一種非晶態合金在樂器上的用途的製作方法

2023-12-02 21:46:06 1

本發明涉及一種非晶態合金在樂器上的用途，特別是一種非晶態合金在樂器發聲部件的用途。

背景技術：

簧片是管樂器上的發聲部件，是由三角向上翹起的舌簧和簧框構成，舌簧的尾部與簧框為一體，兩側與簧框有細小的間隙，當舌簧受到氣壓時，向下彎曲，彎曲角度超過舌框平面時，出現漏氣，舌簧回到原狀態，為周期自由式振動。簧片的加工要求極高，簧片的縫隙過大時，舌簧失去壓力，振動達不到要求，縫隙過小，容易產生刮簧，加工難度大，簧片標準不一致，廢品率高，單件加工工時長，成本高。由此可見，簧片必須有許多優異的性能，包括高機械強度、高抗鬆弛性、高抗腐蝕性、單件加工簡單，並且加工時長短等。

打擊樂器也叫「敲擊樂器」，是一種以打、搖動、摩擦、刮等方式產生效果的樂器族群。打擊樂器可能是最古老的樂器。有些打擊樂器不僅僅能產生節奏，還能作出旋律和合聲的效果。包括膜鳴樂器和體鳴樂器，(1)「革鳴樂器」也叫「膜鳴樂器」，就是通過敲打蒙在樂器上的皮膜或革膜而發出的樂器，如各種鼓類樂器；(2)體鳴樂器現代樂器分類法中的一大類樂器。這類樂器以一定形狀的發聲物質為聲源體，在自由狀態下(不予變形或附加張力等)受激發聲，無其他媒介振動體。概述體鳴樂器主要包括打擊樂器類中除鼓外的其他樂器；還包括傳統分類法未能列入的一些樂器，如口簧、散扎(非洲)、八音盒、玻璃琴等。此外，還包括一些常用作樂器的生產和生活器具，如缶、水盞(中國古代)、樂杵(中國臺灣省)、樂杯(歐美)和賈爾達倫格樂碗(印度)等。還包括仿聲器或效果器，如樂砧、橇鈴和蹄聲殼等。由於體鳴樂器的發聲是依靠其本身的振動發聲的，如果其表面在潮溼環境中被腐蝕或被人體的汗液、油脂等侵蝕，都會導致其聲音的改變。因此，高的抗腐蝕性能夠保持體鳴樂器表面光澤性，從而保證體鳴樂器的音質和演奏性能，能夠使其具有較長的使用壽命。

琴弦是弦樂器和擊弦樂器上激發聲音的線，是弦樂器最重要的組成部分。其工作原理是，在一定的張力作用下通過摩擦、彈擊等手法激發弦振動，並經共鳴腔放大得到樂音。琴弦必須具有許多優異的性能，包括高機械強度、高抗鬆弛性、高抗腐蝕性等。

高的機械強度能夠允許琴弦加載到其調音頻率，並在演奏時能夠有效地抵抗琴弦張力的變化。琴弦的直徑決定了其所需的機械強度，直徑越細，所需的機械強度越高，並用於較高的音調。

高的抗鬆弛性能夠使琴弦更好地保持其音調，並減小重新調音的頻率，延長琴弦的使用壽命。人耳器官可以探測到1Hz的差異，即使是1N力的損耗也會引起聽覺上較大的差異，這將增加琴弦調音的頻率並減少琴弦的使用壽命。因此，為了提高調音穩定性、音質和琴弦的壽命，琴弦材料必須具有高的抗鬆弛性。

高的抗腐蝕性能夠保持琴弦表面光澤性，從而保證琴弦的音質和演奏性能。琴弦除了需要抵抗潮溼環境的腐蝕，還需要抵抗人體汗液、油脂等的侵蝕，所以高抗腐蝕性能夠使琴弦具有較長的使用壽命。

通常，簧片、體鳴樂器、琴弦和弦絲的材質主要是高碳鋼、銅等普通金屬製品，其主要優點是容易得到足夠的機械強度並仍保持一定程度的韌性。但高普通的金屬存在著明顯的缺點：一方面，其抗腐蝕性較差，較易生鏽而失去表面光澤，這將嚴重影響樂器的音質及演奏性，更會影響到其的使用壽命，即使採用表面塗覆抗腐蝕劑的方法，也會因發聲部件的振動和亮度的降低以及音質變差而不能成功；另一方面，普通的金屬用在琴弦時，在加載力的作用下有被拉伸的趨向，由此產生的琴弦鬆弛將會引起頻繁的重調音，意味著更多的調試時間和更高的花費。

現有的技術雖然針對這些問題做了一定的改進，但是僅僅是基於這些缺點作出一定程度上的改進，而金屬琴弦、簧片、體鳴樂器的較差的抗鬆弛性、抗腐蝕性和耐磨損性，並沒有得到實質性的改變。因此，尋求新技術得到性能優異的琴弦成為亟待解決的難題。

非晶態合金具有比晶體合金更高的機械強度、抗腐蝕性能和耐磨損性能，而鋯基非晶態合金絲則具有很高的機械強度、抗鬆弛性、抗腐蝕性能和耐磨損性，並且具備音質清脆、定弦快、音高穩定等優點，在樂器方面具有廣闊的應用前景。

技術實現要素：

本發明的目的之一在於提供非晶態合金用於管樂器的簧片、用於敲擊樂器的體鳴樂器、用於弦樂器的琴弦和用於擊弦樂器的弦絲，使其具有很高的機械強度、抗鬆弛性、抗腐蝕性能和耐磨損性的鋯基非晶態合金。

本發明的目的之一在於提供一種鋯基非晶態合金製成的簧片、體鳴樂器、琴弦和弦絲。

本發明的目的之一在於提供一種鋯基非晶合金製成的琴弦或弦絲，在其直徑為0.25mm-0.43mm時，抗拉強度為不小於3000MPa。

本發明的目的之一在於提供一種鋯基非晶態合金製成簧片、體鳴樂器、琴弦和弦絲後，具有比晶體合金更高的機械強度、抗腐蝕性能和耐磨損性能。

實現本發明的技術方案是：一種非晶態合金在樂器上的用途，非晶態合金用於樂器的發聲部件。

具體地，用於管樂器的簧片。

具體地，用於敲擊樂器的體鳴樂器

具體地，用於弦樂器的琴弦

具體地，用於擊弦樂器的弦絲。

具體地，上述非晶態合金為鋯基非晶態合金或鋯基非晶態基複合材料。

具體地，上述鋯基非晶態合金的組成為ZraNibCocCrdSieBfCg，其中a、b、c、d、e、f、g為鋯基非晶態合金中的原子百分比含量，分別為55≤a≤73，10≤b≤17或b＝0，10≤c≤16，0.5≤d≤1或d＝0，3≤e≤16，9≤f≤13，0.1≤g≤0.5。

具體地，上述鋯基非晶態合金中Ni的百分比含量為10≤b≤17。

具體地，上述鋯基非晶態合金中Cr的百分比含量為0.5≤d≤1。

本發明的有益效果是：

(1)對於琴弦而言，最主要的性能是機械強度、抗鬆弛性、抗腐蝕性和表面光潔度，本發明的鋯基非晶態合金絲琴弦並不需要對由於晶體結構引起的較低機械強度、抗鬆弛性和抗腐蝕性進行相關的改進，在獲得優異性能的同時避免了繁瑣的製備工藝。

(2)本發明的鋯基非晶態合金絲琴弦具有更高的機械強度，直徑0.25mm的琴弦，抗拉強度達到3500MPa，值得注意的是，鋯基非晶態合金絲可以製備成或後期冷拔成直徑很細的絲材，而保持較高的機械強度並具有一定的韌性。

(3)本發明的鋯基非晶態合金絲琴弦具有更高的抗鬆弛性能，這將減小琴弦樂器重新調音的頻率，鋯基非晶態合金絲琴弦超強的抗鬆弛性能夠使樂器的重新調音時間延長至100小時或更長。

(4)本發明的非晶態合金管樂器的簧片、敲擊樂器的體鳴樂器、弦樂器的琴弦和擊弦樂器的弦絲，使其具有很高的機械強度、抗鬆弛性、抗腐蝕性能和耐磨損性，表面不需要塗覆任何防腐介質就能夠有效地抵抗因為環境溼度或使用中接觸物質而引起的腐蝕，從而保持其良好的聲學特性。

(5)本發明的一種非晶態合金在樂器上的用途，可以利用非晶合金的加工特性，可以壓鑄成型，直接製造出非晶合金的簧片和體鳴樂器，並且能夠保持各產品性能的一致性，成品率高。

具體實施方式

現在結合具體實施例對本發明作進一步詳細的說明。

實施例1

鋯基非晶態合金絲琴弦成分如下(均按原子百分比計)：Zr55～69.5Ni10～12.5Co10～12.4Cr0.5～1Si3～6.1B9.6～13C0.1～0.5。

通過熔體拉絲技術，經過冷拔處理後，由多根鋯基非晶態合金絲絞合製得直徑為0.25mm的琴弦，並通過SS-EN10002-1金屬材料拉伸標準測量琴弦的抗拉強度和屈服強度，並參照文獻CN 101326568B中測試抗鬆弛性的方法測試本發明中琴弦的抗鬆弛性能，具體測試過程如下：

通過用琴撥每分鐘撥動琴弦200次來測試其抗鬆弛性，琴弦總長度65cm,琴撥的撥動部位距離力傳感器18cm，測試時長24h，其中，琴弦的每個端點處擱在兩個塑料件上，每個端點和其相應的力傳感器之間的距離是5cm。

將相關的測試結果與文獻中的數據進行比較，結果列於表1。

通過表1中不同材質琴弦機械強度的對比可知，本實施例中的鋯基鋯基非晶態合金絲琴弦的屈服強度3325MPa和抗拉強度3514MPa，均大大高於其他材質的琴弦；表1中不同材質琴弦抗鬆弛性能的對比可知，本實施例中鋯基鋯基非晶態合金絲琴弦在經歷24h的測試後，音頻損失明顯低於其他琴弦，說明其抗鬆弛性能的優越性。由於人耳能夠分辨出1Hz音頻的變化，本發明的鋯基鋯基非晶態合金絲琴弦，經過24h測試後頻率損失僅為0.24Hz，重新調音的時間為100h，大大優於相同直徑的其他類型的琴弦。

實施例2

鋯基非晶態合金絲琴弦成分如下(均按原子百分比計)：Zr59～73Co12.5～16Cr0.5～1Si11.6-16B9～11.3C0.1～0.5。

通過熔體拉絲技術，經過冷拔處理後，由多根鋯基非晶態合金絲絞合製得直徑為0.33mm的琴弦，並通過SS-EN10002-1金屬材料拉伸標準測量琴弦的抗拉強度和屈服強度，並參照文獻CN 101326568B中測試抗鬆弛性的方法測試本發明中琴弦的抗鬆弛性能，具體測試過程如下：

通過用琴撥每分鐘撥動琴弦200次來測試其抗鬆弛性，琴弦總長度65cm,琴撥的撥動部位距離力傳感器18cm，測試時長24h，其中，琴弦的每個端點處擱在兩個塑料件上，每個端點和其相應的力傳感器之間的距離是5cm。

將相關的測試結果與文獻中的數據進行比較，結果列於表1。

通過表1中不同材質琴弦機械強度的對比可知，本實施例中的鋯基鋯基非晶態合金絲琴弦的屈服強度3091MPa和抗拉強度3243MPa，均大大高於其他材質的琴弦；表1中不同材質琴弦抗鬆弛性能的對比可知，本實施例中鋯基鋯基非晶態合金絲琴弦在經歷24h的測試後，音頻損失明顯低於其他琴弦，說明其抗鬆弛性能的優越性。由於人耳能夠分辨出1Hz音頻的變化，本發明的鋯基鋯基非晶態合金絲琴弦，經過24h測試後頻率損失低於0.23Hz，重新調音的時間為105h，大大優於相同直徑的其他類型的琴弦。

實施例3

鋯基非晶態合金絲琴弦成分如下(均按原子百分比計)：Zr69～71.4Ni14.5～15.6Si4～4.9B9.4～11.1C0.1～0.5。

通過熔體拉絲技術，經過冷拔處理後，由多根鋯基非晶態合金絲絞合製得直徑為0.43mm的琴弦，並通過SS-EN10002-1金屬材料拉伸標準測量琴弦的抗拉強度和屈服強度，並參照文獻CN 101326568B中測試抗鬆弛性的方法測試本發明中琴弦的抗鬆弛性能，具體測試過程如下：

通過用琴撥每分鐘撥動琴弦200次來測試其抗鬆弛性，琴弦總長度65cm,琴撥的撥動部位距離力傳感器18cm，測試時長24h，其中，琴弦的每個端點處擱在兩個塑料件上，每個端點和其相應的力傳感器之間的距離是5cm。

將相關的測試結果與文獻中的數據進行比較，結果列於表1。

通過表1中不同材質琴弦機械強度的對比可知，本實施例中的鋯基鋯基非晶態合金絲琴弦的屈服強度2903MPa和抗拉強度3087MPa，均大大高於其他材質的琴弦；表1中不同材質琴弦抗鬆弛性能的對比可知，本實施例中鋯基鋯基非晶態合金絲琴弦在經歷24h的測試後，音頻損失明顯低於其他琴弦，說明其抗鬆弛性能的優越性。由於人耳能夠分辨出1Hz音頻的變化，本發明的鋯基鋯基非晶態合金絲琴弦，經過24h測試後頻率損失低於0.21Hz，重新調音的時間為114h，大大優於相同直徑的其他類型的琴弦。

表1

根據本發明的內容，鋯基非晶態合金絲琴弦可以在其表面包裹其他材質的股線，如金屬股線、尼龍股線等，芯絲材質則為鋯基非晶態合金絲。

根據本發明的鋯基非晶態合金絲琴弦可用於各種弦樂器，包括小提琴、大提琴、鋼琴、吉他、豎琴等等。琴弦可以由單根鋯基非晶態合金絲構成，也可以由多根鋯基非晶態合金絲線絞合或纏繞構成。

實施例4

鋯基非晶態合金簧片成分如下(均按原子百分比計)：Zr58.8Ni15.3Co10Cr0.7Si4.9B9.8C0.5。

將非晶態合金加工成尺寸50*34*1mm的簧片5片編號分別為1號、2號、3號、4號、5號，噴嘴參數為10*12*1mm，噴嘴到黃片尖端的距離為4mm，入口壓力的範圍分別為0.1MPa、0.2MPa和0.5MPa，簧片的基頻如表2所示。

表2：

實施例5

鋯基非晶態合金體鳴樂器成分如下(均按原子百分比計)：Zr65.2Ni10.3Co10.4Cr0.6Si4.1B9.1C0.3。

非晶態合金加工成鑼，可直接通過壓鑄成型，製備出的鑼，聲音響亮、隔離雜音、音頻寬厚、音質純真、防潮、強度高、耐疲勞、具有優異的可設計性、成型方便靈活、長期使用不易被腐蝕等特點。

由於其優異的可設計性和成型方便的特性，還可以製備複雜形狀的體鳴樂器，或具有複雜音路的樂器。

以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。