一种废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的修复方法技术

本发明专利技术提供一种废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的修复方法，其包括步骤：S1)检查废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的表面缺陷；S2)对废旧靶盘表面缺陷进行切削加工；S3)对废旧靶盘的表面进行处理，并计算所需WRe合金粉末的质量；S4)将表面处理后的废旧靶盘放入石墨模具中，靶面朝上，加入WRe合金粉末；采用SPS轴向压力装置对装有废旧靶盘和WRe合金粉末的石墨模具进行预压；S5)在预压后的石墨模具外围包裹与石墨模具等高的4～6mm厚的碳毡，再将其置于SPS炉腔中，抽真空至5Pa以下，进行放电等离子烧结连接。得到的WRe/TZM复合旋转阳极靶盘表面无缺陷，组织细小均匀、相对密度高，修复完成的WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的WRe合金相对密度为97.0％～98.0％，维氏硬度为430～455HV

【技术实现步骤摘要】
一种废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的修复方法
本专利技术涉及旋转阳极靶材领域，具体涉及到一种废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的修复方法。
技术介绍
X射线管在现代医学临床诊断设备上已得到广泛应用，WRe/TZM复合旋转阳极靶材是X射线管的核心部件之一，X射线管的损坏有50％以上是由于旋转阳极靶材失效而引起的，而旋转阳极靶材产品的利用率一般在70％左右。其工作原理为运行时，旋转阳极靶材高速旋转，由阴极发射的高速电子轰击靶面，产生X射线，因此需要旋转阳极靶材具有高密度和良好的力学性能等。旋转阳极靶材在制备和使用过程中，由于生产工艺问题、用户使用参数设定问题以及人为操作不规范等导致靶材表面产生裂纹和烧伤沟痕，或使用时间过长，靶材表面出现凹凸不平的缺陷，使靶面粗糙度增大等，影响旋转阳极靶材的性能和产品的使用寿命，最终导致靶材失效。由于WRe合金熔点高，现市面上WRe/TZM复合旋转阳极靶材普遍使用粉末冶金方法制备，损坏丢弃后，造成严重的难熔金属战略资源浪费，并容易造成重金属污染。若将X射线管整管报废，回收之后将靶材分解为原材料，需要经过复杂的冶金工艺回收金属，存在成本高、生产效率低、金属纯度低和环境污染等重大问题。在现有技术中，未见关于修复WRe/TZM复合旋转阳极靶材的报道。WRe/TZM复合旋转阳极靶材的修复的难点在于难以实现较高的相对密度和良好的加工性能。由于旋转阳极靶盘运行时高速旋转，修复的焊接界面需要具有一定的力学性能，防止修复层剥落，而WRe合金熔点高，为了使修复层与原始靶面实现良好结合，得到致密度高、组织均匀的修复靶材非常困难。目前，据报道，可以使用化学气相沉积法在靶材表面进行镀W膜修复，但修复温度过低，不利于提高界面结合性能，且放出有毒性气体。因此，亟需研发一种修复WRe/TZM复合旋转阳极靶材的新技术。
技术实现思路
技术问题针对现有技术所存在的不足之处，实现旋转阳极靶材的循环使用，本专利技术提出了一种废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的修复方法。技术方案根据本专利技术的一个方面，提出了一种废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的修复方法，其包括以下步骤：S1：对所述废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的表面缺陷进行检查；S2：对废旧靶盘表面缺陷进行切削加工，以除去存在缺陷的部分；S3：对废旧靶盘进行表面处理，并计算所需WRe合金粉末的质量；S4：将表面处理后的废旧靶盘放入石墨模具中，靶面朝上，加入WRe合金粉末；采用SPS轴向压力装置对装有废旧靶盘和WRe合金粉末的石墨模具进行预压，压力为10～15MPa；S5：在预压后的石墨模具外围包裹与石墨模具等高的4～6mm厚的碳毡，再将其置于SPS炉腔中，抽真空至5Pa以下，对WRe合金粉末和废旧靶盘进行放电等离子烧结连接，即得到修复完成的WRe/TZM复合旋转阳极靶盘。优选的，步骤S5中的烧结工艺为：轴向压力：10～30MPa；升温速率：10～60℃/min；烧结温度：1450～1650℃；保温时间：0～10min；降温方式：随炉冷却。进一步的，所述废旧的WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的直径为50～110mm、长径比为0.05～1.0，以及其中所述WRe/TZM复合旋转阳极靶盘中的钨铼合金的铼含量在5wt.％～15wt.％。进一步的，步骤S1所述的缺陷检查包括目测检查和无损探伤，其中目测检查用于检查靶面肉眼可见裂纹和烧伤沟痕，无损探伤用于检查细微裂纹。进一步的，步骤S2所述的表面缺陷切削加工为采用机械加工的方法切削去除表面缺陷，根据步骤S1检查靶盘的裂纹深度和烧伤程度，调整切削深度大于裂纹深度，获得较为平缓的表面，粗糙度Ra低于1.6。当粗糙度低于1.6时，能够确保结合处具有良好的力学性能。进一步的，步骤S3中的表面处理包括采用酸溶液洗涤去除氧化层，清水冲洗，无水乙醇脱水；以及根据切削的深度和修复厚度，计算所需的WRe合金粉末的质量，其中，WRe合金粉末中的W与Re的比例与废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘中包含的W与Re比例一致。优选的，所述酸溶液为盐酸的水溶液，更优选为体积分数为5％的盐酸水溶液。进一步的，在室温至1300℃区间升温速率为30～60℃/min，1300℃至最高烧结温度，为10～30℃/min；所述轴向压力采用梯度加压的方式：当温度<1400℃时，轴向压力为10MPa；当温度≥1400℃时，轴向压力为30MPa。根据本专利技术的方法得到的修复完成的WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的WRe合金相对密度为97.0％～98.0％，维氏硬度为430～455HV0.5。有益效果本专利技术采用SPS技术，通过选择合适的烧结连接参数，可将废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘表面的缺陷修补完整，修补后组织细小均匀、相对密度高，与新靶材密度相当，有效解决了现有WRe/TZM复合旋转阳极靶盘表面产生缺陷后无法修补再利用的问题，且工艺简单、周期短、生产效率高，可大幅度降低WRe/TZM复合旋转阳极靶材的使用成本。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作详细说明，下述实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例所用放电等离子烧结炉为日本SinterLand公司生产的LABOX-6020系列放电等离子烧结系统，其电流类型为直流脉冲电流，脉冲序列为40:7。测试方法：1、相对密度：阿基米德排水法2、维氏硬度：DHV-1000Z型维氏硬度计实施例1本实施例对Φ100.0mm×11.5mm的废旧W5Re/TZM复合旋转阳极靶盘进行修复，具体步骤如下：步骤1、对废旧的W5Re/TZM复合旋转阳极靶盘进行缺陷检测，主要通过目测检查和无损探伤，采用高倍放大镜人工检查靶面肉眼可见裂纹和烧伤沟痕，无损探伤用于检查细微裂纹，确定加工深度为0.5mm；步骤2、选用车床对靶面进行切削加工，加工深度为0.5mm；步骤3、采用体积分数为5％盐酸水溶液洗涤去除氧化层，清水冲洗，无水乙醇脱水，进行表面处理；根据切削的深度和修复厚度，计算所需的W5Re合金粉末的质量；称取相应质量的W5Re合金粉末备用；步骤4、将表面处理后的废旧靶盘放入石墨模具中，靶面朝上，加入W5Re粉末，放入压头；采用SPS轴向压力装置对装有废旧靶盘和W5Re合金粉末的石墨模具进行预压，压力为10MPa；步骤5、在预压后的石墨模具外围包裹与石墨模具等高的4～6mm厚的碳毡，再将其置于SPS炉腔中，抽真空至5Pa以下，对W5Re合金粉末和废旧W5Re/TZM复合旋转阳极废旧靶盘进行放电等离子烧结连接。烧结工艺为：轴向压力：采用梯度加压的方式(室温至1400℃，压力为10MPa；1400至1500℃，压力为30MPa)；升温速率：室温至1300℃，升温速率为50℃/min，1300至15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的修复方法，其包括以下步骤：/nS1：对所述废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的表面缺陷进行检查；/nS2：对废旧靶盘表面缺陷进行切削加工，以除去存在缺陷的部分；/nS3：对废旧靶盘进行表面处理，并计算所需WRe合金粉末的质量；/nS4：将表面处理后的废旧靶盘放入石墨模具中，靶面朝上，加入WRe合金粉末；采用SPS轴向压力装置对装有废旧靶盘和WRe合金粉末的石墨模具进行预压，压力为10～15MPa；/nS5：在预压后的石墨模具外围包裹与石墨模具等高的4～6mm厚的碳毡，再将其置于SPS炉腔中，抽真空至5Pa以下，对WRe合金粉末和废旧靶盘进行放电等离子烧结连接，即得到修复完成的WRe/TZM复合旋转阳极靶盘。/n

【技术特征摘要】
1.一种废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的修复方法，其包括以下步骤：
S1：对所述废旧WRe/TZM复合旋转阳极靶盘的表面缺陷进行检查；
S2：对废旧靶盘表面缺陷进行切削加工，以除去存在缺陷的部分；
S3：对废旧靶盘进行表面处理，并计算所需WRe合金粉末的质量；
S4：将表面处理后的废旧靶盘放入石墨模具中，靶面朝上，加入WRe合金粉末；采用SPS轴向压力装置对装有废旧靶盘和WRe合金粉末的石墨模具进行预压，压力为10～15MPa；
S5：在预压后的石墨模具外围包裹与石墨模具等高的4～6mm厚的碳毡，再将其置于SPS炉腔中，抽真空至5Pa以下，对WRe合金粉末和废旧靶盘进行放电等离子烧结连接，即得到修复完成的WRe/TZM复合旋转阳极靶盘。


2.根据权利要求1所述的修复方法，其中，
在步骤S5中的烧结工艺为：
轴向压力：10～30MPa；升温速率：10～60℃/min；烧结温度：1450～1650℃；保温时间：0～10min；降温方式：随炉冷却。


3.根据权利要求2所述的修复方法，其中，
在步骤S5中，在室温至1300℃区间升温速率为30～60℃/min，1300℃至最高烧结温度，为10～30℃/min；所述轴向压力采用梯度加压的方式：当温度<1400℃时，轴向压力为10MPa；当温度≥1400℃时，轴向压力为30MPa。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的修复方法，其中，
所述废旧的WRe/TZM复合旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：张久兴，农滨荣，朱俊康，胡子，韩翠柳，潘亚飞，杨新宇，全昕龙，
申请(专利权)人：合肥工业大学，合肥晶思立新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34