(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎ：１８質量％〜２６質量％、Ｚｒ：０．０００５質量％〜０．２５質量％を含有し、残りがＣｕ及び不可避不純物からなる成分組成を有する楽器用青銅合金。
【請求項２】
Ｓｎ：１８質量％〜２６質量％、Ｚｒ：０．０００５質量％〜０．２５質量％を含有し、さらに、Ｔｉ：０．１質量％〜１．０質量％、Ｐ：０．００１質量％〜０．２５質量％の内の１種又は２種を含有し、残りがＣｕ及び不可避不純物からなる成分組成を有する楽器用青銅合金。 
【請求項３】
さらに、Ａｇ：０．００５質量％〜０．１質量％、Ｆｅ：０．０１質量％〜０．１質量％の内の１種又は２種を含有する成分組成を有する請求項１又は２に記載の楽器用青銅合金。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の楽器用青銅合金を用いて成形加工された打楽器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ジルコニウム（Ｚｒ）を添加することで、結晶粒の微細化により優れた音響特性を有するとともに高強度で加工性を向上させた楽器用青銅合金に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
銅（Ｃｕ）及びスズ（Ｓｎ）を主成分とするＣｕ−Ｓｎ系銅合金は青銅として知られており、特にＳｎ濃度が２０質量％を超えるものは古来よりベルメタルと称されている。伝統的な楽器としてはシンバルやチャーチベルであり、古くから銀（Ａｇ）や鉄（Ｆｅ）を含有させることで音質の向上が図られている。
【０００３】
Ｃｕ−Ｓｎ系銅合金は、Ｓｎ濃度が増加するほど音響特性は向上するが、加工が困難となる。そのため、Ｓｎ濃度が１８質量％以下の銅合金を加工する場合には、圧延・鍛造といった加工方法が用いられている。Ｓｎ濃度が１８質量％を超える銅合金を加工する場合には鋳造加工が用いられている。これまで、銅合金を用いた楽器の品質を改善しかつ異なる音響特性を得ようと試みる場合には、楽器の成型過程及び形状の改善が図られてきた。しかしながら、楽器に用いる銅合金自体は大きく改善されることはなく、Ｓｎ濃度が１８質量％以上でかつ加工性を向上させた銅合金は提案されてこなかった（特許文献１参照）
【０００４】
本発明者らは、音響特性を重視する観点から、Ｃｕ−Ｓｎ系銅合金のＳｎ濃度を２３質量％に増加し、圧延及び成型加工性を向上させるため活性金属であるチタン（Ｔｉ）を添加することを提案している（非特許文献１参照）。Ｓｎ濃度が１８質量％を超えるベルメタル素材の加工性を向上させることで、シンバルへの成型加工を行うことができ、複雑で重厚な響きを有する高音質の楽器の開発が可能となった。活性金属であるＴｉをＣｕ−Ｓｎ系銅合金に添加する技術は、これまで真空溶解法により行われていたが、大気中で銅合金材料を溶解して銅合金を鋳造することを可能にした製造方法（特許文献２参照；以下「水田方式」という）を用いることで、こうした組成のＣｕ−Ｓｎ系銅合金を実現できるようになった。
【０００５】
Ｃｕ−Ｓｎ系銅合金の金属組織は、結晶の集合体で、結晶同士の境界面（結晶粒界）に囲まれた部分が結晶粒と称され、結晶粒の大きさは一般的に結晶粒度又は結晶粒径で表される。水田方式で製造されたＣｕ−Ｓｎ系銅合金は、加工性が向上したものの結晶粒の断面積が１ｍｍ2〜１０ｍｍ2と粗いため、シンバルとして用いた場合に割れやすいという課題があった。すなわち、加工性のほとんどないＳｎ２３質量％のＣｕ−Ｓｎ系銅合金に対して、熱間圧延温度が高く設定されるため、二次再結晶温度で処理することになり、結晶粒が粗大化したものと考えられる。その結果、結晶粒界に沿って割れやすい金属組織となっており、シンバルを叩く力の大きさや叩く方法によっては、割れる可能性があった。結晶粒の微細化に関しては、特許文献３では、半融合金鋳造法において、りん青銅合金にＺｒ等の主成分以外の元素を添加することで結晶粒が微細化される点が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２５９６９８１号公報
【特許文献２】特許第３０４０７６８号公報
【特許文献３】特開２００７−２１１３２４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】水田  泰次  外６名、「シンバルの素材国産化および品種多様化への連携事業」、一般社団法人素形材センター、素形材、2013年12月、vol.54、No.12、52頁〜58頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明者らは、非特許文献１に記載された楽器用青銅合金における割れやすいといった課題に対処するため、Ｃｕ−Ｓｎ系銅合金に主成分以外の元素を添加して結晶粒を微細化させる研究開発を行った。その結果、Ｃｕ−Ｓｎ系銅合金にＺｒを添加することで、結晶粒の微細化が可能になり、優れた音響特性を有するとともに高強度で加工性を向上させた楽器用青銅合金を得ることができた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る楽器用青銅合金は、Ｓｎ：１８質量％〜２６質量％、Ｚｒ：０．０００５質量％〜０．２５質量％を含有し、残りがＣｕ及び不可避不純物からなる成分組成を有する。
【００１０】
本発明に係る楽器用青銅合金は、Ｓｎ：１８質量％〜２６質量％、Ｚｒ：０．０００５質量％〜０．２５質量％を含有し、さらに、Ｔｉ：０．１質量％〜１．０質量％、Ｐ：０．００１質量％〜０．２５質量％の内の１種又は２種を含有し、残りがＣｕ及び不可避不純物からなる成分組成を有する。
【００１１】
上記の楽器用青銅合金において、さらに、Ａｇ：０．００５質量％〜０．１質量％、Ｆｅ：０．０１質量％〜０．１質量％の内の１種又は２種を含有する成分組成を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る楽器用青銅合金は、上記のような構成を有することで、高強度で加工性を有するとともに優れた音響特性を備えている。すなわち、添加されたＺｒが微細なＺｒ金属間化合物となって離散的に分布することで機械的性質を向上させることが可能となる。そして、楽器としての音の複雑性及び重厚感を維持しつつ音の減衰特性を調整することができ、優れた音響特性を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例８から実施例２１の引張強さを示す折れ線グラフである。
【図２】実施例８から実施例２１の伸び率を示す折れ線グラフである。
【図３】実施例１３についてミクロ組織観察した撮影写真である。
【図４】実施例１１についてマクロ組織観察した撮影写真である。
【図５Ａ】実施例１３及び比較例２に関する打音の出力結果を示すグラフである。
【図５Ｂ】比較例２に関する打音の出力結果を示すグラフである。
【図６Ａ】実施例１３及び比較例２に関する周波数分析結果を示すグラフである。
【図６Ｂ】比較例２に関する周波数分析結果を示すグラフである。
【図７Ａ】実施例１５に関する打音の瞬間的な周波数分析結果を示すグラフである。
【図７Ｂ】比較例２に関する打音の瞬間的な周波数分析結果を示すグラフである。
【図８Ａ】実施例７に関する打音の残響時間内のスペクトログラム波形である。
【図８Ｂ】実施例７においてＰを添加しない場合の打音の残響時間内のスペクトログラム波形である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明について、以下に詳述する。本発明に係る楽器用青銅合金は、Ｓｎ１８質量％〜２６質量％を含有するＣｕ−Ｓｎ系銅合金に、Ｚｒ０．０００５質量％〜０．２５質量％を含有しており、Ｚｒが微細な金属間化合物として分散しているため、結晶粒が微細化している。結晶粒の大きさは、断面積でみた場合に、１００μｍ2〜３００μｍ2に微細化されていることが好ましい。こうした結晶粒の微細化により、高強度で加工性を向上させることができ、割れにくい金属組織となる。また、楽器として用いた場合に、音質の維持又は向上を図ることができ、優れた音響特性を備えている。楽器用青銅合金は、水田方式により製造することができる。水田方式では、銅合金原料の溶解時に黒鉛坩堝内をアルゴンガスシールドすると共に、溶解開始後は、炭素小片若しくは炭素粉末または炭素系フラックスで溶湯表面を覆い、黒鉛坩堝中で銅合金原料を溶解した後、坩堝内で溶湯を底部から急冷して一方向凝固させることで楽器用青銅合金を製造する。
【００１５】
本発明では、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｒの上述した成分組成に、必要に応じてＴｉ及びＰを所定範囲の含有量で添加することで、高強度で加工性を有する音響特性に優れた楽器用青銅合金を得ることができる。水田方式では、Ｃｕ−Ｓｎ系合金の融点（８００℃〜９００℃）より２００℃〜２５０℃程度高温（１，０５０℃〜１，１００℃）に保持してＴｉ、Ｐ及びＺｒを完全溶解させる。そして、坩堝内で溶湯を底部から水冷して凝固させることで、大気中において活性金属であるＴｉ及びＺｒを含有させた状態で鋳造することができる。
【００１６】
得られた楽器用青銅合金の結晶粒は、断面積が１００μｍ2〜３００μｍ2に微細化されており、含有されたＺｒがＺｒ金属間化合物となって断面積が１μｍ2〜２０μｍ2の大きさで離散的に分布している。そのため、楽器用青銅合金の機械的性質を向上させることができ、音の複雑性及び重厚感を維持しつつ音の減衰特性を調整することが可能となる。
【００１７】
楽器用青銅合金は、Ｓｎ１８質量％〜２６質量％及びＺｒ０．０００５質量％〜０．２５質量％を含有し、残りがＣｕ及び不可避不純物からなる成分組成を有している。さらに、Ｔｉ０．１質量％〜１．０質量％及びＰ０．００１質量％〜１．０質量％の内の１種又は２種を含有するようにしてもよい。こうしたＣｕ−Ｓｎ系銅合金は、上述したように、結晶粒の微細化による高強度で加工性の向上が図れるとともに、音質の維持又は向上を図ることができ、優れた音響特性を備えている。
【００１８】
上述した楽器用青銅合金は、さらに、Ａｇ０．００５質量％〜０．１質量％及びＦｅ０．０１質量％〜０．１質量％の内の１種又は２種を含有させることもできる。Ａｇ及びＦｅについては、従来の楽器用青銅合金に含まれている周知の成分であり、こうした周知の成分を含有させてもよい。
【００１９】
上記の楽器用青銅合金を用いて成型加工された打楽器は、Ｚｒ及びＰの添加量を調整することで、硬度を調整することができる。そのため、打楽器を打撃して発生する打音の周波数分布及び減衰特性といった音響特性を調整することができる。すなわち、打音の周波数分布を調整することで、打音の高調波成分がより鮮明となるように調整してノイズとなる成分を減少させ、音の複雑さ、重厚感、聞き取りやすさといった高音質を得ることができる。また、打音の減衰特性を調整することで、残響時間を調整したり、打撃直後の音エネルギーを大きくして鳴りやすくする、といった特性を実現することができる。
【００２０】
本発明に係る楽器用青銅合金について、その成分を上述のように限定した理由を以下に説明する。
【００２１】
Ｓｎ:
Ｓｎは、Ｃｕに添加することにより機械的性質及び音質を向上させる作用を有する。しかし、その含有量が１８質量％未満では、音に複雑さや重厚感を与えないだけでなく熱間圧延中に割れやすくなって加工が困難となるため好ましくない。また、その含有量が２６質量％を超える場合には、伸びが無くなり成型加工が困難となるため好ましくない。したがって、Ｓｎの含有量を１８質量％〜２６質量％とすることで、高強度で加工性を有する楽器用青銅合金を得ることができる。
【００２２】
Ｚｒ:
Ｚｒは、鋳造したＣｕ−Ｓｎ系銅合金鋳物の結晶粒を微細化させるとともにＺｒが微細に分散されることで、楽器用青銅合金の機械的性質の向上及び硬度の調整を行うことができる。そして、硬度の調整を行うことで、打楽器として用いた場合の打音の周波数分布及び減衰特性といった音響特性を調整することが可能となる。しかし、その含有量が０．０００５質量％未満では、結晶粒の微細化が不十分となるため好ましくない。また、含有量が０．２５質量％を超える場合には、Ｚｒの金属間化合物が分散して硬化が進み成形加工が困難になり、音がすぐ減衰して鳴らなくなるため好ましくない。したがって、Ｚｒの含有量を０．０００５質量％〜０．２５質量％とすることで、高強度で加工性を有するとともに優れた音響特性を備える楽器用青銅合金を得ることができる。
【００２３】
Ｔｉ：
Ｔｉは、楽器用青銅合金に添加することにより圧延及び成型加工性を向上させる作用を有する。また、打楽器として用いた場合に、５，０００Ｈｚ以下の周波数成分の音を多く発生させ音に複雑性及び重厚感を持たせて音響特性を向上させる作用を有する。しかし、その含有量が０．１質量％未満では、加工性及び音響特性の向上の効果が十分得られなくなるため好ましくない。また、その含有量が１．０質量％を超える場合には、音響特性の大きな変化がなくなり、溶解・鋳造時にＴｉの炭化物及び酸化物が生成して機械的性質の低下を招くため好ましくない。したがって、必要に応じて、Ｔｉを０．１質量％〜１．０質量％含有することで、加工性及び音響特性を向上させた楽器用青銅合金を得ることができる。
【００２４】
Ｐ：
Ｐは、楽器用青銅合金に添加することにより硬度を調整することができ、Ｚｒとともに添加することで、打楽器として用い場合に音の減衰特性を調整する作用を有する。しかし、その含有量が０．００１質量％未満では、硬度の調整による効果が十分得られなくなるため好ましくない。また、１．０質量％を超える場合には、低融点の金属間化合物を生成し脆化するようになり、打楽器として用いた場合に、音がすぐ減衰して音が鳴らなくなるため好ましくない。したがって、必要に応じて、Ｐを０．００１質量％〜１．０質量％含有することで、硬度調整による音響特性を向上させた楽器用青銅合金を得ることができる。
【００２５】
その他の成分（Ａｇ、Ｆｅ）
楽器用青銅合金には、さらにＡｇ、Ｆｅといった従来の楽器用青銅合金に含まれる周知の成分を必要に応じて含有させることができる。Ａｇの含有量については、従来と同様に、０．００５質量％〜０．１質量％であることが好ましく、Ｆｅの含有量についても、従来と同様に、０．０１質量％〜０．１質量％であることが好ましい。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明に係る楽器用青銅合金の実施例について説明する。実施例の成分組成を表１に示す。実施例１〜７は、Ｃｕ及びＳｎの他にＺｒ及びＰを含有した例であり、実施例８〜１４は、Ｃｕ及びＳｎの他にＺｒのみを含有した例であり、実施例１５〜２１は、Ｃｕ及びＳｎの他にＺｒ及びＴｉを含有した例であり、実施例２２〜２４は、Ｃｕ及びＳｎの他にＺｒ、Ｔｉ及びＰを含有した例である。
【００２７】
【表１】
0005928624.tif 000002
【００２８】
＜楽器用青銅合金の作製＞
楽器用青銅合金を製造する場合には、表１に示す成分組成の青銅合金材料（Ｃｕ、Ｓｎ）を高周波溶解炉（富士電機株式会社製）にて、大気中で、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中及び木炭被膜下で溶解する。Ｚｒ及びＴｉについては、電気溶青銅温度が１，０５０℃〜１，１００℃になった時点で添加する。Ｐ、Ａｇ及びＦｅについては、Ｚｒを添加した後に添加する。必要な成分組成に対応する材料を添加した青銅合金の溶湯を鋳造して、直径１１０ｍｍ及び高さ１５０ｍｍの鋳塊（インゴット）からなる楽器用青銅合金を作製した。
【００２９】
作製した鋳塊を直径１１０ｍｍ及び高さ３４ｍｍの大きさに切り出して、熱間圧延機（有限会社トップラントエンジ製）により７２０℃で熱間クロス圧延し、直径４３０ｍｍ〜４５０ｍｍで厚み約２ｍｍの略円板状の素材及び直径５３０ｍｍで厚み約０．９ｍｍの略円板状の素材を成形し、空冷した。
【００３０】
＜シンバルの成形加工＞
次に、得られた素材を打楽器であるシンバルの形状とするため、中央部分のカップ形状を熱間プレス機（株式会社小出製作所製）により熱間プレスで成形し、約７３０℃で水中に投入して急冷した後、直径４００ｍｍ及び直径５００ｍｍの円板状となるように切り出した。得られた成形素材をへら絞り加工によりシンバルに成形加工し、成形されたシンバルの表面に形成された酸化膜を切削により除去し、直径４００ｍｍで厚み１．５ｍｍのシンバル及び直径５００ｍｍで厚み１．２ｍｍの２種類のシンバルを作製した。
【００３１】
［比較例］
比較例１及び３については、表１に示す成分組成で実施例と同様にインゴットを作製し、実施例と同様にシンバル形状に成形加工し、直径４０ｍｍで厚み１．５ｍｍのシンバルを作製した。
【００３２】
比較例２については、市販のシンバルを用いた。こうしたシンバルは、Ｚｒが添加されていない８％りん青銅や２０％錫青銅といった銅合金材料を主に用いて作製されている。作製方法としては、熱湯を張った金型に１枚ずつ鋳造し熱間圧延する湯床吹きを用いた製造法や、薄く長いシート状に加工したものを円板状に切り抜く製造方法が使用されている。こうした従来の製造方法では、Ｓｎ濃度のバラツキが大きく、シンバルの機械的性質及び音響特性に関する品質のバラツキが大きくなる。比較例２として用いたシンバルの成分組成は、Ｓｎ濃度２０％の青銅合金であった。シンバルのサイズは、直径４０ｍｍで厚み１．５ｍｍであった。
【００３３】
＜引張試験＞
表１に示す実施例及び比較例のシンバルについて金属材料引張試験方法（ＪＩＳ Ｚ ２２４１）に準じて引張試験を行った。まず、成形加工したシンバルの一部をそれぞれ切り出し、試験片を作製した。試験片の寸法は、平行部：３０ｍｍ、評点間距離：２５ｍｍ、幅：１０ｍｍのダンベル型試験片に形成した。引張試験では、引張試験機（株式会社島津製作所製）を用いて行い、引張強さ（Ｎ／ｍｍ2）及び伸び率（％）を測定した。測定結果を表２に示す。引張強さは、素材の強度を示しており、伸び率は、成形加工性を備えていることを示している。また、図１及び図２は、実施例８から実施例２１の引張強さ及び伸び率を折れ線グラフで示しており、横軸にＺｒの添加量をとり、縦軸にそれぞれ引張強さ及び伸び率をとっている。
【００３４】
＜結晶粒径の測定＞
表１に示す実施例及び比較例のシンバルについて断面積を電子顕微鏡（日本電子株式会社製）により観察し、結晶粒の粒径を測定した。まず、成形加工したシンバルを半径方向に切り出し、切り出した試験片（１０ｍｍ〜１２ｍｍ角）をフェノール樹脂に埋め込んで固定した。樹脂に埋め込まれた試験片の断面を電子顕微鏡でミクロ組織観察し、Ｚｒの金属間化合物の粒径を解析した。粒径は、金属間化合物の断面積と同じ面積の仮想円の直径として算出した。粒径の測定は電子顕微鏡のスケールから算出し、１０箇所の測定結果を平均して粒径値とした。図３は、実施例１３についてミクロ組織観察した撮影写真である。図３では、黒色部分がα相を示し、灰色部分がβ相を示している。点状の白色部分がＺｒの金属間化合物を示しており、微細な金属間化合物が分散している様子が確認された。
【００３５】
また、硫酸及び過酸化水素を水で希釈した処理液を用いて試験片の断面をエッチングし、マイクロスコープ（株式会社キーエンス製）でマクロ組織観察し、１０ｍｍ2当りの３箇所の結晶粒についてその粒径を解析した。粒径は、結晶粒の断面積と同じ面積の仮想円の直径として算出し、算出した粒径の平均値を平均結晶粒径とした。得られた平均結晶粒径を表２に示す。図４は、実施例１１についてマクロ組織観察した撮影写真である。図４では、黒い線で囲まれた部分が結晶粒となっている。
【００３６】
＜硬度の測定＞
表１に示す実施例及び比較例のシンバルについて硬度を測定した。成形加工したシンバルの一部をそれぞれ適当な大きさに切り出して試験片を作製し、得られた試験片に対してビッカース硬度計（株式会社アカシ製）を用いて硬度を測定した。測定結果を表２に示す。硬度は、素材の強度を示すとともに打撃に対する耐久性を示す。
【００３７】
＜機械的性質について＞
実施例では、従来品である比較例２と比べて、引張強さ及び伸び率は同程度か大きくなっており、高強度で加工性が向上していることがわかる。また、図１及び図２に示すように、Ｚｒの添加量と引張強さ及び伸び率との間に正の相関関係がみられることから、Ｚｒの添加量により楽器用青銅合金の機械的性質を調整することができる。しかしながら、比較例３では、Ｚｒの添加量が０．２５質量％を超えると、後述するように、音響特性が悪化するようになる。
【００３８】
また、比較例１と比べると、実施例では平均結晶粒径が微細化されており、割れにくい機械的性質を備えている。実施例８から１４のＺｒのみ添加した場合に比べて、実施例１から７のＺｒ及びＰを添加した場合は、引張強さ、伸び率及び硬度が大きくなっており、Ｐの添加により機械的性質を調整することができる。また、実施例１５から２１のＺｒ及びＴｉを添加した場合には、Ｚｒのみを添加した場合に比べて、硬度が小さくなっており、Ｔｉの添加により機械的性質を調整することができる。このように、Ｚｒ以外にＰ及び／又はＴｉを添加することで、楽器用青銅合金の機械的性質をきめ細かく調整することが可能となり、後述するように音響特性を向上させることができる。  
【００３９】
＜音響特性に関する試験＞
表１に示す実施例及び比較例のシンバルについて音響特性に関する試験を行った。まず、無響室（福井県工業技術センターに設置）内に、ＰＵＬＳＥオーディオアナライザ（ブリュエル・ケアー社製3560-C-T00）及びマイクロフォン（ブリュエル・ケアー社製4193及び2269）をセットした。シンバルを支持装置（ソナー・ドラム・ハードウェア）に取り付けて、マイクロフォンに向かってシンバルを配置した。シンバルを一定の力で打撃する装置（株式会社東洋テクニカ製）により打撃して打音を測定した。
【００４０】
そして、打撃後の４秒間の打音について、音圧レベルの時間的推移及びスペクトログラム波形を出力し、周波数分析を行った。図５は、実施例１３に関する打音の出力結果（図５Ａ）及び比較例２に関する打音の出力結果（図５Ｂ）を示している。音圧レベルは、横軸に時間（秒）をとり、縦軸に音圧の強さ（振幅）をとっている。スペクトログラム波形では、横軸に時間をとり、縦軸に周波数（ｋＨｚ）をとり、色により周波数毎の音の強さ（周波数成分）を示している。図６は、実施例１３に関する４秒間の周波数分析結果（図６Ａ）及び比較例２に関する４秒間の周波数分析結果（図６Ｂ）を示すグラフである。グラフでは、横軸に周波数（ｋＨｚ）をとり、縦軸に音圧の強さ（振幅）をとっている。図５に示す４秒の測定時間は、これまでの測定結果に基づいて打撃開始から全周波数帯域で音圧の強さのピーク成分がほとんどみられなくなるまでの時間であることから、音響特性を分析する範囲とした。また、打撃開始から音圧の強さのピーク成分がほとんどみられなくなるまでの時間を、残響時間として算出した。算出した残響時間を表２に示す。
【００４１】
図６に示す周波数分析結果をみると、実施例１３では、比較例２に比べて４０Ｈｚ〜４００Ｈｚの範囲で高調波成分が際立って大きくなっており、打音の複雑さ、重厚感、聞き取りやすさといった音質の向上が得られているのがわかる。
【００４２】
図７は、打音の所定のタイミングでの瞬間的な周波数分析を行った結果を示すグラフである。図７Ａは、実施例１５に関する分析結果を示し、図７Ｂは、比較例２に関する分析結果を示す。いずれも、上から打撃後の０．５秒、１秒、１．５秒及び２秒のタイミングで測定した打音の周波数分析結果を示しており、横軸に周波数（Ｈｚ）及び縦軸に実効値（ｒｍｓ）をとっている。両者を比較すると、０．５秒及び１秒のタイミングで実施例１５の方が大きなピークが生じており、打撃直後に大きな音エネルギーが発生している。そのため、打撃直後に打音が大きくなって鳴りやすくなっていることがわかる。
【００４３】
図８は、４秒の測定時間内のスペクトログラム波形を示しており、実施例７に関する場合（図８Ａ）及び実施例７においてＰを添加しない場合（図８Ｂ）である。実施例７では、Ｐを添加しない場合に比べて打音の減衰が速くなっており、Ｐを添加することで、減衰特性を調整できることがわかる。また、表２の実施例１５〜２１に示すように、Ｔｉを添加することで、残響時間が長くなっており、Ｔｉの添加でも減衰特性を調整することが可能である。また、比較例３では、残響時間が短くなって鳴りにくくなっているが、実施例では、上述したように、比較例３に比べて残響時間が長くなって鳴りやすくなっており、残響時間の調整が可能であることを示している。
【００４４】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上説明したように、本発明に係る楽器用青銅合金は、高強度で加工性を備えているとともに優れた音響特性を備えている。そのため、実施例のシンバル以外に、ベルメタルの代表であるチャーチベルをはじめ、タムタム、ゴング、クロテイルやお鈴等、様々な打楽器に用いることができる。
【００４６】
また、本発明に係る楽器用青銅合金は、Ｚｒを含有させることで結晶粒を微細化させており、これまで塑性加工が困難で歩留まりが低下するとされてきた銅合金の加工性を向上させている。こうしたＺｒの添加による改質技術は、銅又は銅合金といった金属材料に広く適用することができるため、金属材料の冷間加工及び熱間加工における歩留まりの向上が期待でき、量産化を図りやすくなる。そして、Ｚｒの微量添加であるため、金属材料の電気伝導度及び熱伝導度に与える影響は小さく、金属材料の成形加工への活用が期待できる。
【００４７】
例えば、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線用Ｔｉ添加型青銅のように塑性加工が困難な素材の場合、Ｓｎ１６質量％を含有した組成の青銅までしか加工できないのが現状である。こうした素材にＺｒを添加して結晶粒を微細化させることで、Ｓｎの組成比率を高めても加工性を向上させることができる。そのため、Ｓｎの組成比率の高い超電導線材を成形加工することが可能となる。Ｓｎの組成比率を高めることでＮｂへのＳｎの拡散面積が増加し、加工された最終線材においてＮｂ3Ｓｎの性能が向上する。性能が向上した超電導線は、加速器などの分野へ応用することができ、幅広い分野への応用が期待される。
【要約】
【課題】本発明は、Ｚｒを添加することで、高強度で加工性を有するとともに優れた音響特性を備えている楽器用青銅合金を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明に係る楽器用青銅合金は、Ｓｎ：１８質量％〜２６質量％、Ｚｒ：０．０００５質量％〜０．２５質量％を含有し、残りがＣｕ及び不可避不純物からなる成分組成を有する。こうした成分組成とすることで、高強度で加工性を有する楽器用青銅合金が得られる。また、図6Aに示す周波数分析結果をみると、実施例１３では、比較例２に比べて高調波成分が増加するとともに低周波についても増加しており、打音の複雑さ、重厚感、聞き取りやすさといった音質の向上が得られているのがわかる。
【選択図】図6A【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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