專利名稱：殼體及應用該殼體的發(fā)聲裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種殼體及應用該殼體的發(fā)聲裝置，尤其涉及一種合金殼體及應用該 合金殼體的發(fā)聲裝置。
背景技術：
隨著新技術和新材料的不斷發(fā)展，人們對視聽品質(zhì)的要求也越來越高。發(fā)聲裝置， 如耳機、音響，產(chǎn)品層出不窮，然而，現(xiàn)有技術中對發(fā)聲裝音質(zhì)的改進多著重于其內(nèi)置揚聲 器的改進，對殼體改進則較少。但殼體對音質(zhì)的響應同樣很大，直接影響揚聲器的效果。以耳機為例，其殼體多由于共振及混響對揚聲器及整個耳機的發(fā)聲效果造成影 響，現(xiàn)有技術中的耳機殼體為塑料或樹脂，造成耳機發(fā)聲的混響較長，殼體的共振較強，發(fā) 聲效果不夠清晰，使耳機存在音質(zhì)不好的問題。另外，塑料或樹脂的殼體耐用性不好，容易 變形，并且不夠輕巧。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于發(fā)聲裝置的殼體，該殼體的材料為鎂基復合材料，該鎂基復合材料包括 鎂基金屬和分散在該鎂基金屬中的納米增強相。一種發(fā)聲裝置，其包括殼體；以及揚聲器，該揚聲器設置于該殼體內(nèi)部；該殼體 的材料為鎂基復合材料，該鎂基復合材料包括鎂基金屬和分散在該鎂基金屬中的納米增強 相。與現(xiàn)有技術相比較，本技術方案采用鎂基復合材料作為發(fā)聲裝置的殼體，可以減 少殼體產(chǎn)生的混響及共振，使發(fā)聲效果清晰，從而提高發(fā)聲裝置的音質(zhì)。并且，鎂基復合材 料的殼體比塑料殼體更為堅固耐用，由于該殼體具有較好的強度，在滿足強度需要的前提 下，可采用較小的壁厚，從而減輕發(fā)聲裝置的總體質(zhì)量，并使發(fā)聲裝置內(nèi)部空間增大。


圖1是本技術方案實施例耳機的結構示意圖。圖2是AZ91D鎂合金50倍光學顯微鏡照片。圖3是具有質(zhì)量百分比為0.5%的納米增強相的鎂基復合材料50倍光學顯微鏡照 片。圖4是具有質(zhì)量百分比為的納米增強相的鎂基復合材料50倍光學顯微鏡照 片。圖5是具有質(zhì)量百分比為1. 5%的納米增強相的鎂基復合材料50倍光學顯微鏡照 片。圖6是鎂基復合材料中碳化硅與鎂晶粒界面的高分辨率透射電鏡照片。圖7是具有不同質(zhì)量百分含量的納米增強相的鎂基復合材料抗拉強度的測試數(shù) 據(jù)圖。
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圖8是具有不同質(zhì)量百分含量的納米增強相的鎂基復合材料伸長率的測試數(shù)據(jù) 圖。圖9是具有不同材料的耳機殼體的耳機的總諧波失真曲線測試數(shù)據(jù)圖。圖10是具有塑料耳機殼體的耳機的瀑布分析圖。圖11是具有AZ91D鎂合金耳機殼體的耳機的瀑布分析圖。圖12是具有鎂基復合材料耳機殼體的耳機的瀑布分析圖。
具體實施例方式以下將結合附圖詳細說明本技術方案實施例的發(fā)聲裝置。本技術方案提供一種發(fā)聲裝置，該發(fā)聲裝置包括中空的殼體以及設置于殼體內(nèi)部 的揚聲器。該發(fā)聲裝置可以是耳機、音響、喇叭、手機、筆記本電腦或電視。請參閱圖1，本技術方案實施方式以耳機10為例，該耳機10包括中空的耳機殼體 以及設置于殼體內(nèi)部的揚聲器14。該耳機10可以為頭戴式、耳掛式、入耳式或耳塞式等結 構。該揚聲器14可以為電動式、電容式、靜電式、氣動式及壓電式等類型。該揚聲器14 用于將電信號轉(zhuǎn)換成聲音信號。具體地，揚聲器14可將一定范圍內(nèi)的音頻電功率信號通過 換能方式轉(zhuǎn)變?yōu)槭д嫘〔⒕哂凶銐蚵晧杭壍目陕犅曇?。本實施例中，該揚聲器14為電動式 揚聲器14。該殼體的壁厚為0. 01毫米至2毫米。該殼體可包括面對使用者的前部12及連接 導線的后部16，該前部12可進一步包括多個出聲孔。本實施例中，該耳機為耳塞式，前部 12為具有出聲孔的圓片蓋體，后部16為與圓片蓋體扣合的碗形基座。該殼體的前部12和后部16中至少一個部分由鎂基復合材料制成。本實施例中， 該殼體整體由鎂基復合材料制成，即圓片蓋體與碗形基座的材料均為鎂基復合材料。該鎂 基復合材料包括鎂基金屬和分散在該鎂基金屬中的納米增強相。該納米增強相可以為碳納 米管、碳化硅納米顆粒、氧化鋁納米顆粒、碳化鈦納米顆粒、碳化硼納米顆粒、石墨納米顆粒 或其混合，優(yōu)選為碳納米管或碳化硅納米顆粒。該碳納米管可以為單壁碳納米管、雙壁碳納 米管及多壁碳納米管中的一種或多種。所述單壁碳納米管的直徑為0. 5納米 50納米，所 述雙壁碳納米管的直徑為1. 0納米 50納米，所述多壁碳納米管的直徑為1. 5納米 50 納米。該納米增強相在鎂基復合材料中的質(zhì)量百分含量約為0. 01%至10%，優(yōu)選為0. 5% 至2%。該納米增強相的形狀可以為粉末、纖維或晶須。該納米增強相的尺寸約為1納米 至100納米，優(yōu)選為30納米至50納米。該鎂基金屬為純鎂或鎂合金。該鎂合金的組成元 素除鎂外，還包括鋅、錳、鋁、鋯、釷、鋰、銀、鈣等合金元素的一種或多種，其中鎂占鎂合金質(zhì) 量百分比80%以上，其它金屬元素的總合占鎂合金質(zhì)量百分比20%以下。該鎂合金的型號 可以為 AZ91、AM60、AS41、AS21、AE42，優(yōu)選為 AZ91。該納米增強相的加入有利于鎂基金屬晶粒的細化，能夠提高該殼體的抗拉強度 (tensile strength)及伸長率(elongation)。本實施例中，該鎂基金屬采用AZ91D型號的 鎂合金，該納米增強相采用碳納米管或碳化硅納米顆粒。請參閱圖2至圖5，將具有質(zhì)量百 分比為0. 5%，及1. 5%的納米增強相的鎂基復合材料與純AZ91D鎂合金進行晶粒對比， 發(fā)現(xiàn)隨著納米增強相質(zhì)量百分比在0. 5%至2%范圍內(nèi)逐漸提高，該鎂基復合材料的晶粒
5明顯減小。所述該鎂基復合材料的晶粒比用于制造該鎂基復合材料的鎂基金屬的晶粒減小 60%至75%。該鎂基復合材料的晶粒約為100微米至150微米。本實施例中，當該鎂基復 合材料的納米增強相為質(zhì)量百分比為0. 5%至2%的碳納米管時，該鎂基復合材料的晶粒 可以比AZ91D鎂合金的晶粒減小60%至75%。請參閱圖6，當該鎂基復合材料的納米增強 相為質(zhì)量百分比為0.5%至2%的碳化硅時，鎂晶粒與碳化硅晶粒之間的界面清晰，不存在 界面間反應的中間相。請參閱圖7，將納米增強相為不同質(zhì)量百分含量的碳納米管的鎂基復 合材料進行抗拉強度測試，發(fā)現(xiàn)當碳納米管占鎂基復合材料質(zhì)量百分比為1. 5%時，該鎂基 復合材料具有較好的抗拉強度。請參閱圖8，將納米增強相為不同質(zhì)量百分含量的碳納米管的鎂基復合材料進行 伸長率測試，發(fā)現(xiàn)當碳納米管占鎂基復合材料質(zhì)量百分比為1. 5%時，該鎂基復合材料具有 較好的伸長率。上述測試表明，通過在鎂基金屬中加入納米增強相，有效地細化了晶粒，提 高了鎂基復合材料的抗拉強度及伸長率，有利于該耳機殼體的制造，并有利于提高該耳機 殼體的強度和耐用性，具體試驗數(shù)據(jù)請參閱表1。表1抗拉強度及伸長率測試數(shù)據(jù)表碳納米管質(zhì)量百分含量0%0. 01%0. 5%1% 1. 5%2%
抗拉強度(MPa)8686. 58996 10490
伸長率(％ )0. 920. 931. 11. 26 1. 280.該殼體的制造方法可以為觸變成形、壓鑄成形、粉末冶金或機械加工成形等。具體 地，可將所述納米增強相的粉末、纖維或晶須加入熔融的鎂基金屬中，并通過觸變成形或壓 鑄成形的方法得到耳機殼體，或者可以將鎂基金屬的粉末與納米增強相進行混合，并通過 粉末冶金的方法制備耳機殼體，另外，也可以將所述鎂基復合材料預先形成坯體，并通過機 械加工的方式形成耳機殼體。在本實施例中，該鎂基復合材料的制備方法包括以下步驟首先，提供鎂基金屬及納米增強相；其次，將納米增強相在460°C至580°C下加入熔融的鎂基金屬進行混合形成混合 物；再次，在620°C至650°C下對該混合物進行超聲波處理使納米增強相均勻分散在 鎂基金屬中；以及最后，將該混合物在650°C至680°C下進行澆鑄，形成鎂基復合材料坯體。在上述混合、超聲波處理及澆鑄過程中的溫度分三個階段逐漸升高，有利于使鎂 基復合材料中的晶粒細化，并且，上述過程均在保護氣體中進行，以防止鎂基金屬被氧化。 所述保護氣體可選自惰性氣體和氮氣中的一種或多種，本實施例中保護氣體優(yōu)選為為氮氣。具體地，該鎂基金屬可以為AZ91D鎂合金，該納米增強相可以為碳納米管或碳化 硅。該熔融的鎂基金屬可設置于一內(nèi)部充滿保護氣體的容器中。在將納米增強相加入該熔 融的鎂基金屬的過程中可進一步通過攪拌器不斷對容器中的混合物進行機械攪拌，使納米 增強相和該熔融的鎂基金屬初步混合，得到一混合漿料。該超聲波處理的過程可以是將混合物連同容器置于一高能量超聲波震蕩攪拌裝 置中，在一定頻率的超聲波下震蕩一段時間后，得到一均勻混合漿料。所述超聲波的頻率為
615千赫茲至20千赫茲，本實施例中超聲波的頻率優(yōu)選為15千赫茲。所述超聲波處理的時 間為5分鐘至40分鐘，優(yōu)選為30分鐘。本技術方案所采用超聲震蕩的超聲波頻率選擇為 15-20千赫茲，相對于一般超聲波頻率48千赫茲而言，本技術方案所采用的超聲波的頻率 較低，而此超聲震蕩裝置為一高能量超聲震蕩攪拌裝置，因此該超聲震蕩裝置的振幅較大， 因此可以使輕金屬熔湯中的輕金屬微粒發(fā)生劇烈運動，從而可以使納米級顆粒增強體在輕 金屬熔湯中均勻分配，得到一均勻混合漿料。在澆鑄的過程中該混合漿料可澆鑄至一模具中冷卻固化，形成該鎂基復合材料坯 體。進一步地，可通過一擠壓成型處理過程處理該鎂基復合材料坯體。通過該擠壓成型處 理過程，該納米增強相在該混合物中經(jīng)再次分配，分散更加均勻，可進一步提高該鎂基復合 材料的強度和韌性。該坯體可進一步通過壓鑄成型，得到該耳機殼體。將碳納米管作為納米增強相， AZ91D鎂合金作為鎂基金屬，且該納米增強相的質(zhì)量百分含量為1. 5%，通過壓鑄成形法制 備殼體。請參閱表2，該鎂基復合材料制成的殼體與塑料殼體及AZ91D鎂合金殼體相比，具 有較好的屈服強度，且密度比AZ91D鎂合金有所降低。表2不同材料殼體性能對比參數(shù)塑料(PC+ABS) AZ91D鎂合金鎂基復合材料密度(g/cm3)1. 071. 821. 80屈服強度(MPa)39230276在采用相同形狀殼體的條件下，對采用該鎂基復合材料的殼體的耳機進行聲學測 試，并與AZ91D鎂合金殼體的耳機及塑料殼體的耳機進行對比發(fā)現(xiàn)，采用該鎂基復合材料 的殼體制成的耳機與采用AZ91D鎂合金殼體的耳機和采用塑料殼體的耳機具有基本一致 的頻率響應曲線及阻抗曲線。然而，請參閱圖9，采用該鎂基復合材料的殼體制成的耳機在 三種測試的耳機中具有最小的總諧波失真。在20赫茲至50赫茲頻率范圍內(nèi)，采用鎂基復 合材料的殼體的耳機的總諧波失真比AZ91D鎂合金殼體的耳機減少約10%。請參閱圖10至12，從采用不同材料的殼體的瀑布分析圖中可以看出，在20赫茲 至30赫茲范圍，采用鎂基復合材料殼體的耳機音頻振幅最低，從而使這種耳機的總諧波失 真最小，而在100赫茲至600赫茲范圍，采用鎂基復合材料殼體的耳機比其它兩種耳機波形 均一，可知這種耳機具有發(fā)聲效果清晰的特點。本技術方案采用鎂基復合材料作為耳機的殼體，可以縮短耳機發(fā)聲的混響，減少 耳機殼體共振，使發(fā)聲效果清晰，從而提高耳機的音質(zhì)。并且，鎂基復合材料的殼體比塑料 殼體更為堅固耐用，由于該殼體具有較好的強度，在滿足強度需要的前提下，可采用較小的 壁厚，從而減輕耳機的總體質(zhì)量，并使耳機內(nèi)部空間增大。另外，鎂基復合材料具有良好的 導熱性，利于耳機散熱。本領域技術人員可以理解，本技術方案雖然以耳機作為具體實施例進行說明，然 而由于所述殼體因制造殼體的材料本身具有上述優(yōu)點，因此具有所述殼體的其它發(fā)聲裝置 也能具有發(fā)聲效果較好，質(zhì)量較輕，堅固耐用且易于散熱的優(yōu)點。另外，本領域技術人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，當然，這些依據(jù)本發(fā)明精 神所做的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權利要求
一種用于發(fā)聲裝置的殼體，其特征在于，該殼體的材料為鎂基復合材料，該鎂基復合材料包括鎂基金屬和分散在該鎂基金屬中的納米增強相。
2.如權利要求1所述的用于發(fā)聲裝置的殼體，其特征在于，所述納米增強相為碳納米 管、碳化硅納米顆粒、氧化鋁納米顆粒、碳化鈦納米顆粒、碳化硼納米顆粒、石墨納米顆粒中 的一種或多種的混合。
3.如權利要求1所述的用于發(fā)聲裝置的殼體，其特征在于，所述納米增強相在鎂基復 合材料中的質(zhì)量百分含量為0.01%至10%。
4.如權利要求1所述的用于發(fā)聲裝置的殼體，其特征在于，所述納米增強相在鎂基復 合材料中的質(zhì)量百分含量為0. 5%至2%。
5.如權利要求1所述的用于發(fā)聲裝置的殼體，其特征在于，所述納米增強相在鎂基復 合材料中的質(zhì)量百分含量為1.5%。
6.如權利要求1所述的用于發(fā)聲裝置的殼體，其特征在于，所述納米增強相的尺寸為 30納米至50納米。
7.如權利要求1所述的用于發(fā)聲裝置的殼體，其特征在于，所述鎂基復合材料的晶粒 尺寸為100微米至150微米。
8.如權利要求1所述的用于發(fā)聲裝置的殼體，其特征在于，所述鎂基復合材料的晶粒 尺寸比所述鎂基金屬的晶粒尺寸減小60%至75%。
9.如權利要求1所述的用于發(fā)聲裝置的殼體，其特征在于，所述鎂基金屬為鎂或鎂合^^ ο
10.如權利要求9所述的用于發(fā)聲裝置的殼體，其特征在于，所述鎂合金的型號為 AZ91、AM60、AS41、AS21 或 AE42。
11.如權利要求7至9中任意一項所述的用于發(fā)聲裝置的殼體，其特征在于，所述鎂合 金的型號為AZ91D，所述納米增強相為碳納米管，所述碳納米管在鎂基復合材料中的質(zhì)量百 分含量為1.5%。
12.如權利要求1所述的用于發(fā)聲裝置的殼體，其特征在于，所述殼體的壁厚為0.01毫 米至2毫米。
13.一種發(fā)聲裝置，其包括殼體；以及揚聲器，該揚聲器設置于該殼體內(nèi)部；其特征在于該殼體的材料為鎂基復合材料，該鎂基復合材料包括鎂基金屬和分散在 該鎂基金屬中的納米增強相。
14.如權利要求13所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲裝置比相同形狀的采用所 述鎂基金屬制成的殼體的發(fā)聲裝置，在20赫茲至50赫茲頻率范圍內(nèi)總諧波失真減少10%。
15.如權利要求13所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述納米增強相為碳納米管，所述鎂 基復合材料的晶粒尺寸為100微米至150微米。
16.如權利要求13所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述鎂基復合材料的晶粒尺寸比所 述鎂基金屬的晶粒尺寸減小60%至75%。
17.如權利要求13所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述納米增強相為碳納米管、碳化硅 納米顆粒、氧化鋁納米顆粒、碳化鈦納米顆粒、碳化硼納米顆粒、石墨納米顆粒中的一種或多種的混合。
18.如權利要求13所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述納米增強相在鎂基復合材料中 的質(zhì)量百分含量為0.01%至10%。
19.如權利要求13所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述納米增強相在鎂基復合材料中 的質(zhì)量百分含量為0. 5%至2%。
20.如權利要求13所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述納米增強相在鎂基復合材料中 的質(zhì)量百分含量為1.5%。
21.如權利要求13所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述納米增強相的尺寸為30納米至 50納米。
22.如權利要求13所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述鎂基金屬為鎂或鎂合金。
23.如權利要求22所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述鎂合金的型號為AZ91、AM60、 AS4UAS21 或 AE42。
24.如權利要求13至16中任意一項所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述鎂基金屬為型 號為AZ91D的鎂合金，所述納米增強相為碳納米管，所述碳納米管在鎂基復合材料中的質(zhì) 量百分含量為1.5%。
25.如權利要求13所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述發(fā)聲裝置為耳機、音響、喇叭、手 機、筆記本電腦或電視。
26.如權利要求13所述的發(fā)聲裝置，其特征在于，所述殼體的壁厚為0.01毫米至2毫米。
全文摘要
一種用于發(fā)聲裝置的殼體，該殼體的材料為鎂基復合材料，該鎂基復合材料包括鎂基金屬和分散在該鎂基金屬中的納米增強相。本發(fā)明還涉及一種發(fā)聲裝置，其包括殼體；以及揚聲器，該揚聲器設置于該殼體內(nèi)部；該殼體的材料為鎂基復合材料，該鎂基復合材料包括鎂基金屬和分散在該鎂基金屬中的納米增強相。
文檔編號C22C23/00GK101851717SQ20101020134
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月14日 優(yōu)先權日2010年6月14日
發(fā)明者李文珍, 陳皇妙 申請人:清華大學;鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司