振动膜及其制法和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种扬声器用振动膜及其制法和应用。具体地，本发明专利技术提供了一种振动膜，包括金属基材以及位于所述基材至少一个主表面上的金属氧化物层，其中，所述金属氧化物层具有一个或多个改善音频和/或音质的以下特征：(i)所述金属氧化物层具有纳米管阵列结构；(ii)所述金属氧化物层的硬度和/或弹性模量大于所述金属基材的硬度和/或弹性模量。在金属基材表面通过阳极氧化处理技术直接生成一层氧化层，可以有效提高振动膜的硬度和弹性模量，改善振动膜的音频和音质。

【技术实现步骤摘要】
振动膜及其制法和应用
本专利技术涉及扬声器领域，具体涉及一种振动膜及其制法和应用。
技术介绍
随着现代音响设备技术的发展，对于放音系统的高频振动膜有着越来越高的要求。传统的扬声器振动膜多为有机塑料材料或其复合材料，但是，这些材料的发音效果不尽如人意，特别是在高音和高频发声下，音质很难满足应用需求。目前，高音高频发音领域多选用钛及其合金材料制备振动膜，钛及其合金具有较好的耐腐蚀性和力学性能，是理想的高端振动膜用金属材料。但是，传统钛振动膜的频响范围较窄，灵敏度低，在高频时容易产生分割振动，严重影响其发音效果。综上所述，在现有技术中，尚缺乏令人满意的、具有宽频响范围和闻灵敏度的闻频振动膜，因此，本领域迫切需要开发能满足高音和高频要求的高频振动膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够满足高音和高频要求的振动膜及其制法和应用。在本专利技术的第一方面，提供了一种振动膜，所述振动膜包括金属基材以及位于所述基材至少一个主表面上的金属氧化物层，其中，所述金属氧化物层具有一个或多个改善音频和/或音质的以下特征:(i)所述金属氧化物层具有纳米管阵列结构；(ii)所述金属氧化物层的硬度和/或弹性模量大于所述金属基材的硬度和/或弹性模量。在另一优选例中，所述金属氧化物层的硬度为4?6GPa。在另一优选例中，所述基材的硬度为2?5Gpa。在另一优选例中，所述金属氧化物层的弹性模量为140?200GPa。在另一优选例中，所述基材的弹性模量为70?140Gpa。在另一优选例中，所述金属氧化层使得所述振动膜呈现不同的颜色。在另一优选例中，所述基材金属包括选自下组的金属:纯钛、钛合金、纯铝，铝合金，或其组合。在另一优选例中，所述具有纳米管阵列结构的金属氧化物层包括氧化钛和/或氧化招。在另一优选例中，所述纳米管的平均长度为Ιμπι?50μπι;和/或所述纳米管的平均直径为20?150nm。在本专利技术的第二方面，提供了一种扬声器，所述扬声器包括本专利技术第一方面所述的振动膜。在本专利技术的第三方面，提供了一种本专利技术第一方面所述的振动膜的制备方法，该方法包括以下步骤:(a)提供金属基材；(b)在所述金属基材的至少一个主表面上生成具有纳米管阵列结构的第一金属氧化物层；(c)将所述第一金属氧化物层的纳米管剥离，得到主表面具有纳米管阵列结构模板的金属基材；(d)在金属基材具有所述纳米管阵列模板的主表面上生成具有纳米管阵列结构的第二金属氧化物层，得到所述振动膜。在另一优选例中，所述步骤(b)包括:配置含有氟离子的电解质水溶液；在所述含有氟离子的电解质水溶液中，以所述金属基材为阳极，对所述金属基材进行阳极氧化处理，从而在所述金属基材的至少一个主表面上生成具有纳米管阵列结构的第一金属氧化物层；和/或，所述步骤(C)包括:通过机械振动将所述第一金属氧化物层中的纳米管剥离，在所述金属基材的所述主表面上生成纳米管阵列模板，得到主表面具有纳米管阵列结构模板的金属基材；和/或,所述步骤(d)包括:在所述的氟离子电解质水溶液中，以主表面具有所述纳米管阵列模板的金属基材为阳极，对该金属基材进行阳极氧化处理，在所述主表面生成具有纳米管阵列结构的第二金属氧化物层，得到所述振动膜。在另一优选例中，在生成所述的振动膜后，将所述振动膜在丙酮溶液中超声波清洗处理时间为5?IOmin。在另一优选例中，在所述配置含有氟离子的电解质水溶液的步骤之前，还包括以下步骤:对所述金属基材进行表面预处理。在另一优选例中，所述对所述金属基材进行表面预处理包括:在碱洗液中对所述金属基材进行除油和除锈活化处理；和/或在酸洗液中对所述金属基材进行除油和除锈活化处理；和/或在丙酮溶液中对所述金属基材进行超声波清洗，然后将所述金属基材风干。在另一优选例中，所述碱洗液为氢氧化钠水溶液。在另一优选例中，所述氢氧化钠碱洗液的浓度为5?20wt.%。在另一优选例中，所述酸洗液包括选自下组的酸:氢氟酸、硝酸、或其组合。在另一优选例中，所述酸洗液的体积比为:氢氟酸:硝酸:去离子水=0.1?10:0.4 ?40:3 ?300。在另一优选例中，所述含有氟离子的电解质水溶液包括选自下组的氟化物:氟化铵、氟化钾、氟化钠、或其组合；和/或所述含有氟离子的电解质水溶液包括选自下组的添加剂:去离子水、丙三醇、乙二醇、甲醇、或其组合。在另一优选例中，所述氟化物为氟化铵，所述含有氟离子的电解质水溶液中氟化铵的含量为0.01?2.5wt.%。在另一优选例中，所述含有氟离子的电解质水溶液中包含0.2?20wt.%的去离子水。在另一优选例中，所述含有氟离子的电解质水溶液中包含0.01?99.9wt.%的乙二醇。在另一优选例中，所述阳极氧化处理包括选自下组的一个或多个特征:所述阳极氧化处理的阳极氧化电压为5V?100V ；所述阳极氧化处理的氧化时间为20min?150min ；所述阳极氧化处理的电解质温度为10°C?80°C ；所述阳极氧化处理的对电极为石墨或金属。在本专利技术的第四方面，提供了一种本专利技术第一方面所述的振动膜的制备方法，该方法包括以下步骤:(al)提供金属基材；(bl)在磷酸电解质水溶液中，以所述金属基材为阳极，对所述金属基材进行阳极氧化处理，在所述金属基材的至少一个主表面上生成金属氧化物层，得到所述振动膜。在另一优选例中，生成的所述金属氧化层为氧化钛层，且所述氧化钛层的厚度为IOnm ?200nm。在另一优选例中，所述阳极氧化处理具有选自下组的一个或多个特征:所述阳极氧化处理的电压为5V?100V ;所述阳极氧化处理的氧化时间为5min?60min ；所述阳极氧化处理的电解质温度为10°C?80°C ；所述阳极氧化处理的对电极为石墨或金属。在另一优选例中，所述磷酸电解质溶液的配比为0.1?20wt.% H3PO4水溶液，溶剂为去离子水。在另一优选例中，在所述配置磷酸电解质水溶液的步骤之前，还包括以下步骤:对所述金属基材进行表面预处理。在另一优选例中，所述对所述金属基材进行表面预处理包括:在碱洗液中对所述金属基材进行除油和除锈活化处理；和/或在酸洗液中对所述金属基材进行除油和除锈活化处理；和/或在丙酮溶液中对所述金属基材进行超声波清洗，然后将所述金属基材风干。在另一优选例中，所述碱洗液为氢氧化钠水溶液。在另一优选例中，所述氢氧化钠碱洗液的浓度为5?20wt.%。在另一优选例中，所述酸洗液包括选自下组的酸:氢氟酸、硝酸、或其组合。在另一优选例中，所述酸洗液的体积比为:氢氟酸:硝酸:去离子水=0.1?10:0.4 ?40:3 ?300。应理解，在本专利技术范围内中，本专利技术的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。【附图说明】图1示出了本专利技术中在不同阳极氧化电压下生成的具有纯钛层-致密氧化钛层结构的振动膜，阳极氧化电压分别为:(a) 10V、(b)30V、(c) 50V ；图2示出了本专利技术中(a)纯钛层上生成的类碗状的纳米管阵列模板和(b)纯钛层上生成的纳米管阵列；图3示出了本专利技术实施例中一振动膜的硬度和弹性模量随压入深度的变化曲线。【具体实施方式】本专利技术人经过广泛而深入的研究，通过反复试验，发现在作为高频振动膜的金属基材表面生成一层该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动膜，其特征在于，所述振动膜包括金属基材以及位于所述基材至少一个主表面上的金属氧化物层，其中，所述金属氧化物层具有一个或多个改善音频和/或音质的以下特征：(i)所述金属氧化物层具有纳米管阵列结构；(ii)所述金属氧化物层的硬度和/或弹性模量大于所述金属基材的硬度和/或弹性模量。

【技术特征摘要】
1.一种振动膜，其特征在于，所述振动膜包括金属基材以及位于所述基材至少一个主表面上的金属氧化物层，其中，所述金属氧化物层具有一个或多个改善音频和/或音质的以下特征: (i)所述金属氧化物层具有纳米管阵列结构； (ii)所述金属氧化物层的硬度和/或弹性模量大于所述金属基材的硬度和/或弹性模量。2.根据权利要求1所述的振动膜，其特征在于，所述基材金属包括选自下组的金属:纯钛、钛合金、纯招，招合金，或其组合。3.根据权利要求1所述的振动膜，其特征在于，所述具有纳米管阵列结构的金属氧化物层包括氧化钛和/或氧化铝。4.根据权利要求3所述的振动膜，其特征在于，所述纳米管的平均长度为Iμ m~50 μ m ;和/或所述纳米管的平均直径为20~150nm。5.—种扬 声器,其特征在于,所述扬声器包括权利要求1至5任一项所述的振动膜。6.一种如权利要求1所述振动膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (a)提供金属基材； (b)在所述金属基材的至少一个主表面上生成具有纳米管阵列结构的第一金属氧化物层； (c)将所述第一金属氧化物层的纳米管剥离，得到主表面具有纳米管阵列结构模板的金属基材； (d)在金属基材具有所述纳米管阵列模板的主表面上生成具有纳米管阵列结构的第二金属氧化物层，得到所述振动膜。7.根据权利要求6所述的振动膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)包括: 配置含有氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金龙，王永欣，王立平，薛群基，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33