NL8402828A - Werkwijze voor de vervaardiging van een roentgendraaianode en roentgendraaianode vervaardigd volgens de werkwijze. - Google Patents

Description

- A

*“ . tr PHN 11.148 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Vferkwijze voor de vervaardiging van een röntgerxiraaiancde en röntgen-draaianode vervaardigd volgens de werkwijze.

De uitvinding heeft te trekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een gelaagde röntgendraaianode voor röntgenbuizen roet een trefvlak voor de elektronen dat in hcofdzaak uit wolfraam en een dragerlichaam dat in hoofdzaak uit molybdeen bestaat, waarbij 5 door middel van een snelvormend slagproces een schijf vormig deel dat in hoofdzaak uit wolfraam bestaat met een schuif vormig deel dat in hoofdzaak uit molybdeen bestaat wordt verbonden onder diametervergroting en dikteverroindering van beide schuif vormige delen en het aldus gevormde lichaam de gewenste anodevorm wordt gegeven.

10 De uitvinding heeft eveneens betrekking op de met deze werkwijze verkregen gelaagde röntgendraaianode.

De uitvinding stelt zich tot opgave röntgendraaianoden te verschaffen die kunnen worden toegepast in röntgenbuizen die onder een hoge belasting worden gebruikt zoals röntgenbuizen voor nedische 15 doeleinden.

Uit het Britse octrooischrift 'GB 1308679 zijn een dergelijke werkwijze en röntgendraaianode bekend. Daarbij wordt het verkregen lichaam spanningsvrij gegloeid en vervolgens wordt daaraan door mechanische bewerkingen de gewenste anodevorm gegeven.

20 Onder een snelvormend slagproces wordt in dit verband een vervormingsproces verstaan, waarbij met een gering aantal slagen, bij voorkeur met een enkele slag van grote energie-inhoud, in een richting voorzien van vlakke persblokken een werkstuk wordt vervormd. Inrichtingen voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze zijn op zich bekend.

25 Zeer goede resultaten kunnen worden verkregen met een machine, waarbij de persblokken met grote snelheid door middel van gasdruk naar elkaar toe warden bewogen (zogenaamde pneumatisch-hydraulische machines).

Bij het snelvormend slagproces is het uiteraard nocdzakelijk i dat beide schijf vormige delen in nagenoeg gelijke mate in diameter 30 worden vergroot. In het bovengenoemde Britse octrooischrift GB 1308679 wordt vermeld dat daartoe de vervorrabaarheden. van de schijfdelen door een geschikte keuze van de dikte, de temperatuur en de aard en hoedanigheid van de materialen, waaruit de schijfdelen bestaan, aan elkaar worden 8402828 * PHN 11.148 2 aangepast. Bij de hierboven beschreven werkwijze is het noodzakelijk dat de door het snel vormende slagproces bereikte, deformatie ten minste 60% en bij voorkeur ongeveer 75% bedraagt. Als maat voor de deformatie wordt in dit verband de afname van de dikte genomen ten opzichte van de 5 dikte vóór het snelvormend slagproces.

De hooggedefoonserde röntgendraaianodes vervaardigd volgens de hierboven beschreven werkwijze zijn zeer vormstabiel. De tref laag voor de elektronen ruwt slechts in geringe mate op tijdens de toepassing van de röntgendraaianode in een röntgenbuis. Door de grote dichtheid 10 van de tref laag (groter dan 99%) kernen slechts zeer geringe hoeveelheden gas vrij in de röntgenbuis bij de hoge temperatuur tijdens belasting.

De dichtheid wordt hier weergegeven als percentage van de theoretische dichtheid.

Een nadeel van de hierboven beschreven werkwijze is, dat 15 vanwege de maximaal toepasbare dikte-diameterverhouding van de schijfvormige delen die in het snelvormende slagproces worden toegepast, alleen relatief dunne anodeschijven gemaakt kunnen worden. Door de opkomst van nieuwe medische röntgenapparatuur waarin langdurig een hoge belasting van de röntgenbuis wordt gevraagd, is er een behoefte ontstaan aan grotere 20 en dikkere anodeschijven dan bij de tot nu toe algemeen toegepaste röntgendraaianodes. Door de grotere afmetingen neemt de warmtecapaciteit toe. Een hooggedeformeerde anodeschijf is gewenst cm een voldoende mechanische sterkte bij een hoge temperatuur en een grote draaisnelheid te waarborgen.

25 Doel van de uitvinding is een röntgendraaianode te verschaffen, en een werkwijze voor de vervaardiging daarvan, met de gewenste goede eigenschappen van de hooggedeformeerde röntgendraaianodes en met een grote dikte en diameter, bijvoorbeeld een dikte van meer dan 12 ran.

Aan deze opgave wordt volgens de uitvinding voldaan door een 3Q werkwijze zoals in de inleiding beschreven, waarbij na het snelvormend slagproces door middel van thermisch spuiten op het schijf vormige deel dat in. hoofdzaak uit molybdeen bestaat een verdere laag wordt aangebracht welke hoofdzakelijk uit molybdeen bestaat net een dichtheid van ten minste 85%. De dichtheid is bij voorkeur groter dan 93% van de theoretische 35 dichtheid om een goede hechting en een geringe gasafgifte te bereiken.

Onder thermisch spuiten, worden qp zich bekende technieken als plasmaspuiten, lichtboogspuiten, autogeen poeder spuiten en autogeen draadspuiten verstaan.

8402828 t EHN 11.148 3 r

Weliswaar is uit het Nederlandse octrooischrift NL 85468 een werkwijze bekend waarbij op een trefschijf een laag uit molybdeen wordt aangebracht, door middel van sinteren van een geschikte hoeveelheid molybdeenpoeder, maar de daarvoor benodigde hoge temperatuur van 5 2100 C maakt die werkwijze ongeschikt voor het aanbrengen van een laag op een hooggedefonteerde anodeschijf. Een hooggedeformeerde anodeschijf uit TZM verliest bijvoorbeeld zijn specifieke goede eigenschappen als deze wordt verhit tot een temperatuur boven 1650° C. Bij een anodeschijf uit zuiver molybdeen is de maximaal toelaatbare temperatuur niet meer 10 dan 1100° C. De porositeit van een bij 1650° C gesinterde molybdeenlaag is te groot (dichtheid kleiner dan 70° %) waardoor bij toepassing in een röntgenbuis in sterke mate gasafgifte plaatsvindt.

Uit de Nederlandse octrooiaanvrage NL 7406496 is het bekend cm een koelschijf uit zilver of koper door middel van een plasma-MIG-15 lasproces aan te brengen op een trefschijf uit wolfraam of molybdeen.

Voor het plasma-MlG-lassen van molybdeen is echter eveneens een ongewenst hoge temperatuur nodig..

Bij een werkwijze volgens de uitvinding is het doelmatig om het lichaam dat gevormd is door het snelvormend slagproces te verwarmen 20 tot een temperatuur boven 800° C alvorens de molybdeenlaag door thermisch spuiten aan te brengen. Daardoor worden een hoge dichtheid en een goede hechting van de molybdeenlaag verkregen. Bij voorkeur ligt de temperatuur waarbij het thermisch spuiten wordt uitgevoerd tussen 800 en 160<P C.

Cm de vorming van oxides te voorkanen, is het doelmatig om het 25 thermisch spuiten uit te voeren in een atmosfeer welke minder dan 1 volume % O2 bevat.

Om een röntgendraaianode te verkrijgen met een grote warmte-capaciteit, verdient het de voorkeur, dat de· laag welke door middel van thermisch spuiten wordt aangebracht een dikte heeft van minimaal 6 mm.

30 Alle op zich bekende thermische spuittechnieken kunnen worden toegepast in de werkwijze volgens de uitvinding, mits de anodeschijf daarbij niet tot een temperatuur boven 1650° C wordt verhit. In een voorkeur suitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het thermisch spuiten door middel van plasma-spuiten uitgevoerd. i 35 cm de anodeschijf te ontgassen is het doelmatig, dat de gelaagde anode na het thermisch spuiten wordt gegloeid bij een tempera- 1 tuur tussen 1100 en 1650° C gedurende ten minste een uur, in een reducerende atmosfeer. Daarbij wordt door sinteren en een gedeeltelijke re- 8402828 •3? .

PHN 11.148 4

V

! kristallisatie tevens de dichtheid van de aangebrachte molybdeenlaag ; verhoogd. Bij voorkeur omvat de reducerende atmosfeer waterstofgas. De temperatuur tijdens het gloeien wordt zodanig gekozen dat het toegepaste materiaal zijn door bet snelvormend slagproces verkregen goede eigen-5 schappen niet verliest. Voor zuiver molyfcdeen is die temperatuur maximaal 1100° C, voor TZM daarentegen 1650° C.

De laag die door middel van thermisch spuiten wordt aangebracht kan uit molybdeen of alle bekende hoogsmeltende molybdeenlegeringen voor röntgenanodes zijn vervaardigd. Geschikte materialen zijn bijvoor-10 beeld zuiver molybdeen, TZM (in hoofdzaak Mo met daarin 0.40 - 0.55 gewichts % Ti en 0.06 - 0.12 gewichts % Zr), TZC (in .hoofdzaak Mo met daarin 1.25 gewichts % Ti, 0.15 - 0.25 gewichts % Zr en 0.15 - 0.30 gewichts % C), een legering uit 5 gewichts % W, rest Mo en Mo dat 0.25 -1.50 gewichts % Y2O2 bevat. Deze zelfde materialen zijn geschikt 15 cm te worden toegepast in het schijfvormige deel dat wordt gebruikt in het snelvormende slagproces.

Voor toepassing in het schijfvormige deel dat in hoofdzaak uit wolfraam bestaat en dat het tref vlak voor de elektronen moet vormen, voldoen alle hiertoe bekende wolfraamlegeringen en wolfraam. Goede resul-20 taten zijn verkregen net legeringen uit W met 0 -10 gewichts % Re en net legeringen uit W met 0-10 gewichts % Re en 0 - 4 gewichts % Ta.

Verder is het mogelijk om tussen de beide genoende schijfvormige delen nog een of meer verdere schijfvormige delen toe te passen, bijvoorbeeld uit zuiver wolfraam, zoals bijvoorbeeld beschreven is in de Britse 25 octrooiaanvrage GB 1.437.506.

Een uitvoeringsvoorbeeld van de werkwijze volgens de uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van een tekening, waarin figuur 1 een doorsnede toont van twee schijfvormige delen vóór het snelvormend slagproces, 30 figuur 2 een doorsnede toont van het door . het snelvormende slag proces gevormde lichaam, figuur 3 een doorsnede toont van dat zelfde lichaam na omzetten en aanbrengen van een middengat, figuur 4 een doorsnede toont van een gelaagde röntgendraai-35 anode volgens de uitvinding na het aanbrengen van een molybdeenlaag door middel van thermisch spuiten.

Figuur 1 toont een schijf vormig deel 1 uit wolfraam of een wolfraamlegering en een schijf vormig deel 2 uit molybdeen of een molybdeen- 8402828 » PHN 11.148 5 V5 -* r legering.

Figuur 2 toont het lichaam 3 dat is gevormd door het snelvormend slagproces onder vergroting van de diameter en vermindering van de dikte van de schijf vormigs delen 1 en 2. Door het snelvormend slagproces zijn 5 de schijfvormige delen 1 en 2 met elkaar verbanden.

Figuur 3 toont het lichaam 3 nadat dit is voorzien van een opening 4 voor het aanbrengen van een niet getoonde as. Verder is het lichaam 3 door mechanische bewerkingen en eventueel door omzetten bij de punten 5 en 6 in de gewenste vorm gebracht.

10 Figuur 4 toont een gelaagde ancdeschijf waarbij op het lichaam 3 uit de schijfvormige delen 1 en 2 een laag 7, welke boofdzakelijk uit molybdeen bestaat, is aangebracht door middel van thermisch spuiten.

De laag 7 is aangebracht op het schijfvormige deel 2 dat eveneens hoofd-zakelijk uit molybdeen bestaat. Tussen de treflaag 1 en het drager-15 lichaam uit de lagen 2 en 7 kunnen nog meerdere lagen aanwezig zijn, bijvoorbeeld een laag uit zuiver wolfraam.

Uitvoeringsvoarteeld van de werkwijze volgens de uitvinding.

Een.röntgendraaianode wordt als volgt vervaardigd. Een cylinder 2 uit een gegoten of gesinterde molybdeenlegering, bijvoor-20 beeld TW., waarvan de ontrek en de lengte zodanig zijn gekozen dat met een enkele slag van hoge energie een schijf van de gewenste dikte en diameter met een deformatiegraad van ten minste 60% kan worden verkregen, wordt geplaatst qp een cylinder 1 uit een legering uit W net 4,5 ge-wichts % Re, welke aan dezelfde eis moet voldoen. Geschikte afmetingen 25 zijn bijvoorbeeld een diameter van beide cylinders van 60 nm en een gezamenlijke dikte van 32 mm.

De schijven worden voorverwarmd tot een temperatuur van 1600° C, tussen de blokken van een pers geplaatst en aan een snelvormend slagproces onderworpen. Daarbij wordt een lichaam 3 gevormd met een diameter 30 van 120 irm en een dikte van 8 mm. In plaats van twee afzonderlijke cylinders 1 en 2 kan ook een cylinder bestaande uit een schijf met een daarop gesinterde laag worden toegepast in het snelvormend slagproces.

Hét lichaam 3 wordt omgezet bij de punten 5 en 6 en voorzien van een middengat 4. Het oppervlak van het lichaam 3 wordt goed gereinigd 35 door middel van qp zich tekende ontvettingsmethodes en vervolgens aangebracht in een speciale, hermetisch afsluitbare kamer. De kamer wordt geëvacueerd, gespoeld en gevuld met Ar met een C>2 gehalte dat kleiner is dan 20 ppm.

8402828 PHN 11.148 6

JS

a tr

Het is ook mogelijk He of N2 toe te passen. Alle genoemde gassen, kunnen onderling vermengd en/of vermengd met H2 (0-25 volume %) worden gebruikt. De evacuatie-, spoel- en vulcyclus wordt bij voorkeur enige malen herhaald ara mogelijke zuurstofresten uit de kamer te ver-5 wijderen. Tenslotte wordt de kamer gevuld met een van de zojuist genoemde gassen of gasmengsels tot atmosferische druk. Het is echter eveneens mogelijk om een verlaagde druk toe te passen en te handhaven tijdens het spuiten.

Vervolgens, wordt met een plasmapistool het materiaal (in dit 10 uitvoeringsvoorbeeld Mo met 5. gewichts % W) voor de laag 7 qp het lichaam 3 gespoten, waarbij de energietoevoer aan het plasmapistool ongeveer 32 kW bedraagt.

Bij voorkeur wordt het basislichaam 3 geroteerd en met het plasmapistool 180 seconden voorverwarmd op een temperatuur van 1300° C 15 voordat het materiaal wordt opgespoten. Het materiaal is in de vorm van een poeder met een deeltjesgrootte van 5-45 jm. Een hoge temperatuur tijdens het plasmaspuiten leidt tot een goede hechting van de laag 7 aan het lichaam 3, maar bij een te hoge temperatuur worden de specifieke eigenschappen van de hooggedeformeerde schijven 1 en 2 nadelig be-2Q invloed.

De dikte van de laag 7 bedraagt bijvoorbeeld 13 mm. Na beëindiging van het plasmaspuiten wordt de gelaagde anodeschijf gedurende 3 uur nagegloeid bij 1600° C in een waterstofatmosfeer. Tenslotte wordt het verkregen product af gekoeld en verder bewerkt, waarbij de baan, 25 welke bij toepassing in een röntgenbuis door elektronen wordt bestraald, wordt geslepen en waarbij de schijf zonodig verder in de gewenste vorm wordt gebracht.

De werkwijze volgens de uitvinding maakt het mogelijk cm met een grote mate van vormvrijheid röntgendraaianodes te vervaardigen, 3Q vooral ook met een diameter groter dan 100 mm. De werkwijze volgens de uitvinding kan echter ook warden toegepast voor de vervaardiging van kleinere röntgendraaianodes met een, grote dikte/diameterverhouding, bijvoorbeeld met een diameter van 70 mm en een dikte van 40 mm. De met de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde röntgendraaianodes ver-35 tonen gunstige eigenschappen zoals een grote mechanische sterkte, een grote warmteinhoud, een geringe gas afgifte en een grote vormstabiliteit tijdens toepassing in een röntgenbuis. Verder vertoont de tref laag slechts een geringe mate van opruwing tijdens de toepassing waardoor 84028 2 8 EHN 11.148 7 * * de röntgenbuis een lange levensduur verkrijgt.

5 10 15 20 25 30 35 8402828

Claims (8)

1. Werkwijze voor de vervaardiging van een gelaagde röntgen-draaianode voor röntgenbuizen met een tref vlak voor de elektronen dat in hoofdzaak uit wolfraam en een dragerlichaam dat in hoofdzaak uit molyb-deen bestaat/ waarbij door middel van een snelvormend slagproces een 5 schijf vormig deel dat in hoofdzaak uit wolfraam bestaat met een schijfvormig deel dat in hoofdzaak uit molybdeen bestaat wordt verbonden onder diametervergroting en diktevermindering van beide schijfvormige delen en het aldus gevormde lichaam de gewenste anodevorm wordt gegeven, met het kenmerk, dat na het snelvormend slagproces door. middel van thermisch 10 spuiten op het schijfvormige deel dat in hoofdzaak uit molybdeen bestaat een verdere laag wordt aangebracht welke hoofdzakelijk uit molybdeen bestaat net een dichtheid van ten minste 85%.

1 o i V I 9 i. PHN 11.148 8 CONCLUSIES :

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het thermisch spuiten wordt uigevoerd bij een temperatuur tussen 800 en 1600° C.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het thermisch spuiten wordt uitgevoerd in een atmosfeer welke minder dan 1 volume % 02 bevat.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot en net 3, met het kenmerk, dat de laag welke door middel van thermisch spuiten wordt aange- 20 bracht een dikte heeft van minimaal 6 mm.

5. Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot en net 4, met het kenmerk, dat het thermisch spuiten door middel van plasmaspuiten wordt uitgevoerd.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1 tot en met 5, net het 25 kenmerk, dat de gelaagde anode na het thermisch spuiten wordt gegloeid bij een tenperatuur tussen 1100 en 1650° C gedurende ten minste een uur, in een reducerende atmosfeer.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de reducerende atmosfeer waterstofgas cmvat.

8. Gelaagde röntgendraaianode vervaardigd volgens, de werkwijze van een der conclusies 1 tot en met 7, met het kenmerk, dat de röntgendraaianode een diameter groter dan 100 mm en een totale dikte groter dan 12 mm heeft, 35 8402828