[发明专利]制造耐火金属构件

说明书

技术领域

本发明涉及一种借助浇铸，尤其薄膜浇铸，制造构件(耐火金属构件)的方法，这种方法具有下列步骤：制备泥釉，它含有由至少一种耐火金属或其化合物组成的粉末以及至少一种粘合剂；以及浇铸泥釉使之形成至少一个泥釉层。本发明还涉及一种借助所述方法制成的构件。本发明尤其可使用于X射线管、加速器靶标或热核反应堆，尤其用于X射线阳极表面或热核反应堆的壁。

背景技术

热核反应堆的壁的面对等离子区的表面或X射线阳极的表面，除了高温外还要经受高的机械热循环负荷，这种机械热循环负荷会导致材料龟裂或还可能熔化。在这两种应用中均使用耐火金属，尤其钨。

为了制造钨重金属合金的平的构件，由WO2007/147792A1已知用于耐火金属的薄膜浇铸工序。WO2007/147792A1公开了一种由钨或钼重金属合金制造平的成形物件的方法，其中，由它们制造用于薄膜浇铸的泥釉，由泥釉浇铸成薄膜，以及薄膜在干燥后去除粘合剂并烧结，以获得成形物件。术语钨或钼重金属合金，按WO2007/147792A1指的是，从由钨重金属合金、钨、钨合金、钼和钼合金组成的材料组中选出的一些材料。钨重金属合金中大约90％重量百分比至大约97％重量百分比由钨或钨合金组成。其余的份额是粘合剂金属。作为金属粘合剂，优先提及所占份额大于1％质量百分比的元素Fe、Ni和/或铜。金属粘合剂用于通过较低的烧结温度简化制造过程，改善机械特性，尤其延展性，以及改善可加工性，例如更好的可切削性。这些材料针对在要屏蔽射线的用户中使用，其中的背景在于合金高的密度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，至少部分克服现有技术的缺点，并尤其提供一种在局部热交变负荷的情况下更稳定的耐火金属构件。

上述技术问题按独立权利要术的特征得以解决。尤其由从属权利要求可得知优选的实施形式。

通过一种借助浇铸制造构件(下文也称为“耐火金属构件”)的方法达到此目的，这种方法有下列步骤：制备泥釉，它含有由至少一种耐火金属或其化合物组成的粉末(“耐火金属粉末”)以及至少一种粘合剂；以及将泥釉浇铸成至少一个泥釉层。这种泥釉无金属粘合剂，也就是说没有金属的粘结剂。没有作为粘结剂的金属，可尤其通过在泥釉中没有作为独立粉末的金属、其混合物或合金实现。所浇铸泥釉的状态基于还含有机物，所以称为“生的”。作为半成品人们在此阶段得到一种“生薄膜”、“生组件”或“生涂层”。

这种方法的优点是，成品耐火金属构件的材料特性，尤其是其高熔点及其抗断裂强度，在受热交变负荷的情况下，不会通过在粘结剂内一种或多种低熔点的金属而变坏(否则就会是这种情况)。因此，如此制成的构件仍能耐受较高的温度而不破坏，和/或有更长的寿命。在这种情况下，这种方法可以用不比存在金属粘结剂时高的或非常高的费用实施。

由此(例如与轧制法相比)，最终的耐火金属构件可以制成具有致密分布和精细的粒度分布的均质、各向同性、细晶粒和低应力的微结构。这尤其还能与各向同性的晶体取向相结合。在有些情况下还希望并能够调整例如涉及机械性质的双情态粒度分布。附加地，例如与轧制法相比，达到在材料内晶粒没有纹理、较小的内应力和取向误差。此外，通过调整晶粒结构(分布/粒度)，可以影响在受局部热循环负荷时的晶界特性和还有断裂特性。此外，所述方法还能实现大面积耐火金属构件的生产。

耐火金属构件原则上可以理解为借助本方法制成的任何物体或工件。

泥釉可理解为具有耐火金属粉末作为固体、适用于实施浇铸的各种含固体的悬浮物。泥釉尤其可以是规定粘度的耐火金属粉末/液体混合物，尤其包括无水的液体。

由至少一种耐火金属或其化合物组成的粉末，可尤其理解为由一种或多种纯耐火金属(例如钨和/或钼)、其合金(例如铼化钨)和/或其化合物组成的一种或多种粉末。耐火金属粉末可例如包括钨、钼、铼和/或钽和/或其合金和/或其化合物。尤其有一种设计是，这种粉末是一种由纯钨、铼化钨WRe或钽化钨WTa组成的粉末。

一种扩展设计是，加工至少一种耐火金属粉末在无氧的条件下进行，例如在保护气体环境、还原环境或在真空的条件下进行。这样做防止耐火金属粉末氧化。

此外还有一种设计是，泥釉中耐火金属或其化合物所占的重量百分比为70％至90％。

粘合剂原则上可以有各种非金属粘结剂或无金属粉末的粘结剂。这种粘结剂粘合耐火金属粉末，功能类似于一种胶。优选的是有机粘结剂，例如聚乙烯醇缩丁醛。

一种扩展设计是，泥釉附加有添加剂，如分散剂、增塑剂、溶剂等。此外，尤其还可以影响泥釉的粘性和所浇铸薄膜的特性(例如其强度或延展性)。