乐器乐弦的制作方法

本申请要求2015年7月27日提交的发明名称为“Nickel-Plated Phosphor Bronze Music String(镀镍磷青铜乐弦)”的美国临时申请No.62/197,142的优先权，该美国临时申请的全部公开内容在此通过引用的方式并入。

技术领域

本实用新型涉及一种乐器乐弦，尤其是镀有金属的乐弦。

背景技术：

许多带有琴格指板(fret)的乐器(例如吉他、曼陀林、班卓琴等)都被制造成配备有硬回火的钢芯乐弦。高温回火的钢合金(例如高碳钢)通常用于具有较高的音高或“非缠绕式”、“普通”的乐弦。具有较低音高的乐弦通常使用类似的材料作为内芯，并用更柔软、更有韧性的材料线丝作为绕包线(winding)或外包线(wrap)。

多年来，乐弦制造商们已经用各种各样的用于绕包线的合金进行了试验。进行了不同回火处理的不同合金能够产生有经验的乐师可辨别的音色差异。最流行且被认为最好听的乐弦被缠绕有基于铜的青铜合金。乐师们广泛称赞磷青铜、85-15青铜、90-10青铜、以及铝青铜或80-20黄铜的音色。

传统的新的铜基合金乐弦将具有乐师们认为的明快、清脆、清新的音色。这些都是在弹奏时产生更高振幅的乐弦的常见特性(descriptors)；通常，振幅越高，音色越“清脆”。在大约几个小时内，新的铜基合金乐弦的清新音色将开始变差。取决于各种条件(例如气候条件、乐师的身体化学物质(body chemistry)、以及演奏风格和频率)，乐弦可能会失去其脆性或“死”得非常快，或者在某些情况下，仅能保持其期望的音质两到四个星期。

铜基合金在未受到保护且暴露于环境空气中时开始迅速氧化。由人体排汗产生的水分的额外影响加速了该氧化过程，从而进一步导致乐弦失去其明亮度。

本领域中已知的一种用于延迟氧化和新鲜度损失的有效解决方案是用聚合物材料涂覆所述基于铜的绕包线或整个缠绕式乐弦。这些绕包线通常涂覆有氨基甲酸乙酯、瓷釉(enamel)、环氧树脂或其它适当的聚合物材料。最终完成的涂有聚四氟乙烯(PTFE)或其它聚合物的缠绕式乐弦针对由于铜的氧化而造成的性能劣化(degradation)提供了有效保护。这两种解决方案延长了新的乐弦保持其原始音色特性的时间，虽然涂覆有聚合物的乐弦的原色声音(original tonal sound)相对于新的未被涂覆的乐弦而言衰减了。

不幸的是，所引入的任何柔性聚合物材料(例如上文所述的那些材料)产生了声学阻尼，它削弱了新乐弦的音色中的清脆性。所述涂层(不管是绕包线上的涂层还是最终完成的缠绕式乐弦上的涂层)将减少高次局部谐波的输出。提供如下的用于乐器的乐弦将有用的：该乐弦与未被涂覆的乐弦相比具有清脆的音色，同时，与涂覆有聚合物的乐弦相比，保持了更长时间的原始音色清脆性。

技术实现要素：

一种用于乐器的乐弦包括芯线，围绕该芯线缠绕有绕包线。该绕包线具有金属合金的中央线股，该中央线股上附有涂层。该涂层包括以下项中的一种或多种：镍、镍合金、锡和锡合金。

在另一实施例中，一种乐器乐弦包括金属芯线、所述绕包线的中央线股、以及镀在该中央线股的外表面上的金属涂层。该金属涂层是镍、镍合金、锡或锡合金。该中央线股缠绕在所述金属芯线上。

在又一个实施例中，一种乐器乐弦包括金属芯线，带涂层的绕包线缠绕在该金属芯线上。该绕包线具有铜或钢的中央线股、以及附到该中央线股上的镍、镍合金、锡或锡合金的涂层。该金属涂层是通过电镀而涂覆在所述绕包线上的，并且占所述绕包线的重量的约1-10％。

附图说明

将参照附图来描述优选实施例的各个方面，其中，相同的附图标记表示相同的元件：

图1示出了本文公开的代表性的乐器乐弦；

图2是图1的代表性的乐弦的横截面图；

图3示出了附有图1的乐弦的声学吉他；并且

图4显示了本文公开的乐弦的一个实施例与市售的未被涂覆的乐弦的对比谐波分析数据。

具体实施方式

所公开的实施例涉及金属合金绕包线(外包线)的保护，该金属合金绕包线(外包线)例如可以是钢或含铜合金(例如青铜或黄铜)的，它具有薄的金属涂层，特别是镍或锡或其合金的薄涂层。

图1和2示出了本发明的缠绕式乐弦10，其具有中央芯线12和带有涂层的绕包线14。图3示出了配备有至少一个缠绕式乐弦10(类似于图1和2中的乐弦10)的吉他G。该涂层总体上被表示为附图标记16，且所述绕包线(或外包线)14的中央线股被示出为附图标记18。

乐师和熟练的技工通常认为提供了示范性音色特性的已知的声学乐弦包括围绕芯线的磷青铜绕包线。在典型的制造过程中，磷青铜绕包线在其减小到最终直径并需要仔细退火时变得被加工硬化。通常在无氧的气氛(atmosphere)中对这些绕包线的线股进行退火处理。在所公开的带有涂层的外包线的情形中，绕包线14被电镀有一层或涂层16，按重量计，该涂层16占所述绕包线14的重量(即，包括所电镀的金属的重量)的约1-10％。绕包线14的一个特别优选的实施例包括按重量计在3-5％之间、更优选占整个绕包线的重量的约4％的镀金属涂层16。已经制出了乐弦的其他示范性实施例，其中，镀的镍占整个绕包线的重量的约2％和约8％。

电镀是使用电流来减少溶解的金属阳离子而使它们在电极上形成互相偶合的金属涂层的技术工艺。该术语也用于阴离子到固体衬底上的电氧化。电镀主要用于改变加工对象的表面属性，例如耐损耗性和耐磨性、防腐蚀性、润滑性和/或美学品质。电镀工艺和技术本身的是公知的。

本文所公开的通过电镀技术在钢或铜或其合金的中央线股18上涂覆镍、锡或其合金的涂层16的方法和所产生的乐弦10提供了一种耐腐蚀的金属回火合金缠绕式乐弦，它与由相同金属制成的未被涂覆的乐弦具有基本相同的音色特性。例如，通过上述技术制备的电镀磷青铜缠绕式乐弦已基本呈现出与未被涂覆的磷青铜乐弦相同或甚至更好的音色特性。所产生的乐弦(尽管颜色呈浅灰色且在视觉上与通常的磷青铜乐弦不同)也比未被涂覆的乐弦明显更长期地保持其原有音色。通过上述电镀工艺形成的用于带有琴格指板的声学乐器的、镀镍磷青铜乐弦已经表明能够提供与未被涂覆的乐弦一样的、所期望的组合的音色特征以及被涂覆的乐弦的音色持久性(longevity)。镀有金属的乐弦10的其它示例性实施例也已经表明能够同时提供高的初始音质质量和延长的寿命。示范性实施例的示例包括具有镀镍钢绕包线(特别适合与电吉他一起使用)的乐弦、具有镀镍黄铜绕包线的乐弦、以及其中通过镀锡来代替镍的类似的乐弦。

总体上，本文所公开的实施例可包括：由任何种类的钢制成的芯线12；以及绕包线14，该绕包线14包括钢或铜合金的中央线股18，该中央线股18带有镍、镍合金、锡或锡合金的薄涂层16。芯线12可以是传统的高碳钢或任何其他弹簧回火钢合金，例如马氏体时效钢。基础的绕包线可以是青铜合金，例如包括80-20、85-15、90-10磷青铜，或铝青铜。替代地，该绕包线可以由合适的黄铜组分构成。本文公开的乐弦的另一个实施例(主要与电吉他一起使用)包括具有由钢制成的中央线股的、电镀的绕包线。可以在合适的电镀工艺中采用各种镍源，以实现上述电镀的绕包线或乐弦。本文公开的绕包线的一个特别优选的实施例包括通过适当的氨基磺酸镍电镀技术由磨砂的氨基磺酸镍(Ni(SO₃NH₂)₂)形成的镍涂层。锡是镍的合适的替代品，既可以被电镀，也可以在不降低初始乐弦音色(如已知的聚合物涂层)的情况下提供比裸铜基合金本身更优异的耐腐蚀性。

一些示例性的涂覆有外包物的乐弦10具有在磷青铜的中央线股18上电镀有镍16的绕包线14，它被制备成其中所电镀的镍青铜占该绕包线的重量的约2％、4％和8％。已经观察到，当缠绕在并用在同一乐器上(在此情况下，这些乐弦用在声学吉他上)时，这些示例性的乐弦10能够提供相同规格的未被涂覆的磷青铜乐弦的高质量音色特性。示例性的涂覆有外包物的乐弦10也已被证明：当在类似条件下用在同一声学乐器上时，它比具有相同规格和频率的未被涂覆的磷青铜乐弦明显更长期地维持清脆的音色特性。本文公开的乐弦10还存在其他实施例，其中，带有涂层的缠绕式乐弦10是通过如下方式制备的：首先，将中央线股18缠绕在芯线12上，然后通过电镀来涂覆涂层16。

图4是示出了本发明的镀镍青铜乐弦(乐弦A；左柱)与已知的未被涂覆的磷青铜乐弦(乐弦B：右柱)的比较谐波数据的柱状图。所测试的这两个乐弦(乐弦A和乐弦B)都是0.024规格尺寸(gauge size)的。如图所示，本发明的乐弦A在所有谐振频率下实现了与已知的乐弦B相当的振幅输出，并且在大多数情况下实现了甚至更高的振幅输出。更高的幅度输出被转换为乐师所偏爱的更亮或更清脆的声音，如本文所述。

虽然已出于说明性目的阐述了优选实施例，但前文的描述不应视为对本发明的限制。因此，在不脱离本发明的精神和所要求保护的范围的情况下，本领域技术人员可以进行各种修改、改编和替代。