專利名稱：鉬－鉬釬焊以及包括這種釬焊的旋轉(zhuǎn)陽極x射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于提供鉬-鉬釬焊(brazing)或鉬合金-鉬合金釬焊的方法，該方法包括以下步驟提供由鉬或鉬合金制成的至少兩個(gè)部件；以及利用釬焊材料將上述兩個(gè)部件釬焊在一起。
此外，本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)陽極X射線管，其配備有螺旋槽支承，螺旋槽支承包括作為第一部件的軸坯以及作為第二部件的蓋體，其中軸坯具有中心孔并由鉬或鉬合金制成，蓋體由鉬或鉬合金制成。
背景技術(shù)：
并非限制性，上述釬焊例如會(huì)與螺旋槽支承相關(guān)聯(lián)，特別是與用于高功率X射線管的螺旋槽支承相關(guān)聯(lián)。螺旋槽支承的原理與濕表面上的滑水效果非常相似。在支承的旋轉(zhuǎn)部件與靜止部件之間形成的流體動(dòng)力楔使得旋轉(zhuǎn)部件“浮動(dòng)”，由此形成在部件之間填充有流體金屬的縫隙。由于需要導(dǎo)電性以及極低的水汽壓，故鎵基合金適于作為形成潤滑物的液態(tài)金屬。不幸地是，鎵合金具有侵蝕或溶解幾乎所有普通金屬的特性。(除了W、Ta及一些陶瓷材料外)鉬是唯一一種可在真空抽吸高達(dá)300℃長時(shí)間承受極具侵蝕性的潤滑物(特別是GaInSn)的金屬。所有其他金屬及合金都溶于GaInSn。這會(huì)污染鎵合金并會(huì)在潤滑物中產(chǎn)生堅(jiān)硬顆粒。
這里所使用的術(shù)語“螺旋槽支承”意在涵蓋根據(jù)上述原理工作的各種類型的支承。例如，在具體實(shí)施例中槽不需要一定為螺旋形，而是可包括可引起上述“浮動(dòng)”效果的任何結(jié)構(gòu)，例如為螺旋形。
在高功率X射線管中，螺旋槽支承例如被用來支撐以極高速旋轉(zhuǎn)的陽極。例如，在這種旋轉(zhuǎn)陽極X射線管的情況下，需要對(duì)管進(jìn)行冷卻，已知的螺旋槽支承具有軸，該軸具有其中設(shè)置有銅散熱器的空腔。在圖8A、圖8B及圖8C中示出了這種軸。參考圖8A，設(shè)置有由具有空腔132的鉬軸坯116構(gòu)成的軸130。在空腔132中設(shè)置有銅散熱器120。如圖8B及8C所示(其中圖8C示出了圖8B的細(xì)節(jié)B)，銅散熱器120包括多個(gè)銅薄片152。如圖8C所示，銅散熱器120通過釬焊材料150被釬焊至鉬軸坯116。使用圖8A、圖8B及圖8C中所示類型的軸130的螺旋槽支承利用通過支承軸的直接液體冷卻提供了控制X射線管中生熱的可能性?？涨?32由盲孔形成，即根據(jù)圖8A、圖8B及圖8C的軸坯116具有一件式結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，因?yàn)橐阎F焊不能抵抗極具侵蝕性的潤滑物GaInSn，故軸坯116的該一件式結(jié)構(gòu)是必需的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在開頭幾個(gè)段落中描述的類型的方法，通過該方法使釬焊例如可抵抗諸如GaInSn等極具侵蝕性的潤滑物，并在于說明對(duì)該方法的優(yōu)選可行應(yīng)用。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明用于提供鉬-鉬或鉬合金-鉬合金釬焊的方法的特征在于該方法還包括至少在所述釬焊材料的其它可接近的一部分上設(shè)置等離子噴涂鉬或鉬合金層的步驟。
至少覆蓋釬焊材料的一部分的等離子噴涂鉬或鉬合金層可保護(hù)上述部分，以抵抗諸如GaInSn等極具侵蝕性的潤滑物，否則該潤滑物將損壞釬焊材料。因此，例如能夠提供由通過釬焊在一起的多個(gè)部件構(gòu)成的裝置組件，但其仍可抵抗諸如GaInSn的極具侵蝕性的潤滑物。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例中，所述釬焊材料包括金及鎳。例如82/18的金/鎳不僅具有良好的釬焊特性，還非常適于附涂等離子噴涂鉬或鉬合金層。
根據(jù)本發(fā)明用于提供鉬-鉬或鉬合金-鉬合金釬焊的方法可被非常有利地與上述類型的旋轉(zhuǎn)陽極X射線管結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明的X射線管的特征在于，為了封閉所述軸坯的一個(gè)開口軸向端，所述軸坯與所述蓋體利用根據(jù)本發(fā)明的方法而釬焊在一起。優(yōu)選地，至少釬焊縫隙材料的與侵蝕性潤滑物接觸的部分被等離子噴涂鉬層覆蓋，該等離子噴涂鉬層優(yōu)選地為低密度鉬層。當(dāng)然也還可以在螺旋槽支承的需要對(duì)抗侵蝕性潤滑物的其他部分上設(shè)置至少一層等離子噴涂鉬或鉬合金層。例如，相比于鉬的電子束焊接，根據(jù)本發(fā)明的釬焊工藝較有利，因?yàn)殡娮邮附庸に嚲哂猩婕皹O高溫度(在某些情況下會(huì)損壞鉬軸的結(jié)構(gòu)并在那里引入高壓力)的缺陷。另一種已知的焊接技術(shù)是摩擦焊接。但是，摩擦焊接會(huì)損壞較大區(qū)域內(nèi)的材料的結(jié)構(gòu)及形狀。除了焊接工藝的這些缺陷之外，焊接比釬焊更昂貴。
在根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)陽極X射線管，優(yōu)選地在該軸坯內(nèi)設(shè)置散熱器。該散熱器例如是以上結(jié)合圖8A、圖8B及圖8C所討論的類型。
根據(jù)更優(yōu)選的實(shí)施例，所述軸坯及所述散熱器設(shè)置為一件式。相比于包括以上參考圖8A、圖8B及圖8C所討論的銅散熱器的軸，具有軸(其包括一體形成的散熱器(例如被腐蝕的裂隙冷卻器))的螺旋槽支承可從高功率X射線管去除約兩倍的熱量。就X射線管而言，例如在CT應(yīng)用期間可以極大的縮短不同診斷周期之間的等待時(shí)間。此外，能夠使用具有較小直徑的軸。例如，因?yàn)槟Σ習(xí)S直徑大致增大四次方(a power of four)，故從當(dāng)前使用的28mm軸減小至24mm軸將使流體動(dòng)力摩擦功率降低約45％。由此這能夠減小用于旋轉(zhuǎn)陽極的電機(jī)的尺寸。以此方式減小了總體功耗?；蛘?，通過較薄的軸，能夠提高陽極的旋轉(zhuǎn)速度，并可在陽極盤上具有較小的焦點(diǎn)，由此改進(jìn)圖像分解力。
在根據(jù)本發(fā)明的X射線管的另一優(yōu)選實(shí)施例中，所述散熱器的至少一部分由線切割EDM來形成。線切割EDM是簡單廉價(jià)制造方法，其需要中心孔，并因此可被用于具有這種中心孔的軸坯。
優(yōu)選地，散熱器具有星形結(jié)構(gòu)。例如，散熱器的星形橫截面可由軸坯的中心孔及徑向去除材料片形成，即在線切割EDM工藝之后剩余的材料界定了星形的輪廓。
至少在某些情況下，所述蓋體至少在截面上呈圓錐形是有利的。例如，蓋體可具有截頭錐體形態(tài)，其從軸的外表面向其空腔漸縮。蓋體的圓錐結(jié)構(gòu)例如可使蓋體相對(duì)于軸坯更易對(duì)準(zhǔn)。
就此則言，更優(yōu)選地是所述軸坯的邊緣適于形成所述蓋體。


以下將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明用于提供鉬-鉬或鉬合金-鉬合金釬焊的方法的實(shí)施例以及根據(jù)本發(fā)明X射線管的實(shí)施例，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例的流程圖；圖2是具有中心孔的軸坯的截面圖；圖3是圖2的軸坯在通過線切割EDM加工之后的截面圖；
圖4是沿圖3及圖5的線B-B所取的截面俯視圖；圖5是圖3的軸坯在由蓋體封閉一開口端之后的截面圖；圖6示出了圖5的細(xì)節(jié)D；圖7A示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的X射線管的實(shí)施例；圖7B示出了用于圖7A的X射線管中螺旋槽的槽圖案；圖8A是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)包括散熱器的現(xiàn)有螺旋槽支承軸的截面圖；圖8B是沿圖8A的線A-A所取的截面俯視圖；且圖8C示出了圖8B的細(xì)節(jié)B。
具體實(shí)施例方式
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例的流程圖。示出的方法開始于步驟S1。在步驟S2，設(shè)置具有中心孔并由鉬制成的軸坯作為第一部件。在步驟S3，利用線切割EDM工藝在軸坯內(nèi)形成星形一件式散熱器。因?yàn)檩S坯具有中心孔，故線切割EDM工藝可用來形成散熱器。隨后，在步驟S4，設(shè)置由鉬制成的蓋體作為第二部件。在步驟S5，將該蓋體鉬-鉬釬焊至軸坯。合適的釬焊材料例如是82/18的金/鎳。通過將蓋體釬焊至軸坯可封閉軸坯的一個(gè)開口端。最終，在步驟S6，設(shè)置覆蓋釬焊縫隙材料的至少一部分的等離子噴涂鉬層。在本說明書中，優(yōu)選地覆蓋并由此保護(hù)釬焊縫隙材料至少與侵蝕性潤滑物接觸的部分。圖1所示的方法結(jié)束于步驟S7。
圖2示出了由鉬制成并具有中心孔18的軸坯16。
圖3示出了在通過線切割EDM加工之后圖2的軸坯16的截面圖，而圖4示出了沿圖3及圖5的線B-B所取的截面俯視圖。與軸坯16一體形成的散熱器20具有由中心孔18及徑向延伸的可移除材料部分36形成的星形結(jié)構(gòu)。雖然散熱器優(yōu)選地至少部分地由線切割工藝制成，但例如為了增大中心孔的直徑或?yàn)榱诵纬蓤D3所示的上邊緣結(jié)構(gòu)，也可以應(yīng)用諸如鉆孔或車削等其他工藝步驟。
圖5示出了在通過蓋體封閉一開口端之后圖3的軸坯16的截面圖，而圖6示出了圖5的細(xì)節(jié)D。截頭錐體蓋體22被鉬-鉬釬焊至軸坯16。合適的釬焊材料26例如是82/18的金/鎳。如圖6極佳地示出，設(shè)置有等離子噴涂鉬層28，其附涂在被釬焊材料26覆蓋的蓋體22以及軸坯16上。因?yàn)檩S坯16及蓋體22以及釬焊材料26的外表面將與侵蝕性潤滑物接觸，故這種覆蓋是必要的。
圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明的X射線管14的實(shí)施例，而圖7B示出了用于圖7A的X射線管14中螺旋槽支承的軸向槽圖案。圖7A中所示的旋轉(zhuǎn)陽極X射線管14具有金屬殼體38，陰極40通過第一絕緣體42固定至金屬殼體38。此外，旋轉(zhuǎn)陽極44經(jīng)由第二絕緣體48安裝至殼體38。旋轉(zhuǎn)陽極44包括陽極盤50，其位于面對(duì)陰極40的表面上，當(dāng)施加適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，可產(chǎn)生X射線52。X射線52發(fā)射通過射線發(fā)射窗口54。該發(fā)射窗口54優(yōu)選地由鈹制成。根據(jù)本發(fā)明，陽極盤50安裝至螺旋槽支承12的殼體32。殼體32圍繞由兩個(gè)部件(軸坯及蓋體，兩者利用根據(jù)本發(fā)明的方法釬焊在一起)形成的軸30可旋轉(zhuǎn)。軸30的莖部34安裝至支撐56，支撐56然后安裝至第二絕緣體48。軸30包括盤狀擴(kuò)寬部58，其界定了殼體32及陽極盤50的軸向位置。擴(kuò)寬部58的上表面以及其下表面具有圖7B所示的槽圖案。軸30在擴(kuò)寬部58之上延伸的部分也設(shè)置有兩個(gè)螺旋槽圖案60，62。在螺旋槽圖案60，62之間，設(shè)置有環(huán)狀凹部64。四個(gè)螺旋槽圖案與殼體之間的中間空間填充有業(yè)界公知的通常為鎵合金(GaInSn)的液體潤滑物。為了旋轉(zhuǎn)殼體32及陽極盤50，如業(yè)界所知，在殼體30的下端部處設(shè)置有銅轉(zhuǎn)子66。
可經(jīng)由設(shè)置在第二絕緣體48中的開口68接近一體地形成在軸30中的散熱器(在圖7A中未示出)，由此能夠使散熱器與液體冷卻劑接觸以驅(qū)散在圖7A的X射線管14中生成的熱量。
通過一體地形成在軸30內(nèi)的星形散熱器，例如相比于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所采用的釬焊銅散熱器，能夠有效地提高冷卻能力。
最后，需要注意的是不脫離由所附權(quán)利要求書界定的本發(fā)明的范圍，也可采用未在以上描述的等同示例及改變示例。
權(quán)利要求
1.一種用于提供鉬-鉬釬焊或鉬合金-鉬合金釬焊的方法，包括以下步驟提供由鉬或鉬合金制成的至少兩個(gè)部件(16，22)；并且利用釬焊材料(26)將所述兩個(gè)部件(16，22)釬焊在一起；其特征在于所述方法還包括至少在所述釬焊材料(26)的另外可接近的一部分上設(shè)置等離子噴涂的鉬或鉬合金層(28)的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述釬焊材料(26)包括金及鎳。
3.一種旋轉(zhuǎn)陽極X射線管(14)，其配備有螺旋槽支承(12)，該旋轉(zhuǎn)陽極X射線管(14)包括作為第一部件(16)的軸坯(16)以及作為第二部件(22)的由鉬或鉬合金制成的蓋體(22)，所述軸坯(16)具有中心孔(18)并由鉬或鉬合金制成，其特征在于為了封閉所述軸坯(16)的一開口軸向端(24)，利用根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法將所述軸坯(16)與所述蓋體(22)釬焊在一起。
4.如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)陽極X射線管(14)，其特征在于，在所述軸坯(16)內(nèi)設(shè)置有散熱器(20)。
5.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)陽極X射線管(14)，其特征在于，所述軸坯(16)與所述散熱器(20)設(shè)置為一件式結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)陽極X射線管(14)，其特征在于，通過線切割EDM形成所述散熱器(20)的至少一部分。
7.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)陽極X射線管(14)，其特征在于，所述散熱器(20)包括星形結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)陽極X射線管(14)，其特征在于，所述蓋體(22)至少在截面上呈錐形。
9.如權(quán)利要求8所述的旋轉(zhuǎn)陽極X射線管(14)，其特征在于，所述軸坯(16)的邊緣適于形成所述蓋體(22)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于一種用于提供鉬－鉬釬焊或鉬合金－鉬合金釬焊的方法。根據(jù)本發(fā)明，該方法包括以下步驟提供由鉬或鉬合金制成的至少兩個(gè)部件(16，22)；利用釬焊材料(26)將所述兩個(gè)部件(16，22)釬焊在一起；并且至少在所述釬焊材料(26)的其它可接近的一部分上設(shè)置等離子噴涂鉬或鉬合金層(28)。此外，本發(fā)明還涉及一種配備有螺旋槽支承(12)的旋轉(zhuǎn)陽極X射線管(14)，其包括作為第一部件(16)的軸坯(16)以及作為第二部件(22)的由鉬或鉬合金制成的蓋體(22)，所述軸坯(16)具有中心孔(18)并由鉬或鉬合金制成，其中，為了封閉所述軸坯(16)的一開口軸向端(24)，利用根據(jù)本發(fā)明的方法將所述軸坯(16)與所述蓋體(22)釬焊在一起。
文檔編號(hào)H01J35/10GK101048254SQ200580036937
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月26日
發(fā)明者A·K·維特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司