JPH1015120A

JPH1015120A - アルミニウム合金製ゴルフクラブヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH1015120A
Application number: JP8191561A
Authority: JP
Inventors: Takeo Soda; 武夫双田; Hideo Yoshida; 英雄吉田; Shinichi Komazawa; 真一駒澤
Original assignee: Maruman Golf Co Ltd; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Maruman Golf Co Ltd; Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】フェイス部を含むヘッドの薄肉化が図られ、
ヘッドの大型化、フェイス部の反発性能の向上により打
球感、打球音が改善され、重心深度を深くし、重心距離
を長くし、重心高さを低くする設計を容易にしてフェイ
ス面を大きくすることを可能とし、ユーザーに安心感を
与え、安定して使用できるゴルフクラブヘッドを提供す
る。【解決手段】複数のアルミニウム部材を接合してなる
ゴルフクラブヘッドであって、該アルミニウム部材が、
Ｚｎ:5.0〜9.0 ％、Ｍｇ:1.0〜3.0 ％、Ｃｕ:0.01 〜0.
5 ％を含有し、さらにＴｉ:0.005〜0.30％、Ｃｒ:0.01
〜0.5 ％、Ｚｒ:0.05 〜0.30％、Ｍｎ:0.05 〜0.7 ％、
Ｖ:0.01 〜0.15％のうちの１種または２種以上を含有
し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウ
ム合金材で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金製ゴ
ルフクラブヘッド、とくに打球感および打球音を改善し
たアルミニウム合金製ゴルフクラブヘッドおよびその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴルフクラブヘッドには、インパクトの
際の衝撃に耐える強度および耐久性が要求され、インパ
クト時の反発係数が高いことも必要であり、素材とし
て、カーボン、セラミックス、ステンレス鋼、チタニウ
ム、アルミニウム合金などが検討され、それぞれ実用化
されている。

【０００３】このうち、アルミニウム合金としては、従
来、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系アルミニウム合金鋳物（AC4C)
、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系の７Ｎ０１合金などが使用され
ている。しかしながら、これらのアルミニウム合金製の
ゴルフクラブヘッドは、他の素材に比べて比重は小さい
が、ステンレス鋼やチタニウムなど他の金属製のヘッド
に比べて強度が低いために各部材の厚さを大きくしなけ
ればならず、このため、金属製ヘッド特有の金属でボー
ルをはじくような打球感や打球音が得られ難く、ゴルフ
ァーの評価も良くなかった。

【０００４】また、アルミニウム合金製ヘッドでは、打
球部を構成するフェイス部の厚みが大きいため、フェイ
ス面の撓みによる反発性能を出すことができず、アルミ
ニウム合金材の特徴である低比重の利点をゴルフクラブ
ヘッドの設計に十分に生かすことができないのが現状で
ある。

【０００５】この難点を解決するために、さらに高強度
を有する７０００系アルミニウム合金、７０７５合金を
ヘッドとして使用することも試みられているが、７０７
５合金は溶接が困難なため、ゴルフクラブヘッドの構造
を溶接のない設計にする必要があることから、製造コス
トが高くなるとともに、合金特性を十分に生かしたヘッ
ドが設計が行い難いという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルミニウ
ム合金製ゴルフクラブヘッドにおける上記従来の問題点
を解消するために、７０７５合金と同等の強度特性をそ
なえ、溶接性、鍛造性が良好なアルミニウム合金材を見
出すために、ゴルフクラブヘッドとの関連において、７
０００系アルミニウム合金の組成範囲を見直した結果と
してなされたものであり、その目的は、強度、溶接性、
鍛造性に優れ、鍛造により成形された複数の部材を溶融
溶接してヘッドを形成することができ、とくにフェイス
部の薄肉化によるフェイス面の反発性能の向上を図るこ
とが可能で、ヘッドの大型化を達成することができるア
ルミニウム合金製ゴルフクラブヘッドおよびその製造方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるアルミニウム合金製ゴルフクラブヘッ
ドは、複数のアルミニウム部材を接合してなるアルミニ
ウム合金製ゴルフクラブヘッドであって、該アルミニウ
ム部材が、Ｚｎ:5.0〜9.0 ％、Ｍｇ:1.0〜3.0％、Ｃｕ:
0.01 〜0.5 ％を含有し、さらにＴｉ:0.005〜0.30％、
Ｃｒ:0.01 〜0.5 ％、Ｚｒ:0.05 〜0.30％、Ｍｎ:0.05
〜0.7 ％、Ｖ:0.01 〜0.15％のうちの１種または２種以
上を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるア
ルミニウム合金材で構成されることを構成上の第１の特
徴とし、ゴルフクラブヘッドのフェイス部が、厚さ5mm
以下、高さ40mm以上の寸法に形成されることを第２の特
徴とする。

【０００８】また、本発明によるアルミニウム合金製ゴ
ルフクラブヘッドの製造方法は、上記の組成を有するア
ルミニウム合金の押出材を、冷間鍛造または480 ℃以下
の温度で熱間鍛造してアルミニウム部材を成形し、該ア
ルミニウム部材を溶融溶接により接合したのち、400 〜
480 ℃の温度で溶体化処理を行い、焼入れ後、人工時効
処理を施すことを特徴とする。

【０００９】本発明において、ヘッドを構成するアルミ
ニウム部材の合金成分の意義およびその限定理由につい
て説明すると、ＺｎおよびＭｇは、共存してＺｎ−Ｍｇ
系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系の化合物を析出、分散して強度
を向上させるよう機能する。Ｚｎの好ましい含有範囲は
5.0 〜9.0 ％、Ｍｇの好ましい含有範囲は1.0 〜3.0％
であり、それぞれ下限未満ではＴ６およびＴ７の調質に
おいて十分に高い強度を得ることができず、それぞれ上
限を越えて含有すると、鍛造性が低下し、応力腐食割れ
も生じ易くなる。

【００１０】Ｃｕは部材の耐応力腐食割れ性を改善する
元素で、好ましい含有量は0.01〜0.5 ％の範囲である。
0.01％未満ではその効果が小さく、0.5 ％を越えると溶
接性が低下する。Ｔｉは合金材の鋳造組織の微細化およ
び鋳造時の鋳造割れを防止するために機能する。好まし
い含有範囲は0.005 〜0.30％であり、0.005 ％未満では
その効果が十分でなく、0.30％を越えると巨大な金属間
化合物が晶出し、鍛造性が阻害される。

【００１１】Ｃｒ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｖは、鍛造加工後の部
材マトリックスの結晶粒を微細化する作用を有する。好
ましい含有範囲は、Ｃｒ:0.01 〜0.5 ％、Ｚｒ:0.05 〜
0.30％、Ｍｎ:0.05 〜0.7 ％、Ｖ:0.01 〜0.15％であ
り、それぞれ下限未満ではその効果が小さく、それぞれ
上限を越えて添加されると巨大な金属間化合物が晶出
し、鍛造性を阻害する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のアルミニウム合金製ゴル
フクラブヘッドを製造するには、上記の組成を有するア
ルミニウム合金の押出材を常法に従って製造し、この押
出材を鍛造素材として、ヘッドを構成する各部材形状に
冷間鍛造または480 ℃以下の温度で熱間鍛造することに
より成形加工する。鍛造成形された各アルミニウム部材
は、ついで溶融溶接によってヘッド形状に接合され、40
0 〜480 ℃の温度域で溶体化処理されたのち、焼入れ、
人工時効処理が施され、Ｔ６あるいはＴ７の調質が行わ
れる。

【００１３】鍛造温度および溶体化処理温度は、ヘッド
を構成するアルミニウム合金材の結晶粒の粗大化を防止
するために、それぞれ480 ℃以下および400 〜480 ℃に
管理される。溶体化処理温度は400 ℃未満では十分な強
度特性が得難く、鍛造温度、溶体化処理温度が480 ℃を
越えると結晶粒の粗大化が生じ易くなり、強度低下を招
く。

【００１４】ゴルフクラブヘッドは、図１〜４に示すよ
うに、フェイス部２、ソール部３、ネック部４、クラウ
ン部５からなり、本発明によるゴルフクラブヘッドにお
いては、例えば、フェイス部２、ソール部３、ネック部
４をヘッド本体として一体の鍛造成形し、鍛造成形した
クラウン部５と図３に示す溶接部において溶融溶接し、
ゴルフクラブヘッド１を形成する。

【００１５】本発明においては、フェイス部の厚さ（Ｆ
_t) 5mm 以下、フェイス部の高さ(Ｆ_h）を40mm以上の
寸法に形成するのが好ましく、この構成によりフェイス
面の反発性能が向上してボールを遠くへ飛ばす機能が高
められ、打球感、打球音の改善が得られ易くなる。また
ヘッドの大型化が可能となり、重心深度（Ｇ_d）を深く
し、重心距離（Ｇ_l) を長くし、重心高さ( Ｇ_h) を低
くするという設計が可能となり、フェイス面を大きくす
ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例により、本発明を比較例と対比
して説明する。実施例１表１に示す組成を有するアルミニウム合金の押出材（直
径25mm、軟化材−Ｏ材) を鍛造素材とし、図１〜４のゴ
ルフクラブヘッドの本体形状に鍛造成形し、溶接性、熱
処理後の硬さ、結晶粒粗大化の有無を評価した。なお、
鍛造加工は400℃で行い、熱処理は、460 ℃×1h加熱に
よる溶体化処理−水冷−室温で4 日間放置後120 ℃で24
h 加熱する人工時効処理の条件で行った。溶接性はブロ
ーホールなどの欠陥の有無から判断し、硬さはビッカー
ス硬度を測定し、Ｈｖ（10):130以上を合格とした。

【００１７】さらに、鍛造性を評価するために、上記押
出材の円柱据込み試験を、鍛造温度400 ℃、据込み率80
％の条件で行い、割れ発生の有無から鍛造性を判断し
た。本発明に従うアルミニウム部材はいずれも鍛造性が
良好で、溶接性に優れ、容易にゴルフクラブヘッド本体
の形状に溶融溶接することができ、熱処理後のヘッド
は、表１に示すように、130 以上のビッカース硬さをそ
なえ、結晶粒の粗大化も生じなかった。

【００１８】

【表１】

【００１９】比較例１表２に示す組成のアルミニウム合金の押出材（直径25m
m、軟化材−Ｏ材）を、実施例１と同様に製造して、こ
れを鍛造素材とし、実施例１と同じ条件に従って鍛造成
形を行い、実施例１と同様に、溶接性、熱処理後の硬
さ、結晶粒粗大化の有無を評価した。さらに鍛造性を評
価するために、実施例１と同一の試験を行った。熱処理
条件は実施例１と同一とした。評価結果を表３に示す。
なお、表２において、本発明の条件を外れたものには下
線を付した。

【００２０】

【表２】

【００２１】

【表３】

【００２２】表３に示すように、試験材No.10 はＺｎ量
が少なく、試験材No.12 はＭｇ量が低く、試験材No.14
はＣｕ量が低いため、いずれも強度が十分でない。試験
材No.11 はＺｎ量が多く、試験材No.13 はＭｇ量が多過
ぎるため、いずれも鍛造性がわるく、鍛造試験において
割れが生じた。試験材No.15 はＣｕ量が多過ぎるため、
溶接性が劣り、溶接欠陥が発生した。試験材No.16 は、
Ｔｉなど結晶粒を微細化するための元素を含有しないた
め、熱処理後に粗大結晶粒が生じた。試験材No.17 は従
来の７Ｎ０１合金、試験材No.18 は７０７５合金であ
り、７Ｎ０１合金は強度が十分でなく、７０７５合金は
鍛造性、溶接性が劣っている。

【００２３】実施例２、比較例２実施例１の試験材No.2の組成を有するアルミニウム合金
の押出材( 直径25mm、軟化材−Ｏ材）を鍛造素材とし
て、図１〜４に示すゴルフクラブヘッド本体の形状に、
鍛造温度を変えて鍛造成形し、さらに溶体化処理温度を
変えてＴ４調質を行い、硬さおよび結晶粒粗大化の有無
を調査した。鍛造温度および溶体化処理温度を表４に示
す。なお、表４において、本発明の条件を外れたものに
は下線を付した。

【００２４】

【表４】

【００２５】結果は表４に示すように、本発明に従う試
験材は、いずれも強度が十分で、結晶粒の粗大化も生じ
ることはなかったが、試験材No.22 は溶体化処理温度が
480℃を越えており、試験材No.24 は鍛造温度が480 ℃
を越えているため、いずれも結晶粒の粗大化が生じ、試
験材No.23 は溶体化処理温度が低過ぎるため、強度が不
足している。

【００２６】実施例３、比較例３実施例１の試験材No.2および試験材No.10 の組成を有す
るアルミニウム合金の押出材( 直径25mm、および幅100m
m ×厚さ5mm ×所定長さ、軟化材−Ｏ材）を鍛造素材と
し、図１〜４に示すゴルフクラブヘッド本体およびクラ
ウン部の形状に、鍛造温度450 ℃で鍛造成形し、曲げ加
工などの加工を施したのち、本体およびクラウン部を溶
融溶接により接合し、実施例１と同一条件で熱処理し
た。ついで、表面処理などの仕上げ加工を行い、ゴルフ
クラブヘッドＡ（フェイス部の厚さ( Ｆ_t)4.3mm、フェ
イス部の高さ( Ｆ_h)50mm 、容積310cc)およびゴルフク
ラブヘッドＢ（フェイス部の厚さ（Ｆ_t)6mm、フェイス
部の高さ( Ｆ_h)39mm 、容積190mm)を作製した。

【００２７】得られたヘッドＡ、Ｂについて、ヘッドの
反発性能の評価およびボール衝撃試験を行った。反発性
能の評価については、ロボットマシンによりフェイス部
のセンターを打球し、ボールに接する直前のヘッド速度
を計測するとともに、ボールが飛び出る瞬間の速度を計
測し、ヘッド速度を一定とした場合のボール初速の違い
を比較した。ボール衝撃試験は、反発性能評価と同様、
ロボットマシンにより打球を繰り返し、一般のユーザー
の長期間の使用に耐え得る回数を基準として評価を行っ
た。

【００２８】結果は、表５に示すように、本発明に従う
成分組成を有する試験材No.2のアルミニウム部材を使用
し、本発明によるフェイス部をそなえたヘッドＡは、反
発性能、ボール衝撃性ともに良好であったが、本発明に
よるフェイス部をそなえたヘッドＡであっても、本発明
の組成範囲を外れた試験材No.10 のアルミニウム部材を
使用した場合は衝撃性が劣り、フェイス部の厚さが大き
く、高さが小さいゴルフクラブヘッドは反発性能が劣っ
ている。

【００２９】

【表５】

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、強度特性、溶接性、鍛
造性に優れたアルミニウム部材を溶接により接合してゴ
ルフクラブヘッドを形成することにより、フェイス部を
含むヘッドの薄肉化、ネック部の軽量化が図られ、ヘッ
ドの大型化、フェイス部の反発性能の向上により打球
感、打球音が改善され、ヘッドの大型化により、重心深
度を深くし、重心距離を長くし、重心高さを低くする設
計が容易となって、フェイス面を大きくすることが可能
となり、ユーザーが安定して使用し得るゴルフクラブヘ
ッドを得ることができる。また、これらの利点に基づい
て長尺化が可能となり、さらに飛距離を伸ばすことが期
待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゴルフクラブヘッドの側面図である。

【図２】同じく正面図である。

【図３】同じく平面図である。

【図４】同じく底面面である。

【符号の説明】

１ゴルフクラブヘッド２フェイス部３ソール部４ネック部５クラウン部Ｆ_tフェイス部厚さＦ_hフェイス部高さＧ_h重心高さＧ_d重心深度Ｇ_l重心距離Ｗ溶接部

フロントページの続き (72)発明者駒澤真一東京都港区新橋５丁目11番３号住友軽金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のアルミニウム部材を接合してなる
ゴルフクラブヘッドであって、該アルミニウム部材が、
Ｚｎ:5.0〜9.0 ％（重量％、以下同じ）、Ｍｇ:1.0〜3.
0 ％、Ｃｕ:0.01 〜0.5 ％を含有し、さらにＴｉ:0.005
〜0.30％、Ｃｒ:0.01 〜0.5 ％、Ｚｒ:0.05 〜0.30％、
Ｍｎ:0.05 〜0.7 ％、Ｖ:0.01 〜0.15％のうちの１種ま
たは２種以上を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物
からなるアルミニウム合金材で構成されることを特徴と
するアルミニウム合金製ゴルフクラブヘッド。
【請求項２】ゴルフクラブヘッドのフェイス部が、厚
さ5mm 以下、高さ40mm以上の寸法に形成されることを特
徴とする請求項１記載のアルミニウム合金製ゴルフクラ
ブヘッド。
【請求項３】請求項１記載のアルミニウム合金の押出
材を冷間鍛造または480 ℃以下の温度で熱間鍛造してア
ルミニウム部材を成形し、該アルミニウム部材を溶融溶
接により接合したのち、400 〜480 ℃の温度で溶体化処
理を行い、焼入れ後、人工時効処理を施すことを特徴と
するアルミニウム合金製ゴルフクラブヘッドの製造方
法。