JP5489311B2 - ゴルフクラブの合金 - Google Patents
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Description
本発明は、ゴルフクラブのための合金に関するもので、特に、よりよい振動吸収効果を有するゴルフクラブのための合金に係るものである。
一般的に、異なる使用者の需要性に応じ、通常、ゴルフクラブヘッドに一体成形に形成されるホーゼルは傾斜角度を調整し易いという特性を有するべきである。そのため、従来のゴルフクラブヘッドとしては、低硬度の軟鉄類の材質で製造されることが普通で、例えば低炭素鋼や低合金鋼などの材質で製造され、ゴルフクラブヘッドのホーゼルが上述した傾斜角度を調整し易いという特性を有するように形成される。しかしながら、この種の軟鉄類の材質は酸化し易いため、耐蝕性が悪いという問題点を有していた。
上述した問題点を改善すべく、中華民国公告第４３８６１０号と第４６０３０６号においては、全てＳＵＳ１７−４ＰＨ規格のステンレス材質によって製造されるゴルフクラブヘッドが掲示されており、製造し得たゴルフクラブヘッドが低硬度を有すると同時に、比較的良好な耐蝕性を有するように形成されたものがある。
上記ＳＵＳ１７−４ＰＨ規格の機械的性質と熱処理値をそれぞれ表一と表二に示す。その中、表二の中の註Ａの鋳造の熱処理は固溶化熱処理を平均温度１０４０℃で６０分間窒素で冷却し、時効処理に５８０℃の均熱で９０分間であることを指している。註Ｂの鋳造の熱処理は固溶化熱処理に平均温度１０４０℃で６０分間窒素で冷却し、時効処理に５３８℃の均熱で２４０分間であることを指している。註Ｃの鋳造の熱処理は固溶化熱処理に平均温度１０４０℃で６０分間窒素で冷却し、時効処理に４８２℃の均熱で２４０分間であることを指している。註Ｄの板材の一般的な熱処理は固溶化熱処理に平均温度１０４０℃で６０分間窒素で冷却し、時効処理に４８２℃の均熱で２４０分間であることを指している。
表一、二から分かるように、上記ＳＵＳ１７−４ＰＨのステンレス鋼の中にニッケルの成分が占める比率は僅か約４．０wt％であるため、延性が比較的悪く、かつ比較的高い降伏強度の数値を依然として有する。仮に、上記ＳＵＳ１７−４ＰＨのステンレス鋼をゴルフクラブヘッドの材質に使用すると、上記ゴルフクラブヘッドは延性が比較的悪く、また降伏強度が比較的高いため、角度の調整が難しくなるという問題点があった。
上述した原因に基づき、本発明の発明人は中華民国で出願した出願番号第１００１０１１８６号の「ゴルフクラブの合金とその製造方法」において一種のゴルフクラブの合金が掲示した。上記合金は質量百分率が２．５％から４．０％の銅、５．０％から６．０％のニッケル、１５％から１８％のクロム、残部の鉄および不可避不純物からなるものである。その中、銅／ニッケルの比率は０．４から０．８であり、かつ上記合金はオーステナイト相（austenite）、フェライト相（ferrite）およびマルテンサイト相（martensite）の組織を同時に有しており、以下の説明では上記ゴルフクラブの合金を「ＳＴ−２２」と称する。
上記ＳＴ−２２は銅／ニッケルの比率を調整することで、ゴルフクラブの合金の硬度、引張強度と降伏強度を低く下げることにより、上記ＳＴ−２２によって製造し得たゴルフクラブヘッドが高い耐蝕性の特性を保有するだけではなく、高い延性の特性によって角度の調整が簡単になるという利点を有する。
上記のような従来のゴルフクラブの合金では、一般的に下記の問題点を有する。例えば特殊な地点（例えば、バンカー）でのスイングでは、ゴルフクラブヘッドはよりよい振動吸収効果を有するようにすれば、スイングの効果を高めるのに役立つことができる。そのため、上述したような従来のゴルフクラブの合金をさらに改良し、その機械的性質を変えることが希求されていた。
本発明はこのような問題点に鑑みて考案されたものであって、その目的とするところは、合金の中のニッケルの含有率を高めることにより、振動吸収の効果を高めることができるゴルフクラブの合金を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明によるゴルフクラブの合金は、質量百分率で０．２５％から１．０％のシリコン、０．２５％から１．５％のマンガン、２．０％から３．５％の銅、６．０％から８．０％のニッケル、１５．５％から１８％のクロム、残部の鉄および不可避不純物からなるゴルフクラブの合金であって、上記合金はオーステナイト相、フェライト相とマルテンサイト相の組織を同時に有する。
また、本発明によるゴルフクラブの合金は、ゴルフクラブの合金の中は質量百分率で６．５％から８．０％のニッケルを含むこともできる。また、ゴルフクラブの合金の中は質量百分率で０．５％から１．０％のシリコンを含むこともできる。また、ゴルフクラブの合金の中は質量百分率で０．５％から１．５％のマンガンを含むこともできる。また、ゴルフクラブの合金の中は質量百分率で２．５％から３．５％の銅を含むこともできる。また、ゴルフクラブの合金の中は質量百分率で１６．０％から１７．５％のクロムを含むこともできる。また、ゴルフクラブの合金の中は他に質量百分率で０．０８％より低い炭素を含むこともできる。
本発明のゴルフクラブの合金によれば、合金の中のニッケルの含有率を高めることにより、振動吸収の効果を高めることができるという利点がある。
本発明の実施の形態について、以下、図面を参照して説明する。
本発明のゴルフクラブの合金はゴルフクラブの各部位の部材を製造するのに用いることができ、そして本発明の実施例では上記合金を用いてゴルフクラブヘッドを製造することを例として説明するが、これに限られるものではない。
図１は本発明の実施例のゴルフクラブヘッドの斜視図である。図１を参照すると、本実施例のゴルフクラブヘッド１には一個のヘッド本体１１、一個のホーゼル１２および一個のフェース板１３が含まれる。ホーゼル１２はヘッド本体１１の一方に設けられ、桿体（図示せず）と連接するのに用いられ、かつヘッド本体１１とホーゼル１２は一体となるように製造される。フェース板１３はヘッド本体１１の一個の表面に設けられ、打球するのに用いられる。
本発明のゴルフクラブの合金はヘッド本体１１とホーゼル１２を製造するのに用いることができる。本発明のゴルフクラブの合金は、一個の溶融の段階、一個の比率維持の段階そして一個のヘッド鋳造の段階によって製造される。
本発明の溶融の段階においては、順序よく母合金、クロム鉄、シリコン鉄、マンガン鉄、銅とニッケルなどの材料を高温溶炉の中に加え、上記材料を溶融して混合させる。さらに詳しく言えば、上述した上記シリコン、マンガン、銅、クロム、ニッケルと鉄を主な成分とする材料を高温溶炉（例えば高周波炉）によって溶融した後、特定の組成比率と特定の組成相を有する炭素、シリコン、マンガン、銅、ニッケル、クロムと鉄などの元素の合金材質が混合して形成されるため、後続においてヘッド本体１１とホーゼル１２の基材（matrix）として提供することができる。その中、本実施例において使用される母合金は鉄の他に、質量百分率で０．０４％の炭素、０．８０％のシリコン、１．００％のマンガン、２．７５％の銅、６．８８％のニッケル、１７．２％のクロム、０．０３％の燐および０．０１％の硫黄を含む。当然として、需要性に応じて異なる材料に変えることにより、同じ組成の比率を有する鉄合金の材質を溶融して形成することもできる。
その他に、本発明において、好ましくは特定の溶融の順序に従って母合金、シリコン鉄、マンガン鉄、クロム鉄、銅、ニッケルなどの材料を高温溶炉の中に加えて合金融解の製造工程を行なうことにより、上記溶融合金中に他にシリコンとマンガンなどのその他の成分を含むようになり、さらには融解された合金は適当な特性を有するように形成することができる。また、特定の溶融の順序に従って上記材料を加えることにより、材料が溶融時において沈殿の現象が生じてしまうのを避けることができ、さらには後続において製造されるヘッド本体１１とホーゼル１２の完成品の歩留りが低下してしまうという問題点を防止することができる。さらに、本実施例においては、細粒状態の上記材料を使用することが好ましく、そしてできることなら少量を多数回に分けて上記高温溶炉の中にゆっくり添加することが好ましく、それによって上記材料を大量に添加した場合に上記材料が完全に溶融することができずに塊状に固まってしまうのを避けることができ、さらには高温溶炉の内部に空洞または気泡が生じることによって危険性が生じるのを避けることができる。
本発明の比率維持の段階においては、上述した上記材料の質量百分率を０．２５％から１．０％のシリコン、０．２５％から１．５％のマンガン、２．０％から３．５％の銅、６．０％から８．０％のニッケル、１５．５％から１８．０％のクロム、残部の鉄および不可避不純物からなるように維持することにより、上記材料は共同でオーステナイト相、フェライト相とマルテンサイト相の組織を同時に有するように形成することができる。
さらに詳しく言えば、上記材料を順序よく高温溶炉に加えて溶融合金が形成された後、サンプルを採取して溶融の合金の重量組成の比率を測定、調整することにより、上記材料の質量百分率が０．２５％から１．０％のシリコン、０．２５％から１．５％のマンガン、２．０％から３．５％の銅、６．０％から８．０％のニッケル、１５．５％から１８．０％のクロム、残部の鉄（６５％から７５％）および不可避不純物からなるように維持することを確保する。上記溶融合金中におけるニッケルの比率は、より好ましくは、６．５から７．５重量％であり、シリコンの組成の比率はより好ましくは０．５から１．０重量％であり、マンガンの比率はより好ましくは０．５から１．５重量％であり、銅の比率はより好ましくは２．５から３．５重量％であり、クロムの比率はより好ましくは１６．５から１７．５重量％である。
上記溶融合金を特定の組成比率に維持することにより、上記溶融合金は冷却して固化した後にオーステナイト相、フェライト相とマルテンサイト相を共に有する合金材質に形成することができる。その中、本発明では合金の中のニッケルの含有率を高めることにより合金の中のマルテンサイト相の比率を低く下げ、さらにフェライトとオーステナイトの比率を高く上げることができるため、合金の振動吸収効果を全体的に高めることができる。また、上記合金の中には他に質量百分率で０．０８％より低い炭素などの不純物を含むことができる。
上述したように、本発明においては予定される組成の比率の鉄などの各種の元素でオーステナイト相、フェライト相とマルテンサイト相を共に有する合金材質を構成することにより、製造し得た合金の材質はフェライト相、オーステナイト相とマルテンサイト相の利点（例えば、フェライト相が有する耐孔蝕性と低硬度、オーステナイト相が有する耐均等腐蝕性と耐衝撃性、そしてマルテンサイト相が有する高い耐摩耗性）を兼ね備えることができ、さらに上記三種の鉄相の欠点（例えば、フェライト相の低い靭性とσ相の脆性が発生し易いという問題点、オーステナイト相の孔蝕が発生し易いという問題点、およびマルテンサイト相の耐蝕性がよくないという問題点）を同時に低く抑えることができる。
その他に、上記従来のＳＴ−２２合金と比較すると、本発明の合金のマルテンサイト相の比率は比較的少ないため、フェライト相とオーステナイト相の比率は相対的に高くなり、そのため、上記合金の材料の硬度は低くなり、かつ延性は高くなり、さらには振動吸収効果が高くなる。このように、本発明のゴルフクラブの合金は適当な低硬度、高い延性などの良好な機械的性質を有するだけではなく、振動吸収効果が高くなるため、軟鉄のようなスウィングの手応えを有することができる。
本発明のヘッド鋳造の段階においては、上記合金を用いて精密鋳造を行なうことによって予定される形状のヘッド本体１１とホーゼル１２を形成することができる。さらに詳しく言えば、上記溶融合金が上述した予定の比率に符合することを確認した後、炉を出る前にガス抜きと垢取りを行なった後、直ちにそれを精密鋳造用の型の内に直接注入することにより、予定される形状のヘッド本体１１とホーゼル１２（および／またはそのフェース板１３）を製造することができる。このように、鋳込みを完成したゴルフクラブヘッドは熱処理を経由することなく、直ちに振動脱殻、ゲート除去、切縁、研磨、角度調整、艶出しなどの仕上げ段階の処理を行なうことによってアイアンクラブまたはウッドクラブのヘッド（wedge）の完成品を製造することができ、かつ製造し得たヘッドの材質は、オーステナイト相、フェライト相とマルテンサイト相の混合組成の相を兼ねて有することにより、適当な低硬度、高い耐腐蝕性、高い延性と高い振動吸収性などの特性を有することができる。
総合すると、上述した本発明の製造工程によれば、本発明のゴルフクラブの合金を獲得することができ、そして上記合金は主に質量百分率で０．２５％から１．０％のシリコン、０．２５％から１．５％のマンガン、２．０％から３．５％の銅、６．０％から８．０％のニッケル、１５．５％から１８．０％のクロム、残部の鉄および不可避不純物からなるように構成され、かつ上記合金はオーステナイト相、フェライト相とマルテンサイト相の組織を同時に有するため、上記ゴルフクラブの合金は低硬度、高い延性、高耐蝕性と良好な振動吸収性を有するように形成され、そしてゴルフクラブヘッドの角度の調整に役立てることができ、さらには特殊な地点（例えば、バンカー）での専用のゴルフクラブヘッドとして適用することができる。
表三と表四を参照すると、表三は本発明とＳＴ−２２の組成比率の対照表で、表四は本発明とＳＴ−２２の機械的性質の対照表である。その結果から明らかに知ることができるように、本発明においては合金の中のニッケルの含有率を高めることにより、本発明の合金の硬度を低く下げることができ、かつ伸長量を高めることができる（すなわち延性を高めることができる）ため、本発明の合金の振動吸収の効果は上記ＳＴ−２２より優れるものとなり、使用上において軟鉄のようなスウィングの手応えを有することができるとともに、特殊な地点（例えば、バンカー）でのスウィングに充分に適用することができ、さらにスウィングの効果を高めることができる。
図２は本発明の実施例のゴルフクラブの合金による金相の組織図（５０倍）で、図３は本発明の実施例のゴルフクラブの合金による金相の組織図（２００倍）である。図２と図３を参照すると、本発明のゴルフクラブの合金を鋳造した後、１０ｇのＫ3Ｆｅ(ＣＮ)６＋１０ｇのＫＯＨ＋１００ｍｌのＨ2Ｏの腐蝕液で腐蝕を行なった後の合金材料の金相の組織図である。図２と図３はそれぞれ本発明の合金５０倍と２００倍の拡大のミクロ組織図で、図から知ることができるように、それはフェライト相、オーステナイト相とマルテンサイト相を含む三相共存のＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ合金であり、三相の強度と延性などの利点を同時に有することができる。
総合すると、本発明のゴルフクラブの合金は合金の中のニッケルの含有率を高めることにより、ゴルフクラブの合金の振動吸収性を高めることができるため、上記ゴルフクラブヘッドは軟鉄のようなスウィングの手応えを有することができるとともに、特殊な地点（例えば、バンカー）でのスウィングに充分に適用することができ、さらにスウィングの効果を高めることができる。
本発明は、その精神および必須の特徴事項から逸脱することなく他のやり方で実施することができる。従って、本明細書に記載した好ましい実施形態は例示的なものであり、限定を意図するものではない。
１ ゴルフクラブヘッド
１１ ヘッド本体
１２ ホーゼル
１３ フェース板
１１ ヘッド本体
１２ ホーゼル
１３ フェース板
Claims (7)
- 質量百分率で０．２５％から１．０％のシリコン、０．２５％から１．５％のマンガン、２．０％から３．５％の銅、６．０％から８．０％のニッケル、１５．５％から１８％のクロム、残部の鉄および不可避不純物からなるゴルフクラブの合金であって、上記合金はオーステナイト相、フェライト相およびマルテンサイト相の組織を同時に有することを特徴とするゴルフクラブの合金。
- ゴルフクラブの合金は質量百分率で６．５％から８．０％のニッケルを含むことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブの合金。
- ゴルフクラブの合金は質量百分率で０．５％から１．０％のシリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブの合金。
- ゴルフクラブの合金は質量百分率で０．５％から１．５％のマンガンを含むことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブの合金。
- ゴルフクラブの合金は質量百分率で２．５％から３．５％の銅を含むことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブの合金。
- ゴルフクラブの合金は質量百分率で１６．０％から１７．５％のクロムを含むことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブの合金。
- ゴルフクラブの合金は他に質量百分率で０．０８％より低い炭素を含むことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブの合金。
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