JPH01279699A - スピーカ用振動板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はスピーカ用振動板の製造方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

スピーカ用振動板は比弾性率Ｅ／ρ（Ｅ：ヤング率、ρ
：重密度が大きいこと、即ち剛性率が大きく軽量である
ことが望ましく、従来より材料、形状および製造方法が
種々検討されている。例えば振動板材料として、特に中
高音用スピーカにおいては軽金属（アルミニウム、アル
ミニウム合金、チタン、チタン合金）が多用されている
。このような軽金属振動板の製造方法としてはプレス成
形が適用され、比較的簡単かつ安価に、大量に製造する
ことができる。しかし」二記の軽金属以上の特性を有す
るセラミックス振動板の製造においては、焼結したセラ
ミックス板は伸延性が少なく、上記金属のようにプレス
加工することは困難であり、またセラミックス粉体をプ
レスして焼成する方法では、振動板に利用できる程度の
薄い板厚のものを変形せずに製造することは困難である
。

そこで高いＥ／ρ値を有するセラミックス振動板の製造
方法の一つとして、プラズマ溶射を利用し、セラミック
ス、金属あるいはこれらの混合物からなる皮膜を形成し
て、この皮膜を高温で焼成するものがある（特開昭６ｌ
−１６１０９９）。

以下この従来例について説明する。まず第１図に示すプ
ラズマ溶射装置を用いて振動板形状を有する皮膜が製造
される。すなわち、溶射装置（１）において電極（ｌａ
）とノズル（１ｂ）の間に間隙（１ｃ）に窒素あるいは
アルゴンガスと適量の水素ガスを混ぜた混合ガスを導入
し、電力を加えることにより混合ガスを電離して、プラ
ズマ炎（１ｄ）を発生させる。このプラズマ炎（１ｄ）
は高温、高速となり、この炎の中に振動板材料である溶
射粉体（２）を供給口（３）から投入すれば容易に溶融
し、高速で所望振動板形状を有する型（４）に衝突して
付着、固化し、皮膜（５）が形成できる。この皮膜（５
）を型（４）より分離し、溶射粉単体からなる皮膜（５
）を得る。

この皮膜（５）は溶射皮膜であるため溶融粉体粒子の大
部分は機械的に堆積しており、結合力が弱い。

その結果密度ρは低いが、ヤング率Ｅが低く、振動板に
要求される高いＥ／ρ値を得ることができない。

そこで従来は第９図に示すカーボン円筒（１１）に皮膜
（５）を入れ、これを真空あるいはアルゴン雰囲気にし
た容器（１２）に入れ、高周波誘導加熱ヒータ（１３）
により１０００〜２３００℃で６０分間焼成している。

この焼成を行うことにより、皮膜粒子間の結合が強くな
り、高いＥ／ρ値を有する振動板が得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら０．１〜０．５ｋｇ／ｃＪアルゴン雰囲気
、２１００℃で焼成したもののＥ／ρ値は約９Ｘ１０”
ｃＪ／５ｅｅ２であり、一般に用いられているチタンの
Ｅ／ρ値、２．４　Ｘ　１０”　ｃＫ　／　ｓｅｃ′に
比較して優れているが、７Ｂ躬に用いる８４Ｃ粉の理論
値は１８Ｘ］Ｏ”ａ（／５ｅｃ７てあり、この値に比較
すれば約５０％と小さいという問題点があった。

この発明は、上記問題点を解決するため、より高いＥ／
ρ値を得ることかできるスピーカ用振動板の製造方法を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、セラミックス、金属またはこれらの混合物
からなる振動板材料を溶射粉体として、振動板形状を有
する型に溶射し、堆積させて皮膜を形成し、その皮膜を
単独に取り出し、その皮膜を必要により焼成し、それを
さらに高温静水圧プレス（以下、ＩＩＩＰという）処理
を行うことにより、スピーカ用振動板を製造する方法で
ある。

〔作　用〕

一３＝ この発明においては、溶融によって形成した皮膜をグラ
ファイトヒータ等により加熱し、アルゴン、窒素等のガ
スにより周囲から−様な圧力いわゆる静水圧でプレスす
るため、振動板の形状に限定されることなく、皮膜の粒
子間の結合力が増し、皮膜中の粒子間および粒子中に含
まれる気孔が減少して、皮膜のＥ／ρ値が向上する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図〜第８図はこの発明の一実施例を示すものである。ス
ピーカ用振動板は第１図に示すプラズマ溶射装置（１）
を用い、まず振動板形状を有する皮膜が製造される。溶
射装置（１）は電極（１ａ）とノズル（１ｂ）を有し、
その電極（１ａ）とノズル（１ｂ）の間隙（１ｃ）に窒
素ガスあるいはアルゴンガス中に適当量の水素ガスを混
合したガスを導入する。そして」二記電極（１ａ）とノ
ズル（１ｂ）間に端子に接続した電源から電力を加える
ことにより、上記の混合ガスは電離されプラズマ炎（１
，ｄ　）となる。このプラズマ炎（１ｄ）は高温、高速
となる。従ってこの中に＝４− 振動板材料である溶射粉体、この実施例では炭化硼素（
以下Ｂ、Ｃと呼ぶ）（２）を供給口（３）から投入すれ
ば容易に溶融し、高速で所望の振動板形状を有する型（
４）に衝突して付着、固化堆積し、皮膜（５）が形成で
きる。なおこのようにして形成した皮膜（５）は予め型
（４）の表面を平滑にし、その材質を適当に選定するこ
とにより、型（４）から容易に離型することができる。

この実施例ではドームの外径６０ｍｍ、厚み１４０μｍ
、重さ１．５ｇ、理論密度の約８５％の２．１．４ｇ／
ｃｉのρのものが形成できた。この皮膜（５）は後述す
るように、Ｂ４Ｃ粒子の大部分が機械的に堆積している
だけであるため、粒子間の結合が弱く、Ｅ　／　ｐ値は
３　Ｘ　１０”　’　ａｌ　／　５ｅｅ２と低い。

そこでＥ／ρ値を向上させるために、続いて焼成工程を
行う。すなわち第２図に示すように、上記プラズマ溶射
により形成した皮膜（５）を適当な治具（１０）にセン
トし、焼成炉を兼ねるＨＩＰ装置の高圧容器（６）の中
に入れ、この容器（６）内を排気口（７）より真空排気
した後、クラファイトであるヒータ（８）により加熱し
、約５００℃に達した時点でガ−６＝ ス供給１コ（９）よりアルゴンガスを導入する。その後
ヒータ（８）により所望の温度に１０℃／分の昇温速度
で昇温し、所望の温度で約１時間保持した後に冷却する
焼成工程を行う。なおこの間のアルゴンガスの圧力は０
．１〜０．５ｋｇ／ｆｆｌに保持した。この焼成を行っ
た振動板は、後述するように皮膜の収縮はほとんど生じ
ず、ヤング率が向上するため、かなりＥ／ρ値が向上し
た。

しかし、さらにＥ／ρを向上させるため、続いてＨＩ　
Ｐ処理を行った。　この工程は上記と同様に振動板を旧
Ｐ装置の高圧容器（６）内にセットして真空排気後、温
度を１０°Ｃ／分で」二げながらアルゴンガスを導入し
、所望の温度で約１０００ｋｇ／ｃＪに調整し、約１−
時間のＨＩＰ処理を行った後、降温、降圧させ、２５０
℃以下の温度で皮膜（５）を取り出し、スピーカ用振動
板とした。なおこの製造においてＥ／ρ値の測定および
組織の観察のために７ｃｍＸ１ｃｍＸＯ，１４ｍｍの短
冊状試料を作成し、ドーム振動板と同じ処理を行った。

各工程における皮膜の組織およびＥ／ρ値特性の変化に
ついて第３図ないし第８図により説明する。第３図ない
し第５図の（ａ）は各工程における皮膜（５）の組織を
表わす図、（ｂ）はその拡大図、第６図ないし第８図は
焼成温度とＥ／ρ値の関係を表わす関係図である。

さて溶射した後の未処理の皮膜は第３図に示すようにＢ
４Ｃ粒子Ａ、、Ｂ、Ｃの大部分が機械的に堆積しただけ
の状態であるため、粒子間たとえばＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ
間の結合が弱く、一部の閉塞孔ｆと多数の貫通孔ｇが存
在するためＥ／ρ値は小さい。振動板としてはＥ／ρ値
が大きいことが望ましいため、先述したとおり焼成を行
った。第４図は０．１〜０．５ｋｇ／ａ＃アルゴンガス
中、１９０００Ｃで焼成した状態を表わしており、図に
見られるように焼成により、１１４Ｇ粒子Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄ、Ｅ間の焼結か進む。粒子の接触部Ｘに少しの貫通孔
ｇ１や閉塞孔１．が発生するが、粒子間の結合力は大幅
に強くなった。なお元々存在した貫通孔ｇや閉塞孔ｆは
ほとんど減少しなかった。そのため皮膜の収縮、密度の
変化はなかった。その結果この条件で焼成したものは未
処理試料に比較し、Ｅ／ρ値が約２．８倍の約８．４　
Ｘ　１０”　ａ＋ｆ　／　５ｅｃ２になった。第６図に
焼成温度とＥ／ρ値の関係を示す。

Ｅ／ρ値は１２００℃より急激に増加し、温度が」−昇
するにつれてＢ４Ｃ粒子間の焼結反応が強くなってくる
ため、Ｅ／ρ値はＪ二昇し、２１００°Ｃで未処理品の
約３倍の９　Ｘ　１０”　ａＫ　／　５ｅｅ２となった
。この焼成振動板はＥ／ρ値が大幅に向上し、変形も少
なく実用化できるものであるが、ざらにＥ／ρ値を」二
げるため、ＨＩＰ処理を行った。第５図は１９００℃で
焼成した後の試料について、アルゴンガス中１８００°
Ｃ１］０００ｋｇ／ａＪでＩＩ　Ｉ　＋）処理した状態
を示している。第５図に示すように、前述した焼成によ
り粒子たとえばＢ、Ｃは焼結して一体化しているため、
ｌ＋ＩＰ処理な行うと粒子Ｂ、Ｃの周囲から圧力がかか
り、粒子Ｂ、Ｃ間の境界Ｙをプレスすることができる。

その結果、粒子Ｂ、Ｃ間の結合力は増し、また焼成時に
発生していた閉塞孔ｆ１も小さく　ｆ２となる。なお元
々存在していた貫通孔ｇおよび焼成時に発生した貫通孔
Ｃ４には圧力が加わらないため、皮膜全体の収縮、密度
はほとんど変化しない（密度増加約」％）。すなわち密
度の増加がほとんど伴わす、ヤング率は大幅に増加する
ため、Ｅ／ρ値は増加する。この処理を行ったものは第
７図に示すように、未処理品に比較してＥ／ρ値は約３
．８倍の１．１．４Ｘ１０”−ｃｎ？／５ｅｅ２となっ
た。

第７図は旧Ｐ処理した時のＥ／ρ値の関係を示しており
、縦軸にＥ／ρの相対比、横軸に焼成温度をとり、ｌ［
Ｐ処理温度をパラメータとして、各々の試料について示
している。圧力は］０００ｋｇ／ｃ＋（で、カスはアル
ゴンである。なお参考のために焼成のみのＥ／ρ値につ
いても曲線（ａ）で示している。第７図から明らかなよ
うに、　１３００℃の旧Ｐ処理ではあまり効果はみられ
ないが、　１５００℃のＩＩ　Ｉ　ｌ）処理を行うと、
］ＯＯＯ’Ｃで焼成したものについては、未処理品に比
較しＥ／ρ値は２．５倍となる。１８００°Ｃ１２００
０°ＣとＩＩＩＰ温度を上げていくと、Ｅ／ρ値は増加
して行き、　２０００°Ｃで焼成したものを２０００°
Ｃ１１，０００ｋＨ／ｃｎＴでＨ丁＋１処理したものは
、未処理品の約４倍の］、　２　Ｘ　］、　０１１Ｃｉ
ｌ／　５ｅｃ２となった（焼成品は２．８倍）。

なお上記ＨＩＰＩＰ処理もって焼成した試料について行
ったが、焼成とＨＩＰＩＰ処理時に行ってもＥ／ρ値の
向上がはかれた。この結果を第８図に示す。これは１０
００℃よりアルゴンガスを］、０００ｋｇ／ｄで加え、
各温度で１時間のＩ（ＩＰ処理を行った時のＥ／ρ値を
示している。また図中に比較のため０．１〜０．５ｋｇ
／ａ！アルゴンガス中で焼成した時の特性についても示
した。この第８図および第７図より明らかなように、焼
成ずみ試料を旧Ｐ処理する場合に比較し、Ｅ／ρ値は低
かったが、焼成品よりは大きくなった。この処理方法に
よれば、焼成ずみの試料を１（ＩＰ処理する場合に比較
して処理工程が少なくなり、経済的であるという利点が
ある。

なお上記実施例では、加圧用ガスにアルゴンを用いたが
、場合によっては窒素ガスを用いることもできる。また
焼成工程についても、真空中あるいは窒素中でも可能で
ある。またＨＩＰ温度は１２００℃以下ではあまり効果
が現われないので１３００℃以上が望ましい。なお、圧
力は１０００ｋｇ／ａＪの場合について示したが、圧力
を増加させる程短時間で結合力が増加するが、ガスが多
量に必要であり、特性、経済性を考慮して圧力を決める
必要がある。

なお実施例では焼成工程はＩＩＩＰ装置により行ったが
、他の焼成炉で行った後、ＨＩＰ装置で処理することも
当然行える。また実施例では皮膜材料としてＢ４Ｃにつ
いて述へたが、　その他のセラミックス、金属あるいは
それらの複合材についても、条件を選ぶことでスピーカ
用振動板を製造することができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、セラミックス、金属ま
たはこれらの混合物からなる振動板材料を溶射用粉体と
して、振動板形状を有する型に溶射し、堆積させて皮膜
を形成する工程、その皮膜を単独に取り出して焼成する
工程、ＨＩＰＩＰ処理工程を行うため、比弾性率の優れ
たスピーカ用振動板を製造できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来およびこの発明の一実施例に係わるプラズ
マ溶射装置を示す断面図、第２図は焼成炉を兼ねるＨＩ
Ｐ装置を示す断面図、第３図ないし第５図の（ａ）は各
工程の皮膜の断面組織を示す模式図、（ｂ）はそれぞれ
の部分拡大図、第６図ないし第８図は焼成温度とＥ／ρ
の関係図、第９図は従来例の焼成状態を示す断面図であ
る。 各図中、同一符号は同一または相当部分を示し、（１）
はプラズマ溶射装置、　（２）は溶射粉体、（３）は供
給口、　（４）は型、（５）は皮膜、（６）は高圧容器
、（７）は排気口、（８）はヒータ、（９）はガス供給
口。 （１０）は治具である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス、金属またはこれらの混合物からな
   る粉体を所望の振動板形状に溶射して皮膜を形成する工
   程、その皮膜を単独に取りだす工程、および高温静水圧
   プレス処理する工程よりなることを特徴とするスピーカ
   用振動板の製造方法。