JPH0752995B2 - 音響装置用振動板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は，音響装置における音響装置用振動板に関す
るものである。

〔従来の技術〕

一般に，音響装置用振動板は単板，複数の板を貼り合せ
た構造のもの，ハニカム構造体や発泡樹脂等で充填した
芯材の表裏の最外層に振動板を貼り合せた構造のものが
ある。そして，これらの振動板材料は，従来天然または
合成繊維の単独紙，混合紙または樹脂フイルム，アルミ
ニウムなどの金属等から構成されていた。

次に，この振動板について説明する。一般に，音響装置
用振動板（以下振動板と称する。）は，比弾性率，曲げ
剛性および内部損失が大であることが要求される。ここ
で，比弾性率Ε／ρ（Εはヤング率，ρは密度）が大き
い程，限界共振周波数が高くなり再生周波数帯域が拡大
される。また曲げ剛性Ε・Ｉ（Ｉは断面２次モーメン
ト）が大きい程，歪みが低減され，内部損失が大きい
程，機械的共振の鋭さＱ値が減少して特性の平担化が計
れ，音響性質の良好な振動板が得られる。従来このよう
な見地から振動板材料が種々採用されている。しかし，
これらの特性は互いに相反する要素を持つているため，
既存の単一的材料ですべてを満足させることは非常に困
難であつた。これらを解決するために,2種以上の異なる
材料を用いた複合積層方法による振動板により，互いに
相反する要素，とりわけ高弾性，高剛性と高い内部損失
を両立させるような工夫を施すことも考えられるが，比
弾性率が下がつてしまつたり，生産性も悪くコストが高
くつくなど工業的に見ても充分満足出来るものではなか
つた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の振動板は，以上のように構成されているので，比
弾性率Ε／ρの大きい振動板は，その内部損失が非常に
小さく，特に弾性率に優れるアルミニウムなどの金属板
は，内部損失が小さいため周波数特性において，ピーク
デイツプが生じ，良好な特性が得られなかつた。また，
内部損失を大きくするために，紙，高分子系振動板を貼
り合わせで使用する場合，比弾性率Ε／ρが低く，限界
共振周波数が低くなつてしまうという課題があつた。

この発明は，上述した課題に鑑みなされたもので，振動
板全体の比弾性率及び内部損失を向上させ，しかも従来
と同様の加工性，取扱い性を有する優れた振動板を得る
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この第１の発明に係る単又は複数の層で構成された音響
装置用振動板は、単又は複数の層の少なくとも一層の材
料として、重量百分率で、Siが８〜20重量％と、Fe、Z
r、Ｖ、及びTiからなる群から選ばれた少なくとも１種
の元素、または複数種の元素の合計を0.05〜0.8重量
％、及び希土類元素を0.05〜２重量％と、Na、Srの何れ
かまたは合計で0.1重量％以下を含み、残部がアルミニ
ウム及び不純物からなり、第２相粒子の平均粒径が10μ
ｍ以下である防振性アルミニウム合金を用いたものであ
る。

また、第２の発明に係る単又は複数の層で構成された音
響装置用振動板は、単又は複数の層の少なくとも一層の
材料として、重量百分率で、Niが４〜10重量％と、Fe、
Zr、Ｖ、及びTiからなる群から選ばれた少なくとも１種
の元素、または複数種の元素の合計を0.05〜0.8重量
％、及び希土類元素を0.05〜２重量％とを含み、残部が
アルミニウム及び不純物からなり、第２相粒子の平均粒
径が10μｍ以下である防振性アルミニウム合金を用いた
ものである。

また、第３の発明に係る音響装置用振動板の少なくとも
一部にもちいる防振性アルミニウム合金の構成材料とし
て、さらにSnを0.005〜0.1重量％加えたものである。

〔作用〕

この第１及び第２の発明に係る防振性アルミニウム合金
の構成において、上記の構成のように、Alの中にSi又は
Niを添加すると、マトリクスであるAl中にSi又はNi粒子
が析出し、共晶結晶を形成する。そして、第２相である
Si又はNi粒子の界面が振動を吸収し、減衰能を向上させ
る。

また、Fe、Zr、Ｖ、Ti及び希土類元素を含有させること
により、前記共晶結晶を微細化し、減衰能をより向上さ
せる。

またさらに、上記第１の発明に係る構成にNa、Srの何れ
かまたは両者を加えることによりSi粒子を微細化させ
る。

さらに、第３の発明に係る防振性アルミニウム合金の構
成において、上記第１及び第２の発明に係る防振性アル
ミニウム合金に、さらにSnを0.005〜0.1重量％加えるこ
とにより、粒界の粘性を増大させることで、結果的には
振動板の比弾性率、内部損失を向上させる。

〔実施例〕

以下，この発明の実施例を図について説明する。第１図
は第一実施例で，単板の振動板（１）からなり，この振
動板を防振性アルミニウム合金で形成したものである。
第２図は第二実施例で，複数板（1a）（1b）を貼り合せ
た振動板であり，少なくとも一面を防振性アルミニウム
合金としたものである。第３図は第三実施例であり，ハ
ニカム構造体や発泡樹脂等で充填した芯材（1c）の表裏
面に貼り合せた振動板（1a），（1b）の少なくとも一面
を防振性アルミニウム合金で形成したものである。

この発明において振動板に用いられる防振性アルミニウ
ム合金の実施例を４つ示す。

実施例１及び２は,Al-Si系合金，実施例３及び４はAl-N
i系合金である。

なお，これら各実施例の成分はいずれも重量百分率で示
してある。

なお上記各実施例の「MM」とは希土類金属の混合物であ
るミッシュメタルであり、この組成は,L_ａ35％,C_ｅ43
％,Nd15％,P_ｒ４％,S_ｍ１％,Y他２％である。

防振性アルミニウム合金の減衰能の原因，及び機構は，
第２相粒子とマトリツクスの境界，結晶粒界及びセル粒
界での粘性流動並びに転位・空孔及び積層欠陥等の結晶
中の微小欠陥による振動エネルギーの吸収が考えられ
る。

減衰能Q^-1は，外部から与えられた振動エネルギーを熱
エネルギーに変換する尺度を示し， で表わされる。

本発明の実施例（１）（２）で使つたAl-Si系合金は,Al
中にSiを添加すると，マトリツクスであるAl中にSi粒子
が析出し，共晶結晶を形成する。そして第２相であるSi
粒子の界面が振動を吸収し減衰能Q^-1を向上させるもの
である。

また、Fe、Zr、Ｖ、Ti及び希土類元素あるいはミッシュ
メタル等の希土類元素の混合物は、上記結晶を微細化し
て結晶粒界を増加させる働きが、またNa,Srは,Si粒子を
微細化する働きがある。また前記実施例２のように実施
例１に更にSnを含有させると、このSnが結晶粒界に微細
に析出し、粒界の粘性を増大させ，減衰能を向上させ
る。

本発明の実施例（１）（２）における各成分の好ましい
それぞれの範囲（重量百分率）は次の表１の通りであ
り，それより多くても少なくても表１の様な問題を生ず
る。

また，本発明の実施例（１）（２）のAl-Si系合金にお
いては，その結晶組織について第２相粒子（Si粒子）の
平均粒子径が10μｍ以下であることが必要である。即
ち、第２相粒子の平均粒径を10μｍ以下とすることによ
つて第２相粒子の界面を増大させ大きい減衰能を得るこ
とができる。

さらに上記平均粒子径が７μｍ以下であることがより好
ましく,5μｍ以下であることがさらに好ましい。

また，本発明の本実施例（３）（４）のAl-Ni系合金はA
lにNiを添加すると，マトリツクスであるAl中に,Ni粒子
が析出し，共晶組織を形成するものである。

そして，第２相であるAl₃Ni粒子の界面が吸収し，減衰
能Q^-1を向上させる。

またFe,Zr,V,Ti及び希土類元素あるいはミッシュメタル
等の希土類元素の混合物は、結晶を微細化して粒界を増
加させ減衰能Q^-1を向上させる。さらに前記実施例
（４）のように,Snを含有させると，このSnが結晶粒界
に微細に析出し、粒界の粘性を増大させ，減衰能Q^-1を
向上させることができる。

本発明の実施例（３）（４）における各成分の好ましい
範囲（重量百分率）はそれぞれ次の表２の通りであり，
それより多くても少なくても表２の様な問題を生ずる。

また本発明の実施例（３）（４）のAl-Ni系合金におい
ては，その結晶組織について第２相（Al₃Ni粒子）の平
均粒子径が10μｍ以下であることが好ましく,10μｍ以
下とすることによつて第２相粒子の界面を増大させ，大
きい減衰能を得ることができる。

なお上記平均粒子径が７μｍ以下であることがより好ま
しく,5μｍ以下であることがさらに好ましい。

次に本発明の実施例のAl-Ni系合金,Al-Si系合金とAl（J
IS呼称5052），及びAl-60％Zn合金（商品名：コスマー
ルＺ）との比較を次の表３に示す。

表３からも明らかなように，減衰能Q^-1は本発明のAl-Ni
系合金,Al-Si系合金ともに,Al（JIS呼称5052）と比較し
て１桁以上大きい。これにより，振動板全体の内部損失
を従来構成より著しく向上させることができ，音響装置
用振動板として，きわめて良好である。また比弾性率
は，優秀な性質を持つAl（JIS呼称5052）に比べて何ら
そん色がなく,Al-60％Zn（コスマールＺ）より，比弾性
率Ε／ρが優れ，軽量化を計ることができる。さらに，
良好な減衰能を備えているが，振動板全体の内部損失を
得るために，従来行なわれていた複数材料を貼り合せて
内部損失を持たせるような処理（結果的に振動板の比弾
性率を小さくせざるを得ない）はなくなり，設計の自由
度が高いものになる。第４図，第５図は上述の実施例に
よる特性を示す特性図であり，実線が従来品，波線が実
施例のものを示しており，周波数特性及び音圧歪が改善
されているのがわかる。また，上記実施例では，音響装
置用振動板について説明したが，ダストキヤツプであつ
てもよく，上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

第１の発明によれば、音響装置用振動板の単又は複数の
層の少なくとも一層の材料として、重量百分率で、Siが
８〜20重量％と、Fe、Zr、Ｖ、及びTiからなる群から選
ばれた少なくとも１種の元素、または複数種の元素の合
計を0.05〜0.8重量％、及び希土類元素を0.05〜２重量
％と、Na、Srの何れかまたは合計で0.1重量％以下を含
み、残部がアルミニウム及び不純物からなり、かつ上記
の構成により第２相粒子の平均粒径を10μｍ以下とした
防振性アルミニウム合金を用いたことにより、高比弾性
率を維持しながら振動板の内部損失を著しく向上させる
ことができるので、ピークディップの少ない良好な再生
周波数特性を有し、軽量にして生産性が良く安価な音響
装置用振動板を得ることができる。

また、第２の発明に係わる音響装置用振動板の単又は複
数の層の少なくとも一層の材料として、重量百分率で、
Niが４〜10重量％と、Fe、Zr、Ｖ、及びTiからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素、または複数種の元素
の合計を0.05〜0.8重量％、及び希土類元素を0.05〜２
重量％を含み、残部がアルミニウム及び不純物からな
り、かつ上記の構成により第２相粒子の平均粒径を10μ
ｍ以下とした防振性アルミニウム合金を用いたことによ
り、上記第１の発明と同様の効果が得られる。

さらにまた、第３の発明に係る防振性アルミニウム合金
を上記第１及び第２の発明に係わる防振性アルミニウム
合金の構成に、さらにSnを0.005〜0.1重量％加えること
により、粒界の粘性をさらに増大させることで、比弾性
率を損なうことなく、内部損失をより向上させた音響装
置用振動板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面側面図，第2,第
３図はこの発明の他の実施例を示す断面側面図，第４図
は従来品と本発明による周波数特性の一例を示す図，第
５図は同じく従来品と本発明による音圧歪特性の一例を
示す図である （１），（1a），（1b）……振動板 なお，図中，同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単又は複数の層で構成された音響装置用振
   動板において、上記単又は複数の層の少なくとも一層の
   材料として、 重量百分率で、 Siが８〜20重量％と、 Fe、Zr、Ｖ、及びTiからなる群から選ばれた少なくとも
   １種の元素、または複数種の元素の合計を0.05〜0.8重
   量％、及び希土類元素を0.05〜２重量％と、 Na、Srの何れかまたは合計で0.1重量％以下を含み、 残部がアルミニウム及び不純物からなり、 第２相粒子の平均粒径が10μｍ以下である防振性アルミ
   ニウム合金を用いたことを特徴とする音響装置用振動
   板。
2. 【請求項２】単又は複数の層で構成された音響装置用振
   動板において、上記単又は複数の層の少なくとも一層の
   材料として、 重量百分率で、 Niが４〜10重量％と、 Fe、Zr、Ｖ、及びTiからなる群から選ばれた少なくとも
   １種の元素、または複数種の元素の合計を0.05〜0.8重
   量％、及び希土類元素を0.05〜２重量％とを含み、 残部がアルミニウム及び不純物からなり、 第２相粒子の平均粒径が10μｍ以下である防振性アルミ
   ニウム合金を用いたことを特徴とする音響装置用振動
   板。
3. 【請求項３】上記防振性アルミニウム合金の構成材料と
   して、 さらにSnを0.005〜0.1重量％加えたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の音響装置用振動
   板。