專利名稱：旋轉(zhuǎn)陽極型x射線管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管，特別涉及有關(guān)支持陽極靶的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的改進(jìn)。
眾所周知，旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管是以設(shè)有軸承部的旋轉(zhuǎn)體和固定體來支撐圓盤狀的陽極靶，用在真空容器外設(shè)置的通電電磁線圈來使上述陽極靶高速旋轉(zhuǎn)的同時，從陰極放射出的電子束與陽極靶的表面相撞，從而放射出X射線。軸承部是由象球軸承那樣的滾動軸承或在軸承表面形成螺旋溝槽的同時，使用象鎵(Ga)或鎵-銦-錫(Ga-In-Sn)合金那樣的，在工作時變成液狀的金屬潤滑劑的動壓式滑動軸承構(gòu)成。使用后者的滑動軸承的是例如特公昭60-21463、特開昭60-97536、特開昭60-113817、特開昭60-117531、特開昭61-2914、特開昭62-287555、以及特開平2-227947的日本專利所公開的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管。
然而，通常支持陽極靶的旋轉(zhuǎn)體包括固定在陽極靶上加以支持的、由高融點金屬構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)軸;與該旋轉(zhuǎn)軸相連、作為感應(yīng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子起作用的、由象鐵那樣的強磁性體構(gòu)成的圓筒芯部以及與上述圓筒芯部嵌合后釬焊固定的象銅那樣的導(dǎo)電性能好的外側(cè)圓筒。在上述旋轉(zhuǎn)體的內(nèi)側(cè)，通過軸承設(shè)有柱狀的固定體。而且，管外的定子向旋轉(zhuǎn)體旋加旋轉(zhuǎn)磁場的作用，并根據(jù)感應(yīng)馬達(dá)原理而能高速旋轉(zhuǎn)。
在上述專利公報中公開的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管中，都使用鉬(MO)或鉬合金或者鎢(W)或鎢合金作為滑動軸承的材料。然而，如果使用上述材料構(gòu)成軸承，那么在制造X射線管的過程中軸承表面容易發(fā)生酸化，且有可能要損壞與液體金屬的可濕潤性。此外，由于高溫?zé)崽幚硪约耙騒射線管的動作所達(dá)到的高溫，從而在這些軸承表面與液體金屬潤滑劑之間產(chǎn)生相互浸透，于是在軸承表面容易發(fā)生粗糟或尺寸變化。而且據(jù)此會使軸承表面的間隙尺寸發(fā)生變化，恐怕不能繼續(xù)保持軸承工作穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的就是克服以上諸缺點，提供一種在軸承表面與液體金屬滑潤劑的可濕潤性良好的同時能通過該潤滑劑抑制軸承構(gòu)件的浸蝕并能維持軸承穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的比較價廉的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管。
本發(fā)明提供的旋轉(zhuǎn)陰極型陰極型X射線管是這樣構(gòu)成的，在該旋轉(zhuǎn)體和固定體的一部分上設(shè)置的滑動軸承的至少一方的軸承表面是除去鉻(Cr)的Ⅳa族、Ⅴa族或Ⅴ1a族，且以位于4、5、或6周期的至少一個過渡金屬的炭化物、硼化物或氮化物群的至少一個作為主成份的陶瓷。
在本發(fā)明中，由上述陶瓷構(gòu)成的軸承面由于與液體金屬潤滑劑的可濕潤性良好，且融點很高，故與潤滑劑的反應(yīng)較少，且軸承面很難受到浸蝕。又，也可使用價廉的軸承母材。更進(jìn)一步，由于這些陶瓷具有足以構(gòu)成X射線管的陽極電流線路的導(dǎo)電性，因而能在不使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的情況下構(gòu)成動壓滑動軸承。因而能保持軸承運動長時間穩(wěn)定。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的縱向剖視圖;
圖2是圖1的主要部分的放大的縱向剖視圖;
圖3是本發(fā)明的另一實施例的縱剖視圖;
圖4是圖3的主要部分的縱剖視圖;
圖5是圖3的主要部件的頂視圖;
圖6同樣是圖3的部件的主要部分的縱剖視圖;
圖7是圖6的7-7斷面的頂視圖;
圖8是圖3的部件的主要部分的分解的半剖視圖;
圖9是本發(fā)明的又一其它實施例的縱剖視圖;
圖10是本發(fā)明的又一其它實施例的縱剖視圖;以及圖11是本發(fā)明的其它實施例的縱剖視圖。
下面參照

本發(fā)明的實施例。同一部分仍使用同一符號表示。
例1如圖1及圖2所示，由重金屬構(gòu)成的圓盤狀陽極靶11是通過螺母14固定在大致成有底圓筒狀的旋轉(zhuǎn)12的一端處所突出設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸13上。在旋轉(zhuǎn)體12的內(nèi)側(cè)，嵌合有大致圓柱形狀的固定體15。固定體15的尖端部形成有小徑部分15a。在該固定體的有階梯的位置上，推力軸承圓盤16被固定在旋轉(zhuǎn)體的開口部分。在固定體小徑部15a的下端部與陽極支持環(huán)17連接，且該陽極支持環(huán)17與玻璃真空容器18密封相連(氣密接合)。又，該固定體15的中心部分有挖空的冷卻介質(zhì)通路19，在該通路中插入管20、并能建立如箭頭C所示的方向的冷卻介質(zhì)的循環(huán)。旋轉(zhuǎn)體12和固定體15的嵌合部分，構(gòu)成如上述專利公報所揭示的動壓式滑動軸承部21。為此，在固定體15的外側(cè)滑動軸承面22上形成有徑向軸承的二組由人字型構(gòu)成的螺旋槽23、23。并且，在固定體15的兩端部的滑動軸承面上分別形成有由推力軸承的園形人字形構(gòu)成的螺旋溝24、24。這些螺旋溝23、24的深度大約為20微米。旋轉(zhuǎn)體內(nèi)表面的滑動軸承面25為平滑面，然而根據(jù)需要也可形成相應(yīng)螺旋槽。旋轉(zhuǎn)體和固定體的兩個軸承面22、25以20微米左右的軸承間隙g相對接近。該軸承間隙g及螺旋槽中充填著在工作時為液狀的金屬潤滑劑(圖中未示)。
因此，旋轉(zhuǎn)體12和固定體15具有在金屬軸承母材的表面粘附有陶瓷薄膜26、27的軸承面22、25。上述旋轉(zhuǎn)體12和固定體15的軸承母材是由鐵(Fe)、不銹鋼似的鐵合金或高速鋼例如日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)規(guī)定的炭素工具鋼SK4或合金工具鋼SKD11那樣的含少量碳元素(即重量比為0.5-2.5%)的鋼材制成。而且，在構(gòu)成軸承表面的各軸承母材的表面上粘附形成有陶瓷薄膜26、27是由Ⅴa族、第四周期的過渡金屬、即該薄膜釩的碳化物構(gòu)成。形成陶瓷薄膜26、27的方法是首先將要成為軸承母材的軸承面以外的部分適當(dāng)?shù)卣肿?，然后將它放在電爐內(nèi)保持500℃-1250℃的溫度范圍內(nèi)的、含有釩(V)的溶融劑中浸漬數(shù)小時間。從而，所有軸承面都覆蓋了約10微米厚度左右的釩碳化物(VC)的薄膜，再將它們進(jìn)行熱處理。
釩碳化物(VC)的陶瓷的融點約為2850℃。而且由于它們在20-200℃間的熱膨脹系數(shù)是7.2-6.5×10-6/℃，因而與軸承母材的熱膨脹率相差不大，恐怕不大會發(fā)生斷裂等現(xiàn)象。特別是由該釩碳化物(即碳化釩VC)構(gòu)成的陶瓷薄膜，由于擴散結(jié)合了一部分母材的鋼材中的碳元素，因而粘附強度高、高溫強度及耐磨性也很顯著。而且由于象鎵(Ga)或鎵合金那樣的液體金屬潤滑劑的可濕潤性也特別好，并且融點高，所以較少與潤滑劑起反應(yīng)，因而不易被潤滑劑浸蝕。由于該陶瓷薄膜有導(dǎo)電性，因此它可與液體金屬潤滑劑一起構(gòu)成陽極電流線路的一部分。又，在固定體15中，螺旋槽23，24是預(yù)先形成的，陶瓷薄膜也幾乎均等厚度也覆蓋在槽內(nèi)表面。如上所述，該陶瓷薄膜適合于作為X射線管的液體金屬潤滑型的動壓滑動軸承面。另外，為軸承母材的上述鐵合金和不銹鋼或碳素工具鋼等，比鉬(Mo)或鎢(W)要便宜，且加工也特別方便。再者，由于該軸承面的高溫強度高、在高溫下不易被潤滑劑侵蝕，因而軸承表面的工作溫度可提高到例如500℃的程度，因此，能提高陽極靶的工作溫度，換句話說，能提高陽極靶的冷卻率。從而，陽極靶的輸入電力的平均值能相對加大。這樣便可容易地得到具有穩(wěn)定的軸承工作性能且具有高冷卻率的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管。
例2，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面形成硼化釩(VB2)的陶瓷薄膜，作為軸承面。該硼化釩(VB2)的陶瓷薄膜的融點是約2400℃，20℃-200℃溫度間的熱膨脹系數(shù)約為7.6×10-6/℃。該薄膜作為X射線管的液體金屬潤滑型的動壓滑動軸承面同樣也合適。
例3，在軸承母材的表面，在軸承母材的表面形成氮化釩(VN)的陶瓷薄膜，并將其作為軸承面。該氮化釩(VN)的陶瓷薄膜的融點約為2050℃、20-200℃之間的熱膨脹系數(shù)約為8.1×10-6/℃。由于該薄膜的融點略低一些，因此，通過將X射線管的制造過程及工作溫度抑制得稍微低一點，同樣，可以作為X射線管的液體金屬潤滑型動壓滑動軸承面使用。
例4，如圖3到圖8所示，固定體15的外周(側(cè))的徑向滑動軸承面22及其尖端的推力軸承面分別形成螺旋槽23、24。在固定體的中心部分，形成有儲藏和循環(huán)液體金屬潤滑劑的軸承孔28以及從中心向4個放射(徑向)方向穿透并在固定體小徑部29開口的放射方向(徑向)孔30。并且，在固定體小徑部15a的階梯形成圓周狀的凹槽31。將該固定體要成為軸承面的區(qū)域以外部分適當(dāng)?shù)匮诒尾⑼ㄟ^化學(xué)蒸氣法(CVD)將由Ⅳa族、第四周期的過渡金屬鈦(Ti)的氮化物(TiN)構(gòu)成的陶瓷薄膜27以0.5-10微米的厚度范圍例如5微米厚覆蓋在該軸承面上。而且，在固定體母材上形成的螺旋槽部分如圖2放大所表示的那樣，相鄰槽間的頂部角23a處預(yù)先整形為圓弧狀或圓錐狀以免因LVD而產(chǎn)生被膜的銳利凸起。
另一方面，為了構(gòu)成旋轉(zhuǎn)體12，需預(yù)先以部件形式準(zhǔn)備好其內(nèi)表(周)面將構(gòu)成推力軸承面的軸承圓筒體32、與它的上部開口相連接的固定體軸承圓盤33以及與下部開口結(jié)合的軸承環(huán)16。這些軸承母材能用上述(例1)所述的金屬制成。在軸承圓筒體32的上部開口部分形成有圓盤嵌合所用的階梯及焊接用的焊道34、在其外周壁上形成有維持間隙所用的多個突出部分35。另外，在下部開口的的外周壁上形成有維持間隙所用的階梯36及嵌合旋轉(zhuǎn)圓筒所用的階梯37、焊接用的焊道38、嵌合軸承環(huán)所用的階梯部分39以及多個母螺孔40。在該軸承圓筒體32的內(nèi)表面使用CVD(法)形成有約5微米厚的由鈦(Ti)的氮化物(TiN)構(gòu)成的陶瓷薄膜26。在這種場合，因為軸承圓筒體32是純粹的圓筒、CVD反應(yīng)氣體可走遍整個內(nèi)表面，所以可形成所有區(qū)域的厚度一致且質(zhì)量優(yōu)良的被膜。另一方面，在軸承圓盤33的外表面形成凹口部41及焊接用焊道42，并在成為推力軸承面的內(nèi)表面，預(yù)先以單一部件的狀態(tài)，同樣形成有約10微米厚的由鈦(Ti)的氮化物(TiN)構(gòu)成的陶瓷薄膜26。在軸承環(huán)16的中心孔16a的四周成為軸承面的內(nèi)表面預(yù)先形成螺旋槽24的同時，以單個部件狀態(tài)，在該面同樣形成約5微米厚的由鈦(Ti)的氮化物(TiN)構(gòu)成的陶瓷薄膜26。又，在其外周的法蘭部分形成有多個連接用的通孔16b。由于這些軸承圓盤33及軸承環(huán)16是在平坦面上形成陶瓷薄膜的，因此仍然通過LVD等方法較易地形成厚度均勻且質(zhì)量一致的薄膜。而且，在軸承圓盤33的內(nèi)表面也可形成推力軸承的圓形的人字型螺旋槽。
對這樣形成薄膜后的各個部件，首先將軸承圓盤33與軸承圓筒體32的圓盤嵌合用的階梯嵌合，通過氮弧焊將兩個焊接用的焊道結(jié)合為一體。該溶焊點用符號43表示。該焊接由于是在遠(yuǎn)離軸承面的位置進(jìn)行局部加熱，因而軸承面的陶瓷薄膜質(zhì)量不會受影響。然后，將固定著旋轉(zhuǎn)軸13且在外側(cè)固定著銅圓筒44的由強磁體制成的轉(zhuǎn)動圓筒45從圓的上方嵌合插入軸承圓筒32與軸承圓盤33的組合體，直到與階梯面37接觸為止。而且將轉(zhuǎn)動圓筒的下端焊道46與軸承圓筒的焊道38通過氦弧焊，焊接在一起，以符號47表示。在該情況下，在轉(zhuǎn)動圓筒與軸承圓筒體之間，形成有通過維持間隙用的突出部分35和維持間隙用的階梯36而維持著的隔熱用的間隙48。由于該隔熱用的間隙48，從陽極靶到滑動軸承的熱傳導(dǎo)線路較長，因此可抑制靶上產(chǎn)生的熱傳到滑動軸承部分。而且該隔熱用的間48的徑向尺寸從實用考慮期望設(shè)定在0.1mm以上、1mm以下。另外，上部焊接部43位于接受轉(zhuǎn)軸的上部間隙49內(nèi)，與轉(zhuǎn)動圓筒的肩部45a的內(nèi)表面保持不接觸狀態(tài)。而且為了能在排氣過程中將含有間隙48、49的空間排成高真空，在轉(zhuǎn)軸13上形成有通氣好13a。
其次，將這樣組裝成的回轉(zhuǎn)體12以回轉(zhuǎn)軸13向下的狀態(tài)放置在真空加熱爐內(nèi)，使各部件放出內(nèi)藏的氣體，在該狀態(tài)下，在軸承圓筒體32的內(nèi)部空間內(nèi)注入一定量的象鎵(Ga)-銦(In)-錫(Sn)合金那樣的液體金屬潤滑劑(圖中未示)。之后，在軸承圓筒體32的內(nèi)側(cè)慢慢插入固定體、嵌入軸承環(huán)16并用多個螺釘50緊固著。由于這樣組裝起來的旋轉(zhuǎn)體的軸承面與固定體的軸承面之間，設(shè)定有大約20微米的軸承間隙，因而將在該軸承間隙、螺旋槽內(nèi)以及中心孔內(nèi)充滿液體金屬潤滑劑。最后，在固定體小徑部15a將陽極支撐環(huán)17與其密封焊接，進(jìn)而將厚度薄的封著環(huán)與真空容器18的封著環(huán)密封焊接。然后對真容容器排氣后，X射線管就制成了。
構(gòu)成軸承面的并由鈦的氮化物(TiN)構(gòu)成的陶瓷薄膜的融點約為3080℃，且20-200℃間的熱膨脹系數(shù)是9.8-9.2×10-6/℃，這些值都比較大。因此，如果作為軸承母材如使用鐵、不銹鋼那樣的鐵合金或高速鋼等的熱膨脹率是9.0-14.0×10-6/℃范圍的金屬，則特別是陶瓷薄膜的軸承面不易發(fā)生裂縫和剝層，很適合使用。這樣，該陶瓷薄膜與母材的粘附結(jié)合強度高，高溫強度及耐磨性也很出色。而且，液體金屬潤滑劑的可濕潤性好且潤滑劑難以被浸蝕。因此，能保證動壓滑動軸承長期穩(wěn)定地工作。
例5，在由金屬構(gòu)成的軸承母材表面形成由碳化鈦(Tic)構(gòu)成的陶瓷薄膜并作為軸承面。該碳化鈦(Tic)的陶瓷薄膜的融點是3150℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為8.3-7.6×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型動壓滑動軸承面。
例6，在由金屬構(gòu)成的軸承母材表面形成硼化鈦(TiB2)的陶瓷薄膜并作為軸承面。該陶瓷薄膜的融點是2920℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為4.6-4.8×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型動壓滑動軸承面。
例7，在由金屬構(gòu)成的軸承母材表面形成Ⅵa族的第五周期的過渡金屬的鉬(Mo)的碳化物(Mo2C)的陶瓷薄膜并作為軸承面。該陶瓷薄膜的融點是2586℃、20-200℃之間的熱膨脹系數(shù)約為7.8×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型動壓滑動軸承面。
例8，在由金屬構(gòu)成的軸承母材表面形成屬Ⅵa族的第五周期的過渡金屬鉬(Mo)的硼化物(MoB2)或(MoB)的陶瓷薄膜并作為軸承面。該陶瓷薄膜的融點約為2200或2550℃、20℃-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為8.6×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型動壓滑動軸承面。
例9，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面形成屬Ⅴa族的第五周期的過渡金屬鈮(Nb)的碳化物(Nb2C或NbC)的陶瓷薄膜，并作為軸承面。該碳化鈮陶瓷薄膜的融點約為3080℃或3600℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為7.0-6.5×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型動壓滑動軸承面。
例10，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面形成硼化鈮(NbB2)的陶瓷薄膜，并作為軸承面。該陶瓷薄膜的融點約為3000℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為8.0×10-6。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型動壓滑動軸承面。
例11，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面形成氮化鈮(NbN)的陶瓷薄膜并作為軸承面。該陶瓷薄膜的融點約為2100℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為10.1×10-6/℃。該薄膜的融點稍微低一點，因此稍許抑制一下X射線管的制造過程和工作溫度，就同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型動壓滑動軸承面使用。
例12，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面形成屬Ⅳa族、第五周期的過渡金屬的鋯(Zr)的碳化物(ZrC)的陶瓷薄膜，并作為軸承面。該碳化鋯陶瓷薄膜的融點是3420℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為6.9×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型動壓滑動軸承面使用。
例13，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面形成硼化鋯(ZrBz)的陶瓷薄膜，并作為軸承面。該陶瓷薄膜的融點約為3040℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為5.9×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為液體金屬潤滑型動壓滑動軸承面使用。
例14，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面形成氮化鋯(ZrN)的陶瓷薄膜并作為軸承面。該陶瓷薄膜的融點約為2980℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為7.9×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為液體金屬潤滑型動壓滑動承軸面使用。
例15，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面形成屬Ⅵa族的第六周期的過渡金屬鎢(W)的碳化物(W2C或WC)的陶瓷薄膜，并作為軸承面。該碳化鎢陶瓷薄膜的融點約為2795℃或2785℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為6.2-5.2×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型的動壓滑動軸承面使用。
例16，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面形成硼化鎢(WB2或WB)的陶瓷薄膜并作為軸承面。該陶瓷薄膜的融點約為2370℃或2800℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為7.8-8.6×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型的動壓滑動軸承面使用。
例17，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面形成屬Ⅴa族的第六周期的過渡金屬鉭(Ta)的碳化物(Ta2C或TaC)的陶瓷薄膜并作為軸承面。該碳化鉭的陶瓷薄膜的融點3400℃或3880℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為8.3-6.6×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型的動壓滑動軸承面。
例18，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面形成硼化鉭(TaB2)的陶瓷薄膜并作為軸承面。該陶瓷薄膜的融點約為3100℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為8.2-7.1×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型的動壓滑動軸承面使用。
例19，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面，形成氮化鉭(TaN)的陶瓷薄膜，并作為軸承面。該陶瓷薄膜的融點約為3090℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為5.0×10-6/℃。該薄膜同樣可作為X射線管的液體金屬潤滑型動壓滑動軸承面使用。
例20，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面，形成屬Ⅳa族的第六周期的過渡金屬鉿(Hf)的碳化物(HfC)的陶瓷薄膜并作為軸承面。該陶瓷薄膜的融點約為3700℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為7.0-6.7×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型的動壓滑動軸承面。
例21，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面，形成硼化鉿(HfB2)的陶瓷薄膜，并作為軸承面。該薄膜的融點約為3250℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為6.3×10-6/℃。該薄膜同樣適合作為X射線管的液體金屬潤滑型的動壓滑動軸承面使用。
例22，在由金屬構(gòu)成的軸承母材的表面，形成氮化鉿(HfN)的陶瓷薄膜，并作為軸承面。該陶瓷薄膜的融點約為3310℃、20-200℃間的熱膨脹系數(shù)約為7.4-6.9×10-6/℃。該薄膜同樣可作為X射線管的液體金屬潤滑型的動壓滑動軸承面使用。
圖9所示的實施例是在中心部分設(shè)置成一體陽極靶旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)圓柱51的陽極型X射線管。如果根據(jù)理想的裝配步驟來說明，則是預(yù)先在固定體15的兩端開口的固定體圓筒52的內(nèi)表面、上、下固定體圓盤53、54的各軸承面上形成陶瓷薄膜。這些部件的母材均與前述實施例的情況一樣。接著，在下部固定體圓盤54的內(nèi)表面預(yù)先形成推力軸承的螺旋槽24。此外，在旋轉(zhuǎn)體12的內(nèi)側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸承圓筒55的軸承面以及旋轉(zhuǎn)圓柱51的下端軸承面也預(yù)先形成陶瓷薄膜。并且在旋轉(zhuǎn)軸承圓筒55的外周表面及上端面形成螺旋槽23、24。將旋轉(zhuǎn)軸承圓筒55與旋轉(zhuǎn)軸13釬焊固定的旋轉(zhuǎn)圓柱51的外周面嵌合，并將下部56通過釬焊連成一體。另一方面，固定體圓筒52與下面的固定體圓盤54在焊接部分56處焊接連接成一起。其次再將該固定體圓筒52與下面的固定體圓盤54的組合體放在真空加熱爐中進(jìn)行氣體放出處理并向內(nèi)側(cè)空間注入鎵合金的潤滑劑。將旋轉(zhuǎn)圓柱51與旋轉(zhuǎn)軸承圓筒55的組合體插入到上述加熱過的組合體中，并用多個螺柱(或螺釘)50將固定體圓盤53固定在其上面。接著在其外側(cè)嵌上有銅圓筒44的轉(zhuǎn)動圓筒45，而圓筒的上部分45與旋轉(zhuǎn)軸13則通過銷子相互固定。接著，將靶11固定在旋轉(zhuǎn)軸13上。之后，通過與前述實施例同樣的組裝過程制成X射線管。
又，作為在金屬軸承母材的表面形成前面所述的陶瓷薄膜的方法，不僅僅局限于CVD(化學(xué)蒸氣法)，也可利用PVD(物理蒸氣法)粘附成規(guī)定的厚度，且進(jìn)行必要的熱處理，而形成上述薄膜的方法、溶融鹽溶浸漬法或在氮氣體氣霧中進(jìn)行的熱氮化法進(jìn)行粘附。
如圖10所示的實施例，旋轉(zhuǎn)體12的軸承圓筒61以及大致圓柱狀的固定體15本身與前面描述的所有實施例中陶瓷薄膜相同，是由除了鉻以外的Ⅳa族、Ⅴa族或Ⅵa族位于第四、第五或第六周期的過渡金屬氮化物、硼化物或碳化物作為主成份的陶瓷構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)體12及固定體15的軸承面是由該陶瓷本身構(gòu)成的。而且，由陶瓷構(gòu)成的固定體小徑部15a和鐵制的陽極支持部件17用銀釬釬焊以機械和電氣地連接起來。從而，也制成于陽極電流線路。
在圖11所示的實施例中，固定體15本身是用象氮化硅成份(Si3N4)那樣的絕緣陶瓷構(gòu)成，并在該固定體的表面即軸承面形成前面所述的陶瓷薄膜。又，旋轉(zhuǎn)體12同樣也可以由絕緣陶瓷構(gòu)成，或由有導(dǎo)電性的前面所述的陶瓷構(gòu)成。然后，為了構(gòu)成陽極電流線路，使與陽極靶11相連的由鉬(Mo)制成的旋轉(zhuǎn)軸13的端面13a露出到與推力軸承面在同一平面，以構(gòu)成能與該軸承面及中心孔28內(nèi)充填的液體金屬潤滑劑電氣接觸。并且，將導(dǎo)電體棒62穿過固定體15的另一端部而設(shè)置，且它的一端62a通過釬焊與鐵制的陽極支持體17電氣連接。他端62b延長至中央孔28內(nèi)與液體金屬潤滑劑電接觸。這樣，就構(gòu)成了從陽極靶到陽極支持體17的陽極線路。
此外，也可以將構(gòu)成筒體或圓柱體的軸承面部分的任一方由例如鉬(Mo)或鎢(W)構(gòu)成，在軸承面上不形成陶瓷薄膜的情況下使用，其他方則由上述陶瓷軸承面構(gòu)成。再者，在軸承面覆蓋上述陶瓷薄膜的場合，作為軸承母材，也可以使用鉬(Mo)和鎢(W)。
另外，從構(gòu)成軸承面的陶瓷中，之所以把屬于Ⅳa族、Ⅴa族或Ⅵa族且位于第四、第五或第六周期的過渡金屬中特別排除了鉻(Cv)的理由是因為鉻的碳化物、硼化物或氮化物的融點相當(dāng)?shù)?，且與象鎵或鎵的合金那樣的液體金屬潤滑劑顯著反應(yīng)，因而不實用。
并且，在比較高溫下制造X射線管或使其工作的場合，特別適合使用釩(V)或鉬(Mo)的碳化物陶瓷。或者，鈮或鎢的碳化物或硼化物陶瓷由于更能耐高溫因而很適合使用。同樣，鈦、鋯、鉿或鉭的碳化物、硼化物或氮化物陶瓷由于能耐更高的溫度因而也適合使用。它們在融點在2610℃以上且對液體金屬潤滑劑的耐腐蝕性能也良好。
再者，也可以是以上述各過渡金屬的碳化物、硼化物或氮化物的一種作為主成份，再在其中加入(混入)其他過渡金屬的碳化物、硼化物或氮化物中的至少一個而混合組成的陶瓷。其中一例如鈦的碳氮化物〔Ti(C，N)〕陶瓷等等。
另外，也可以在軸承母材和上述陶瓷薄層之間另外至少再形成一中間層。此時的中間層也可以是，它的熱膨脹率在軸承母材及陶瓷薄層的熱膨脹率之間的組成或可提高軸承母材與陶瓷層的結(jié)合度的組成。
還有，液體金屬潤滑劑不僅僅局限于鎵(Ga)、鎵-銦(Ga-In)合金或鎵-銦-錫(Ga-In-Sn)合金那種以鎵為主體的材料，也可使用例如含鉍(Bi)相對多的鉍-銦-鉛-錫(Bi-In-Pb-錫)合金或含銦相對多的銦-鉍(In-Bi)合金或銦-鉍-錫(In-Bi-Sn)合金。由于它們的融點在室溫以上，因此希望在使陽極靶旋轉(zhuǎn)之前將滑潤劑預(yù)熱到它的融點以上的溫度，使之成為液狀后再使之進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明可得到一種由陶瓷構(gòu)成的滑動軸承面，不僅與液體金屬潤滑劑的可濕潤性好，且?guī)缀鯚o潤滑劑引起的軸承面受侵蝕，具有能長時間穩(wěn)定工作的軸承性能的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管。而且，也可使用比較便宜的軸承母材。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管包括一部分與陽極靶相互固定的旋轉(zhuǎn)體、保持該旋轉(zhuǎn)體有可能旋轉(zhuǎn)的固定體、在上述旋轉(zhuǎn)體及固定體的一部分上所設(shè)置的軸承面且形成螺旋槽的滑動承部件以及位于該軸承部件的軸承之間且至少在工作中為液狀的金屬潤滑劑，其特征在于上述滑動軸承部件的至少一個軸承面是用除鉻以外的屬IVa族、Va族或VIa族且位于第四、第五或第六周期的至少一種過渡金屬的碳化物、硼化物或氮化物組的至少一種物質(zhì)作為主成份的陶瓷構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管，其特征在于在由金屬構(gòu)成的軸承面上被覆著上述陶瓷薄膜。
3.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管，其特征在于所述的軸承母材是鐵或鐵合金。
4.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管，其特征在于旋轉(zhuǎn)體或固定體雙方中的一方是在另一方的外側(cè)，它配置有內(nèi)周面成為軸承面的圓筒部件以及實質(zhì)上將開口部分封閉的圓盤部件，而且在上述圓筒部件的內(nèi)周軸承面上被覆著陶瓷薄膜。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)陽極型X射線管，它由在它的旋轉(zhuǎn)體12及固定體15的一部分設(shè)有滑動軸承21的至少一方軸承面22、25是將除鉻以外的IV
文檔編號H01J35/10GK1071028SQ9110959
公開日1993年4月14日 申請日期1991年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月1日
發(fā)明者阿武秀郎, 小野勝弘, 杉浦弘行, 北見隆幸, 矢越英夫, 新東進(jìn) 申請人:東芝株式會社