JPH04124243A

JPH04124243A - 高比重金属材

Info

Publication number: JPH04124243A
Application number: JP2242487A
Authority: JP
Inventors: Haruo Takashio; 高塩　治男
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1992-04-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は高比重金属材に係り、特に従来の貴金属と同等
な高い密度を有し、スポーツ用具、精密部品を構成する
材料として好適な高比重金属材に関する。

（従来の技術）従来の高比重金属材として、密度が１９．３ｇ／ａｉで
ある金や密度が２１．３ｇ１０ｆであるプラチナ等の貴
金属がある。

これらの貴金属は、優雅な色調および光沢を半永久的に
保持し、高い装飾性を有するとともに、高い財産的価値
をも有しているため、広く使用されている。特に金の密
度は１９．３ｇ／ｃＩＩと汎用の鉄系合金材の２倍以上
もあり、重量感が大きな製品を形成する原材料として優
れている。

しかしながら金は非常に高価であるため、前記のように
装飾的価値および財産的価値が大きい貴金属装飾品や装
身具など比較的に小形で総重量が小さい製品に用途が限
定されており、交鎖などの文房具、ゴルフクラブなどの
スポーツ用具、歩数計の振子などの精密部品材料として
使用される割合は少なかった。

例えば第３図で示すように従来のゴルフクラブのパター
ヘッド１は密度が７〜Ｌｏｇ／ｃｄ程度のステンレス鋼
、鋳鋼、鍛鋼、銅合金等によって一体的に形成されてお
り、また第４図に示すようにドライバー２のクラブヘッ
ド３を保護するためにヘッド３底部に嵌装されているプ
ロテクタプレート４も低密度のステンレス鋼などによっ
て形成されている。そのためゴルフクラブを保持した場
合における重量感が乏しい欠点があり、重量感をより高
めようとするとクラブヘッド１，３が大型化してしまう
問題点がある。さらに従来材では、焼入鋼でもヤング率
が２１０００〜２２０００ｋｇ／−程度と低いため、ゴ
ルフボールの反発特性が低く、ボールの飛距離が延びに
くい欠点があった。

次に精密部品への適用例として、第５図に示す振子式の
歩数計５を例にとって説明する。従来の歩数計５はケー
ス６内の垂直面内において振動する振子７と、振子７の
振動端部に対向して配設された接点板８と、接点板８に
当接する振子７の当接回数を積算する演算制御素子９と
、演算制御素子９からの積算信号を、例えば液晶表示す
る表示装置１０と、演算制御素子９の駆動電源としての
水銀電池１１とから成る。また振子７は、銅合金または
ステンレス鋼などの比較的に低密度の金属材で形成され
、振子７の平静時において振子７を水平位置に保持する
スプリング１２が振子７の中間部に配設されている。

この歩数計５は歩行者の腰部に装着される。そして歩行
者の足が地面に設置したときの衝撃加速度によって振子
７の自由端が接点板８に当接したときに電流が流れる回
路が形成され、演算制御素子９によって歩数が自動的に
積算される。積算値は表示装置１０において数値で表示
される。

ところで、歩数計５に内蔵される振子７は歩行時に受け
る衝撃力によって高精度に振動し、正確な歩数を算ａす
るために所定の重量を備えることが必要である。すなわ
ち重量が少ないと、自動車、電車、バス等に乗車してい
る際に受ける僅かな上下振動や横振れによっても動作し
、正確な歩数を計測することが困難になる。

しかしながら、従来の歩数計５の振子７は銅合金やステ
ンレス材など汎用の低比重金属材で構成していたため、
所定の重量を保持するために振子７を大きく形成する必
要があり、歩数計５全体が大型化してしまう問題点があ
った。

（発明が解決しようとする課題）このように従来の高比重金属材としての金やプラチナは
高価であり、スポーツ用具や精密部品として大量に使用
することは経済上難点があり、また加工性や耐久性が劣
る場合が多かった。そのため安価で加工性が優れた低比
重金属材で形成することが余儀なくされ、製品の特性改
善が進展しない大きな原因となっていた。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、従来の金やプラチナなどの貴金属と同等以上の重
量感を有し、また加工性や耐食性に優れた高比重金属材
を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用）本願発明者は、金等の従来の高密度金属材よりも安価で
あり、スポーツ用具材料または精密部品材料として当然
備えるべき耐食性、耐摩耗性および耐擦傷性を満足し、
かつ加工性に優れるとともに、さらに比重が高い金属材
料を得るべく、金属元素の組合せを種々変えて金属材を
形成し、その特性を比較検討したところ、タングステン
を主成分とし所定量の遷移金属等を従成分とした焼結体
で金属材を形成したときに、上記要求特性を満足し、従
来の貴金属と同等の重厚感を備える高密度の金属材が得
られた知見に基づいて本願発明を完成した。

すなわち本発明に係る高比重金属材は、Ｎｉ。

Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｅ、ＰｔおよびＡｕから選択され
る少なくとも１種の金属を０．　１〜２０重量％含有し
、残部タングステンおよび不可避的不鈍物から成る焼結
体で形成されたことを特徴とする。

ここで、タングステン（Ｗ）は本発明に係る高比重金属
材の主成分であり、密度が１９．３ｇ／ｄと高いため、
製品に充分な重量感を与えることができる。またＷは融
点が約３４００℃と高く、また硬度も大きく化学的にも
極めて安定しており、金属材に耐食性、耐摩耗性および
耐擦傷性を付与する。

またＮｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｅ、ＰｔおよびＡｕは
、いずれも金属材の加工性を改善し、またタングステン
の焼結温度を低減して製造条件を緩和するとともに、タ
ングステン原料粉末の焼結時において原料粉末を相互に
結合せしめて緻密で強固な焼結体を形成する役目を果す
ものであり、０．１〜２０重量％添加される。

添加量が０．１重量％未満であると低温条件下における
焼結操作が困難であり、焼結体の緻密化が充分に進行せ
ず高強度の焼結体が得られない。

一方、２０重量％を超えるように添加量を増しても焼結
時における緻密化の進行割合が少ない。また比較的に低
密度のＮｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅを過量に添加すると金属
材全体の密度が低下して、重量感が大きな金属材が得ら
れない。そのためＮｉ。

Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｅ、ＰｔおよびＡｕの添加量は０
．１〜２０重量％の範囲内に設定される。

本発明に係る高比重金属材は、例えば上述したタングス
テン原料粉末に所定量の遷移金属等の粉末を添加して均
一に混合し、得られた混合体を所定形状に加圧成形した
後に非酸化性雰囲気で温度１４００〜１９００℃で焼結
したり、ホットプレスを行なうことにより製造される。

上記高比重金属材は、いずれも留度が１５〜１９．５ｇ
／７の範囲にあり、高比重のＷを基材とした焼結体で形
成されているため、従来の金やプラチナと同等以上の重
量感が発揮され、真正な貴金属と同様の感触を得ること
ができる。また材料自体の重量が設計上に重要な要素と
なる部品材料として使用することにより、部品を小型化
することが可能になり、ひいては装置全体をコンパクト
に形成することができる。

また、高硬度で機械的特性に優れたタングステンを基材
としているため、耐食性、耐摩耗性および耐擦傷性に優
れており、従来の貴金属と同等以上の重量感を有するス
ポーツ用具や精密部品を安価に提供することができる。

（実施例）次に本発明に係る高比重金属材を以下の実施例によって
、より具体的に説明する。

実施例１平均粒径２μｍのタングステン粉末に平均粒径５μｍの
Ｎｆ粒粉末６重量％および平均粒径５０μｍのＣｕ粉末
を４重量％添加して均一に混合し、得られた混合体を成
形型に充填して圧力２０００ｋｇ／ａｌにて加圧してゴ
ルフクラブとしてのパターヘッドの成形体を得た。次に
得られた成形体を水素ガス雰囲気で温度１５００℃で３
時間焼結した。そして得られた焼結体を所定寸法に加工
し、さらに模様および文字を刻印した後、有機溶剤で洗
浄した後に、イオンブレーティング装置内に配置し、焼
結体表面に暑さ２μｍのＴｉＮ被覆層を形成した。

また、別の方法として３　Ｘ　１０　’Ｔｏｒｒの真空
中において、加熱源からＡｕを蒸発せしめ、厚さ２μｍ
の金の被覆層を形成して第３図に示すようなゴルフクラ
ブとしてのパターヘッド１ａを製造した。

このように調製されたパターヘッド１ａは、金と同様の
美しい色調を呈するとともに密度が１７．２ｇ／７と大
きく、合同様の重量感を有することが判明した。また被
覆層き焼結体との密着性も優れており、ビール強度も大
きく長期間にわたって安定しており、優れた耐久性を示
すことも確認された。特に重量感が充分に得られる割合
に、パ々−ヘッド１ａ全体を小型に形成することができ
た。

またこのクラブヘッド１ａの基材にはＮｉおよびＣｕが
添加されているため、Ｗ単独の場合と比較して加工性が
良好であり、クラブヘッド１ａのトウやヒール表面に模
様および文字１３等を形成することが容易であった。

実施例２実施例２として実施例１で使用したＮｉ粉末の代りに平
均粒径１０μｍのＣｏ粉末を４重量％添加した混合体を
調製した。そして混合体を実施例１と同様に処理してド
ライバー用のへラドプロテクタプレート４ａを製造し、
クラブヘッド３ａの底部に一体的に装着して第１図に示
すようなドライバー２ａを製造した。

本実施例に係る高比重金属材をヘッド底部に装着したド
ライバー２８は、低比重金属材で形成したプロテクタプ
レー　ト４を装着した従来のドイラ、＜−２Ｃ第４図）
と比較してクラブヘッドをより低重心化することができ
る。したがってビギナーであるプレーヤーであっても、
ボール１４をより高く飛ばすことが可能になり飛距離を
大幅に延ばすことができる。

またクラブヘッド３，３ａの全重量を一定に保持する場
合には、従来のクラブヘッド３と比較してクラブヘッド
３ａの容積を小さくすることができ、空気抵抗の減少等
によりヘッドスピードを増加させることが可能となり、
飛距離をより延ばすことができる。

また第１図に示すようにボール１４のインパクト面（フ
ェース）に本実施例に係る高比重金属材で形成した当て
板１５を貼着したところ、ボール１４のはしけが改善さ
れた。これは本実施例に係る高比重金属材のヤング率は
約３１０００ｋｇ／ｍと、従来の低密度金属材（焼入後
）のヤング率（約２１０００〜２２０００ｋｇ／ｉ）と
比較して、極めて大きく、改めて焼入れ操作を実施せず
とも焼入れ鋼に準じたヤング率を有するため、ボールの
反発特性が大幅に向上したことによるものと考えられる
。

さらに第１図に示すようにフェースと反対側後方のクラ
ブヘッド３ａに固着させるバックメタル１６として、本
実施例に係る高比重金属材を配置することにより、クラ
ブヘッド３ａの重心位置をより効果的に後方に移すこと
ができ、インパクト時の振れが少なく、方向性の良いク
ラブを形成することができる。

また本実施例についても加工性が良好であり、表面に模
様や文字を形成することが容易であった。

実施例３実施例３として、実施例１，２でそれぞれ使用したＮｉ
粉末およびＣｏ粉末をそれぞれ５重量％ずつタングステ
ン粉末に添加して混合体を調製後、成形および焼結を行
ない、得られた焼結体表面に模様を刻印した後に実施例
１と同様にイオンブレーティング法によってＴｉ被覆層
を形成し、その後、電気めっき法によりＡｕを厚さ３μ
ｍにわたって形成し、断面が三カ月形の当て板１５ａを
形成した。そして得られた当て板１５ａを、第２図に示
すようにクラブヘッド３ｂの下部にろう付けによって一
体に接合してアイアン１７を製造した。

本実施例に係る高比重金属材によって形成した当て板１
５ａを装着したアイアン１７は、従来のものと比較して
低重心化が可能であり、ボールの飛行特性を大幅に改善
することができた。

実施例４実施例４として実施例３で使用したＣｏ粉末の代りに平
均粒径１５μｍのＦｅ粉末を５重量％添加した混合体を
調整し、実施例１における焼結体形成までの工程と同一
工程によって上記混合体を処理して、第５図に示す歩数
計用の振子７の半分の全長を有する振子７ａを形成した
。

得られた振子７ａを第５図に示す従来の歩数計５内に装
填し、接点板８の当接位置を調整した後に実際に歩数計
測を行なったところ、従来の振子７と比較して計測誤差
や誤動作か発生することがなく、はぼ同等の機能が発揮
されることが確認された。

したがって本実施例に係る高比重金属材で形成た振子７
ａを使用することにより、歩数計５の横幅を従来の２／
３〜１／２程度まで低減することが可能になり、歩数計
５をより小型に、より薄く形成することができる。

以上の実施例においては、本発明に係る高比重金属材の
適用範囲をゴルフクラブと歩数計用振子とに限って説明
したが、本発明に係る高比重金属材はこれらの用途に限
定されることなく、装飾用品、日用品、文房具など、特
に高密度を要する他の製品にも適用することができる。

し発明の効果〕以上説明の通り、本発明に係る高比重金属材によれば、
高比重を有する従来の貴金属と同等の重量感が発揮され
るため、手に保持した場合に優れた感触を得ることがで
きる。またタングステンを基材としているため、耐食性
、耐摩耗性および耐擦傷姓に優れており、精密部品材料
として極めて優れている。また、従来の高比重金属材の
代表例である金やプラチナなどの高価な金属材と異なり
、安価な原材料で形成されているため、スポーツ用具や
精密部品に大量に使用しても製造原価の高騰を招くおそ
れは少なく、スポーツ用具等を安価に製造することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明に係る高比重金属
材を使用して形成したゴルフクラブとしてのドライバー
およびアイアンのクラブヘッドの一部を破断して示す側
面図、第３図および第４図はそれぞれパターおよびドラ
イバの先端部の形状構造を示す斜視図、第５図は歩数計
の内部構成を示す断面図である。１．１ａ・・・ハタ−ヘラＦ、２．２ａ川ドライバー、
３．３ａ、３ｂ−クラブヘッド、４，４ａ・・・プロテ
クタプレート、５・・・歩数計、６・・・ケース、７．
７ａ・・・振子、８・・・接点板、９・・・演算制御素
子、１０・・・表示装置、１１・・・水銀電池、１２・
・・スプリング、１３・・・文字、模様、１４・・・ボ
ール、１５゜１５ａ・・・当て板、１６・・バックメタ
ル、１７・・・アイアン。出願人代理人　　　波　多　野　　　久→σ 第１図第４Ｅ第３１１Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

１．Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｒｅ，ＰｔおよびＡｕか
ら選択される少なくとも１種の金属を０．１〜２０重量
％含有し、残部タングステンおよび不可避的不純物から
成る焼結体で形成されたことを特徴とする高比重金属材
。
２．高比重金属材が焼結体表面に金およびチタンの少な
くとも一方から成る被覆層を有することを特徴とする請
求項１記載の高比重金属材。
３．クラブヘッドの少なくとも一部を請求項１記載の高
比重金属材にて形成したことを特徴とするゴルフクラブ
。
４．請求項１記載の高比重金属材によって形成した振子
を内蔵した振子式歩数計。