制造耐火金属构件制造技术

本发明专利技术涉及一种借助浇铸来制造耐火金属构件的方法(S1-S12)，这种方法具有下列步骤：制备(S3)泥釉(S)，其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；以及借助浇铸(S4)加工泥釉(S)，尤其薄膜浇铸或泥釉浇铸，使之形成至少一个泥釉层(4)，其中，所述泥釉(S)没有金属粘合剂。借助所述方法(S1-S12)制造构件。本发明专利技术尤其可使用于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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造耐火金属构件
本专利技术涉及一种借助浇铸，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。本专利技术还涉及一种借助所述方法制成的构件。本专利技术尤其可使用于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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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)。分散剂用于改善耐火金属粉末粒子的润湿特性并抑制结块。溶剂，例如乙醇和/或甲苯，溶解尤其粘合剂的有机成分，例如聚乙烯醇缩醛BR18。通过搀合一种增塑剂，可以调整所浇铸泥釉层的柔性和强度，并因而调整其可操作性。通过不同的搅拌和磨碎过程，制成一种均匀的泥釉。应必要的是，泥釉在浇铸前除气，以避免在泥釉层内起泡。为了加工泥釉，可例如在摆动式搅拌机内、在球磨机内等，进行各种粉末的混合。一种扩展设计是，浇铸包括薄膜浇铸或薄膜铸造过程。薄膜浇铸技术基本上是众所周知的，不需要在这里进一步说明。原则上可以使用所有适合的薄膜铸造方法。对于薄膜浇铸的情况所得到的泥釉层也称为生薄膜，它浇铸在载体薄膜上。生薄膜可以是独立的工件，它尤其接着通过热力过程加工为成品。一种扩展设计是，生薄膜直接施加在构件上，以及尤其通过接着的热处理成为复合组件。这形成一种有耐火金属涂层的构件。一种扩展设计是，所述浇铸包括泥釉浇铸或泥釉铸造过程。在这里，载体一次或多次通过泥釉抽拉或因而被喷射。载体也可以包括要如此涂层的构件。然后沉积的泥釉层可以与载体一起热处理(尤其去除粘合剂和/或烧结)。从而形成一个耐火金属构件，包括作为基体的载体和至少一个耐火金属层。泥釉层尤其能作为泥釉的薄层存在，也就是说尤其还含有机粘合剂。泥釉层，尤其生薄膜，为了进一步加工尤其能够是形状稳定的。有一项设计是，泥釉有陶瓷粒子。由此尤其可以影响随后制成的耐火金属构件的再结晶特性和/或强度。此外，存在陶瓷在弥散固化时还尤其稳定精细结构和抑制再结晶，由此使耐火金属构件获得更强的耐受(例如通过局部热交变负荷引发的)热冲击的抵抗能力。还有一项设计是，陶瓷有La2O3，Y2O3，TiC和/或HfC或由其组成。陶瓷粒子可尤其作为陶瓷粉末存在于泥釉中。一种陶瓷粉末可尤其作为微小或微粉末存在。陶瓷与金属粉末的混合可以与其余泥釉成分一起进行，或通过一种可选择的在前面已说明的搅拌和磨碎过程(例如在球磨机、碾磨机等中)达到。此时尤其还能调整粒度分布。还有另一项设计是，至少一种耐火金属粉末粒度的中数D50小于2微米。通过这种小的粒度，抑制基于高烧结温度的晶粒生长，因为使用这种精细的粉末级分，所以能够实现高的烧结反应性，并因而较低的最终烧结温度。还有一项设计是，(各个)泥釉层的厚度为约20微米至约3毫米。由此为了安置耐火金属粉末更多的晶粒可以制备足够大的层厚。此外还因而能保征各种泥釉成分沿厚度有足够的均质性。一种扩展设计是，层厚相应于至少一种耐火金属粉末和/或陶瓷粉末最大粒子的至少约5倍至10倍。由此避免薄膜沿其厚度或高度只通过少量晶粒构成。其结果是，再次改善机械性能。还有一项设计是，泥釉借助薄膜浇铸(作为生薄膜)施加在载体薄膜上。这使生薄膜的操作，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种借助浇铸来制造耐火金属构件的方法(S1‑S12)，其中，所述方法有下列步骤：‑制备(S3)泥釉(S)，其含有由至少一种耐火金属或其化合物组成的粉末和至少一种粘合剂；以及‑浇铸(S4)泥釉(S)，尤其薄膜浇铸或泥釉浇铸，使之成为至少一个泥釉层(4)，其中‑所述泥釉(S)没有金属粘合剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.24 DE 102012217191.61.一种借助浇铸来制造耐火金属构件的方法，其中，所述方法有下列步骤：-制备泥釉(S)，其含有由至少一种耐火金属或其化合物组成的粉末和至少一种粘合剂；以及-浇铸泥釉(S)，使之成为至少一个泥釉层(4)，-将多个所述泥釉层(4)互相堆叠，其中所述堆叠包括层压和/或彼此相继的多次浇铸和/或等静压制，其中-所述泥釉(S)没有金属粘合剂。2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述浇铸为薄膜浇铸或泥釉浇铸。3.按照权利要求1所述的方法，其中，所述泥釉(S)具有陶瓷粒子。4.按照权利要求3所述的方法，其中，所述陶瓷粒子具有La2O3，Y2O3，TiC和/或HfC。5.按照权利要求3所述的方法，其中，粉末粒子的粒度的中数D50小于2微米。6.按照权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述粉末是一种由纯钨、WRe或WTa组成的粉末。7.按照权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述粘合剂具有至少一种有机粘结剂。8.按照权...

【专利技术属性】
技术研发人员：M索莫尔，S拉姆彭舍夫，S沃尔特，E沃纳，H冯德维兹，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE