JP4368759B2 - 鉄合金製ゴルフクラブヘッド - Google Patents

Description

本発明は、打球感が柔らかく、耐蝕性に優れた鉄合金製ゴルフクラブヘッドに関する。なお、本願発明で使用する％の表示は、全てｍａｓｓ％を意味する。

従来、ゴルフクラブヘッドは、主として木製（ウッド）、金属、カーボン、これらの複合材から製作されており、特に金属製ヘッドは、多種多様な材料が使用されている。
これらの中でも、特にＳ２０Ｃなどの低炭素鋼、いわゆる軟鉄（軟鋼）が好まれている。軟鉄を鍛造法により製作すると、打球感が柔らかいので、根強い人気があり、プロや上級者が好んで使用している材料である。

この軟鉄の一番の問題は、耐蝕性がないということである。この軟鉄から製作したゴルフヘッドに耐蝕性を付与するために、通常クロムめっき、ニッケルめっき又はニッケル合金めっき等が施されている。
しかし、このようなめっき被膜は、高級感はあるが、一般に硬質なので、打球感が硬くなるという問題があった。因みに、硬質クロムめっきはビッカース硬度（Ｈｖ）９００、ニッケルめっきビッカース硬度（Ｈｖ）４８０、ニッケルボロンめっきビッカース硬度（Ｈｖ）８００であり、硬度が極めて高い。
下地が軟鉄であることから、ある程度打球の硬質感を緩和できるが、めっき被膜が薄い場合には、耐蝕性が劣り、また厚めっきを行った場合には、極端なめっき硬質皮膜の影響が強く出て、違和感（硬質感）を防止できないという問題があった。

このようなことから、金属製（特に軟鉄）のゴルフクラブヘッドの表面に、銀めっき等の軟質のめっき層を形成する提案を行った（特許文献１参照）。
この銀めっき層はビッカース硬度（Ｈｖ）２００以下と柔らかく、また銀の表面は独特の光沢を有するので、高級感があるゴルフクラブヘッドである。しかし、これにも問題はあり、めっき被膜が弱く、摩耗し易いという問題がある。

このため、ゴルフクラブヘッドにめっき層を形成せず、酸化被膜を形成して硬度を下げる工夫がなされた。またこの場合は、酸化被膜自体が暗色を呈するという独特の色彩を有するので、より好ましいとされた。
しかし、この酸化被膜でも硬度がまだ十分に低下せず、また暗色は必ずしも一般的は色彩ではないため、違和感をもつ人が多く、問題は残っている。
また、ステンレスを用い、耐蝕性を高めたゴルフクラブも存在するが、硬度が著しく高いため、打球感が悪いという問題がある。
特願２００２−９５７７７号公報 特願２００２−７７９号公報

以上から、本発明は基本的な材料として軟鉄を基本成分とし打球感を柔らかくすると共に、耐蝕性を著しく向上させた鉄合金製ゴルフクラブヘッドを得ることを課題とする。

本発明者らは、種々検討の結果、硬度を上昇させる元素を極力排除するために、純鉄（軟鉄）を主成分とし、耐蝕性を確保するためにＣｒを、硬度が上昇しない程度に適量添加させた合金とすることにより、打球感を柔らかくすると共に、耐蝕性を向上させることができるとの知見を得た。なお、本願明細書で使用する％は、全てｍａｓｓ％である。

本発明は、このような知見に基づき
１）Ｃ：０．００１〜０．０５％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．０１〜０．３０％、Ｃｕ：０．０１〜０．５０％、Ｎｉ：０．０１〜０．５０％、Ｎ：０．００１〜０．０２％、Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、残部が不可避的不純物及びＦｅからなることを特徴とする鉄合金製ゴルフクラブヘッド
２）Ｃ：０．００１〜０．０２％、Ｓｉ：０．０１〜０．０５％、Ｍｎ：０．０１〜０．０５％、Ｃｕ：０．０１〜０．０５％、Ｎｉ：０．０１〜０．０５％、Ｎ：０．００１〜０．０２％、Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、残部が不可避的不純物及びＦｅからなることを特徴とする鉄合金製ゴルフクラブヘッド
３）不純物であるＰ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下であることを特徴とする上記１又は２記載の鉄合金製ゴルフクラブヘッド
４）ビッカース硬度（Ｈｖ）８０〜１６０であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の鉄合金製ゴルフクラブヘッド
５）ビッカース硬度（Ｈｖ）１００〜１４０であることを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の鉄合金製ゴルフクラブヘッドを、提供するものである。

本発明は、硬度を上昇させる元素を極力排除するために、純鉄（軟鉄）を主成分とし、耐蝕性を確保するためにＣｒを硬度が上昇しない程度に適量添加させた合金をゴルフクラブヘッドとしたものであり、これによって、打球感が柔らかく、表面処理をしなくても耐蝕性に優れている。特に、ウェッジなどのアプローチに用いるショートアイアンは、タッチが出しやすいために、特に好ましいと言える。

本発明のゴルフクラブヘッド用鉄合金に含有される主な元素（不純物を含む）について説明する。
Cは本願合金中で耐食性を著しく劣化させると共に、ゴルフヘッド鍛造時での硬度を著しく上昇させ、かつ打感を著しく阻害させる元素であり、０．０２％以下が好ましいが、最大０．０５％までは許容できる。
Cは本願合金の製造過程でやむを得なく混入するものであるが、ゴルフヘッドの最低強度を維持するためには、０．００１％以上必要であるので、下限を０．００１％とした。
Ｓｉは本願合金を製造する際に脱酸材として有用であり、Ｓｉが含有されることにより耐食性も向上する。したがって、０．０１〜０．５％の範囲で含有させる事が出来る。しかし、本願合金中で過剰のSi元素の含有は、硬度を著しく上昇させ、打感を著しく阻害させるので、０．０５％以下が好ましいが、最大０．５％までは許容できる。

Ｍｎは、合金製造の際の脱酸元素として有用であり、０．０１〜０．３０％含有させるが、多量に含有すると硬度が上昇するので、上記の範囲とする。
Ｃｕは、耐蝕性を向上させるので０．０１〜０．５０％含有させるが、多量に含有すると硬度を上昇させるので、上記の範囲とする。好ましくは、Ｃｕ：０．０１〜０．０５％とする。Ｎｉは、銅と同様に、耐蝕性を向上させるので０．０１〜０．５０％含有させるが、多量に含有すると硬度を上昇させるので、上記の範囲とする。好ましくは、Ｎｉ：０．０１〜０．０５％とする。

Ｎは硬度を上昇させるが０．００１〜０．０２％含有するのは許容させる。これ以上の含有は、打感が硬く違和感を与える。したがって、上記の範囲とする。
Ｃｒは、本発明において、Ｆｅに添加する主要成分であり、硬度を著しく増加させずに、耐蝕性を大幅に向上させることができる。しかし、８．００％未満では、その効果が十分でなく、また１０．５０％を超えると耐蝕性が増加するが、ゴルフヘッド鍛造時に炭窒化物が析出し硬度が著しく増加するので、打感が悪くなる。したがって、上記の範囲とする。残部は、不可避的不純物とＦｅである。

不純物であるＰは、０．０１％以下、Ｓは０．０１％以下であることが望ましい。いずれも多く含有されると耐蝕性を阻害するだけでなく、硬度を上昇させ、打感が悪くなるという問題がある。したがって、上記の範囲とする。
本発明の鉄合金製ゴルフクラブヘッドは、ビッカース硬度（Ｈｖ）８０〜１６０となり、打感が好適となる。特に、上級者又はプロゴルファーが好む打感が得られる。さらに、ビッカース硬度（Ｈｖ）１００〜１４０の範囲にあることが、より好ましい。

本発明の鉄合金製ゴルフクラブヘッドの製造に際しては、従来の方法を用いることができる。以下に、その具体例を示す。
まず、本発明の合金成分を持つ鉄合金を溶解鋳造後９５０°Ｃ〜１０５０°Ｃでφ２８に鍛伸し、この素材を適宜の寸法、例えばφ２８×１４０ｍｍに切断し、９９０〜１０００°Ｃに加熱して１回目の荒打鍛造を行う。
続けて、その時発生したバリをトリミングする。一旦これを冷却した後、再度７８０〜７９０°Ｃに加熱して２回目の上打鍛造を行う。その後、ショットブラストによりスケールを除去する。

次に、ホーゼル部（シャフト接続部）を旋盤にて加工し、フェース面を平らに加工した後、金型を用いて冷間プレスによりスコアラインを設ける。このスコアラインは、切削加工により形成しても良い。
エンドレスペーパー、バフなどにより、面取、研磨を行い、形状を整える。さらに、フェースの打球面部にサンドブラスト、ロゴにペイントを施す等の処置をしてゴルフクラブヘッドを完成させる。

次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例は理解を容易にするためのものであり、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想の基づく他の実施例、態様又は変形を含むものである。

(実施例１〜１３)
表１に示す成分の供試鋼材をＡｒ気流中で溶解し、８０ｍｍφのインゴットを作製した。次に、このインゴットを１０５０°Ｃで熱間鍛造し、３０ｍｍφの丸棒とした。これをφ２８×１４０ｍｍに切削及び切断した後、９９５°Ｃに加熱して１回目の荒打鍛造を行った。
続いて、その時発生したバリをトリミングした。これを冷却した後、再度７８５°Ｃに加熱して２回目の上打鍛造を行い、ショットブラストによりスケールを除去した。
次に、ホーゼル部（シャフト接続部）を旋盤にて加工し、フェース面を平らに加工した後、金型を用いて冷間プレスによりスコアラインを設けた。エンドレスペーパー、バフなどにより、面取、研磨を行い、形状を整えた。さらに、フェースの打球面部にサンドブラストしゴルフクラブヘッドを作製した。

このようにして得た試料について、ビッカース硬度（Ｈｖ）、打感（実際にゴルフクラブを作製）、耐蝕性を調べ、さらに塩水噴霧試験（１６時間実施）を実施した。硬さは、クラブヘッドを中央から切断し、断面の硬さを測定した。
耐蝕性は、１３ｍｍ×１３ｍｍ×２ｍｍｔの試験片を作製し、８００番までペーパー研磨後、１０ｍｍ×１０ｍｍの露出面で、３．５％ＮａＣｌ水溶液中で孔食電位（ｍＶ）を測定した。
以上の結果を、同様に表１に示す。

実施例１〜１３については、鉄合金の組成がいずれも本願発明の範囲に入るものであるが、全てビッカース硬度（Ｈｖ）８０〜１６０の範囲内にあり、軟質で打感が極めて良好であった。また、耐蝕性にも優れていた。

（比較例１〜５）
実施例と同様の方法にて、比較例１〜５のゴルフクラブヘッドを作製した。比較例１〜５の成分組成と試験結果を表１に示す。材料の試験方法も、実施例と同様の方法で行った。
比較例１は、軟鋼材であり、鍛造後のクラブヘッドは非常に柔らかく、打感が非常に良いが、Ｃｒを含まないため、耐蝕性が劣る。したがって、実用上はめっき等の表面処理が必要となり、上記従来技術で示した問題を有している。
比較例２は、軟鋼材がベースであり、Ｃｒが含まれているが、その量が不十分（５．０８％）であるため、耐蝕性が悪いという問題があった。

比較例３は、Ｃｒが過剰に添加され、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｉに含まれているため、耐蝕性が良好であるが、ビッカース硬度（Ｈｖ）が３００を超えており、クラブでボールをヒットした時、打感が硬く、微妙なアレンジが出し難いという問題を有していた。
比較例４は、ステンレス（ＳＵＳ４０３）であり、Ｃ、Ｃｒが過剰に含まれ、またＳｉ、Ｍｎ等の脱酸材も過剰に含まれる。耐蝕性は極めて高いが、ビッカース硬度（Ｈｖ）が４５０を超えており、打感が著しく劣る結果となった。
比較例５は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）であり、Ｃ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎが高く、耐蝕性は非常に良好であるが、ビッカース硬度（Ｈｖ）が３００を超えており、打感が著しく劣る結果となった。

本発明は、硬度を上昇させる元素を極力排除するために、純鉄（軟鉄）を主成分とし、耐蝕性を確保するためにＣｒを硬度が上昇しない程度に適量添加させた合金をゴルフクラブヘッドとしたものであり、これによって、打球感が柔らかく、表面処理をしなくても耐蝕性に優れているという優れた効果を有し、ゴルフクラブヘッドとして実用的価値がある。特に、ウェッジなどのアプローチに用いるショートアイアンは、タッチが出しやすいために、特に有用である。

Claims (5)

1. Ｃ：０．００１〜０．０５％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．０１〜０．３０％、Ｃｕ：０．０１〜０．５０％、Ｎｉ：０．０１〜０．５０％、Ｎ：０．００１〜０．０２％、Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、残部が不可避的不純物及びＦｅからなることを特徴とする鉄合金製ゴルフクラブヘッド。
2. Ｃ：０．００１〜０．０２％、Ｓｉ：０．０１〜０．０５％、Ｍｎ：０．０１〜０．０５％、Ｃｕ：０．０１〜０．０５％、Ｎｉ：０．０１〜０．０５％、Ｎ：０．００１〜０．０２％、Ｃｒ：８．００〜１０．５０％、残部が不可避的不純物及びＦｅからなることを特徴とする鉄合金製ゴルフクラブヘッド。
3. 不純物であるＰ：０．０１％以下、Ｓ：０．０１％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄合金製ゴルフヘッドヘッド。
4. ビッカース硬度（Ｈｖ）８０〜１６０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鉄合金製ゴルフクラブヘッド。
5. ビッカース硬度（Ｈｖ）１００〜１４０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鉄合金製ゴルフクラブヘッド。