる。更に塗布層はその組成と
の関連において同様に極めて特殊な温度範囲及び時間帯
内で処理する必要があり、これにより溶融を所望の均一
な相でまた軽くけば立てられた表面構造（オレンジ皮様
の層）を得ることができる。

灼熱処理は本例の場合１６２０℃で６５分間行う、融解
層は所望の濃淡度並びに意図した表面構造（オレンジ皮
）を有する。特に回転陽極表面の被覆部分と非被覆部分
との移行範囲では、融解した酸化物層の制御不能な流動
は生じない、灼熱工程でガス状酸化物が層表面から蒸発
する限り、これが回転陽極の元々被覆されていない焦点
路範囲で有害な層曇りとして沈殿することはない。

引続き回転陽極を実地条件下にＸ線管の実！Ｖ装置内で
テストした。この回転陽極は実験装置内で数日にわたり
要求された限界荷重内で損傷することはなかった。

班−ヱ 炭素障壁を有する７２Ｍ陽極 ＴＺＭ合金からなるＸ線管回転陽極は焦点路範囲に、厚
さ約２ｍのＷ／Ｒｅ［を有する。熱放射率を高めるため
この陽極表面に本発明による酸化物層を設ける。

更に最終的に焼結しかつ機械的に変形したＸ線管陽極を
砂吹き法により表面的に清浄処理し、粗面化し、引続き
通常の方法条件下にプラズマ溶射法により焦点路範囲外
でできるだけ均一に被覆する。まず炭素障壁として作用
するモリブデン層を施し、水素内で１３５０″Ｃで２時
間にわたり還元灼熱処理する。引続き酸化アルミニウム
ー酸化チタンをベースとする第１酸化物被覆を施す、こ
の酸化物層は濃淡化可能の酸化物被覆を必要な品質で融
解することを可能にする。引続き施されたこの酸化物被
覆は、酸化ジルコニウム７２％、酸化カルシウム８％、
酸化チタン２０重量％からなる酸化物混合物９４重量％
、更に酸化珪素６％の組成を有する。

こうして被覆した回転陽極は例１と同様にして灼熱処理
する必要がある。灼熱処理条件は温度工５８０°Ｃ１時
間４５分である。

引続き回転陽極を例１と同様にして実地条件下にＸ線管
の実験装置内でテストした。この回転陽極は実験装置内
で要求された限界荷重内で損傷することはなかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）高融点金属又はその合金からなる母体、並びに場合
   によっては母体とは異なる高融点金属からなる焦点又は
   焦点路範囲を有し、また少なくとも焦点路以外の表面部
   分に、Ｔｉ、Ｚｒ及び選択的にＡｌの金属を有する酸化
   物被覆を備えた高い熱放射率のＸ線管陽極において、酸
   化物被覆が酸化珪素１〜２０重量％を含みまた均一に融
   解された相であることを特徴とするＸ線管陽極。 ２）酸化物相がもう一つの酸化物の安定化可能の添加物
   を含むことを特徴とする請求項１記載のＸ線管陽極。 ３）安定化可能の添加物がＣａＯであることを特徴とす
   る請求項２記載のＸ線管陽極。 ４）Ｍｏ合金からなる母体と酸化物被覆との間に、２層
   からなる厚さ１０〜１０００μｍの中間層が配置され、
   その際第１層はＭｏからなりまた第２層はＴｉＯ＿２及
   び／又はＡｌ＿２Ｏ＿３の酸化物からなることを特徴と
   する請求項１ないし３の一つに記載のＸ線管陽極。 ５）酸化物被覆がＺｒＯ＿２７２重量％、ＣａＯ８重量
   ％及びＴｉＯ＿２２０重量％からなる酸化物混合物８９
   重量％と、付加的にＡｌ＿２Ｏ＿３５重量％及びＳｉＯ
   ＿２６重量％からなる組成を有することを特徴とする請
   求項１ないし４の一つに記載のＸ線管陽極。６）酸化物
   粉末をプラズマ溶射することにより酸化物被覆を施し、
   次の温度１５５０〜１６８０℃での灼熱工程で同時に基
   材を脱気及び清浄しながら、０．５〜１．５時間の灼熱
   時間で融解させて、構造化された表面を有する均一な相
   にすることを特徴とする請求項１ないし５の一つに記載
   のＸ線管陽極の製造方法。