JPH04122200A - Ｔｉ―Ａｌ合金製振動板およびその製造方法 - 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」 本発明は、高音域での再生範囲を拡大でき高音再生用振
動板として好適に利用できるＴｉ−Ａ１２合金（チタン
−アルミニウム合金）製振動板に関する。

また本発明は、脆性材料であるＴｉ−Ａｌ合金を振動板
に成形する際に好適に利用できる製造方法に関し、Ｔｉ
−Ａｌ合金からなる板体に超塑性材料からなる板体を重
ねて積層板とし、ついでこの積層板を所定形状の成形型
に取り付け、次に積層板を３００〜１３００℃に加熱し
た状態で圧力を加えて積層板を変形させることにより、
高脆性材料であるＴｉ−Ａｅ金合金所定の三次元形状に
成形できるようにしたものである。

「従来技術と発明が解決しようとする課題」高音再生用
の振動板としては、チタン（Ｔ　ｉ）製のもの、アルミ
ニウム（Ａ　＆）製のもの、ベリリウム（Ｂｅ）製のも
の、酸化アルミニウム（Ａｌ＊ｏｓ）製のもの、炭化ケ
イ素（ＳｉＣ）製のもの等が知られている。

ところが前記Ｔｉ製振動板やＡｌ製振動板においては、
ＴｉやＡｆ２中では音速が小さいため、高音再生が不十
分である不満があった。

またＢｅ製振動板は、Ｂｅの内部損失が小さいため、高
音域での共振ピークが強い不満があった。

更にＡｌｔｏｓ製振動板やＳｉＣ製振動板では、材料の
密度が大きいため再生効率が悪い問題があった。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、高音域を広
い範囲に渡って再生できるうえに、高音域での共振ピー
クが低く、再生効率もよい振動板と、その製造方法を提
供することを目的とする。

「課題を解決するための手段Ｊ 本発明のＴｉ−Ａ１合金製振動板は、Ｔｉが２４原子％
以上２６原子以下、Ａｌが７６原子％以上７４原子％以
下からなるＴｉ−Ａｌ２合金によって形成されたもので
ある。

ＴｉおよびＡｌの比率が上記の範囲を外れると、得られ
る振動板は、高音特性に劣るものとなる。

この振動板をなす合金には、ＴｉＡｌ２５で表される金
属間化合物を用いることが最も望ましい。

この振動板をなす合金は、公知の方法、すなわちＴｉと
Ａｌ２を所定の比率で混合することによって製造できる
。

この合金中に含まれる酸素等の不純物は、２原子％以下
であることが望ましい。またこの合金には必要に応じて
他の元素を添加することができる。

この振動板をなす合金は、Ｘ線回折等により下記の結晶
面間隔のうち２本以上が観測されるものである。

（４，３１Ａ３．５２人　２．７２人　２．３０人　２
．１５人１．９３人　１６９人　１．５７人　１．４８
人　１．４４人　１．３６Ａ　　１．２７Ａ　　１．２
２Ａ　　１．１７Ａ　　１．ＩＳＡ　＞本発明の振動板
をなすＴｉ−Ａ１合金は、脆性材料なので、通常の金属
板の成形方法（熱間プレス法、熱間静水圧プレス法等）
では成形できない。

本発明の振動板は、前記Ｔｉ−Ａ１合金からなる板体に
超塑性材料からなる板体を菫ねて積層板とし、ついでこ
の積層板を所定の３次元形状の成形型に取り付け、次に
前記積層板を３００〜１３００℃に加熱した状態で積層
板に圧力を加えて変形させることによって製造できる。

このようにして積層板を変形させたあと、積層板の超塑
性材料板の部分を除去すると、Ｔｉ−Ａ４合金からなる
振動板を得ることができる。超塑性材料板の部分の除去
は、変形された積層板を型から取り出した後でも前でも
よい。このように超塑性材料板の部分を除去する工程の
作業性を考慮して、Ｔｉ−Ａｌ２合金板と超塑性材料板
との間には離型剤を塗布しておくことが望ましい。雌型
剤としては、ＢＮ（窒化ボロン）等が好適である。

積層板を変形させる際に加える温度（以下、加工温度と
いう）は、３００〜１３００℃でなければならない。こ
の温度範囲は、主にＴｉ−Ａｌ２合金の側の理由によっ
て定められたもので、実際の加工温度は前記範囲内であ
ってかつ後述する超塑性材料が超塑性を示す温度に設定
される。この加工温度が前記範囲より低くなると、Ｔｉ
−Ａ１合金の変形抵抗が大きくなり、高圧を発生させる
装置が必要になるという不都合が生じる。また加工温度
が前記範囲を越えるとＴｉ−Ａ１合金の融点に近くなり
離型剤の混入や超塑性材料との反応が起こりやすくなる
という不都合が生じる。

前記超塑性材料は、ある温度下で力を加えると破断に至
るまでに数百％以上もの伸びを示す合金として知られて
いるものである。現在のところ多種類の超塑性材料が知
られているが、本発明で使用して好ましいものを例示す
ると、ステンレス調、アルミニウム合金、マグネシウム
合金、チタン合金、ハイドロキシアパタイトなどである
。

これら超塑性材料が超塑性を示す温度は各々異なるので
、前記加工温度は、用いる超塑性材料に応じて適宜定め
られる。前記各超塑性材料ごとに適した加工温度を示す
と第１表に示す通りである。

超塑性材料板とＴｉ−Ａｌ２合金板とからなる積層体は
、Ｔｉ−Ａｌ合金板の一方の面に超塑性材料板を積層し
たものであっても、Ｔｉ−Ａｌ合金板の両面に超塑性材
料板を積層したものであっても良い。

ここで超塑性加工を行う際の歪速度は、ＩＯ〜１０’／
ｓｅｃの範囲とすることが好ましい。この範囲より速い
速度では高圧のために型が破壊する恐れがあるうえ、超
塑性変形の際の均一性が低下する恐れがある。また、遅
い速度では、超塑性材料板を長時間高温にさらすことに
なるので、超塑性材料板の組織の結晶粒が成長して粗大
化し、超塑性能力が低下する恐れがある。

また超塑性加工を行う際にＴｉ−Ａｌ２合金板と接する
ガス中の酸素濃度は、Ｔｉ−Ａｌ２合金の劣化を防止す
る点から、ｉｏ００ｐｐｍ以下であることが望ましい。

なおこの発明の製造方法で用いられる成形型は、成形面
（積層板が圧接される面）が、凸形状のものであっても
、凹形状のものであっても良い。

「作用　」 この発明の振動板をなす所定の組成を有するＴｉ−Ａｌ
２合金は、下記第２表に示すように、Ｔｉ等に比較して
高音再生用振動板としてバランスのよい特性を備えてい
る 第２１！ すなわち、所定の組成を有するＴｉ−Ａｌ合金（ＴｉＡ
ｌｓ）の音速は十分大きいので、このＴｉ−Ａ（１合金
で形成された振動板は高音再生を十分に行える。

また所定の組成を有するＴｉ−Ａ１合金は内部損失が大
きいので、高音域での共振ピークを小さく抑えることが
できる。　更に所定の組成のＴｉ−Ａｌ合金は十分な密
度を有しているので、このＴｉ−Ａ１２合金からなる振
動板は再生効率が良好である。加えて所定の組成を有す
るＴｉ−Ａ（２合金は、他のＴｉ−Ａ１合金に比較して
優れた特性を存している。

他方前記所定の組成を有するＴｉ−Ａｌｉ合金は高脆性
材料となるので、−船釣な成形は困難である。

このような高脆性を示す材料を振動板に成形するために
、本発明では、Ｔｉ−ＡＮ合金に板超塑性材料を重ね積
層板として成形を行なう。このような成形法で高脆性材
料である所定の組成のＴｉ−Ａｌ２合金を振動板に成形
できる理由を、本発明者は、Ｔｉ−Ａｌ２合金板に超塑
性材料板を積層した状態で成形を行うと、成形時にＴｉ
−Ａｌ合金板と超塑性材料板が同時に変形して、Ｔｉ−
Ａ１合金板の各部分に圧力が均等に加わるためであると
考えている。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明のＴｉ−Ａｆ合金製振動板
とその製造方法を詳しく説明する。

（実施例１） 第１図ないし第４図は、本発明のＴ　ｉ−Ａ１２合金製
振動板の製造方法の一実施例の各工程を示すものである
。

この製造方法では、まず第１図に示すように、厚さ４０
μｌのＴｉ−Ａｌ合金板ｌの表裏両面に離型剤（ＢＮ）
を塗布し、ついで厚さ０．５Ｈの超塑性ステンレス鋼（
ＳＵＳ３２９）からなる超塑性材料板２，２を重ねて積
層板３を準備した。Ｔｉ−Ａ１２合金板ｌは、Ｔｉ２４
．８原子＄１Ａｌ７４．４原子％、不純物残量の組成を
持っＴｉＡｌ３金属間化合物からなる平板である。

つぎに第２図に示すように、この積層板３を金型４に取
り付けた。金型４は、上型５と下型６とからなるもので
積層板３は、その周縁部で上下型５．６間に挾持されて
いる。上型５には、第５図に示すように、正方形状の凹
部７が形成されており、その中心部にはガス吹き込み口
８が形成されている。また下型６には、第６図に示すよ
うに、はぼ半球状の凹部ｌＯが形成されている。この凹
部ｌＯの内面は、所望するスピーカの振動板の形状と対
応した形状に形成されている。またその中心にはガス抜
き口１１か形成されている。

このような金型４に積層体３をセットしたあと９５０℃
まで積層体３を加熱した。この後、上型５のガス吹き込
み口８からアルゴンガスを吹き込み超塑性成形を行った
。積層体３は徐々に変形し最終的に第３図に示すように
、下型６の凹部ｌＯの内面に密着した。ガス吹き込み速
度は、積層体３の歪速度が１０−３７　ｓｅｃとなるよ
うに調整した。

また、最終的に１０ｋｇ／ａｍ”のガス圧力を１０分間
保持した後、成形工程を終えた。

この後金型４から積層体３を取り出し、超塑性材料板２
．２を機械的に除去したところ、第４図に示すように成
形されたＴｉ−Ａｌ２合金板（振動板）ｌを得ることが
できた。

このように成形されたＴｉ−Ａｌ２合金板（振動板）１
の再生周波数特性を測定したところ、第７図に示す結果
が得られた。第７図には、高音再生用振動板として従来
用いられていたＴｉ製振動板の特性を比較例として合わ
せて記載する。

第７図の結果から、このＴｉ−Ａｌ合金製振動板は、高
音域を広い範囲に渡って再生できるうえに、再生効率ら
よい振動板であることが確認された。

またこの実施例のＴｉ−Ａ１合金製振動板の製造方法で
は、Ｔｉ−Ａσ合金板Ｉを超塑性材料板２゜２で挟持し
た状態で圧力を加えて成形を行ったので、成形時にＴｉ
−Ａｌ合合金板色超塑性材料板２が同時に変形してＴｉ
−Ａ（！合金板１の各部分に圧力が均等に加わり、高脆
性材料であるＴｉ−Ａｌ合合金板金、破壊することなく
所定の振動板形状に成形できた。

またこの製造方法によれば、凹部ｌＯのような成形空所
が多数形成された金型を用いることにより多数の振動板
を成形できるので、生産効率の向上を図ることが可能で
ある利点がある。

（実施例２） 第８図および第９図は、本発明のＴｉ−Ａ１合金製振動
板の製造方法の第２実施例を説明するためのものである
。この実施例の製造方法では、Ｔｉ−ＡＮ合金板ｌの裏
面にのみ離型剤を塗布して超塑性材料板２を積層して積
層板１３とした。この積層板１３を、第９図に示すよう
に、Ｔｉ−Ａｌ２合金板１側が上型５側に位置するよう
にセットした後、実施例Ｉと同様にガスブロー法で成形
を行った。

この製造方法においても、実施例１と同様に良好なＴｉ
−Ａ１合金製振動板を成形できた。

（実施例３） 第１０図ないし第１３図は、本発明の製造方法の第３実
施例の各工程を示すものである。

この例の製造方法では、まず第１Ｏ図に示すように、実
施例１と同様の積層体３を製作した。次にこの積層体３
を、第１Ｉ図に示すように、ホットプレス用金型Ｉ５に
セットした。この金型は、パンチ１６とダイ１７と押さ
えリング１８とからなるもので、パンチ１６とダイ１７
とを合わせたとき、その間に所望する振動板と同形状の
空間か形成されるようになっている。そして前記積層体
３は、その外周部分がダイ１７の上面と押さえリング１
８によって挟まれた状態でダイ１７に固定されている。

このように積層体３を金型１５にセットしたあと、金型
１５をアルゴン雰囲気中に収め、ついで積層体３を９５
０℃に加熱した。このあとパンチ１６を徐々に下降させ
た。

こうして第１２図に示すようにパンチ１６を最下部まで
下降させた後、パンチ１６を上昇させ、成形された積層
体３を取り出した。

このようにして得られた積層体３から超塑性材料板２，
２の部分を機械的に除去したところ、Ｔｉ−ＡｌＱ金板
１は第１３図に示すように所望の形状に成形されていた
。

この製造方法においても、実施例１の場合と同様に、Ｔ
ｉ−Ａ（２合金板１を破壊することなく成形できた。

（実施例４） ＡＩ２合金（Ａ（！　−６Ｃｕ　−０，４Ｚｒ）からな
る超塑性材料板２用い、加熱温度を４００℃に設定し、
歪速度を１０−’／　ｓｅｃに設定し、かつ下型６とし
て第１４図に示された形状のものを用い、他の条件は実
施例１と同様にしてＴｉ−ＡｌＱ金板１の成形を行った
。

この方法でも、実施例１と同様に良好なＴｉ、１合金製
振動板を得ることができた。

（実施例５） 第１５図に示す金型２０を用い、他は実施例Ｉと同一条
件でＴｉ−Ａｌ２合金板Ｉの成形を行った。

金型２０は、直方体状の空間を形成する上型２１および
下型２２と、その内部に上下動可能に設けられた凸型２
３とからなるものである。

この実施例では、まず上下型２１．２２の間に積層板３
を挟み、ついで第１６図に示すように凸型２３を上動さ
せて積層板３に当接させた後、第１７図に示すように上
型２１側にアルゴンガスを吹き込み積層板３を変形させ
た。

この実施例の製造方法によっても、実施例１と同様に良
好なＴｉ−Ａｌ２合金製振動板を製造できた。

「発明の効果」 以上説明したようＩこ本発明の振動板は、十分な音速お
よび密度を有し、かつ内部損失の大きなＴｉ−Ａ＋２合
金によって形成されているので、高音再生を十分に行え
るうえ再生効率がよく、しかも高音域での共振ピークが
小さいものとなる。また高音を広い範囲に渡って再生で
きるものとなる。

したかって本発明の振動板は、高音再生用として好適な
ものとなる。

さらに本発明の製造方法は、Ｔｉ−Ａ（合金板に超塑性
材料からなる板体を重ねて積層板とし、ついでこの積層
板を所定の３次元形状の成形空所を有する型に取り付け
、次に積層板を所定温度に加熱した状態で圧力を加えて
積層板を変形させる方法なので、成形時にＴｉ−Ａｌ２
合金板と超塑性材料が同時に変形して、Ｔｉ−Ａ１合金
板の各部分に圧力が均等に加わる。従って本発明のＴｉ
−Ａ４合金製振動板の製造方法によれば、高脆性材料で
あるＴ　ｉ　−Ａρ合金板を所定の振動板形状に成形で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の製造方法で用いた積層板を示す断面
図、第２図は同積層板を金型にセットした状態を示す断
面図、第３図は積層板を変形させる工程を示す断面図、
第４図は実施例１で成形されたＴｉ−Ａｌ２合金板を示
す断面図、第５図は実施例１で用いた上型５を示す下面
図、第６図は実施例１で用いた下型６を示す上面図、第
７図は実施例１で製作した振動板の再生周波数特性を測
定した結果を示すグラフ、第８図は実施例２の製造方法
で用いた積層板を示す断面図、第９図は同積層板を金型
にセットした状態を示す断面図、第１０図は実施例３の
製造方法で用いた積層板を示す断面図、第１１図は同積
層板を金型にセットした状態を示す断面図、第１２図は
積層板を変形させる工程を示す断面図、第１３図は実施
例３で成形されたＴｉ−Ａｆ２合金板を示す断面図、第
１４図は実施例４で用いた下型を示す断面図、第１５図
ないし第１７図は実施例５の製造方法の各工程を示す断
面図である。 ｌ・・・Ｔｉ−Ａｌ２合金板、２・・・超塑性材料板、
３・・・積層板、４・・・金型、ＩＯ・・・凹所、１３
・・・積層板、１５・・・ホットプレス用金型、２０・
・・金型。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｔｉ２４〜２６原子％、Ａｌ７６〜７４原子％か
   らなるＴｉ−Ａｌ合金によって形成された振動板。
2. （２）Ｔｉ２４〜２６原子％、Ａｌ７６〜７４原子％か
   らなるＴｉ−Ａｌ合金の板体に超塑性材料からなる板体
   を重ねて積層板とし、ついでこの積層板を所定の３次元
   形状の成形型に取り付け、次に前記積層板を３００〜１
   ３００℃に加熱した状態で積層板に圧力を加えて変形さ
   せることを特徴とするＴｉ−Ａｌ合金製振動板の製造方
   法。