用于制造或再加工溅射靶和X-射线阳极的涂覆方法技术

公开了一种再加工或生产溅射靶或Ｘ－射线阳极的方法，其中，气流与选自铌、钽、钨、钼、钛、锆、它们中的两种或多种的混合物、以及它们中的至少两种的合金或它们与其它金属的合金的粉末材料形成气体／粉末混合物，所述粉末的粒度为０．５－１５０μｍ，其中，将超音速赋予所述气流，并将超音速的喷射口导向要再加工或生产的物体的表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在溅射靶或x-射线阳极上施加层的方法，所述层仅含有少量的气体杂质如氧气。
技术介绍
在表面上施加难熔金属层会产生许多问题。在熟悉的方法中，金属通常完全或部分熔化，结果金属易于氧化或吸收其它 气体杂质。因此，必须在惰性气体或真空中进行常规的方法如堆焊和等离子喷涂。在这种情况下，需要较高的设备开销，并且构件的尺寸是受限制的，其中气 体杂质的含量仍然不能令人满意。引入大量的输送到要涂覆的物体上的热会使得变形的可能性非常大，导致这 些方法不能用在复杂构件的情况(通常还包括在低温下熔融的部件)中。具体地说， 这些构件是所谓的溅射靶，即，用在金属的阴极溅射中的金属源。因此，复杂构件 必须在加工之前拆卸，结果导致实践中所述加工不经济，并且只能进行构件材料的 再利用(废弃)。在真空等离子喷涂中，源自使用的电极的钨和铜杂质会引入层中，结果导致 了不利的情况。例如，如果钽或铌层用于防腐，则这些杂质会通过形成所谓的微原 电池降低涂层的保护作用。在溅射靶的情况下，这一污染会导致部件变得不能用。并且，这些方法是熔融冶金方法，总是包含其固有的缺点，如单向颗粒生长。 这具体发生在激光加工中，其中，合适的粉末施加在表面上并且通过激光束熔化。另一个问题是多孔性，这具体可在这样的情况下观察到金属粉末先施加，接着用热源熔化。在WO 02/064287中已试图仅通过用能量束如激光束表面熔化和烧结粉 末颗粒来解决这些问题。但是，结果并不总是令人满意的，较高的设备开销是必需 的，且一些相关的问题确实解决了，但是无论如何在复杂构件中引入高热量的问题 仍然存在。WO-A-03/106,051公开了用于低压冷喷涂的方法和设备。在该方法中，将粉末 颗粒涂料在基本上室温下，于气体中喷涂在工件上。该方法在低于大气压的低压环 境中进行，以加速喷涂的粉末颗粒。使用该方法，粉末涂层形成在工件上。EP-A-1,382,720公开了用于低压冷喷涂的另一种方法和设备。在该方法中，将 要涂覆的靶和冷喷枪置于低于80kPa压力的真空室内。使用该方法，用粉末涂覆工 件。
技术实现思路
鉴于现有技术，本专利技术的目的是提供新颖的用于溅射靶或X-射线阳极的再利 用方法，其中不需要材料的再利用或者靶的拆卸，该方法的区别在于引入的热量低，设备的开销少，对于各种载体材料和溅射材料或x-射线阳极材料具有广泛的应用性，其中，要施加的金属在加工过程中不熔化或表面熔化。通过权利要求1的方法将所需的难熔金属施加到所需的表面上来达到本专利技术 的目的。与常规的热喷涂(火焰、等离子体、高速火焰、电弧、真空等离子体、低压等离子体喷涂)和堆焊(deposit welding)方法不同，没有由涂覆设备中产生的热 能导致的涂覆材料的表面熔化或熔化的方法通常适用于本专利技术。在本文中，要避免 与火焰或热燃烧气体接触，因为它们具有氧化粉末颗粒的作用，会使得所得层中的 氧气含量升高。这些方法，例如冷气体喷涂、冷喷涂方法、冷气体动力学喷涂、动力学喷涂 是本领域技术人员已知的，并且描述在例如EP-A-484533中。根据本专利技术，描述在 专利DE-A-10253794中的方法同样适用。所谓的冷喷涂方法或动力学喷涂方法尤 其适用于本专利技术；描述在特意引用的EP-A-484533中的冷喷涂方法特别适用。用于将涂料施加在溅射靶或X-射线阳极的表面上的有利的方法是这样的方 法，其中，气流与选自铌、钽、钨、钼、钛、锆、它们中的至少两种的混合物、 以及它们中的至少两种的合金或它们相互之间或与其它金属的合金的粉末材 料形成气体/粉末混合物，所述粉末的粒度为0.5-15(Hmi，其中，将超音速赋予 所述气流，形成确保所述气体/粉末混合物中的粉末速度为300-2000m/s (较好 300-1200m/s)的超音速喷射口，并将该喷射口导向物体的表面。在所述物体的表面上，碰撞的金属粉末颗粒形成层，并且所述颗粒严重变形。所述粉末颗粒以确保颗粒的流量密度为0.01-200g/s cm2，较佳的是 0.01-100g/s cm2，非常好的是0.01-20g/s cm2，或者最好是0.05-17g/s cm2的量有利地存在于喷射口中。所述流量密度由式F-m/0/^D、计算，式中F二流量密度，D二喷嘴截面， m二粉末输送速率。例如70g/分钟二1.1667g/s的粉末输送速率是粉末输送速率 的一般例子。在小于2mm的低D值下，可达到明显大于20g/s cm2的值。在这种情况下， 粉末输送速率越高，F可以容易地假定为50g/scn^甚至更高。惰性气体如氩气、氖气、氦气或氮气、或者它们中的两种或多种的混合物 通常用作与金属粉末形成气体/粉末混合物的气体。在特别的情况下，也可使用空气。如果满足了安全规定，也可以使用氢气 或氢气与其它气体的混合物。在该方法的优选的版本中，喷涂包括以下步骤-提供与要通过喷射涂覆的表面相邻的喷射口；-向喷射口提供微粒材料的粉末，所述微粒材料选自铌、钽、钨、钼、钛、 锆、它们中的至少两种的混合物、或者它们相互之间的合金或与其它金属的合 金，所述粉末的粒度为0.5-150pm，所述粉末处于压力下；-在压力下将惰性气体提供到喷射口，以在喷射口处形成静压，并在要涂 覆的表面上喷射所述微粒材料和气体；以及-将喷射口置于小于1个大气压，并且基本上小于喷射口处的静压的低压 区域中，以充分加速所述微粒材料和气体喷射到要所述涂覆的表面上。在该方法的另一个优选的版本中，用冷喷枪和要涂覆的耙进行喷射，所述冷 喷枪置于压力小于80kPa，较佳的是0.1-50kPa，最好是2-10kPa的真空室内。其它有利的实施方式可从权利要求书中看出。以粉末形式用作本专利技术粉末的难熔金属通常具有99%或更高，例如99.5%或 99.7%或99.9%的纯度。根据本专利技术，以金属杂质计，所述难熔金属宜的纯度至少99.95%,具体是至 少99.995%或至少99.999% ，具体是至少99.9995% 。如果使用合金代替单独的难熔金属，至少所述难熔金属具有这一纯度，但是 较佳的是整个合金具有这一纯度，从而能够制得相应的高纯度层。并且，所述金属粉末的氧含量小于1000ppm氧，或者小于500或小于300， 具体的是氧含量小于100ppm。具有至少99.7%，有利的是至少99.9%,具体是 99.95%的纯度，以及小于1000ppm氧，或者小于300ppm氧，具体是小于100ppm 的氧含量的难熔金属粉末特别适用。具有至少99.95%,具体是至少99.995%的纯度，以及小于1000ppm氧，或者 小于500ppm氧或小于300ppm氧，具体是小于100ppm的氧含量的难熔金属粉末 特别适用。具有至少99.999%，具体是至少99.9995%的纯度，以及小于1000ppm氧，或 者小于500ppm氧或小于300ppm氧，具体是小于100卯m的氧含量的难熔金属粉 末特别适用。在所有上述粉末中，其它非金属杂质如碳、氮或氢的总含量，应宜小于500ppm， 较佳的是小于150ppm。具体地说，氧含量宜为50ppm或更少，氮含量为25ppm或更少，碳含量为25ppm 或更少。金属杂质的含量宜为500ppm或更少，较佳的是100ppm或更少，最好是50ppm 或更少，具体是10p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种再加工或制造溅射靶或Ｘ－射线阳极的方法，其中，气流与选自铌、钽、钨、钼、钛、锆、它们中的两种或多种的混合物、以及它们中的至少两种的合金或它们与其它金属的合金的粉末材料形成气体／粉末混合物，所述粉末的粒度为０．５－１５０μｍ，其中，将超音速赋予所述气流，并将该超音速的喷射口导向要再加工或制造的物体的表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-5-5 60/678,0521.一种再加工或制造溅射靶或X-射线阳极的方法，其中，气流与选自铌、钽、钨、钼、钛、锆、它们中的两种或多种的混合物、以及它们中的至少两种的合金或它们与其它金属的合金的粉末材料形成气体/粉末混合物，所述粉末的粒度为0.5-150μm，其中，将超音速赋予所述气流，并将该超音速的喷射口导向要再加工或制造的物体的表面。2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，加入所述气体中的粉末的量保证 颗粒的流量密度为0.01-200g/s cm2，较佳的是0.01-100g/s cm2，非常好的是 0.01-20g/s cm2，或者最好是0.05-17g/s cm2。3. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述喷涂包括以下步骤-提供与要通过喷射涂覆的表面相邻的喷射口；-向喷射口提供微粒材料的粉末，所述微粒材料选自铌、钽、钨、钼、钛、 锆、它们中的至少两种的混合物、以及它们相互之间的合金或与其它金属的合金， 所述粉末的粒度为0.5-150pm，所述粉末处于压力下；-在压力下将惰性气体提供到喷射口，以在喷射口处形成静压，并在要涂覆 的表面上喷射所述微粒材料和气体；以及-将喷射口置于小于1个大气压，并且基本上小于喷射口处的静压的低压的区 域中，以充分加速所述微粒材料和气体喷射到要所述涂覆的表面上。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷涂用冷喷枪和要涂覆的靶 进行，所述冷喷枪置于压力小于80kPa，较佳的是0.1-50kPa，最好是2-10kPa的真空 室内。5. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述接合在物体表面 上的粉末颗粒形成层。6. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，存在的垫板或其它结构部件在再 加工之前不被除去。7. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述气体/粉末混合 物中的粉末速度为300-2000m/s，较佳的是300-1200m/s。8. 如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述施加的层的粒度为5-150|im，较佳的是10-50pm、 10-32拜、10-38拜、10-25,或5-15fim。9. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属粉末中的气 体杂质的含量为200-2500ppm，以重量计。10. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属粉末的氧 含量为小于1000ppm氧，或者小于500、小于300、具体是小于100ppm。11. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述施加的层的氧 含量为小于1000ppm氧，或者小于500、小于300、具体是小于100ppm。12. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述施加的层的气 体杂质含量与初始粉末中的含量的偏差不超过50%。13. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述施加的层的气 体杂质含量与初始粉末中的含量的偏差...

【专利技术属性】
技术研发人员：S齐默尔曼，U帕普，H凯勒，SA米勒，
申请(专利权)人：HC施塔克有限公司，HC施塔克公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]