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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Musikinstrumentensaite, d. h. eine Saite für Musikinstrumente, insbesondere für saitenbasierte Streich-, Zupf und Schlaginstrumente, wie beispielsweise Gitarren usw., wie sie beispielsweise aus der Druckschrift
AT 501 070 A1 oder der Druckschrift
DE 203 18 200 U1 bekannt ist.
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Bekanntermaßen werden Musikinstrumentensaiten unter anderem auch aus Metall z. B. Stahldraht, hergestellt. Insbesondere derartige Musikinstrumentensaiten unterliegen ohne weitere Maßnahmen der Korrosion.
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Insbesondere zur Aufrechterhaltung der Spielbarkeit eines Saitenmusikinstruments ist es wünschenswert, korrosionsbedingte Veränderungen an den Musikinstrumentensaiten zumindest weitestgehend zu vermeiden oder zu unterdrücken.
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Hierzu ist es bereits bekannt, die auf Stahlmaterialien basierenden Musikinstrumentensaiten durch eine Beschichtung aus Zinn vor Korrosion zu schützen. Allerdings bietet diese Maßnahme nur bedingt Schutz vor Korrosion, insbesondere bei Musikinstrumenten wie Gitarren, bei welchen die Saiten beim Musizieren berührt, und mit Schweiß, Feuchtigkeit usw. beaufschlagt werden. Insoweit ist es wünschenswert, den Korrosionsschutz bei metallbasierten Musikinstrumentensaiten weiter zu verbessern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll eine Möglichkeit zur Verbesserung des Korrosionsschutzes bei Musikinstrumentensaiten bereitgestellt werden. In diesem Zusammenhang sollen eine Musikinstrumentensaite mit verbessertem Korrosionsschutz sowie ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Musikinstrumentensaite bereitgestellt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die in den Ansprüchen 1 und 6 angegebene Lehre. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen.
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Nach Patentanspruch 1 ist eine Musikinstrumentensaite vorgesehen, welche eine aus einem Metallwerkstoff hergestellte Seele mit einer Beschichtung umfasst. Insbesondere kann die Seele aus einem Stahlwerkstoff, wie z. B. Stahldraht, hergestellt sein. Bei der Beschichtung kann es sich insbesondere um eine Korrosionsschutzbeschichtung handeln.
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Die Beschichtung umfasst eine auf die Seele aufgebrachte, bzw. abgeschiedene oder aufgetragene, Zwischenschicht aus Nickel oder einer Nickellegierung, d. h. eine das Element Nickel enthaltende Legierung.
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Ferner umfasst die Beschichtung eine Mantelschicht, welche auf die Zwischenschicht abgeschieden, bzw. aufgebracht oder aufgetragen, ist. Die Mantelschicht ist insbesondere derart vorgesehen, dass die Zwischenschicht be- bzw. überdeckt wird, so dass von der Oberfläche der Musikinstrumentensaite her die Zwischenschicht nicht frei zugänglich ist bzw. offenliegt. Die Mantelschicht ist aus Zinn oder einer Zinnlegierung hergestellt.
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Hier soll angemerkt werden, dass unter dem Begriff ”Musikinstrumentensaite” auch Halbzeuge, wie zur Herstellung einzelner Saiten produzierte Drähte, insbesondere Endlos-Drähte, und Saitenrohlinge, die zum Einsatz am Instrument noch eines weiteren Be- oder Verarbeitungsschritts bedürfen, verstanden werden sollen. Bei der Musikinstrumentensaite kann es sich z. B. um eine Saite oder ein entsprechendes Halbzeug für Streich- oder Zupfinstrumente, wie z. B. Gitarren, handeln.
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Die gemäß Patenanspruch 1 vorgeschlagene Musikinstrumentensaite zeigt im Vergleich zu herkömmlichen Musikinstrumentensaiten eine merklich reduzierte Korrosion. Selbst wenn die Musikinstrumentensaite im Gebrauch, d. h. beim Musizieren, mit Feuchtigkeit, Schweiß, Fett oder anderen Substanzen beaufschlagt wird, kann die Korrosion an der Saite zumindest über einen deutlich längeren Zeitraum hinausgezögert werden.
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Durch Korrosion verschlechtert sich die Bespielbarkeit und Brauchbarkeit einer Musikinstrumentensaite, und regelmäßig ist ein Wechsel einer korrodierten Musikinstrumentensaite unumgänglich.
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Neben reduzierter Korrosion bietet die vorgeschlagene Beschichtung ferner den Vorteil einer höheren bzw. verbesserten Abriebfestigkeit. Auch das wirkt sich positiv auf die Lebensdauer bzw. Bespieldauer der Musikinstrumentensaite aus.
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Die vorgeschlagene Beschichtung eignet sich insbesondere als Korrosionsschutz für Musiksaiten aus Eisenwerkstoffen, insbesondere für Eisen- und Stahldrähte.
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Nach einer Ausgestaltung kann die Zwischenschicht der Musikinstrumentensaite eine Schichtdicke zwischen 0,2 μm und 5 μm, bevorzugt zwischen 0,5 μm und 2 μm, besonders bevorzugt von etwa 1 μm aufweisen. Solche Schichtstärken haben sich für die Zwischensicht als vorteilhaft und auch ausreichend erwiesen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Mantelschicht eine Schichtdicke zwischen 0,2 μm und 6 μm, bevorzugt zwischen 0,5 μm und 4 μm, besonders bevorzugt von etwa 1 μm aufweist. Solche Schichtdicken haben sich insbesondere im Hinblick auf reduzierte Korrosion und Festigkeit der Beschichtung als vorteilhaft erwiesen. Zudem haben sich die genannten Schichtdicken insbesondere als Kompromiss zwischen effektivem Korrosionsschutz und geringen Herstellungskosten als besonders geeignet erwiesen. In Kombination mit den vorgenannten Schichtdicken für die Zwischenschicht ergeben sich Korrosionsschutzbeschichtungen, die einen effektiven und lang anhaltenden Korrosionsschutz ermöglichen.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung handelt es sich bei der Mantelschicht um eine Mehrfachschicht mit mehreren Teilschichten, insbesondere um eine Doppelschicht, wobei jede Teilschicht bevorzugt aus Zinn oder einer Zinnlegierung hergestellt ist.
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Die jeweiligen Teilschichten können nach gleichen oder verschiedenen Verfahren aufgebracht, abgeschieden oder aufgetragen sein. Beispielsweise kann eine auf der Zwischenschicht befindliche erste Teilschicht galvanisch abgeschieden sein, während eine auf der ersten Teilschicht aufgebrachte zweite Teilschicht durch Auftragen bzw. Aufbringen von schmelzflüssigem Zinn hergestellt sein kann.
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Wie sich herausgestellt hat, können mit Mehrfachschichten, insbesondere bei ansonsten gleichen Bedingungen, die Wirksamkeit des Korrosionsschutzes und die Härte der Beschichtung verbessert werden.
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Verbesserungen in der Korrosionsschutzwirkung können auch erreicht werden, wenn nach Aufbringen der Mantelschicht eine Wärmebehandlung, d. h. eine thermische Behandlung, durchgeführt wird. Bei der Wärmebehandlung kann die Mantelschicht beispielsweise auf Temperaturen zwischen 100°C und 400°C erhitzt werden, insbesondere für Zeitspannen von 10 ms bis 10 s. Die Wärmebehandlung kann so durchgeführt werden, dass die Mantelschicht aufschmilzt. Jedoch ist ein Aufschmelzen der Mantelschicht nicht zwingend erforderlich.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die Beschichtung derart ausgebildet, dass die Musikinstrumentensaite in einem Korrosionsschutztest, bei welchem bevorzugt eine feuchte, schwefelhaltige Atmosphäre verwendet wird, bei 10-facher Vergrößerung des Mikroskops keine korrosionsbedingten Verfärbungen aufscheinen lässt. Das bedeutet insbesondere, dass die Beschichtung derart ausgebildet ist, dass es auch nach Durchführung des Korrosionsschutztests keine Stellen an der Oberfläche der Musikinstrumentensaite gibt, an denen bei 10-facher Vergrößerung korrodierte Stellen der Seele sichtbar sind. Die vorgeschlagene Musikinstrumentensaite weist eine besonders vorteilhafte Korrosionsbeständigkeit und damit Langlebigkeit auf.
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Patentanspruch 6 betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Musikinstrumentensaite, mit folgenden Schritten:
- – Bereitstellen einer aus einem Metallwerkstoff hergestellten Seele,
- – Beschichten der Seele mit einer Zwischenschicht aus Nickel oder einer Nickellegierung; und
- – Beschichten der Zwischenschicht mit einer Mantelschicht aus Zinn oder einer Zinnlegierung.
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Insbesondere kann es sich bei dem Metallwerkstoff um einen Eisenwerkstoff handeln.
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Eine nach dem angegebenen Verfahren hergestellte Musikinstrumentensaite zeigt eine besonders vorteilhafte Korrosionsbeständigkeit. Wegen weiterer Vorteile wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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In einer Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens wird die Zwischenschicht in einem chemischen oder elektrochemischen Verfahren auf die Seele aufgebracht. Das Material der Mantelschicht kann mittels eines chemischen oder elektrochemischen Verfahrens oder in schmelzflüssigem Zustand auf die Zwischenschicht aufgebracht werden.
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In einer Variante des Herstellungsverfahrens kann die Mantelschicht als Mehrfachschicht hergestellt bzw. aufgebracht werden, wobei in diesem Fall mehrere, insbesondere zwei, Teilschichten jeweils aus Zinn oder einer Zinnlegierung aufeinanderfolgend abgeschieden, aufgebracht oder aufgetragen werden.
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Nach Aufbringen der Mantelschicht kann diese in einem weiteren Verfahrensschritt einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Bei der Wärme- oder Hitzebehandlung wird die Mantelschicht bevorzugt auf Temperaturen von 100°C bis 400°C erhitzt, bevorzugt für eine Zeitspanne im Bereich von 10 ms bis 10 s.
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Nach einer vorteilhaften Variante wird die Beschichtung durch das Herstellungsverfahren derart aufgebracht, dass die Beschichtung in einem Korrosionstest bei 10-facher Vergrößerung keine korrosionsbedingten Verfärbungen durch die Seele oder die Beschichtung aufscheinen lässt. Bevorzug ist die Beschichtung derart aufgebracht, dass diese in einer insbesondere warmen, feuchten, schwefelhaltigen und/oder sauren Atmosphäre keine Verfärbungen aufscheinen lässt, die bei 10-facher Vergrößerung sichtbar sind. Die Musiksaite, insbesondere die Beschichtung kann beim Korrosionstest beispielsweise für einen Zeitraum in Bereich von 24 h der genannten Atmosphäre ausgesetzt sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der 1 näher beschrieben, welche einen Querschnitt durch eine Musikinstrumentensaite zeigt.
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1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Musikinstrumentensaite 1. Die Musikinstrumentensaite 1 umfasst eine Seele 2, die bevorzugt aus einem Stahlwerkstoff hergestellt ist. Für die Seele kann beispielsweise temerpaturbehandelter Stahldraht verwendet werden.
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Die Musikinstrumentensaite 1 umfasst eine Beschichtung, die im vorliegenden Fall eine Zwischenschicht 3 aus Nickel oder einer Nickellegierung und eine Mantelschicht 4 aus Zinn oder einer Zinnlegierung umfasst.
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Die Zwischenschicht 3 weist bevorzugt eine Schichtdicke, bzw. eine mittlere Schichtdicke, von 0,2 μm bis 5 μm, insbesondere von etwa 1 μm auf. Die Mantelschicht weist bevorzugt eine Schichtdicke, bzw. mittlere Schichtdicke, von 0,2 μm bis 6 μm auf, insbesondere von etwa 1 μm.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Mantelschicht 4 als eine Einzelschicht ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, die Mantelschicht 4 als Mehrfachschicht auszubilden, wodurch insbesondere die Korrosionsbeständigkeit verbessert werden kann. Zur Ausbildung einer Mehrfachschicht können aufeinanderfolgend mehrere Teilschichten aus Zinn oder einer Zinnlegierung abgeschieden oder aufgebracht werden.
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Die hier vorgeschlagene Musikinstrumentensaite 1 ist insbesondere derart ausgebildet, dass diese in einem Korrosionsschutztest bei 10-facher Vergrößerung keine korrosionsbedingten Verfärbungen aufscheinen lässt.
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Die vorgeschlagene Musikinstrumentensaite 1 weist im Vergleich zu herkömmlichen Instrumentensaiten aus Metall eine deutlich verbesserte Korrosionsbeständigkeit auf, wodurch vorteilhafter Weise die durchschnittliche Bespieldauer merklich verlängert werden kann.
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Das Herstellungsverfahren für die Musikinstrumentensaite 1 wird nachfolgend genauer beschriebenen. Grundlage für das Herstellungsverfahren bildet zunächst die Seele 2, bei welcher es sich beispielsweise um einen Stahldraht handeln kann. Der Stahldraht wird oder ist entsprechend den Anforderungen einer Musikinstrumentensaite thermisch und mechanisch vorbehandelt.
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Vor Aufbringen der Beschichtung wird der Stahldraht, sprich die Seele 2, chemisch vorbehandelt, insbesondere gereinigt, um etwaige dem Beschichtungsvorgang und der Haftung der Beschichtung abträgliche Substanzen, wie Öle und Fette, und/oder Schichten, insbesondere Oxidationsschichten, zu entfernen.
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Nach abgeschlossener Vorbehandlung der Seele 2 wird diese vernickelt.
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Vorbehandlung und Vernickelung können beispielsweise in aufeinanderfolgenden Stationen einer Durchlaufanlage durchgeführt werden.
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Insbesondere bei Durchlaufanlagen kann die Zwischenschicht 3 aus Nickel galvanisch abgeschieden werden. Die Vernickelung kann beispielsweise in einem handelsüblichen Nickelsulfamatelektrolyten erfolgen.
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Nach Aufbringen der Zwischenschicht 3 wird diese chemisch aktiviert und in einem darauffolgenden Schritt wird die Mantelschicht 4, insbesondere galvanisch, abgeschieden, was ebenfalls in einer bzw. derselben Durchlaufanlage erfolgen kann.
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Alternativ könnte das die Mantelschicht 4 bildende Zinn oder die Zinnlegierung schmelzflüssig aufgebracht werden, wobei der Draht nach Aufbringen und Aktivieren der Nickelschicht durch eine Wanne mit flüssigem Zinn oder flüssiger Zinnlegierung gezogen und das am Draht anhaftende Zinn oder die anhaftende Zinnlegierung entsprechend der gewünschten Schichtdicke abgestreift wird. In einem nachfolgenden Schritt kann die schmelzflüssig aufgebrachte Zinn- oder Zinnlegierungsschicht abgekühlt werden.
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Zur Erhöhung der Härte der Beschichtung kann auf eine bestehende Zinn- oder Zinnlegierungsschicht eine weitere Schicht aus schmelzflüssigem Zinn oder schmelzflüssiger Legierung aufgebracht werden. In diesem Fall umfasst die Mantelschicht 4 zwei Teilschichten.
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Ebenfalls zur Erhöhung der Härte der Beschichtung kann insbesondere die Mantelschicht 4 aus Zinn oder Zinnlegierung einer thermischen Behandlung unterzogen werden. Hierbei kann die Beschichtung, insbesondere die Mantelschicht 4 auf z. B. 400°C aufgeheizt werden. Bei der thermischen Behandlung kann es zum Aufschmelzen der Mantelschicht 4 kommen. Jedoch ist ein Aufschmelzen nicht zwingend erforderlich.
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An die vorweg beschriebenen Beschichtungsschritte können sich noch weitere Verfahrensschritte zur Endfertigung der Musikinstrumentensaite entsprechend jeweiliger Anforderungen anschließen.
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Die Wirksamkeit der Beschichtung kann in einem Korrosionsschutztest überprüft werden, der beispielhaft wie nachfolgend beschrieben ablaufen kann.
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Eine Probe der wie oben beschrieben hergestellten Musikinstrumentensaite wird bei dem Korrosionsschutztest einer sauren und schwefelhaltigen Atmosphäre ausgesetzt. Dazu werden in einem Laborglas 40 mg Natriumthiosulfat und 1 ml 0,25%-ige Schwefelsäure vermischt. Unmittelbar danach wird das Laborglas zusammen mit der Probe in einen luftdicht verschlossenen Behälter, insbesondere Kunststoffbehälter, überführt. Der Behälter wird daraufhin für eine Dauer von 24 h bei einer Temperatur von 50°C gelagert. Dabei entsteht bevorzugt eine feuchtwarme, schwefelhaltige, saure und aggressive Atmosphäre. Nach Ablauf der 24 Stunden wird die Probe unter einem Mikroskop bei 10-facher Vergrößerung auf mögliche Verfärbungen untersucht.
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Bei schadhafter oder fehlerhafter Beschichtung, etwa bei Rissen, Lücken oder Löchern in der Beschichtung, kommt es insbesondere durch die im Behälter erzeugte Atmosphäre zur Korrosion und Verfärbung an der Seele 2 im Bereich der schadhaften Stellen der Beschichtung. Durch die Verfärbung können die Korrosionsstellen auf der Oberfläche erkannt werden. Sichtbare Stellen mit Verfärbungen weisen also auf eine schad- oder fehlerhafte Beschichtung hin.
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Die Beschichtung gilt bei dem hier angewandten Test hingegen als wirksam, wenn auf der Probe bei 10-facher Vergrößerung keine Verfärbungen sichtbar sind, bzw. wenn die Probe frei von Verfärbungen ist. Entsprechende Musikinstrumentensaiten zeigen gegenüber herkömmlichen Saiten einen deutlich verbesserten Korrosionsschutz.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Musikinstrumentensaite
- 2
- Seele
- 3
- Zwischenschicht
- 4
- Mantelschicht
