JPH04267040A - X線管陽極及びその製造方法 - Google Patents

X線管陽極及びその製造方法

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JPH04267040A
JPH04267040A JP3326632A JP32663291A JPH04267040A JP H04267040 A JPH04267040 A JP H04267040A JP 3326632 A JP3326632 A JP 3326632A JP 32663291 A JP32663291 A JP 32663291A JP H04267040 A JPH04267040 A JP H04267040A
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JP
Japan
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oxide
weight
ray tube
anode
layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3326632A
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English (en)
Inventor
Wolfgang Hohenauer
ウオルフガング ホーエンアウエル
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Metallwerk Plansee GmbH
Original Assignee
Metallwerk Plansee GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
    • H01J35/105Cooling of rotating anodes, e.g. heat emitting layers or structures

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】
【0001】
【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高融点金属又はその合金からなる
焦点又は焦点路範囲を有し、また少なくとも焦点路以外
の表面部分に直接又は補助層を介して母体上に塗布され
た酸化物被覆を均一な融解相として有し、これがTi、
Zr及びAlの金属酸化物を含み、また選択的に他の酸
化物、特にCaOによって安定化されている高い熱放射
率のX線管陽極、特に回転陽極に関する。
【0002】
【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線の形で放出する。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X線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24433
54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。
【0003】ドイツ連邦共和国特許出願公開第2201
979号明細書には、特に二酸化チタン及び他の少なく
とも1種の難溶融性酸化物の添加物を含む混合物の加熱
生成物からなる酸化物層が記載されている。この場合他
の同様に適した酸化物としては酸化アルミニウム、酸化
カルシウム、酸化マグネシウム及び酸化ジルコニウムが
挙げられる。全ての特殊な酸化物の組合せの優れた利点
については言及されていない。その実施例及び各請求項
から優れた酸化物混合物として、ほぼ等量の酸化アルミ
ニウム及び二酸化チタンからなる混合物を読み取ること
ができる。更に上記明細書からは二酸化チタン含有量は
20%を下回らないことが重要であることが推察される
【0004】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ZrO2 、HfO、MgO、CeO2 、La
2 O3 及びSrO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。
【0005】欧州特許第0244776号明細書はほぼ
同じ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。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成及びそ
の製造法は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物層の灼熱処理では
、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。
【0006】米国特許第4870672号明細書にはA
l2 O3、ZrO2 及びTiO2 の混合物からな
るX線管陽極用酸化物被覆が記載されている。この被覆
の有利な組成はTiO2 40〜70重量%、ZrO2
 20〜40重量%及びAl2 O3 10〜0重量%
からなる。被覆の界面組成はTiO2 10〜80重量
%、ZrO2 10〜60重量%及びAl2 O3 5
〜30重量%である。この被覆の欠点は、組成を好まし
くなく選択した場合被覆を蒸発させ、これによりX線管
陽極に風化及び閃絡が生じ得ることである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】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
性並びに層の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
構造及び組成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
生じ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。同時にこの組成によってX線管での風化又は電気閃
絡も阻止されるべきである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、被覆が1〜20重量%の酸化アルミニウム、20重
量%以下の二酸化チタン並びに60重量%以上の酸化ジ
ルコニウムを含むことによって解決される。
【0009】
【作用効果】高融点金属からなるX線管陽極上に施され
た本発明による酸化物層は、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ほ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、従来公知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
沈澱規模はごく僅かであるに過ぎない。酸化物の組成及
び灼熱処理の温度及び時間を同調させることによって、
約20μmの意図した表面粗面度RT 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。
【0010】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。
【0011】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75:10:15の比からなる酸
化ジルコニウム、酸化カルシウム及び二酸化チタンを有
し、この場合酸化物混合物中の二酸化チタンは常に20
重量%未満でありまた酸化ジルコニウムは60重量%を
上回って存在することが重要である。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。酸化物被覆の組成の残りは本
発明によれば酸化アルミニウム1〜20重量%、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μmから数千μmの間で変えることができる。
【0012】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、例え
ばプラズマ溶射法のような熱被覆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。
【0013】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線管陽極の場合、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
と基材との間に良好な付着性と共に有利に得ることがで
きる。炭素成分の僅少なモリブデン合金TZMはこれよ
り高い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ま
たは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単層のモリブデン層
の形か又は二層のモリブデン酸化物複合層の形で、層厚
数μmから数mmまでの拡散障壁を設けることが好まし
い。
【0014】
【実施例】次に実施例に基づき本発明を詳述する。
【0015】例  1 タングステン5重量%が添加されているモリブデンの合
金からなるX線管陽極は焦点路範囲に厚さ約2mm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、ZrO
2 72重量%、CaO8重量%、TiO2 20重量
%からなる酸化物混合物89重量%、更にAl2 O3
 11重量%の組成を有する。
【0016】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X
線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。
【0017】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澱すること
はない。
【0018】引続き回転陽極を実地条件下に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。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  高融点金属又はその合金からなる母体
    並びに高融点金属又はその合金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、
    直接又は補助層を介して母体上に塗布された酸化物被覆
    を均一な融解相として有し、これがTi、Zr及びAl
    の金属酸化物を含みまた選択的に他の酸化物によって安
    定化されている高い熱放射率のX線管陽極において、こ
    の被覆が酸化アルミニウム1〜20重量%、二酸化チタ
    ン20重量%以下並びに酸化ジルコニウム60重量%以
    上を含むことを特徴とするX線管陽極。
  2. 【請求項2】  被覆がCaOによって安定化されてい
    ることを特徴とする請求項1記載のX線管陽極。
  3. 【請求項3】  酸化物被覆がZrO2 72重量%、
    CaO8重量%及びTiO2 20重量%からなる酸化
    物混合物89重量%と付加的にAl2 O3 11重量
    %の組成を有することを特徴とする請求項1ないし3の
    1つに記載のX線管陽極。
  4. 【請求項4】  酸化物被覆を酸化物粉末のプラズマ溶
    射法により塗布し、基板の脱気及び清浄処理と同時に、
    引続き温度1550〜1680℃及び灼熱時間0.5〜
    1.5時間で灼熱処理して、構造化された表面を有する
    均一な相に融解することを特徴とする請求項1ないし4
    の1つに記載のX線管陽極の製造方法。
JP3326632A 1990-11-22 1991-11-15 X線管陽極及びその製造方法 Withdrawn JPH04267040A (ja)

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AT2367/90 1990-11-22
AT236790 1990-11-22

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EP (1) EP0487144A1 (ja)
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