CN104658514B

CN104658514B - 一种长寿命琵琶弦

Info

Publication number: CN104658514B
Application number: CN201510106249.5A
Authority: CN
Inventors: 曹蕙姿
Original assignee: Hunan City University
Current assignee: Hunan City University
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2017-11-21
Anticipated expiration: 2035-03-11
Also published as: CN104658514A

Abstract

本发明公开一种长寿命琵琶弦，琵琶弦为层状复合结构，层状复合结构的内芯为钢丝，在内芯的外表面包覆设置有中间层，在中间层的外表面设置有尼龙外层；在钢丝内芯的外表面设置有涂层，涂层为金属陶瓷复合涂层；中间层为铜基合金层；层状复合结构的内芯为单根钢丝或多根钢丝复合形成的钢丝绞绳。通过涂层的设置可以有效的提高内芯的强度和弹性模量，进而提高内芯抵抗疲劳损伤的能力，防止内芯表面原有的裂纹在多次长时间重复弹奏的条件下进一步扩展，造成断裂；同时由于涂层成分既含有金属又含有陶瓷，因此琵琶弦演奏的音色既具有金属声音明亮的特点，也具有陶瓷带来的比较温和、舒缓的特点。

Description

一种长寿命琵琶弦

技术领域

本发明涉及一种演奏乐器使用部件，尤其涉及一种长寿命琵琶弦。

背景技术

琵琶，弦鸣拨弦乐器，产生于公元前后。琵琶是由弦头、背板、面板、弦轴、相、品、缚弦和琴弦等部件组成。琵琶琴弦是琵琶发生的音源，演奏员通过双手十指弹奏琴弦，使琴弦产生振动，从而发出不同频率的声音，然后弦振动通过面板、背板组合的共鸣箱共振发声，而产生不同的声音。

虽然从价值上，弦并不占有琵琶的重要比例，但琵琶弦却对琵琶发音起着至关重要的作用，弦质量的优劣以及弦与琵琶本身的匹配，关系到整个琵琶演奏性能的发挥。所以，近年来，琵琶演奏者与制造者，一方面在大力进行琵琶改革的同时，也在不断探索琵琶弦的最佳材料和制作工艺。现有的琵琶弦大多数采用单根钢丝绳或者外层复合有尼龙绳的钢丝绳制备，由于在弹奏过程中琵琶弦长期承受周而复始的外力，容易造成疲劳损伤而断裂，使用寿命较短，使用不方便。

有鉴于上述现有的琵琶弦存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型长寿命琵琶弦，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的琵琶弦存在的缺陷，而提供一种新型长寿命琵琶弦，提高使用寿命，降低更换的频率，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的长寿命琵琶弦，所述琵琶弦为层状复合结构，所述层状复合结构的内芯为钢丝，在所述内芯的外表面包覆设置有中间层，在所述中间层的外表面设置有尼龙外层，在所述尼龙外层的外表面设置有复合材料层；

在所述钢丝的外表面设置有涂层，所述涂层为金属陶瓷复合涂层；所述中间层为铜基合金层；

所述层状复合结构的内芯为单根钢丝或多根钢丝复合形成的钢丝绞绳。

更进一步的，前述的长寿命琵琶弦，所述金属陶瓷复合涂层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计：

碳化钨 10％～40％

氧化钛 5％～30％

镍基金属合金粉末 17％～95％。

更进一步的，前述的长寿命琵琶弦，所述镍基金属合金粉末包含如下质量份的各组分：

更进一步的，前述的长寿命琵琶弦，所述铜基合金层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计：

更进一步的，前述的长寿命琵琶弦，所述金属陶瓷复合涂层采用超音速火焰喷涂技术设置在所述内芯的外表面。

更进一步的，前述的长寿命琵琶弦，所述复合材料层由以下质量分数的组份组成：

更进一步的，前述的长寿命琵琶弦，所述玻璃纤维为短切E-玻璃纤维。

更进一步的，前述的长寿命琵琶弦，所述树脂为聚氯乙烯树脂。

更进一步的，前述的长寿命琵琶弦，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，所述成膜剂是聚氨酯。

更进一步的，前述的长寿命琵琶弦，所述稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或者两者与稀土的复合稳定剂。

借由上述技术方案，本发明长寿命琵琶弦至少具有下列优点：

本发明的琵琶弦重点解决现有琵琶弦容易断裂造成的使用寿命较短，更换周期长的问题，在作为内芯的钢丝外表面采用超音速火焰喷涂技术制备一层金属陶瓷复合涂层，采用金属陶瓷复合涂层，具有陶瓷材料本身硬度较高，耐磨性能好的优点，同时采用镍、硼等金属材料作为粘结成分，将陶瓷颗粒包裹在金属材料中间，解决了陶瓷材料硬度过高造成的应力开裂等问题，具备金属材料较好的韧性；通过金属陶瓷符合涂层的设置可以有效的提高内芯的强度和弹性模量，进而提高内芯抵抗疲劳损伤的能力，防止内芯表面原有的裂纹在多次长时间重复弹奏的条件下进一步扩展，造成断裂；同时由于涂层成分既含有金属又含有陶瓷，因此琵琶弦演奏的音色既具有金属声音明亮的特点，也具有陶瓷带来的比较温和、舒缓的特点；超音速火焰喷涂技术可以将陶瓷材料加热到熔点附近，快速喷射在内芯表面，与内芯具有接近于冶金结合的结合形式，结合强度高；形成的涂层表面孔隙率小于1％，致密的涂层结构能够有效的避免由于材料表面存在缺陷造成的应力开裂和疲劳损伤，尽可能提高琵琶弦的使用寿命。铜基合金层的设置可以缓解对内芯重复弹奏造成的损伤。在尼龙层的外部设置复合材料层，采用高分子复合材料制备，具备高分子材料韧性较高的优点，通过改进的材料组分，提高整体的抗疲劳损伤性能，有效延长使用寿命。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

附图说明

图1所示为本发明实施例1金属陶瓷复合涂层组织形貌图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的长寿命琵琶弦其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1

本发明的长寿命琵琶弦，其中琵琶弦为一种层状复合结构，层状复合结构的内芯为一根钢丝，在钢丝内芯的外表面采用超音速火焰喷涂技术喷射制备一层厚度为260～300μm厚的金属陶瓷复合涂层，在钢丝内芯的涂层外部包覆设置有铜基合金中间层，在中间层的外表面设置有尼龙外层。

其中金属陶瓷复合涂层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计，WC22％，TiO₂18％，Ni 20％，Cr 14％，Co 14％，B 5％，Si 7％，采用扫描电镜检测涂层的组织形貌，如图1所示。从图1中可以看出，涂层具有较高的致密度，空隙很少，肉眼几乎不可见。

铜基合金层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计：Fe 6％，C 6％，Sn2％，Al 3％，余量为Cu。

复合材料层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计：聚氯乙烯树脂42％，短切E-玻璃纤维20％，环氧基有机倍半硅氧烷9％，γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂1％，聚氨酯成膜剂2％，硬脂酸锌稳定剂4％，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚抗氧化剂8％，纳米碳酸钙填料14％。

本发明中添加短切E-玻璃纤维(具有粗线结构)，偶联剂，成膜剂和环氧基有机倍半硅氧烷(具有点结构)，其中经过偶联剂和成膜剂处理的短切E-玻璃纤维表面具有更多的氨基，与含有环氧基的环氧基有机倍半硅氧烷(poss)发生反应，纳米级的poss很好的和玻璃纤维发生嵌连，相当于具有点状结构的环氧基有机倍半硅氧烷将粗线结构的短切E-玻璃纤维的表面包裹住；poss表面惰性基团与聚氯乙烯树脂(细线结构)有较好的相容性，在聚氯乙烯中具有良好的分散性，poss以化学键合的方式连接到聚氯乙烯树脂有机链中；因此，通过短切E-玻璃纤维，偶联剂，成膜剂，环氧基有机倍半硅氧烷和聚氯乙烯树脂之间的配合，环氧基有机倍半硅氧烷在短切E-玻璃纤维与聚氯乙烯树脂之间起到良好的桥梁作用，有效地克服了复合材料共混时相界面较弱的问题，进而提高了材料的机械强度、韧性、抗疲劳损伤性能，玻璃纤维转变温度和热稳定性能；poss作为一种纳米环保材料，同时增强了复合材料的阻燃性。

实施例2

本发明的长寿命琵琶弦，其中琵琶弦为一种层状复合结构，层状复合结构的内芯为7根钢丝绞和形成的钢丝绞绳，在每根钢丝的外表面分别采用超音速火焰喷涂技术喷射制备一层厚度为280μm左右厚的金属陶瓷复合涂层后，再互相绞和形成内芯，在钢丝内芯的外部包覆设置有铜基合金中间层，在中间层的外表面设置有尼龙外层。

其中金属陶瓷复合涂层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计，WC24％，TiO₂17％，Ni 20％，Cr 16％，Co 13％，B 6％，Si 4％。

铜基合金层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计：Fe 4％，C 6％，Sn3％，Al 4％，余量为Cu。

复合材料层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计：聚氯乙烯树脂45％，短切E-玻璃纤维18％，环氧基有机倍半硅氧烷8％，γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂2％，聚氨酯成膜剂1％，硬脂酸钙稳定剂3％，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚抗氧化剂6％，纳米二氧化硅填料17％。

实施例3

本发明的长寿命琵琶弦，其中琵琶弦为一种层状复合结构，层状复合结构的内芯为9根钢丝绞和形成的钢丝绞绳，在每根钢丝的外表面分别采用超音速火焰喷涂技术喷射制备一层厚度为330μm左右厚的金属陶瓷复合涂层后，再互相绞和形成内芯，在钢丝内芯的外部包覆设置有铜基合金中间层，在中间层的外表面设置有尼龙外层。

其中金属陶瓷复合涂层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计，WC18％，TiO₂15％，Ni 25％，Cr 19％，Co 13％，B3％，Si 7％。

铜基合金层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计：Fe 7％，C 4％，Sn4％，Al 2％，余量为Cu。

复合材料层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计：聚氯乙烯树脂50％，短切E-玻璃纤维12％，环氧基有机倍半硅氧烷10％，γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂1％，聚氨酯成膜剂1％，硬脂酸锌、硬脂酸钙和稀土复合稳定剂2％，2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚抗氧化剂9％，纳米二氧化硅填料15％。

上述各实施例中金属陶瓷复合涂层的喷涂工艺如表1所示，各个实施例制备的金属陶瓷复合涂层孔隙率如表2所示，对各个涂层的硬度进行检测，测试结果如表3所示。

表1 超音速火焰喷涂工艺参数

表2 涂层孔隙率

表3 涂层硬度

通过上述的实验数据可以看出，采用本发明方法制备的涂层具有较高的硬度和极低的孔隙率，确保在使用过程中将引发断裂的裂纹和缺陷降低到最小。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种长寿命琵琶弦，其特征在于：所述琵琶弦为层状复合结构，所述层状复合结构的内芯为钢丝，在所述内芯的外表面包覆设置有中间层，在所述中间层的外表面设置有尼龙外层，在所述尼龙外层的外表面设置有复合材料层；

所述层状复合结构的内芯为单根钢丝或多根钢丝复合形成的钢丝绞绳；

所述金属陶瓷复合涂层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计：

碳化钨 10%~40%

氧化钛 5%~30%

镍基金属合金粉末 17%~95%。

2.根据权利要求1所述的长寿命琵琶弦，其特征在于：所述镍基金属合金粉末包含如下质量份的各组分：

Ni 8%~40%

Cr 5%~20%

Co 1%~15%

B 2%~10%

Si 1%~10%。

3.根据权利要求1所述的长寿命琵琶弦，其特征在于：所述铜基合金层由如下组分组成，其中各组分以质量百分含量计：

Fe 1%~10%

C 1%~10%

Sn 2%~8%

Al 1%~5%

Cu 余量。

4.根据权利要求1~3任一项所述的长寿命琵琶弦，其特征在于：所述金属陶瓷复合涂层采用超音速火焰喷涂技术设置在所述内芯的外表面。

5.根据权利要求1所述的长寿命琵琶弦，其特征在于：所述复合材料层由以下质量分数的组份组成：

树脂 35%-65%

玻璃纤维 8%-32%

环氧基有机倍半硅氧烷 3%-12%

偶联剂 0.5%-3%

成膜剂 0.5%-5%

稳定剂 1%-8%

抗氧化剂 2%-15%

填料 5%-20%。

6.根据权利要求5所述的长寿命琵琶弦，其特征在于：所述玻璃纤维为短切E-玻璃纤维。

7.根据权利要求5或6所述的长寿命琵琶弦，其特征在于：所述树脂为聚氯乙烯树脂。

8.根据权利要求5所述的长寿命琵琶弦，其特征在于：所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，所述成膜剂是聚氨酯。

9.根据权利要求5所述的长寿命琵琶弦，其特征在于：所述稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙或者两者与稀土的复合稳定剂。