JPH0568812B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタングステン又はタングステン合金か
ら成る円板状部分とモリブデン又はモリブデン合
金から成る円板状部分を高速衝撃変形処理により
接合して両円板状部分の直径を増大させると共に
それらの厚さを減少させ、斯かる後に得られた円
板状本体を所望の陽極形状にしてタングステン又
はタングステン合金から成るターゲツト領域とモ
リブデン又はモリブデン合金から成る支持体を有
するＸ線管用積層回転陽極を製造する方法に関す
るものである。

本発明の目的は医用Ｘ線管のような高負荷にさ
らされるＸ線管用回転陽極を提供することにあ
る。

英国特許第1308679号明細書に斯かるＸ線管用
回転陽極及びその製造方法が開示されている。こ
の方法では得られた本体をアニールして応力除去
処理した後に機械加工して所望の陽極形状を得て
いる。

高速衝撃変形処理は、ここでは平坦プレスブロ
ツクを具える装置を用いて加工片に少数回の打
撃、好ましくは高エネルギーの１回の打撃を加え
てこれを変形する変形処理を意味する。斯かる方
法を実施する装置自体は既知である。プレスブロ
ツクが空気圧により高速度で互いの方向に動かさ
れる機械（いわゆる空気圧−油圧機械）を使用す
ると極めて良好な結果を得ることができる。

高速衝撃変形処理により生ずる両円板状部分の
直径の増大は略々同一にする必要があること明ら
かである。この目的のために、上述の英国特許の
方法では両円板状部分の材料の厚さ、温度、性質
及び品質を、両円板状部分の変形度が互いに合致
するよう選択する。上述の方法を使用すると、高
速衝撃変形処理による変形は少なくと65％、好ま
しくは75％にする必要がある。変形の程度は厚さ
の減少を高速衝撃変形処理前の厚さと比較して測
定される。

上述の方法に従つて製造される高度に変形され
たＸ線管回転陽極は極めて安定な形状を有する。
ターゲツト領域がＸ線管の回転陽極の動作中に電
子に対し僅かにでこぼこになるだけである。ター
ゲツト領域が高密度（99％以上）であるため、極
めて小量のガスが負荷状態において生ずる高温度
下でＸ線管内に放出されるだけである。密度は理
論密度のパーセンテージで表わす。

上述の方法の欠点は、高速衝撃変形処理に使用
し得る円板状部分の厚さ−直径比はかなり大きく
する必要があるために比較的薄い陽極円板を製造
し得るのみである点にある。医用Ｘ線装置の分野
の進歩のためにＸ線管は極めて大きな負荷に長時
間耐え得るものとする必要があり、これがため陽
極円板は既存のＸ線管回転陽極に一般に使用され
ているものよりも大きく且つ厚くする必要があ
る。寸法を大きくすることにより熱容量が増大す
る。高度変形陽極の使用はその機械的強度を高温
度及び高回転速度を伴う使用に十分とするのに必
要である。

本発明の目的は高度変形Ｘ線管回転陽極の所望
の特性を有すると共に大きな厚さ（例えば12mm以
上）及び大きな直径を有するＸ線管回転陽極の製
造方法を提供することにある。

この目的のために、本発明は高速衝撃変形処理
の終了時に理論密度の少なくとも85％の密度を有
するモリブデン又はモリブデン合金を具える別の
層を主としてモリブデンから成る円板状部分に溶
射処理により被着することを特徴とする。適度の
接着性及び低ガス放出を得るために、密度は理論
密度の93％以上にするのが好適である。

溶射はプラズマ溶射、アーク溶射、フレームパ
ウダー溶射、フレームワイヤ溶射のような既知の
技術を含む。

オランダ国特許第85468号明細書から、モリブ
デンの層をターゲツト円板上に適当量のモリブデ
ン粉末を焼結させて設ける方法が既知であるが、
必要とされる高温のためにこの方法は高度変形陽
極円板上にモリブデン層を被着させるのに適さな
い。例えばTZMの高度変形陽極円板は1650℃を
越える温度に加熱されるとその特有の好適特性を
失う。純粋モリブデンの陽極円板の場合には最大
許容温度は1100℃である。1650℃で焼結したモリ
ブデン層は有孔度が高くなりすぎ（密度は70％以
下になる）、Ｘ線管に使用すると多量のガスを放
出することになる。

オランダ国特許出願7406496号から、銀又は胴
の冷却円板をタングステン又はモリブデンのター
ゲツト円板上にプラズマMIGアーク溶接処理に
より被着することが既知である。しかし、モリブ
デンのプラズマMIGアーク溶接処理の場合にも
必要とされる温度が不所望に高い。

本発明の方法を使用するときは高速衝撃変形処
理により形成された本体を、溶射によりモリブデ
ンの層を被着する前に800℃を越える温度に加熱
するのが有効である。このようにすると、モリブ
デンの層の高密度及び良接着性が得られる。溶射
処理は800〜1600℃の温度で行うのが好適である。

酸化物の形成を阻止するために、溶射処理は
O₂の含有量が１体積％以下の雰囲気中で行うの
が有効である。

高い熱容量を有するＸ線管回転陽極を得るため
に、溶射で堆積される層の厚さは６mm以上とする
のが好適である。

本発明方法においては陽極円板を1650℃を越え
る温度に加熱しなければ全ての既知の溶射技術を
使用することができる。本発明の好適例において
は溶射処理をプラズマ溶射により実施する。

陽極円板をガス抜きするために、溶射処理の終
了時に積層陽極を還元雰囲気中で1100〜1600℃の
温度で少なくとも１時間アニールするのが有効で
ある。この処理中にモリブデンの堆積層の密度が
焼結及び部分的再結晶化により増大する。還元雰
囲気は水素ガスを含むのが好ましい。アニール処
理の温度は使用する材料が高速衝撃変形処理によ
り得られた好適特性が失われない温度に選択す
る。モリブデンの場合にはその最大温度は1100℃
であり、TZMの場合には1650℃である。

溶射により堆積する層はモリブデン又はＸ線管
回転陽極に好適な既知の任意の高融点モリブデン
合金で形成することができる。好適な材料の例を
あげると、純粋モリブデン、TZM（0.40〜0.55重
量％のTiと0.06〜0.12重量％のZrを含むMo）、
TZC（1.25重量％のTiと、0.15〜0.25重量％のZr
と、0.15〜0.30重量％のＣを含むMo）、５重量％
のＷを含み残りがMoの合金、及び0.25〜1.50重
量％のY₂O₃を含むMoがある。これらの材料は高
速衝撃変形処理に用いる円板状部分に使用するの
に好適である。

電子に対するターゲツト領域用の円板状部分に
はタングステン及びタングステン合金を用いるこ
とができ、０〜10重量％のReを含むＷの合金、
０〜10重量％のReと０〜４重量％のTaを含むＷ
の合金を用いると良好な結果が得られた。尚、例
えば英国特許出願第1437506号に開示されている
ように上述の両円板状部分間に例えば純粋タング
ステンの１個以上の円板状部分を設けることもで
きる。

図面につき本発明を説明する。

第１図はタングステン又はタングステン合金の
円板状部分１とモリブデン又はモリブデン合金の
円板状部分２を示す。

第２図は高速衝撃変形処理により円板状部分１
及び２の直径を増大しそれらの厚さを減少させて
得られる本体３を示す。円板状部分１及び２は高
速衝撃変形処理により互いに接合される。

第３図はシヤフト（図示せず）を収容する孔を
設けた後の本体３を示す。この本体３を機械処理
し、必要に応じ点５及び６近くで折曲げて適正な
形状にする。

第４図は円板状部分１及び２から成る本体３に
溶射によりモリブデン又はモリブデン合金から成
る層７を被着した積層陽極円板を示す。層７は主
としてモリブデンから成る円板状部分２に被着す
る。ターゲツト層１と、層２及び７から成る支持
体との間に例えば純粋タングステンの層のような
他の層を存在させることもできる。

本発明方法の一実施例 Ｘ線管回転陽極は次のように製造する。１回の
高エネルギー打撃により少なくとも60％の変形率
で所要の厚さ及び直径の円板が得られるように選
択した直径及び厚さを有する鋳造又は焼成モリブ
デン合金、例えばTZMの円柱２を同一の要件を
満たす4.5重量％のReを含むＷ合金から成る円柱
１上に載置する。両円柱の好適な寸法は直径が60
mm、合計の厚さが32mmである。

両円柱を1600℃の温度で予備加熱し、斯かる後
にプレスのブロツク間に置いて高速衝撃変形処理
を施す。この処理により120mmの直径及び８mmの
厚さを有する円板本体３を形成する。２個の別個
の円柱を高速衝撃変形処理に使用する代わりに、
焼結層が上面に設けられた円板から成る１個の円
柱を使用することもできる。

円板本体を点５及び６で折曲げると共に中心孔
４を設ける。円板本体３の表面を既知の脱脂技術
により好適に清浄にし、斯かる後に気密封止し得
る特別の室に入れる。この室を排気し、パージ
し、20ppm以下のO₂を含むArを充填する。

He又はN₂を使用することもできる。これらの
気体は使用前に互いに及び／又はH₂（０〜25体積
％）と混合することができる。この排気、パージ
ング及び充填サイクルを数回くり返して室から残
留酸素を除去すのが好適である。最後に室内を前
記の気体又は混合気体で１気圧に満たす。しか
し、溶射処理中は低減した圧力を与えることもで
きる。

次に、層７の材料（本例では５重量％のＷを含
むMo）をプラズマトーチにより円板本体３上に
溶射する。プラズマトーチに供給するエネルギー
は約32kWである。

材料の堆積前に円板本体を回転させ、プラズマ
トーチにより1300℃で180秒間加熱するのが好適
である。材料は粉末で、粒子サイズは5μｍ〜45μ
ｍである。プラズマ溶射処理中の高温度の結果と
して層７と本体３との適正な接合が得られる。し
かし温度が高すぎると高度変形円板１及び２の固
有の特性が悪影響を受ける。

層７は例えば13mmの厚さにする。プラズマ溶射
処理の終了時に、積層陽極円板を水素雰囲気中で
1600℃の温度で３時間アニールする。最後に斯く
して得られた円板を冷却し、次いで更に機械加工
を施し、Ｘ線管に使用したとき電子にさらされる
環状焦点通路を研磨すると共に必要に応じ円板に
所望の形状を与える。

本発明によるＸ線管回転陽極の製造方法は特に
100mmを越える直径を有する回転陽極に対しそれ
らの形状に関し大きな自由度を提供する。本発明
方法は大きな厚さ−直径比を有する小さな回転陽
極、例えば70mmの直径及び40mmの厚さを有する回
転陽極を製造するのに使用することもできる。本
発明方法により製造された回転陽極はＸ線管に使
用するのに好適な特性、即ち、高い機械的強度、
大きな熱容量、低いガス放出及び高い寸法安定度
を示す。更に、ターゲツト層が使用中に凹凸にな
る程度が極めて低く、Ｘ線管の寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高速衝撃変形処理前の２個の円板状部
分の断面図、第２図は高速衝撃変形処理により形
成された円板状本体の断面図、第３図は所望の形
状に加工し中心に孔を設けた後の円板状本体の断
面図、第４図は溶射によりモリブデンの層を被着
した後の本発明Ｘ線管積層回転陽極の断面図であ
る。 １……タングステン又はタングステン合金の円
板状部分、２……モリブデン又はモリブデン合金
の円板状部分、３……円板状本体、４……シヤフ
ト孔、５，６……折曲げ点、７……モリブデン又
はモリブデン合金の層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タングステン又はタングステン合金から成る
   円板状部分とモリブデン又はモリブデン合金から
   成る円板状部分を高速衝撃変形処理により接合し
   て円板状部分の直径を増大させると共にそれらの
   厚さを減少させ、斯かる後に得られた両円板状本
   体を所望の陽極形状にしてタングステン又はタン
   グステン合金から成るターゲツト領域とモリブデ
   ン又はモリブデン合金から成る支持体を有するＸ
   線管用積層回転陽極を製造するに当たり、高速衝
   撃変形処理の終了時に、理論密度の少なくとも85
   ％の密度を有するモリブデン又はモリブデン合金
   からなる他の層を主としてモリブデンから成るデ
   イスク状部分上に溶射処理により設け、該溶射処
   理中陽極円板を1650℃を越える温度に加熱しない
   ことを特徴とするＸ線管積層回転陽極の製造方
   法。 ２ 溶射処理は800〜1600℃の温度で実施するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ３ 溶射処理は１体積％以下の酸素を含む雰囲気
   内で実施することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項に記載の方法。 ４ 溶射により堆積する層の厚さは少なくとも６
   mmにすることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第３項の何れかに記載の方法。 ５ 溶射処理はプラズマ溶射により実施すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項
   の何れかに記載の方法。 ６ 溶射処理の終了時に積層陽極を還元雰囲気中
   で1100〜1650℃の温度で少なくとも１時間アニー
   ルすることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第５項の何れかに記載の方法。 ７ 還元雰囲気は水素ガスを含むことを特徴とす
   る特許請求の範囲第６項に記載の方法。