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CN108039311B - X射线管用旋转阳极靶、x射线管以及x射线检查装置 - Google Patents

X射线管用旋转阳极靶、x射线管以及x射线检查装置 Download PDF

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CN108039311B CN201711095855.7A CN201711095855A CN108039311B CN 108039311 B CN108039311 B CN 108039311B CN 201711095855 A CN201711095855 A CN 201711095855A CN 108039311 B CN108039311 B CN 108039311B
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Abstract

本发明的X射线管用旋转阳极靶(1)的特征在于，其具备：具备第一晶体组织的圆盘状金属部件(2)；以及与所述圆盘状金属部件接合并具有第二晶体组织的圆筒状金属部件(3)，其中，位于从所述圆盘状金属部件与所述圆筒状金属部件的接合部起2mm以内的第一区域的第一晶粒的第一平均纵横比小于2，位于从接合部起2mm以内的第二区域的第二晶粒的第二平均纵横比为2以上且8以下。由此，能够提供散热性高、不易发生热变形的X射线管靶。

Description

X射线管用旋转阳极靶、X射线管以及X射线检查装置
本申请是申请日为2015年7月29日、中国专利申请号为201580041230.5、发明名称为“X射线管用旋转阳极靶、X射线管以及X射线检查装置”(PCT/JP2015/003806号国际申请进入中国国家阶段)的发明专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及X射线管用旋转阳极靶、X射线管以及X射线检查装置。
背景技术
X射线管搭载在CT(计算机断层扫描：CT)装置等各种各样的X射线检查装置中。X射线管具备X射线管用旋转阳极靶。X射线管用旋转阳极靶具备：具有X射线放射部的圆盘状部件；以及与圆盘状部件一体化的旋转轴。对于旋转阳极靶来说，使由阴极放出的电子束照射到X射线放射部，由此放射X射线。当反复进行X射线放射时，X射线放射部的温度升高。在高温下，旋转阳极靶容易发生热变形。
X射线管用旋转阳极靶的旋转结构分为使用了轴承滚珠的球轴承结构和动压轴承结构这两种结构。球轴承结构是使旋转轴在被轴承滚珠支撑的同时旋转的结构。动压轴承结构是具备滑动轴承的结构，该滑动轴承具备：具有圆筒形状的作为旋转轴的圆筒；设置在圆筒内并具有螺旋形状等的固定轴；以及填充在圆筒内的液体金属等液体金属润滑剂。
球轴承结构是具备轴承滚珠的结构，因此能够得到稳定的高速旋转。但是，由于旋转轴与轴承滚珠接触，因而存在操作声音嘈杂之类的问题。
动压轴承结构是具备滑动轴承的结构。因此，操作声音、振动非常小。而且，由于磨耗也小而寿命长。动压轴承结构由于使用了液体金属等液体金属润滑剂，因而具备X射线放射部的圆盘状部件的散热性优异。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-068239号公报
专利文献2：日本特开2010-212088号公报
发明内容
本发明所要解决的问题在于：提供不易发生热变形的X射线管用旋转阳极靶。本发明所要解决的问题在于：提供对于以使用了液体金属的动压轴承进行旋转驱动的X射线管来说合适的旋转阳极靶以及X射线管。
实施方式的X射线管用旋转阳极靶具备：圆盘状金属部件，该圆盘状金属部件具备包含多个第一晶粒的第一晶体组织；圆筒状金属部件，该圆筒状金属部件与圆盘状金属部件接合，并具备包含多个第二晶粒的第二晶体组织；以及X射线放射部，该X射线放射部设置在圆盘状金属部件的表面。位于从圆盘状金属部件与圆筒状金属部件的接合部起2mm以内的第一区域的第一晶粒的第一平均纵横比小于2。位于从接合部起2mm以内的第二区域的第二晶粒的第二平均纵横比为2以上且8以下。
附图说明
图1是表示X射线管用旋转阳极靶的一个例子的剖视示意图。
图2是表示X射线管用旋转阳极靶的另一个例子的剖视示意图。
图3是表示X射线管用旋转阳极靶的另一个例子的剖视示意图。
图4是表示包括圆盘状金属部件与圆筒状金属部件的接合部在内的X射线管用旋转阳极靶的截面的一个例子的剖视示意图。
图5是表示包括圆盘状金属部件与圆筒状金属部件的接合部在内的X射线管用旋转阳极靶的截面的一个例子的剖视示意图。
图6是表示动压轴承结构的X射线管用旋转阳极靶的一个例子的剖视示意图。
具体实施方式
图1是表示X射线管用旋转阳极靶的一个例子的剖视图。图1所示的X射线管用旋转阳极靶1具备圆盘状金属部件2、圆筒状金属部件3和X射线放射部4。
圆盘状金属部件2具备用于与圆筒状金属部件3连接的孔。圆盘状金属部件2的直径例如优选为100mm以上且200mm以下。圆盘状金属部件的厚度例如优选为10mm以上且60mm以下。与圆筒状金属部件3连接的孔的直径例如优选为30mm以上且70mm以下。
圆盘状金属部件2优选包含钼、钨、钽、铌和铁中的至少一种金属或者以上述金属为主要成分的合金。当由X射线管用旋转阳极靶放射X射线时，X射线管用旋转阳极靶变成为高温。由此，优选圆盘状金属部件2的耐热性高。例如，钼(熔点为2620℃)、钨(熔点为3400℃)、钽(熔点为2990℃)或铌(熔点为2470℃)等金属由于熔点高而优选作为圆盘状金属部件2的材料。此外，钼或钼合金由于容易在高熔点金属之中进行加工，价格低，因而作为圆盘状金属部件2的材料是更优选的。
在合金的情况下，含有金属氧化物和金属碳化物中的至少一种金属化合物的合金可以用于圆盘状金属部件2。在含有氧化物、碳化物的情况下，圆盘状金属部件2优选含有0.1质量％以上且5质量％以下的Ti(钛)、Zr(锆)、Hf(铪)或稀土元素的氧化物以及碳化物中的至少一种材料。作为稀土元素，例如可以列举出：La(镧)、Ce(铈)。金属氧化物、金属碳化物具有提高高熔点金属的强度、抑制在高温下产生气体之类的效果。另外，金属氧化物、金属碳化物还具有抑制高熔点金属的晶粒的晶粒生长的效果。
在使用铁的情况下，优选使用合金工具钢。合金工具钢是通过向碳工具钢添加钼、钨、铬、硅、钒、镍等而形成的。作为合金工具钢，优选使用例如模具用合金工具钢(例如Steel Kogu Dice：SKD)。
圆筒状金属部件3是构成具有动压轴承结构的X射线管用旋转阳极靶的部件之一，其具有作为X射线管的旋转轴的功能。圆筒状金属部件3具有圆筒。圆筒状金属部件3与圆盘状金属部件2接合。图1中，圆筒状金属部件3的侧面与圆盘状金属部件2的孔的侧面接合。圆筒状金属部件3与圆盘状金属部件2接合的状态也被称为圆筒状金属部件3与圆盘状金属部件2一体化的状态。即，图1所示的X射线管用旋转阳极靶1具备一体化而成的圆盘状金属部件2和圆筒状金属部件3。
圆筒状金属部件3的直径例如优选为40mm以上且80mm以下。圆筒状金属部件3优选包含钼、钨、钽、铌和铁中的至少一种金属或者以该金属为主要成分的合金。
圆筒状金属部件3也可以含有金属氧化物、金属碳化物。在使用铁的情况下，圆筒状金属部件3优选为合金工具钢，更优选为模具用合金工具钢。圆筒状金属部件3的材料可以与圆盘状金属部件2相同。圆筒状金属部件3的材料也可以是与圆盘状金属部件2不同的材料。
X射线放射部4设置于圆盘状金属部件2。X射线放射部4设置在圆盘状金属部件2的上表面。X射线放射部4是通过由阴极照射的电子束而产生X射线的区域。X射线放射部4例如优选包含Re-W合金。
图2是表示X射线管用旋转阳极靶的另一个例子的剖视图。图2所示的X射线管用旋转阳极靶1具备圆盘状金属部件2、圆筒状金属部件3、X射线放射部4和焊料层5。圆筒状金属部件3隔着焊料层5与圆盘状金属部件2接合。作为与图1所示的X射线管用旋转阳极靶1共同的部分的说明，可以适当援用图1的说明。
焊料层5设置在圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3之间。用于焊料层5的焊料的熔点优选为1500℃以上。在使X射线检查装置连续运转时，X射线管用旋转阳极靶的温度上升到1000℃附近。当焊料的熔点小于1500℃时，圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的接合的可靠性容易降低。
熔点为1500℃以上的焊料包含例如Ti、Zr、Hf、Pt、Co、Cr、Ni和V中的至少一种元素作为主要成分。熔点为1500℃以上的焊料更优选包含例如Ti、Zr、Hf和Pt中的至少一种元素作为主要成分。熔点为1500℃以上的焊料进一步优选包含Ti和Zr中的至少一种元素作为主要成分。通过使用以Ti和Zr中的至少一种元素为主要成分的焊料，能够提高焊料层5与钼(钼合金)的接合强度。
图3是表示X射线管用旋转阳极靶的另一个例子的剖视图。图3所示的X射线管用旋转阳极靶1具备圆盘状金属部件2、圆筒状金属部件3、X射线放射部4、焊料层5和石墨部件6。作为与图1所示的X射线管用旋转阳极靶1共同的部分的说明，可以适当援用图1的说明。
石墨部件6与圆盘状金属部件2接合。图3中，石墨部件6与圆盘状金属部件2的下表面接合。通过设置石墨部件6，能够使圆盘状金属部件2的热容易放出。另外，能够减小圆盘状金属部件2的厚度，并且能够使X射线管用旋转阳极靶1轻量化。
不限于图1至图3所示的结构，例如可以在圆盘状金属部件2的外周的至少一部分设置有金属氧化物覆膜。例如，可以在圆盘状金属部件2的未设置X射线放射部4的区域设置金属氧化物覆膜。金属氧化物覆膜优选包含例如二氧化钛(TiO2)与氧化铝(Al2O3)的合金。TiO2和Al2O3与应用于圆盘状金属部件2的钼、钨、钽、铌和铁中的至少一种金属或者以上述金属为主要成分的合金的磨合好。由此，能够形成密合性高的膜。通过设置金属氧化物覆膜，能够使X射线管用旋转阳极靶1的热辐射得到促进，能够降低温度。
作为金属氧化物覆膜的形成法，例如可以列举出：喷镀法、溅射法等成膜技术；糊的涂布、烧成等涂布技术。金属氧化物覆膜的膜厚优选为300μm以下。当超过300μm时，不仅无法得到更高的效果，而且散热性有可能会降低。
图4是包括圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的接合部在内的与圆筒状金属部件3的长度方向垂直的方向的X射线管用旋转阳极靶1的剖视示意图。圆盘状金属部件2具备第一晶体组织，该第一晶体组织具有多个第一晶粒。圆筒状金属部件3具备第二晶体组织，该第二晶体组织具有多个第二晶粒。
多个第一晶粒的平均纵横比小于2，更优选为1.6以下。多个第二晶粒的平均纵横比为2以上，更优选为2.5以上。平均纵横比的上限优选为8以下。在平均纵横比超过8的情况下，加工的负荷变大。另外，圆筒状金属部件中有可能残留加工应变。
晶粒的纵横比例如是如下求出的。以扫描型电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope：SEM)对包括圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的接合部在内的与圆筒状金属部件3的长度方向垂直的方向的X射线管用旋转阳极靶1的截面进行扫描。将映现在所扫描的截面的放大照片中的各个晶粒的最大直径定义为长径。将在放大照片上从长径的中心通过并且与长径方向垂直的方向的粒径定义为短径。长径与短径之比相当于晶粒的纵横比。对圆盘状金属部件2的第一晶体组织内的100粒的第一晶粒进行上述操作，将所得到的多个纵横比的平均值定义为第一平均纵横比。另外，对圆筒状金属部件3的第二晶体组织内的100粒的第二晶粒分别进行上述操作，将所得到的多个纵横比的平均值定义为第二平均纵横比。此时，纵横比的测定对象是位于从圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的接合部起2mm以内的第一区域的第一晶粒和位于从该接合部起2mm以内的第二区域的第二晶粒。在图4的情况下，位于从焊料层5起2mm以内的区域的晶粒也是测定对象。
在纵横比小于2的情况下，晶粒具备实质上的球状组织。对于球状组织来说，热的传递方式不会因方向而变化。因此，通过将第一晶粒的平均纵横比调整为小于2，能够以圆盘状金属部件2的表面整体进行散热。例如，当使电子束照射到X射线放射部4时，X射线放射部4的温度非常高，约为2500℃。因此，通过使用具备包含平均纵横比小于2的第一晶粒的第一晶体组织的圆盘状金属部件2，能够以圆盘状金属部件2的表面整体进行散热。
在纵横比为2以上的情况下，晶粒具有实质上的柱状组织。对于柱状组织来说，与晶粒的短径方向相比更容易在长径方向传递热。因此，通过将第二晶粒的平均纵横比调整为2以上，使第二晶粒的长径方向实质上与圆筒状金属部件3的长度方向一致，从而能够使圆盘状金属部件2之中的热容易沿着圆筒状金属部件3的长度方向放出。由此，X射线管用旋转阳极靶整体的散热性提高，能够减小由于热膨胀而引起的热变形。例如，在具备动压轴承结构的X射线管用旋转阳极靶的情况下，由于圆筒状金属部件3的内表面与液体金属润滑剂接触，因而可以高效地散热。
第二晶粒的长径方向实质上与圆筒状金属部件3的长度方向一致的状态定义如下。图5是包括圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的接合部在内的与圆筒状金属部件3的长度方向垂直的方向的X射线管用旋转阳极靶1的剖视示意图。以扫描型电子显微镜(Scanning Electron Microscope：SEM)对包括圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的接合部在内的与圆筒状金属部件3的长度方向垂直的方向的X射线管用旋转阳极靶1的截面进行扫描。绘制示出映现在所扫描的截面的放大照片(SEM照片)中的各个第二晶粒的长径(最大直径)的第一直线。绘制示出圆筒状金属部件3的长度方向的第二直线(图5左侧)。将第一直线与第二直线的偏差设定为θ。第二晶粒的长径方向实质上与圆筒状金属部件3的长度方向一致的状态是指θ为-25度以上且+25度以下的状态。
在平均纵横比为2以上的第二晶粒之中，每1000μm×1000μm的单位面积以个数比例计为80％以上且100％以下的第二晶粒的长径方向与圆筒状金属部件3的长度方向的偏差优选为-25度以上且25度以下。
第一晶粒的平均粒径优选为20μm以上且500μm以下。在平均粒径小于20μm的情况下，晶界的比例多。当晶界增多时，变得难以传热，散热性有可能降低。在平均粒径超过500μm的情况下，由于第一晶粒的热膨胀而引起的热变形有可能变大。第一晶粒的平均粒径更优选为50μm以上且200μm以下。
第二晶粒的平均粒径优选为20μm以上且800μm以下。当平均粒径小于20μm时，晶界的比例增多。当晶界增多时，变得难以传热，散热性有可能降低。当平均粒径超过800μm时，由于第二晶粒的热膨胀而引起的热变形有可能变大。第二晶粒的平均粒径更优选为50μm以上且500μm以下。
平均粒径如下求出。利用纵横比的测定中所使用的晶粒的长径和短径的信息，设定为(长径+短径)÷2＝结晶粒径。对100粒的第一晶粒进行上述操作，将平均值作为第一晶粒的平均粒径。另外，对100粒的第二晶粒进行上述操作，将平均值作为第二晶粒的平均粒径。
实施方式的X射线管用旋转阳极靶由于散热性优异、耐热性优异，因而不易发生热变形。由此，能够延长X射线管用旋转阳极靶的寿命。此外，使用了实施方式的X射线管用旋转阳极靶的X射线管以及X射线检查装置的可靠性高。
作为X射线管用旋转阳极靶的旋转驱动结构，可以应用动压轴承结构或球轴承结构。实施方式的X射线管用旋转阳极靶具备圆筒状金属部件。因此，适合于动压轴承结构。
图6是表示动压轴承结构的X射线管用旋转阳极靶的一个例子的剖视示意图。图6所示的X射线管用旋转阳极靶1具备圆盘状金属部件2、圆筒状金属部件3、固定轴7和液体金属润滑剂8。作为与图1所示的X射线管用旋转阳极靶1共同的部分的说明，可以适当援用图1的说明。
固定轴7的表面和圆筒状金属部件3的内表面可以具有径向、推力方向的螺旋槽。圆筒状金属部件3的附图下部方向被未图示的推力环等密封。设置有用于以旋转磁场来旋转驱动的定子等。在X射线管的情况下，可以将对X射线照射部4照射电子束的阴极、保持X射线管用旋转阳极靶1和阴极的真空容器等组合。
液体金属润滑剂8被供给到圆筒状金属部件3与固定轴7之间。液体金属润滑剂8例如包含镓、镓合金等。动压轴承结构由于固定轴7不与圆筒状金属部件3的内表面直接接触，因而振动小、操作声音小。另外，由于不直接接触，因而几乎没有圆筒状金属部件3的内表面与固定轴7的磨耗。因此，能够延长作为轴承的寿命。
实施方式的X射线管用旋转阳极靶的散热性高。由此，不易发生热变形。因此，可以防止由于连续运转时的热变形而使固定轴7与圆筒状金属部件3的内表面直接接触。由此，能够提供具有优异的长期可靠性的X射线管以及X射线检查装置。
X射线检查装置被用于医疗用检查装置、工业用检查装置等各种领域。作为医疗用检查装置，可以列举出CT装置(计算机断层扫描装置等)。CT装置对受检者(患者)照射X射线，以具备闪烁器等的检测器对所透过的X射线进行检测，由此可以得到图像。近年来，不仅可以得到二维图像，还可以得到三维图像。
当使用CT装置时，X射线管用旋转阳极靶的温度升高。当X射线管用旋转阳极靶超过一定温度时，需要停止测定一定时间，由此将X射线管用旋转阳极靶冷却。在冷却X射线管用旋转阳极靶时，无法进行受检者的测定。实施方式的X射线管用旋转阳极靶的散热性和热变形优异。由此，能够应对X射线检查装置的连续运转。因此，能够延长连续运转时间，从而能够长时间连续进行受检者的测定。
接着，对实施方式的X射线管用旋转阳极靶的制造方法的例子进行说明。只要具备上述构成就行，对制造方法没有特别限定，但作为用于能够高效地进行的方法存在下述方法。
作为圆盘状金属部件2的形成法，例如可以列举出粉末模具成型法、热压法、通电等离子体烧结、喷镀法中的任一种。
粉末模具成型法是将原料粉末填充到模具中并进行成型。将所得到的成型体根据需要进行脱脂，然后进行烧结。热压法是将原料粉末填充到模具中并施加压力和温度来进行烧结。通电等离子体烧结法是对成型体进行通电烧结。喷镀法是喷镀并沉积原料粉末。
烧结工序的气氛优选为真空气氛(10-3Pa以下)、不活泼性气体气氛。在大气等含氧气氛中，烧结体有可能会发生氧化。在进行了烧结或喷镀之后，可以进行HIP(热等静压)。对于HIP来说，优选温度为1600℃以上且2000℃以下、压力为100MPa以上。
原料粉末优选包含选自钼、钨、钽、铌、铁或者以它们为主要成分的合金中的一种材料。作为主要成分的合金是含有50质量％以上的合金。可以向合金添加金属氧化物或金属碳化物。
原料粉末的平均粒径例如优选为0.5μm以上且20μm以下，更优选为1μm以上且10μm以下。通过使用上述范围的原料粉末，容易将第一晶粒的平均粒径控制为例如20μm以上且500μm以下。
可以在烧结之前形成成型体。成型工序可以包括模具成型、CIP(冷等静压)等。成型压力优选为100MPa以上且300MPa以下。也可以对成型体设置用于接合圆筒状金属部件3的孔。
在使用钼、钨、钽、铌或它们的合金作为原料粉末的情况下，烧结温度优选为1800℃以上且2500℃以下。当烧结温度小于1800℃时，烧结体的密度容易降低。当烧结温度超过2500℃时，晶粒有可能过度生长。在使用铁或铁合金作为原料粉末的情况下，烧结温度优选为1000℃以上且1600℃以下。烧结气氛优选为真空气氛(10-3Pa以下)、不活泼性气体气氛。
可以对烧结体进行锻造加工或机械加工。通过进行锻造加工或机械加工，可以将烧结体加工成所期望的X射线管用旋转阳极靶的形状。通过进行锻造工序，可以压碎存在于烧结体中的孔隙。其结果是，能够得到孔隙率为0％以上且0.5％以下的高密度的圆盘状金属部件2。
锻造加工优选包括温度为1400℃以上且1700℃以下、加工率为10％以上且60％以下的热锻造加工。在温度小于1400℃的情况下，烧结体容易产生裂纹。在温度超过1700℃的情况下，可能会发生必要之上的热变形。热锻造加工的温度更优选为1500℃以上且1600℃以下。在加工率小于10％的情况下，由于加工量小，因而孔隙有可能不会被压碎。在加工率超过60％的情况下，第一晶粒的平均纵横比难以小于2。加工率更优选为20％以上且50％以下。作为机械加工，例如可以列举出表面研磨加工等。在圆盘状金属部件2中，与圆筒状金属部件3接合的面优选通过研磨加工等而为平坦面。
作为X射线放射部4的形成方法，可以列举出在圆盘状金属部件2的成型体的规定位置设置Re-W合金粉末层并进行烧结工序的方法。在制备出作为圆盘状金属部件2的烧结体之后，可以形成Re-W合金粉末层并进行烧成。作为Re-W合金层的形成法，可以使用喷镀法、CVD法等。
对圆筒状金属部件3的制造方法进行说明。准备由构成圆筒状金属部件3的材料形成的烧结体锭或熔炼品锭。对这些锭实施轧制加工、锻造加工，由此加工成板状部件。优选以1800℃以上且2500℃以下的烧结温度制备烧结体锭。烧结工序的气氛为真空气氛(10-3Pa以下)、不活泼性气体气氛。
通过将板状部件加工成管状，制作圆筒状金属部件3。此时，圆筒状金属部件3的长度方向的加工率优选为10％以上且90％以下。通过使加工率为10％以上，容易将圆筒状金属部件3的第二晶粒的平均纵横比调整为2以上。通过使圆筒状金属部件3的长度方向的加工率为10％以上，容易使第二晶粒的长径与圆筒状金属部件3的长度方向一致。在加工率超过90％的情况下，难以将板状部件加工成均匀的厚度。圆筒状金属部件3的长度方向的加工率优选为15％以上且70％以下。在将板状部件加工成管状的情况下，优选考虑板状部件的晶粒的纵横比来决定加工率。可以在圆筒状金属部件3的前端部和底边部安装盖部件。
圆筒状金属部件3的原料粉末优选包含钼、钨、钽、铌和铁中的至少一种金属或者以上述金属为主要成分的合金。原料粉末的平均粒径例如优选为0.5μm以上且20μm以下，更优选为1μm以上且10μm以下。通过使用该范围的原料粉末，容易将第二晶粒的平均粒径控制为20μm以上且800μm以下的范围。另外，也可以实施消除应力热处理。在圆筒状金属部件3中，与圆盘状金属部件2接合的面优选通过研磨加工等而为平坦面。
对圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的一体化工序(接合工序)进行说明。作为圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的接合方法，例如可以列举出：焊料法、热压配合法、冷缩配合法、压入法、焊接法等。圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的接合方法更优选为焊料法。
焊料法是对圆盘状金属部件2和圆筒状金属部件3的一个或两个接合面涂布焊料。在涂布焊料之后，使圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3嵌合。之后，进行热处理来一体化。
焊料法是通过热处理使焊料熔化并以填埋圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的间隙的方式形成焊料层5。例如，通过使用糊使得焊料进入圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的间隙。因此，能够使圆盘状金属部件2和圆筒状金属部件3牢固地接合。另外，由于焊料进入间隙，因而在圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的间隙不易形成孔隙。由此，能够提高圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3之间的散热性。
热压配合法是在进行热处理的同时使圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3嵌合的方法。对于热压配合法来说，例如在第一部件形成凹部，在第二部件形成凸部，并使凸部与凹部嵌合。通过使用热压配合法，不需要使用焊料，因而可以使工序简化。
冷缩配合法是不进行热处理而使圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3嵌合的方法。也可以一边冷却一边使圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3嵌合。通过在室温中或一边冷却一边使圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3嵌合，能够抑制由于热膨胀而引起的圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3的接合不良。压入法是施加压力来使圆盘状金属部件2与圆筒状金属部件3嵌合的方法。
实施例
(实施例1A～6A、比较例1A)
作为构成圆盘状金属部件的原料粉末，准备了平均粒径为5μm的钼(Mo)粉末。对Mo粉末进行模具成型，由此制备出具备用于与圆筒状金属部件接合的孔的圆盘状的成型体。接着，在2000℃、真空中(10-3Pa以下)进行了烧结工序。以表1所示的加工率对所得到的Mo烧结体进行锻造加工。上述加工率是圆盘状金属部件的厚度方向的加工率。对所得到的Mo锻造体实施了表面研磨加工。在圆盘状金属部件的上表面设置了由Re-W合金层形成的X射线放射部。在未设置X射线放射部的圆盘状金属部件的上表面设置了TiO2-Al2O3膜(膜厚为40μm)。如上所述，制作出直径为140mm、厚度为50mm、用于接合圆筒状金属部件的孔的直径为50mm的圆盘状金属部件。
作为构成圆筒状金属部件的原料粉末，准备了平均粒径为5μm的钼(Mo)粉末。接着，在2000℃、真空中(10-3Pa以下)进行了烧结工序。以表1所示的加工率对所得到的Mo烧结体进行轧制加工、锻造加工，制备出板状部件。上述加工率是圆筒状金属部件3的长度方向的加工率。如上所述，制作出直径(外径)为50mm、内径为30mm(板厚为5mm)、长度为100mm的圆筒状金属部件。
表1
接着，进行了圆盘状金属部件与圆筒状金属部件的接合工序。在接合工序中，对圆盘状金属部件的与圆筒状金属部件接合的面和圆筒状金属部件的与圆盘状金属部件接合的面实施表面粗糙度Ra为3μm以下的表面研磨加工。接着，准备Ti焊料(熔点为1600℃)，分别涂布到圆盘状金属部件的接合面和圆筒状金属部件的接合面。在使圆盘状金属部件与圆筒状金属部件嵌合之后，加热到1700℃并进行了接合。通过上述工序，制作出实施例1A至实施例6A和比较例1A的X射线管用旋转阳极靶。
使用SEM对实施例1A至6A和比较例1A的X射线管用旋转阳极靶的包括从圆盘状金属部件与圆筒状金属部件的接合部起2mm以内的区域在内的X射线管用旋转阳极靶的截面组织进行观察，由此得到了2000倍的放大照片。使用放大照片，并在第一晶粒和第二晶粒中求出了平均粒径、平均纵横比。另外，在圆筒状金属部件中，求出长径与长度方向一致的第二晶粒的比例。将其结果示于表2和表3。
表2
表3
由表2可知，实施例1A至实施例6A的圆盘状金属部件的平均纵横比均小于2。这是因为，将加工率调整到了规定范围。与此相对，比较例1的圆盘状金属部件的平均纵横比为2以上。
由表3可知，如实施例1A至实施例6A那样，在加工率高的圆筒状金属部件中，平均纵横比为2以上。随着加工率升高，长径与长度方向一致的第二晶粒的比例升高。
(实施例1B～6B、比较例1B)
使用实施例1A至实施例6A和比较例1A的X射线管用旋转阳极靶，制作了实施例1B至实施例6B和比较例1B的X射线管。在制作X射线管时，使旋转机构为动压轴承结构。另外，向圆筒状金属部件的内表面与固定轴之间填充了液体金属润滑剂。
对于实施例1B至实施例6B和比较例1B的X射线管，进行了使电子束碰撞到X射线放射部的暴露试验。在进行了10000次循环的暴露试验之后，测定了圆筒状金属部件的内径尺寸，并测定了试验前与试验后的变形量(μm)。将其结果示于表4。
表4
X射线管 旋转阳极靶 圆筒状金属部件的变形量(μm)
实施例1B 实施例1A 10
实施例2B 实施例2A 7
实施例3B 实施例3A 4
实施例4B 实施例4A 3
实施例5B 实施例5A 3
实施例6B 实施例6A 3
比较例1B 比较例1A 27
由表4可知，在实施例1B至实施例6B的X射线管中，圆筒状金属部件的变化量小。由此可知，实施例1B至实施例6B的X射线管的长期可靠性优异。这是因为，形成了散热性好、不易发生热变形的结构。其结果是，使用了实施方式的X射线管的X射线检查装置能够连续运转。
(实施例7A～10A)
作为构成圆盘状金属部件的原料粉末，准备了平均粒径为3μm的钼(Mo)粉末、平均粒径为1μm的TiC粉末。制备出包含0.8重量％的TiC粉末和剩余部分的Mo粉末的混合原料粉末。
进行混合原料粉末的模具成型，制备出具有用于与圆筒状金属部件接合的孔的圆盘状成型体。接着，在2000℃以上且2200℃以下、真空中(10-3Pa以下)进行了烧结工序。以表5所示的加工率对所得到的Mo合金烧结体进行了锻造加工。上述加工率为圆盘状金属部件的厚度方向的加工率。
对所得到的Mo合金锻造体实施了表面研磨加工。在圆盘状金属部件的表面设置了由Re-W合金层形成的X射线放射部。在未设置X射线放射部的圆盘状金属部件的表面设置了TiO2-Al2O3膜(膜厚为40μm)。
作为构成圆筒状金属部件的原料粉末，准备了平均粒径为5μm的钼(Mo)粉末。接着，在2000℃以上且2200℃以下、真空中(10-3Pa以下)进行了烧结工序。以表5所示的加工率对所得到的Mo烧结体进行轧制加工、锻造加工，制备出板状部件。上述加工率为圆筒状金属部件的长度方向的加工率。
将所得到的圆盘状金属部件和圆筒状金属部件的尺寸示于表5和表6。另外，对于圆盘状金属部件的与圆筒状金属部件接合的面和圆筒状金属部件的与圆盘状金属部件接合的面实施了表面粗糙度Ra为3μm以下的表面研磨加工。
接着，如表6所示，使用Ti焊料(熔点为1600℃)或Zr焊料(熔点为1550℃)使圆盘状金属部件与圆筒状金属部件接合。通过以上的工序制造了实施例7A至实施例10A的X射线管用旋转阳极靶。
表5
表6
使用SEM对实施例7A至实施例10A的X射线管用阳极靶的包括从圆盘状金属部件与圆筒状金属部件的接合部起2mm以内的区域在内的X射线管用旋转阳极靶的截面组织进行观察，由此得到了2000倍的放大照片。使用放大照片，并在第一晶粒和第二晶粒中求出了平均粒径、平均纵横比。另外，在圆筒状金属部件中，求出了长径与长度方向一致的第二晶粒的比例。将其结果示于表7和表8中。
由表7可知，实施例7A至实施例10A的圆盘状金属部件的平均纵横比均小于2。这是因为，将加工率调整到了规定范围。
由表6、表8可知，如实施例7A至实施例10A那样，在加工率高的圆筒状金属部件中，平均纵横比为2以上。通过将加工率调整为规定范围，长径与长度方向一致的第二晶粒的比例升高。
表7
表8
(实施例7B～10B)
使用实施例7A至实施例10A的X射线管用旋转阳极靶，制作了X射线管。在制作X射线管时，使旋转机构为动压轴承结构。向圆筒状金属部件的内表面与固定轴之间填充了液体金属润滑剂。对于实施例7B至实施例10B的X射线管，进行了使电子束碰撞到X射线放射部的暴露试验。在进行了10000次循环的暴露试验之后，测定了圆筒状金属部件的内径尺寸，并测定了试验前与试验后的变形量(μm)。将其结果示于表9。
表9
X射线管 旋转阳极靶 圆筒状金属部件的变形量(μm)
实施例7B 实施例7A 5
实施例8B 实施例8A 4
实施例9B 实施例9A 7
实施例10B 实施例10A 7
由表9可知，使用Mo合金，就算变更圆盘状金属部件和圆筒状金属部件的尺寸，变化量也小。由此可知，X射线管用旋转阳极靶的散热性高，X射线管用旋转阳极靶具有不易发生热变形的结构。
以上，例示了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅是作为例子列举的，并不意欲对发明范围进行限定。这些新颖的实施方式可以用其他各种方式来实施，在不超出发明主旨的范围内可以进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式和其变形例均包含在发明的范围和主旨中，并且包含在权利要求书所述的发明以及其等同的范围内。另外，上述各实施方式可以相互组合起来实施。

Claims (15)

1.一种X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其包括下述工序：
将包含选自钼、钨、钽、铌和铁中的至少一种金属或者含有所述金属的合金的第一原料粉末成型来形成第一成型体，将所述第一成型体烧结来形成烧结体，将所述烧结体加工成圆盘状来形成圆盘状金属部件；
在所述圆盘状金属部件的表面形成X射线放射部；
将包含选自钼、钨、钽、铌和铁中的至少一种金属或者含有所述金属的合金的第二原料粉末成型来形成第二成型体，将所述第二成型体加工成圆筒状来形成圆筒状金属部件；以及
将所述圆盘状金属部件与所述圆筒状金属部件接合，
其中，所述圆盘状金属部件在从所述圆盘状金属部件与所述圆筒状金属部件的接合部起2mm以内的第一区域包含多个第一晶粒，
所述圆筒状金属部件在从所述接合部起2mm以内的第二区域包含多个第二晶粒，
所述第一晶粒的第一平均纵横比为1.3以上且1.8以下，
所述第二晶粒的第二平均纵横比为2.4以上且6.5以下。
2.根据权利要求1所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其中，每1000μm×1000μm的单位面积以个数比例计为80％以上且100％以下的所述第二晶粒的长径方向与所述圆筒状金属部件的长度方向的偏差为-25度以上且+25度以下。
3.根据权利要求1所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其中，所述第一晶粒的平均粒径为20μm以上且500μm以下。
4.根据权利要求1所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其中，所述第二晶粒的平均粒径为20μm以上且800μm以下。
5.根据权利要求1所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其中，所述圆筒状金属部件隔着焊料层与所述圆盘状金属部件接合。
6.根据权利要求5所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其中，所述焊料层包含选自Ti、Zr、Hf、Pt、Co、Cr、Ni和V中的至少一种元素。
7.根据权利要求1所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其还包括在所述圆盘状金属部件的表面形成金属氧化物覆膜的工序。
8.根据权利要求7所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其中，所述金属氧化物覆膜包含二氧化钛与氧化铝的混合物。
9.根据权利要求1所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其还包括将石墨部件与所述圆盘状金属部件接合的工序。
10.根据权利要求1所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其中，所述圆盘状金属部件的厚度为10mm以上且60mm以下。
11.根据权利要求1所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其中，所述X射线放射部包含Re与W的合金。
12.根据权利要求1所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其还包括下述工序：
在所述圆筒状金属部件的圆筒内设置固定轴；以及
向所述圆筒状金属部件与所述固定轴之间供给液体金属润滑剂。
13.根据权利要求1所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法，其中，加工成所述圆盘状时的所述烧结体的加工率为10％以上且60％以下，
形成所述圆筒状金属部件时的所述第二成型体的加工率为10％以上且90％以下。
14.一种X射线管的制造方法，其包括下述工序：
通过权利要求1所述的X射线管用旋转阳极靶的制造方法来制造X射线管用旋转阳极；以及
设置保持所述X射线管用旋转阳极和对所述X射线放射部照射电子束的阴极的真空容器。
15.一种X射线检查装置的制造方法，其包括下述工序：
通过权利要求14所述的X射线管的制造方法来制造X射线管；
设置对所透过的X射线进行检测的检测器；以及
生成与来自所述检测器的检测数据相对应的图像。
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