專利名稱：類陶瓷材質(zhì)樂器材料及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種樂器材料及其制備方法，尤指有關(guān)于一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料及其制程而言。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的樂器，從木制樂器至金屬或金屬合金，如銅、銀、鎳、不銹鋼、白金…等等材質(zhì)，一直都在追求硬度的提升，以求取材質(zhì)優(yōu)越性部份，例如材質(zhì)硬度越高，其反應(yīng)越快，傳遞也越好，而音波傳遞損失少，效率好，振動(dòng)效益高，另外其抗熱漲冷縮的能力越佳，音頻的穩(wěn)定度也越好；而前述傳統(tǒng)樂器材質(zhì)的硬度并不高(約在100-200Hv)，所以其傳遞的效率、抗熱漲冷縮能力、及音頻的穩(wěn)定度都還不是最佳化。
另外，前述傳統(tǒng)所使用金屬或合金材質(zhì)的樂器，其制程中很多地方需要經(jīng)過加溫焊接，而這會(huì)造成焊接處與非焊接處的材質(zhì)應(yīng)力不平均，使得音頻傳遞不穩(wěn)定。
再者，前述樂器所用傳統(tǒng)的金屬材質(zhì)，如銅、銀、鎳、不銹鋼、白金或其合金，其重量一般都很重，所以樂器體積都盡量往小而輕巧的方向發(fā)展，以減輕其重量，并降低使用者使用時(shí)的支撐負(fù)荷，但是也相對的減少了樂器本身的共振體積。
而在制程上，傳統(tǒng)金屬樂器通常較為繁瑣，在這里就以笛子的制作做為背景說明。圖6為傳統(tǒng)笛子主體的部份立體圖，圖7為其斷面圖，而圖8為其按鍵部份的正面圖，圖9為按鍵的側(cè)視斷面圖。其中管體6的部份包含了鍵柱板(reb)61、鍵柱(post)62、鍵柱孔63，在制程上必須用抽管機(jī)來抽管體6，并經(jīng)抽孔機(jī)來形成音孔64，而鍵柱板61則經(jīng)沖床加工成型，鍵柱62則經(jīng)車床加工而成，再加上鍵柱孔63的加工成型，最后必須利用銀焊將鍵柱62與鍵柱板61焊接固定，冉將焊好的鍵柱62與鍵柱板61與管體6錫焊固定。
按鍵7的部份，其包含了鍵臂(key arm)71，音蓋(cup)72，套管(pipe)73，按片74、彈簧鉤75，成型制程則包含了鍛造成型及切邊、折彎、音蓋72的沖床沖制、整修，套管73則利用抽管機(jī)來成型，并經(jīng)過栽切的加工，按片74的鍛造成型及切邊，彈簧鉤75的車制成型，然后利用銀焊將套管73與鍵臂71、按片74、彈簧鉤75等焊接完成了按鍵7的制作。
由上述管體6與按鍵7的制作了解，其制程非常繁瑣，制程長，樂器的價(jià)格當(dāng)然相對提高。
另外，前述常用樂器材質(zhì)易熱漲冷縮，硬度不夠，變形率高，再加上焊接處多，會(huì)造成音頻傳遞不穩(wěn)定。
由此可知，樂器材料及制程尚有進(jìn)步空間。而陶瓷是一種硬度夠又是很好的音頻傳遞材料，但確是容易碎裂，而如何保持陶瓷良好的特性又能兼具有很好的強(qiáng)度，能克服制程上的問題，為本發(fā)明所要面臨的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在解決前述問題而提供一種類陶瓷的樂器材料及其制備的方法。
本發(fā)明的特征主要在提供一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料，包含了具有在輕金屬或輕金屬合金的表面形成一類陶瓷氧化膜覆層。
該金屬或金屬合金選自鋁、鎂、鈦、鈷、鎘、鋁鎂合金、鋁合金、鎂合金、鈦合金。
氧化膜覆層至少包含了最上層高密度多孔性氧化物陶瓷層(highlyporous oxide ceramic layer)、第二層低密度多孔性氧化物陶瓷層(slightlyporous oxide ceramic layer)，以及第三層?xùn)艑?Barrier layer)。
該類陶瓷氧化膜覆層的硬度在500-2000Hv。
本發(fā)明的另一特征亦包括一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備方法，以獲得上述的一種類陶瓷材質(zhì)的樂器材料，其方法包括有選擇至少一輕金屬或輕金屬合金的樂器基材，以及一輔助電極，置于一液體環(huán)境中，并對樂器基材與輔助電極間施加一電位差，使得樂器基材表面產(chǎn)生電弧放電，而由其釋放的能量氣化并離化附近電解液產(chǎn)生電漿，而在樂器基材表面形成一層類陶瓷材質(zhì)的氧化膜。
上述步驟中的液體包含水或純水。
進(jìn)一步的方法是在液體中加入添加劑或鈍化劑，以改變其液體的導(dǎo)電度。
該樂器基材選自鋁、鎂、鈦、鈷、鎘、鋁鎂合金、鋁合金、鎂合金、鈦合金。
進(jìn)一步方法是利用擠型成型法制作樂器基材雛型，并再經(jīng)二次加工成預(yù)定的樂器基材形狀。
該方法是利用CNC(數(shù)控機(jī)床)進(jìn)行二次加工。
進(jìn)一步包含利用一體射出成型該樂器基材形狀。
進(jìn)一步包含利用雕刻方式形成該樂器基材形狀。
所述方法是利用CNC或/及線切割來進(jìn)行雕刻。
進(jìn)一步方法包含，該樂器基材選自鎂或鎂合金，而其方法的步驟是在液體溶液中加入鋁的磷酸鹽或硫酸鹽與鎂共同氧化形成Mg-AL-O化合物覆膜，而由于電弧放電所產(chǎn)生的高活性電漿與高溫的作用，令鎂或鎂合金表面形成一層陶瓷結(jié)構(gòu)的氧化膜。
該樂器基材選自鋁或鋁合金，而其液體溶液則為低濃度的堿性硅酸鹽溶液。
經(jīng)過該方法而在樂器基材表面所形成的類陶瓷材質(zhì)的氧化膜至少包含了最上層高密度多孔性氧化物陶瓷層(highly porous oxide ceramiclayer)、第二層低密度多孔性氧化物陶瓷層(slightly porous oxide ceramiclayer)，以及第三層?xùn)艑?Barricr layer)。
該類陶瓷材質(zhì)氧化膜的硬度介于500-2000Hv。


圖1本發(fā)明方法經(jīng)擠型成型后但未經(jīng)二次加工的笛子管體粗胚的立體圖。
圖2本發(fā)明方法經(jīng)擠型成型后并經(jīng)二次加工后的笛子部份管體的立體圖。
圖3本發(fā)明方法的擠型成型制程后但未經(jīng)二次加工的一種笛子按鍵粗胚的立體圖。
圖4本發(fā)明方法的擠型成型制程后并經(jīng)二次加工后的一種笛子按鍵立體圖。
圖5依本發(fā)明的方法而在樂器基材表面所形成的氧化膜斷面圖。
圖6傳統(tǒng)笛子主體部份立體圖。
圖7為圖6的斷面圖。
圖8為傳統(tǒng)笛子的一種按鍵的正面圖。
圖9為圖8的側(cè)視斷面圖。
具體實(shí)施例方式
以下為本發(fā)明較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述本發(fā)明主要是提供一種類陶瓷材質(zhì)的樂器材料的制備，其包括有下列步驟選擇至少一輕金屬或輕金屬合金的樂器基材，以及至少一輔助電極，將其置于一液體環(huán)境中，并對樂器基材與輔助電極間施加一電位差，使得樂器基材表面產(chǎn)生電弧放電，而由其釋放的能量氣化并離化附近電解液產(chǎn)生電漿，而在樂器基材表面形成一層類陶瓷的氧化膜。
本發(fā)明中，在樂器基材表面所產(chǎn)生的電弧放電所形成的電漿使輔助電極氧化生成和傳統(tǒng)陽極處理產(chǎn)生完全不同的氧化膜覆層—類陶瓷，且高溫造成覆膜部份熔解，而改變覆膜孔隙度與其微結(jié)構(gòu)。
而本發(fā)明前述的樂器基材可選用如鋁、鋁合金、鎂、鎂合金、鈦、鈦合金、鋯、鋯合金、鎘、鎘合金等。
前述樂器基材的成型加工方法一般采用下列方式1、擠型成型法利用一套擠型模具，將材料以壓擠設(shè)備壓擠成型，并及/或再經(jīng)二次加工成預(yù)成型的形狀。其特別適用在鋁、鎂材質(zhì)或其合金材質(zhì)。
以下以笛子為實(shí)施例做為本發(fā)明與已有笛子制程比較的參考。其中圖2是以本發(fā)明經(jīng)擠型成型并經(jīng)CNC二次加工后的笛子管體立體圖，而圖1則是擠型成型后但未經(jīng)二次加工的笛子管體粗胚立體圖。其中，笛子經(jīng)擠型完成的管體1包含了鍵柱11、鍵柱板12、鍵柱孔13等雛形(參見圖1)，再經(jīng)CNC的二次加工，便完成了其笛子管體1的整個(gè)形狀(參見圖2)，其制作速度非常快。
另外，圖3則是利用本發(fā)明擠型成型后但未經(jīng)二次加工的笛子按鍵雛型立體圖，而圖4則是利用本發(fā)明擠型成型并經(jīng)二次加工，例如經(jīng)CNC加工后的立體圖。依據(jù)本發(fā)明所形成的如圖3所示的按鍵2雛形，就已包含了套管21、鍵臂22及音蓋23的雛形，只要再經(jīng)CNC的二次加工，便完成了如圖4所示的按鍵2的成型，制作速度非?？臁?br> 2、射出成型法本發(fā)明主要是將鋁、鋁合金，鎂或鎂合金…等材料熔化，并以模具及射出成型設(shè)備射出成型，可以一次完成預(yù)定形狀的樂器基材，如圖2或圖4所示的笛子管體及笛子按鍵的造型，都可以以射出成型法一體成型，而不需再經(jīng)其他的加工程序。
3、雕刻成型法本發(fā)明主要將樂器的素材，如鋁、鎂、鈦…或其合金等材料經(jīng)過雕刻方式，將如管體1及其鍵柱11、鍵柱板12、鍵柱孔13、音孔14、按鍵2及其鍵臂22、套管21、音蓋23等一體雕刻完成如圖2及圖4的笛子及其按鍵形狀。
而工具的使用上，可以采用CNC、線切割、金屬加工機(jī)械及其他的雕刻工具。
以上三種基材的成型方法，可以依預(yù)成型樂器的形狀來選擇其中較適合的方法或混合二種以上的方法來使用。
前述所指的液體環(huán)境，最主要為水溶液的環(huán)境，尤其純水為較佳的選擇。另外，為了改變液體的導(dǎo)電度，可以在液體中加入適度的添加劑或鈍化劑，或者視情況加入一些化合物，例如當(dāng)樂器基材選擇鋁或鋁合金材質(zhì)時(shí)，可加入適量的堿性硅酸鹽，使成為低濃度的堿性硅酸鹽溶液。
當(dāng)樂器基材選擇鎂或鎂合金材質(zhì)時(shí)，則可以在液體溶液中加入鋁的磷酸鹽或硫酸鹽與鎂共同氧化形成Mg-AL-O化合物的覆膜。
本發(fā)明的輔助電極是采用不銹鋼材，一般放在陽極，其在反應(yīng)中主要在提供電流的進(jìn)出，進(jìn)行溶液的法拉第反應(yīng)，所以幾乎沒有損耗產(chǎn)生。
請參見圖5所示，由前述方法而在樂器基材3表面所形成的氧化膜覆層31至少包括有第一層高密度多孔性氧化物陶瓷層(highly porous oxideceramic layer)311，第二層低密度多孔性氣化物陶瓷層(slightly porous oxideceramic layer)312，以及第三層?xùn)艑?Barrier layer)313。其中第一層的結(jié)構(gòu)，孔隙度高，硬度較低，適合涂裝第二層密度高，甚至達(dá)零孔隙，具有高硬度及耐蝕性，而其硬度約在500-2000Hv；而第三層則是屬于擴(kuò)散層。
經(jīng)由本發(fā)明制備的類陶瓷材質(zhì)樂器材料，其硬度非常高，抗熱漲冷縮能力好，對于音波傳遞的損失少，振動(dòng)效益及音頻穩(wěn)定度高；再加上由于本身采用輕金屬，重量非常輕，在相同的重量條件下，可以增加其體積，以增加樂器本身的共振體積，而得到較佳的共振效果；另外，經(jīng)由本發(fā)明制備的類陶瓷材質(zhì)樂器，并可得到良好且寬廣的音域表現(xiàn)。
而利用本發(fā)明制備的樂器或其配件，包括諸如各式笛子，如短笛、長笛、直笛，豎笛(單簧管)、雙簧管，巴松管及其吹嘴，薩克斯風(fēng)及其吹嘴，小喇叭及其吹嘴，鋼琴琴鍵、琴槌本體，口風(fēng)琴、提琴，音響喇叭振動(dòng)膜、音箱…等等。
以上實(shí)施例僅做為本發(fā)明的一說明，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明的專利范圍，亦即，凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明的專利涵蓋范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種類陶瓷材質(zhì)的樂器材料的制備，包括步驟如下選擇至少一輕金屬或輕金屬合金的樂器基材，以及一輔助電極，置于一液體環(huán)境中，并對樂器基材與輔助電極間施加一電位差，使得樂器基材表面產(chǎn)生電弧放電，而由其釋放的能量氣化并離化附近電解液產(chǎn)生電漿，而在樂器基材表面形成一層類陶瓷材質(zhì)的氧化膜。
2.如權(quán)利要求1所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，步驟中的液體包含水或純水。
3.如權(quán)利要求1所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，進(jìn)一步的方法是在液體中加入添加劑或鈍化劑，以改變其液體的導(dǎo)電度。
4.如權(quán)利要求1所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，該樂器基材選自鋁、鎂、鈦、鈷、鎘、鋁鎂合金、鋁合金、鎂合金、鈦合金。
5.如權(quán)利要求4所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，進(jìn)一步方法是利用擠型成型法制作樂器基材雛型，并再經(jīng)二次加工成預(yù)定的樂器基材形狀。
6.如權(quán)利要求5所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，該方法是利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行二次加工。
7.如權(quán)利要求4所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，進(jìn)一步包含利用一體射出成型該樂器基材形狀。
8.如權(quán)利要求4所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，進(jìn)一步包含利用雕刻方式形成該樂器基材形狀。
9.如權(quán)利要求8所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，所述方法是利用數(shù)控機(jī)床或/及線切割來進(jìn)行雕刻。
10.如權(quán)利要求1所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，進(jìn)一步方法包含利用擠型成型法制作樂器基材雛型，并再經(jīng)二次加工成預(yù)定的樂器基材形狀。
11.如權(quán)利要求10所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，進(jìn)一步方法是利用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行二次加工成型。
12.如權(quán)利要求1所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，進(jìn)一步方法包含利用一體射出成型該樂器基材形狀。
13.如權(quán)利要求1所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，進(jìn)一步方法包含利用雕刻方式形成該樂器基材形狀。
14.如權(quán)利要求13所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，進(jìn)一步方法是利用數(shù)控機(jī)床或/及線切割進(jìn)行雕刻。
15.如權(quán)利要求1所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，進(jìn)一步方法包含，該樂器基材選自鎂或鎂合金，而其方法的步驟是在液體溶液中加入鋁的磷酸鹽或硫酸鹽與鎂共同氧化形成Mg-AL-O化合物覆膜，而由于電弧放電所產(chǎn)生的高活性電漿與高溫的作用，令鎂或鎂合金表面形成一層陶瓷結(jié)構(gòu)的氧化膜。
16.如權(quán)利要求1所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，該樂器基材選自鋁或鋁合金，而其液體溶液則為低濃度的堿性硅酸鹽溶液。
17.如權(quán)利要求1所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，經(jīng)過該方法而在樂器基材表面所形成的類陶瓷材質(zhì)的氧化膜至少包含了最上層高密度多孔性氧化物陶瓷層、第二層低密度多孔性氧化物陶瓷層，以及第三層?xùn)艑印?br> 18.如權(quán)利要求1所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料的制備，其特征在于，該類陶瓷材質(zhì)氧化膜的硬度介于500-2000Hv。
19.一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料，包含具有在輕金屬或輕金屬合金的表面形成一類陶瓷氧化膜覆層。
20.如權(quán)利要求19所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料，其特征在于，該金屬或金屬合金選自鋁、鎂、鈦、鈷、鎘、鋁鎂合金、鋁合金、鎂合金、鈦合金。
21.如權(quán)利要求19所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料，其特征在于，氧化膜覆層至少包含了最上層高密度多孔性氧化物陶瓷層、第二層低密度多孔性氧化物陶瓷層，以及第三層?xùn)艑印?br> 22.如權(quán)利要求19所述的一種類陶瓷材質(zhì)樂器材料，其特征在于，該類陶瓷氧化膜覆層的硬度在500-2000Hv。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)一種類陶瓷樂器材料的制備，包括下列步驟包含利用擠型成型法或一體射出成型法或雕刻成型法或其混合方法，對選自至少一輕金屬或輕金屬合金的樂器材料施以預(yù)成型為一樂器基材，然后將該預(yù)成型樂器基材以及一輔助電極置于一液體環(huán)境中，并對樂器基材與輔助電極間施加一電位差，使得樂器基材表面產(chǎn)生電弧放電，而由其釋放的能量氣化并離化附近電解液產(chǎn)生電漿，而在樂器基材表面形成一層類陶瓷材質(zhì)的氧化膜。
文檔編號C25D11/00GK1605659SQ200310101208
公開日2005年4月13日 申請日期2003年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月9日
發(fā)明者郭俊峯 申請人:郭俊峯