JP5608265B2 - ゴルフクラブヘッド用合金および上記合金を用いたゴルフクラブヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴルフクラブヘッドに用いられる合金および上記合金を用いてゴルフクラブヘッドを製造する方法に関するもので、特に、低密度を有するゴルフクラブヘッド用合金に関し、さらに上記合金を使用して軽量化かつバランスウェイトの配置空間を増やすことができるゴルフクラブヘッドの製造方法に関するものである。

従来の方法として、その多くはＳＵＳ６３０またはＳＵＳ４３１（アメリカ鋼鉄協会ＡＩＳＩ標準規格６３０型または４３１型）などのステンレス鋼材を利用した精密な鋳込み方式により、例えばヘッド本体、フェース板、蓋板またはバランスウェイトなどのゴルフクラブヘッドの部材を製造している。しかしながら、ステンレス鋼材の密度が比較的大きくかつ強度が比較的低いため、ゴルフクラブヘッドの各部材が製造された時、往々として一定の肉厚以上に達してから初めてクラブヘッドの強度の要求に適合するものであった。このため、ゴルフクラブヘッドの重心の調整可能な自由度を却って低く抑えてしまうことになり、成形されたゴルフクラブヘッドのスイング効果が悪くなってしまうという問題点があった。

一般的に、ゴルフクラブヘッドの重心位置を調整することによってよりよい打球効果を得るために、当業者の多くはゴルフクラブヘッドの重量を減らすことを選択し、そして省かれた重量を新たにゴルフクラブヘッドのその他の部位に配置することにより、ゴルフクラブヘッドの重心を適当な位置に変えるようにしていた。

金属材料について言えば、チタン合金の密度はステンレス鋼と比較して低く、かつその強度はステンレス鋼と相当であるため、比較的良好な弾性変形の能力を有するように形成される。そのため、例えばＴｉ‐６Ａｌ‐４Ｖ（即ち質量百分率で、６％のアルミニウム、４％のバナジウムをチタン金属に混合）などのチタン合金材料が生まれる。チタン合金を用いてゴルフクラブヘッドを製造する場合、上述したゴルフクラブヘッドの重量を減らしてその重心の位置を適当に調整することはできるが、ゴルフクラブヘッドの大型化を考慮し、かつ重心の調整の自由度を考慮すると、依然としてゴルフクラブヘッドの強度、延性、強靭性などの機械的性質を維持する必要がある。

上述した問題点に鑑みると、仮にゴルフクラブヘッドを軽量化にするとともに、相当な程度の機械的性質を保有することができるならば、バランスウェイトによる重心の調整を行なった後に、打球効果を高めるのに役立つことができる。そのため、ゴルフクラブヘッド用合金の成分を更に改良してゴルフクラブヘッドの製造に応用する必要がある。この例としては、中華民国公告第Ｉ２７９４４８号の「低密度高強靭性の合金材料およびその製造方法」において掲示された合金がある。

しかしながら、中華民国公告第Ｉ２７９４４８号の材料の特性は依然として改善する余地を有する。

中華民国公告第Ｉ２７９４４８号公報

本発明はこのような問題点に鑑みて発明されたものであって、その第一の目的は、低密度のゴルフクラブヘッド用合金を提供することにある。

本発明の第二の目的は、ゴルフクラブヘッドの重量を減らすことにより、ゴルフクラブヘッドのバランスウェイトの配置空間を増やすことができる、ゴルフクラブヘッド用合金を用いたゴルフクラブヘッドの製造方法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ヘッド用合金は、質量百分率で、７．３５％から８．３５％のアルミニウム、１％から１．５％のバナジウム、０．０５％から０．１５％のシリコン、０．４％以下の鉄、０．２５％以下の酸素、０．０１％以下の炭素、０．０５％以下の窒素、残部のチタンからなるゴルフクラブヘッド用合金において、かつ上記合金の密度は４．３１ｇ／ｃｍ³から４．３３ｇ／ｃｍ³である。

また、上記目的を達成するために、本発明によるゴルフクラブヘッド用合金を用いたゴルフクラブヘッドの製造方法は次の段階を含む。予備成形のゴルフクラブヘッドの態様に基づいて一個の鋳型を製造する段階と、二回の熔融を経た合金の原料を上記鋳型の型穴の中に鋳込み、かつ上記鋳込みの過程においてシリコン材料を添加し、上記シリコン材料を上記合金の原料と互いに融合させ、鋳造品の離型を経て請求項１に記載のゴルフクラブヘッド用合金により製造されるヘッドの初期製品を獲得する段階と、上記ヘッドの初期製品を加工することにより、一個のゴルフクラブヘッドを製造する段階とを含む。

さらに、上記目的を達成するために、本発明によるゴルフクラブヘッド用合金を用いたゴルフクラブヘッドの製造方法は、上記合金の原料は二回の高温熔炉を経ることにより、チタン、アルミニウム、バナジウム、鉄、酸素、炭素と窒素が互いに融合するように熔融し出されることもできる。また、上記ゴルフクラブヘッドの上蓋板の肉厚は０．４ｍｍから１．５ｍｍであることもできる。また、上記ゴルフクラブヘッドの底部の肉厚は０．５ｍｍから１．５ｍｍであることもできる。

本発明のゴルフクラブヘッド用合金によれば、低密度のゴルフクラブヘッド用合金を提供することができるという利点がある。

本発明のゴルフクラブヘッド用合金を用いたゴルフクラブヘッドの製造方法によれば、ゴルフクラブヘッドの重量を減らすことにより、ゴルフクラブヘッドのバランスウェイトの配置空間を増やす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ヘッド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、好ましくは、上記合金を利用してゴルフクラブヘッドのフェース板を製造することを例にし、以下、ゴルフクラブヘッド用合金の成分およびフェース板を製造する工程について詳しく説明する。

本発明のゴルフクラブヘッド用合金は、質量百分率で、７．３５％から８．３５％のアルミニウム、１％から１．５％のバナジウム、０．０５％から０．１５％のシリコン、０．４％以下の鉄、０．２５％以下の酸素、０．０１％以下の炭素、０．０５％以下の窒素、残部のチタンからなる。このように、上述した元素により組成される合金の密度は４．３１ｇ／ｃｍ³から４．３３ｇ／ｃｍ³である。

これにより、本発明のゴルフクラブヘッド用合金は、チタン、アルミニウム、バナジウムが互いに調和するように混合させることによってその合金の密度を低く抑えることができると同時に、良好な機械的性質を維持することができるため、例えば、再びその他のシリコン、鉄、酸素、炭素または窒素などの適量の元素を添加し、その衝撃の強靭性を増やすことにより、上記合金を加工してゴルフクラブヘッドの各部位の部材を製造するのに役立てることができる。

上述のように、本発明では上記合金を使用してゴルフクラブヘッドを製造することを例にするもので、上記ゴルフクラブヘッドを製造する方法は次の段階を含む。

第一段階は、予備成形のゴルフクラブヘッドの態様に基づいて一個の鋳型を製造する。さらに詳しく言えば、本実施例において、好ましくは、先ず予備成形のゴルフクラブヘッドの態様に基づき、かつ一個の金型を利用して互いに対応するろう型を成形し、さらに上記ろう型によって熔融した後に上記鋳型を製造する。以上のように、上記鋳型の製造過程は本発明の分野における慣用の技術手段であるため、ここでは簡単かつ概説するだけに留めるが、これに限定されるものではなく、その他の鋳型の製造過程も採用し得る。

上記第一段階によって上記鋳型を完成した後、引き続き第二段階を行なう。二回の熔融を経た合金の原料を上記鋳型の型穴の中に鋳込み、かつ上記鋳込みの過程において再びシリコン材料を添加し、上記シリコン材料を上記合金の原料と互いに融合させた後、鋳造の離型を経て一個のヘッドの初期製品を獲得する。

上記ヘッドの初期製品は、上述したゴルフクラブヘッド合金（質量百分率で、７．３５％から８．３５％のアルミニウム、１％から１．５％のバナジウム、０．０５％から０．１５％のシリコン、０．４％以下の鉄、０．２５％以下の酸素、０．０１％以下の炭素、０．０５％以下の窒素、残部チタンからなり、かつ上記合金の密度は４．３１ｇ／ｃｍ³から４．３３ｇ／ｃｍ³である。）により構成される。

さらに詳しく言えば、本実施例において鋳込みを行なう前に、先ず、二回の高温熔炉を経ることにより、チタン、アルミニウム、バナジウムおよびその他の、例えば鉄、酸素、炭素、窒素などの付属の成分が共同で融合した上記合金の原料を熔融し出し、かつ本実施例において使用される合金の原料は質量百分率で、７．３５％のアルミニウム、１％のバナジウム、０．４％の鉄、０．２５％の酸素、０．０１％の炭素、０．０５％の窒素および残部のチタンからなる。かつ上記合金の原料は、上記と同じ比率を有するように、需要に応じてそれぞれの成分の配分を増減するように調整すればよい。

上述のように、上記合金の原料が上述した予定される成分の配分に適合するように熔融した後、好ましくは高温熔炉を出る前にガス抜きと垢取りの作業を行なうことにより、上記合金の原料を直接上記鋳型の型穴の中に鋳込むことができる。同時に、約０.０５％から０．１５％のシリコン材を直ちに上記型穴の中に添加する。好ましくは、上記合金の原料のその他の成分の配分に合わせるように、本実施例においては選択的に０．０５％のシリコン材を添加することにより、上記シリコン材は上記合金の原料と互いに熔融することができ、上記シリコン材が上記合金の原料の熔融過程において直ちに流失してしまわないように確保することができるため、鋳込みの離型後に比較的よい合金の比率を有するヘッドの初期製品を獲得することができる。以上のように、鋳込みの過程において配合されるパラメーターの条件は実際の情況に基づいて考量したもので、本発明の分野に属する技術者には容易に理解できるものであるため、ここではその説明を省くが、これに限定されるものではなく、その他の方法も採用し得る。

第二の段階を経て上記ヘッドの初期製品を製造し得た後、第三の段階においては加工を経て一個のゴルフクラブヘッドを製造する。さらに詳しく言えば、上述した精密鋳造を経て獲得した上記ヘッド初期製品は、熱処理を行なわない状況で振動脱殻、ゲート除去、切縁、研磨、角度調整、艶出しなどの加工手段を行なうことにより、上記ゴルフクラブヘッドの完成品を作成することができる。その中、上記ゴルフクラブヘッドの上蓋板の肉厚は好ましくは０．４ｍｍから１．５ｍｍであり、そして、そのゴルフクラブヘッドの底部の肉厚は好ましくは０．５ｍｍから１．５ｍｍである。

上述を綜合すると、上述した製造工程によって本発明のゴルフクラブヘッド用合金をゴルフクラブヘッドの製造に応用することができ、さらに製造し得たゴルフクラブヘッドを従来のチタン合金によって製造し得たゴルフクラブヘッドと比較すると、実際に測定を行なった結果、比較的優れた特性が見られた。それについて、以下、詳しく説明する。

表一に示すように、表一に本発明のゴルフクラブヘッド用合金により製造されるゴルフクラブヘッド（Ｔ９Ｓと称する）と従来のゴルフクラブヘッド（６‐４Ｔｉ、Ｔｉ‐８１１）と比較した機械的性質のデータが掲示される。

以上のように、本発明のゴルフクラブヘッド用合金により製造されるゴルフクラブヘッド（即ちＴ９Ｓ）は従来（即ち６‐４Ｔｉ、Ｔｉ‐８１１）と比較し、その伸長量は従来のものより優れており、かつ本発明に見られる機械的性質は従来のものに相当するものであり、さらにその密度は４．３２ｇ／ｃｍ³から４．３３ｇ／ｃｍ³より低くなる。即ち、本発明のゴルフクラブヘッド用合金を使用してゴルフクラブヘッドを製造する場合、明らかにゴルフクラブヘッドの軽量化という目的を達成することができる（測定結果の詳細は表二、三に示されている。）。

以上のように、テストに用いられたものはどのようなものであっても、本発明のものの測定し得た重量が６‐４Ｔｉより低くなる。そして、表二、三に示す結果から明らかなように、本発明によって減らされる重量は６‐４Ｔｉより約２ｇから３ｇより低くなる、即ち確実に本発明のゴルフクラブヘッドの重量を有効に減らすことができるため、ゴルフクラブヘッドのバランスウェイトの配置空間を増やすことができる。

本発明によって製造されるゴルフクラブヘッドによれば、低密度のゴルフクラブヘッド用合金によって製造されるゴルフクラブヘッドの重量を減らす（本実施例のものは従来の６‐４Ｔｉより実際の重量を約２ｇから３ｇを減らすことができる）ことにより、ゴルフクラブヘッドの軽量化に役立つことができるだけではなく、さらにそのバランスウェイトの配置空間の増加などの効果を増進することができる。同時に、本発明のゴルフクラブヘッド用合金により製造されたゴルフクラブヘッドによれば、よりよい強度、延性、強靭性などの機械的性質を有するように形成されるため、軽量化によっても影響を受けることはない。そのため、本発明のゴルフクラブヘッド用合金により製造されたゴルフクラブヘッドによれば、依然として相当な機械的性質を有すると同時に、ゴルフクラブヘッドそのものの重量を減らすことができるため、そのバランスウェイトの設計の自由度を高めることができるとともに、さらにゴルフクラブヘッドの重心を適当な位置まで調整することができる。

本発明は、その精神と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。

Claims (5)

1. 質量百分率で、７．３５％から８．３５％のアルミニウム、１％から１．５％のバナジウム、０．０５％から０．１５％のシリコン、０．４％以下の鉄、０．２５％以下の酸素、０．０１％以下の炭素、０．０５％以下の窒素、残部のチタンからなるゴルフクラブヘッド用合金であって、上記合金の密度は４．３１ｇ／ｃｍ³から４．３３ｇ／ｃｍ³であることを特徴とするゴルフクラブヘッド用合金。
2. 請求項１に記載のゴルフクラブヘッド用合金を用いてゴルフクラブヘッドを製造する方法であって、該方法は、
   予備成形のゴルフクラブヘッドの態様に基づいて一個の鋳型を製造する段階と、
   二回の熔融を経た合金の原料を上記鋳型の型穴の中に鋳込み、かつ上記鋳込みの過程においてシリコン材料を添加し、上記シリコン材料を上記合金の原料と互いに融合させ、鋳造の離型を経て請求項１に記載のゴルフクラブヘッドの合金により製造されたヘッドの初期製品を獲得する段階と、
   上記ヘッドの初期製品を加工することにより、一個のゴルフクラブヘッドを製造する段階と
   を含むことを特徴とする方法。
3. 上記合金の原料は二回の高温熔炉を経ることにより、チタン、アルミニウム、バナジウム、鉄、酸素、炭素と窒素が互いに融合するように熔融し出されることを特徴とする請求項２に記載のゴルフクラブヘッド用合金を用いたゴルフクラブヘッドの製造方法。
4. 上記ゴルフクラブヘッドの上蓋板の肉厚は０．４ｍｍから１．５ｍｍであることを特徴とする請求項２または３に記載のゴルフクラブヘッド用合金を用いたゴルフクラブヘッドの製造方法。
5. 上記ゴルフクラブヘッドの底部の肉厚は０．５ｍｍから１．５ｍｍであることを特徴とする請求項２または３に記載のゴルフクラブヘッド用合金を用いたゴルフクラブヘッドの製造方法。