JP2016144572A - アイアン型ゴルフクラブ - Google Patents

Abstract

【課題】
柔らかい打感の発現がインパクト面の硬度が低いからではなく、粗面化によるものであることを見出し、耐久性に乏しいＡｇめっき皮膜を用いずに柔らかい打感を備え、耐久性にも優れた新たなアイアン型ゴルフクラブを提案するのである。つまり、本発明は、軟鉄鍛造ヘッドに表面処理を施すことによってアイアン型ゴルフクラブの特性改善を図る。
【解決手段】
フェース３のインパクト面４に粗面化処理を施した軟鉄鍛造ヘッド１の全面に下地層１２を形成するとともに、その上の全面に無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜１３の表層を形成し、下地層の硬度を表層よりも低くした。インパクト面に対応する表層の表面粗さが、Ｒａ：３．０〜４．５７μｍ、Ｒｙ：２０．０〜２５．０μｍである。下地層が、電解めっき法で形成したＣｕめっき層又はＮｉめっき層からなる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、アイアン型ゴルフクラブに係わり、更に詳しくはヘッドに表面処理を施したアイアン型ゴルフクラブに関するものである。

ゴルフ競技規定におけるゴルフクラブのルール改定により、２０１０年から施行された「新溝ルール」によって、フェース面のスコアラインと呼ばれている溝（グルーブ）をバックスピンのかかりにくい形状に規定された。背景として、これまでの旧溝クラブは、プレー中のミスショットでたとえフェアウェイから外れたラフからでもリカバリーできるだけのスピン性能があった。これについて、ラフに入れる事が『ミス』とはならなくなり、フェアなゲーム性が失われると考えられるようになり、新ルールの改定となった。改定後、溝のエッジが丸くなり、スピン性能が著しく低下することとなり、想定不能な挙動を示す結果となっている。即ち、距離、方向等のコントロール性が損なわれるようになった。特に、ラフからのショット時に、フライヤーが発生し易くなった。

２０１０年１月１日からはすでに主要プロツアーには適用されており、２０１４年１月１日からはエリートアマチュア競技下部ツアーに適用される。また、２０２４年１月１日からは一般アマチュア、倶楽部競技レベルにおいても適用されることが決まっている。

アイアンのスピン性能を改善するために、ルール規定範囲内でフェース面に微細な溝を追加加工したものや粗面化したもの（特許文献１参照）、あるいは軟質めっき処理にて低反発化し（特許文献２参照）、ボールとの摩擦抵抗を増大する目的で改良されていた。表面処理としては、ニッケルめっき、クロムめっきの２種類が主流であり、錆防止、装飾用として使用されていた。皮膜厚さも数〜数十μｍであった。

また、特許文献３には、金属を母材とするゴルフ用アイアンヘッドにおいて、表面に向って、電解めっきによるニッケル被膜、次いでいずれも無電解めっきによるニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）被膜、ニッケル−リン−タングステン（Ｎｉ−Ｐ−Ｗ）被膜を順次積層した層を有するゴルフ用アイアンヘッドが開示されている。ここで、Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき被膜を設ける目的は、被膜強度が高く、耐摩耗性に優れ、更に腐食性の強い肥料や農薬等に対する耐食性を高めることにある。その目的のために更に、Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき被膜の上にクロメート（Ｃｒ）被膜を形成することも開示されている。しかし、Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき被膜を、アイアンヘッドの打感や振り抜き感等の何らかのスイング特性を改善するために利用されたことはこれまでなかった。

ところで、上級者ゴルファーやプロゴルファーにとって、軟鉄鍛造ヘッドは打感の良さにおいて格別な存在である。しかし、軟鉄鍛造ヘッドは、製造過程で生じる凹凸部やピンホール等の表面欠陥が多いため、特許文献４では、下地として電解Ｎｉめっき層を形成し、その上に無電解Ｎｉめっき層を形成して、更にその上にＣｒめっきやＮｉＢめっき等の装飾用めっき層を形成し、耐食性と装飾性を高めている。因みに、軟鉄鍛造ヘッドは、特別な場合には熱処理を施すことによって、素地硬度を低下させ、マイルドで上級者好みの打感を出す工夫も行われている。

アイアン型ゴルフクラブに求められる機能として、（１）スピン性能、（２）弾道の方向性、（３）打感、（４）振り抜き感、（５）距離コントロール性、（６）フライヤー改善等が挙げられる。本発明者は、フェースのインパクト面をある一定の面粗度に整え、無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜を組み合わせることによって、課題にある１〜６の諸性能を飛躍的に向上させ得ることを見出し、特許文献５に記載のアイアン型ゴルフクラブを提案した。つまり、軟鉄鍛造ヘッドの全面に無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜の下地層を形成するとともに、その上の全面に無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜の表層を形成し、更にインパクト面にＡｇめっき皮膜を形成し、更にＡｇめっき皮膜をショットブラスト処理して粗面化したアイアン型ゴルフクラブである。粗面化したＡｇめっき皮膜は、柔らかい打感を備えているものの、硬度が低いため使っているうちに表面の凸部が擦れて効果が持続しないという欠点がある。また、ショットブラスト処理により緻密化しているとは言え、Ａｇめっき皮膜は変色の問題もある。

特開２０１０−１１０４２５号公報 特開２０１１−１２５５４２号公報 特許第２５００１５９号公報 特開平１１−７６４７６号公報 特開２０１４−０５４３６４号公報

本発明者は、特許文献５に記載のアイアン型ゴルフクラブの特性が優れていることの本質を追求し、柔らかい打感の発現がインパクト面の硬度が低いからではなく、粗面化によるものであることを見出し、耐久性に乏しいＡｇめっき皮膜を用いずに柔らかい打感を備え、耐久性にも優れた新たなアイアン型ゴルフクラブを提案するのである。つまり、本発明は、軟鉄鍛造ヘッドに表面処理を施すことによってアイアン型ゴルフクラブの特性改善を図ることを目的とする。

前述の課題解決のために、本発明は、フェースのインパクト面に粗面化処理を施した軟鉄鍛造ヘッドの全面に下地層を形成するとともに、その上の全面に無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜の表層を形成し、前記下地層の硬度を表層よりも低くしたことを特徴とするアイアン型ゴルフクラブを構成した。

ここで、前記インパクト面に対応する表層の表面粗さが、Ｒａ：３．０〜４．５７μｍ、Ｒｙ：２０．０〜２５．０μｍであることが好ましく、更にＲａ：４．０〜４．２μｍ、Ｒｙ：２３．０〜２４．０μｍであることがより好ましい。

そして、前記下地層が、電解めっき法で形成したＣｕめっき層又はＮｉめっき層からなることが好ましい。更に、前記下地層の厚みが５〜２０μｍ、前記表層の厚みが１０〜３０μｍであることが好ましい。

また、前記無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜を形成する際に、３００〜７００℃の範囲で熱処理を施すことが好ましい。

以上にしてなる本発明のアイアン型ゴルフクラブは、フェースのインパクト面に粗面化処理を施した軟鉄鍛造ヘッドの全面に下地層を形成するとともに、その上の全面に無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜の表層を形成し、前記下地層の硬度を表層よりも低くしたので、以下の効果を奏する。先ず、下地層は腐食に対する犠牲皮膜として耐食性の向上を図るとともに、高硬度の無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜の応力を分散させ、曲げに対する応力割れを防止できる。また、表層の無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜は表面硬度が高く且つ摩擦係数が低く滑り性に優れているので、耐摩耗性及び接触抵抗（クラブヘッドのソール面）が軽減するのである。つまり、軟鉄鍛造ヘッドの全面に形成した無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜は、Ｃｒめっき皮膜よりも表面硬度が高く、摩擦係数も低いことから、振り抜け性を改善でき、それにより距離コントルール性にも優れるとともに、インパクト面の表面粗さ状態を長期間維持でき、耐久性にも優れたものになる。また、下地層は無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜の表層よりも硬度が低いので、ホーゼルを曲げてライ角やロフト角を微調整しても表層がひび割れることがない。

そして、前記インパクト面に対応する表層の表面粗さを、Ｒａ：３．０〜４．５７μｍ、Ｒｙ：２０．０〜２５．０μｍの範囲に設定することにより、ボールがインパクト面に長い時間接触するような感覚、つまり柔らかい打感が得られ、特に公式競技のルールブック（世界統一基準）の上限付近のＲａ：４．０〜４．２μｍ、Ｒｙ：２３．０〜２４．０μｍにすれば、更に優れた打感になる。本発明のインパクト面の粗面化は、装飾目的で施される粗面化に比べて遥かに粗い面となる処理であり、その粗面化処理によって、バックスピン性能とフライヤーが改善され、弾道のコントロール性も良くなるのである。

前記下地層が、電解めっき法で形成したＣｕめっき層又はＮｉめっき層であると、更に前記下地層の厚みが５〜２０μｍ、前記表層の厚みが１０〜３０μｍであると、犠牲皮膜による耐食性向上と表層より低硬度となるので好ましい。

前記無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜を形成する際に、３００〜７００℃の範囲で熱処理を施すことにより、Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜の硬度が高くなる反面、軟鉄鍛造ヘッドには低温焼きなましの作用が働き、軟鉄素地の硬度を低下させるような物性的変化が生じているものと予想され、打感等の向上にも繋がったものと思われる。

フェアウェイ、ラフ、ディポット跡、バンカー等でショットすることで、本発明のアイアン型ゴルフクラブにおける優位性が顕著になった。特に、ボールが沈んでしまうようなライでも、表層にＮｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜を形成しているので、ヘッドソール部分にかかる抵抗が少なく、非常に抜け性が良い結果が得られた。通常、このようなケースでは、芝による抵抗によりボールにパワーが十分に伝わらなかったり、抵抗に負けたりと結果が悪くなることの方が多い状況になるにも関わらず、そのような状態でも安定にショットでき、フライヤーが防止できる。通常品と比較しても、様々な状況で振り抜け感が優れている。また、ゴルフシミュレータでスピン量を測定した際に、Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜を形成したゴルフクラブは、クロムめっき皮膜を形成した市販品と比較してスピン量の増加が確認できた。

アイアン型ゴルフクラブのヘッド部分の正面図である。 アイアン型ゴルフクラブのヘッド部分の側面図である。 フェースの部分拡大横断面図である。 フェースの部分拡大縦断面図である。

次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。図１及び図２は本発明に係るアイアン型ゴルフクラブのヘッド部分を示し、図中符号１はヘッド、２はシャフト、３はフェース、４はインパクト面、５はスコアライン、６はホーゼル、７はヒール、８はトウ、９はトップ、１０はヒールをそれぞれ示している。一般的なヘッド１は、フェース３におけるスィートスポットを含む中央領域がインパクト面４となっており、該インパクト面４には水平に複数本の凹溝からなるスコアライン５，…が平行に形成されている。本発明では前記ヘッド１の形状は特に限定されない。

本発明は、軟鉄鍛造ヘッド１に表面処理を行ったアイアン型ゴルフクラブを対象としている。一般的に、炭素含有量が０．０２％〜約２％の範囲の鋼を炭素鋼、炭素含有量が０．１％以下の鋼を軟鉄と分類されている。ゴルフ業界では軟鉄鍛造ヘッドと称されるものには、厳密には軟鉄ではないものの、Ｓ２５Ｃ（炭素含有量が０．２５％）を使用したものも含まれている。ここで、炭素鋼のうち、炭素含有量が約０．３％以下のものを低炭素鋼と細分類されている。従って、本発明において「軟鉄」という場合には、この「低炭素鋼」に相当する鋼を含む概念として使用している。

一般的に、クラブの標準ロフトは、ピッチングウェッジ（ＰＷ）が約４８度、サンドウェッジ（ＳＷ）が約５６度である。通常、アイアンのロフトは４度刻みであるので、その間だけが８度では中間距離（大体８０〜９０ヤード）を打つのが難しい、ということで中間の５２度をアプローチウェッジ（ＡＷ）と設定して提供されている。更に、微妙な飛距離を制御するために、ロフトを２度刻みで調節したアプローチウェッジも存在する。本発明は、特にこれらウェッジ型の軟鉄鍛造ヘッド１に適用すると、特に効果が顕著であるが、１番から９番のアイアンにおいても効果は高い。

図３及び図４は、実施形態を示し、軟鉄鍛造ヘッド１におけるフェース３のインパクト面４に粗面化処理を施して粗面１１を形成し、全面に下地層１２を形成するとともに、その上の全面に無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜１３の表層を形成し、前記下地層１２は表層１３よりも硬度を低くしたものである。無電解Ｎｉ−Ｐめっき皮膜１３の下地層１２を設けるのは、ヘッド素材と無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜１３の熱膨張率の違いを吸収するバッファとしての作用と密着性を高めるため、更には腐食に対する犠牲皮膜として耐食性の向上、表層１３の応力分散を目的としている。

図１に示すように、前記インパクト面４には水平方向にスコアライン５を設けてあり、ショットブラスト処理して粗面化し、その上に下地層１２と表層１３を形成した状態は図４に模式化して示している。

前記インパクト面４に粗面化には、ショットブラスト処理を用いる。ここで、前記インパクト面４に対応する表層の表面粗さを、Ｒａ：３．０〜４．５７μｍ、Ｒｙ：２０．０〜２５．０μｍの範囲にする。特に、表面粗さを、Ｒａ：４．０〜４．２μｍ、Ｒｙ：２３．０〜２４．０μｍの範囲にすることが最も特性が良い。ここで、表面粗さは、公式競技のルールブック（世界統一基準）では、算術平均粗さ（Ｒａ）４．５７μｍ以下、最大高さ（Ｒｙ）２５μｍ以下の範囲になるように定められている。本発明は表面粗さの許容範囲の上限に近い範囲である。

また、前記下地層１２は、電解めっき法で形成したＣｕめっき層又はＮｉめっき層である。特に、Ｃｕめっき層を下地層１２とすることが密着性、硬度の点で好ましい。そして、前記下地層１２の厚みを５〜２０μｍ、前記表層１３の厚みを１０〜３０μｍの範囲に設定する。

通常、Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜は、無電解めっきで形成したままでは非晶質であるが、その後、熱処理を行うことにより、非晶質から結晶質へ変化して硬度が高くなる。ここで、Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜の熱処理温度は通常は２００〜６００℃であり、好ましくは３００℃〜４００℃程度で、処理時間は１〜２時間である。

ところで、軟鉄鍛造ヘッドは、加熱→鍛造→焼きなましの工程を繰り返して加工する。軟鉄鍛造ヘッドは、作業工程で季節変動も含めて温度管理にバラツキがあることが原因で同じアイアンセットでもヘッド素材の硬さが異なる場合がある。また、鍛造工程で表面の変質部分が酸化スケールとなって脱落するので、同じ番手のヘッドでも製作時に重さのバラツキが生じることは避けられない。また、軟鉄鍛造ヘッドは、熱処理（低温焼なまし）を行って加工硬化したヘッド素材の硬度を低下させ、打感を良くすることも行われている。ここで、一般的に、０．０２％以上炭素が含まれている炭素鋼では、Ａ₁変態点以下の温度（例えば７００℃）で低温焼きなましを行うことにより、鍛造工程で生じた内部応力を除去することも行われている。

本発明では、無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜形成後の熱処理温度を３００〜７００℃とし、該Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜の硬度を高めると同時に、軟鉄鍛造ヘッドの低温焼きなましを付随的に実施できるようにし、ヘッド素材の硬さを低下させて打感を改善し、また内部応力が除去されることを期待している。

また、無電解めっきは、めっき浴組成、温度、めっき時間などのめっき条件を制御することによって、めっき皮膜の厚さを正確に制御できる。つまり、軟鉄鍛造ヘッドの表面に正確な厚さ、正確な重さのめっき皮膜を形成することができ、ヘッドの重さのバラツキを、めっき皮膜の重さで調節することができ、製品品質を向上させることも可能である。しかも、無電解めっきは、複雑な形状のヘッドの表面に均一厚さでめっき皮膜を形成することができるので、ヘッド自体の重量バランスを崩すことがなく、使用者の好みに応じて、重さを微調節することができる。

先ず、サンドウェッジの軟鉄鍛造ヘッドのインパクト面以外の部分をマスクで覆い、ショットブラスト処理によってインパクト面を粗面化した。その上に、全面にわたり下地層として厚さ５μｍの銅めっき層を形成し、その上に厚さ２５μｍの無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜を形成した。めっき皮膜を形成したヘッド１を、大気炉中で、３３０℃、１時間の条件で熱処理した。

ここで、下地層に使用した銅めっき浴は、ピロリン酸銅及びピロリン酸カリウムを含有した水溶液で汎用的なものであるが、表１にその欲組成を示す。

また、表層に使用した無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき浴は、無電解ニッケルめっき浴に、タングステン酸及またはその塩含有し、リン酸またはその塩を含有する水溶液である。表２に具体的な浴組成を示している。

このように表面処理を行った本発明品と他社市販品（Ａ〜Ｃ社の市販品）のインパクト面４の表面粗さを、それぞれ５点測定して比較した結果を表３に示す。また、本発明品と他社市販品のヒール１０の表面硬度及び摩擦係数を測定して比較した結果を表４に示す。表面硬度はＡ〜Ｃ社の市販品をそれぞれ１点測定した結果であり、摩擦係数は３社の測定値の平均値である。

表３より、他社市販品のインパクト面の表面粗さは、Ｒａ：０．８〜２．０μｍ、Ｒｙ：５．０〜１２．０μｍ程度であるのに対し、本発明品では、Ｒａ：４．０〜４．２μｍ、Ｒｙ：２３．０〜２４．０μｍと大幅に粗面化されていることが分かる。粗面化されたインパクト面によってバックスピン性能が改善される。

表４より、本発明品は一般市販品（Ｃｒ／Ｎｉめっき）よりも表面硬度（ビッカース）がＨｖ１００程度高く、また摩擦係数が静摩擦、動摩擦とも半分程度に低くなっていることが分かる。このことにより、本発明品は、高硬度ゆえに、インパクト面の粗面化表面を長期間維持でき、またソールの滑りが良くなって振り抜け感を改善でき、更に傷付き難く、耐久性が高くなることが分かった。

そして、本発明（ＮｉＰＷ／Ｃｕ）と一般の他社市販品（Ｃｒ／Ｎｉめっき）のサンドウェッジを、プロゴルファー５名に各種フィールド環境で実際にボールを打って貰い６項目について評価を行った。６項目とは（１）バックスピン性能、（２）弾道の方向性、（３）打感、（４）振り抜け感、（５）距離コントロール性、（６）フライヤー改善である。評価基準は、◎：極めて良好、○：良好、△：普通、×：劣る、の４段階である。ここで、フライヤーとは、ラフからのショット時に、ボールとフェース面に芝を巻き込み、ボールが滑ることでバックスピン発生せず、使用クラブによる想定飛距離で止まらない状態になるこという。打感とは、ショット時の感触で、低反発である程、繊細なコントロールが可能である。振り抜け感とは、ボールがフェースのインパクト面に当たった後のスイングの軽やかさをいう。

表５より、本発明品は、全項目とも全体的に評価が高く、特に振り抜け感、距離コントロール性、フライヤー改善は顕著であり、打感にも優れていることがわかる。Ｎｉ−Ｐ−Ｗ処理によりソール面の滑り特性が向上しているものと考えられ、振り抜け感に表れている。硬度的には市販品の「Ｎｉ＋Ｃｒめっき仕様」よりＨｖ１００程度高いが、摩擦係数は大幅に低くなっており、振り抜け感の良さともリンクしている。また、インパクト面の粗面化によって、バックスピン性能が向上することが確認できた。総合的な評価として、「ボールがフェース面に乗っている時間が長く感じられる。ソールの滑りが良く、振り抜け感が向上している。ボールコントロールが容易になり、狙い通りの距離、方向を定め易い。」といったコメントがある。

１ ヘッド、
２ シャフト、
３ フェース、
４ インパクト面、
５ スコアライン、
６ ホーゼル、
７ ヒール、
８ トウ、
９ トップ、
１０ ソール、
１１ 粗面
１２ 下地層、
１３ Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜、
Ｉ インパクト面領域。

Claims (6)

1. フェースのインパクト面に粗面化処理を施した軟鉄鍛造ヘッドの全面に下地層を形成するとともに、その上の全面に無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜の表層を形成し、前記下地層の硬度を表層よりも低くしたことを特徴とするアイアン型ゴルフクラブ。
2. 前記インパクト面に対応する表層の表面粗さが、Ｒａ：３．０〜４．５７μｍ、Ｒｙ：２０．０〜２５．０μｍである請求項１記載のアイアン型ゴルフクラブ。
3. 前記インパクト面に対応する表層の表面粗さが、Ｒａ：４．０〜４．２μｍ、Ｒｙ：２３．０〜２４．０μｍである請求項１記載のアイアン型ゴルフクラブ。
4. 前記下地層が、電解めっき法で形成したＣｕめっき層又はＮｉめっき層からなる請求項１〜３何れか１項に記載のアイアン型ゴルフクラブ。
5. 前記下地層の厚みが５〜２０μｍ、前記表層の厚みが１０〜３０μｍである請求項１〜４何れか１項に記載のアイアン型ゴルフクラブ。
6. 前記無電解Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき皮膜を形成する際に、３００〜７００℃の範囲で熱処理を施した請求項１〜５何れか１項に記載のアイアン型ゴルフクラブ。

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