JPH1157084A - ゴルフクラブヘッド用拡散接合材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゴルフクラブヘッド材料に異種金属材料を広
い面積に亘って拡散接合することにより、打球感および
打撃性能を向上させるとともにゴルフクラブヘッドの耐
久性を増加させる技術の提供。 【解決手段】 ゴルフクラブヘッドの本体と、該本体の
材料と異なる一種または一種以上の金属材料とを備え、
該金属材料および上記本体の相互の面間に、これらの面
全体で均一に一体化するように圧延、ホットプレスまた
はＨＩＰにより拡散接合させた接合界面を有するゴルフ
クラブヘッド用拡散接合材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ゴルフクラブヘ
ッドの本体と異なる金属材料を接合した複合材料からな
るゴルフクラブヘッド用拡散接合材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ボールの飛距離を伸ばすために、
元来木製であったウッド用ゴルフクラブヘッドにもチタ
ンやチタン合金など中空圧延板や精密鋳造品が用いられ
るようになってきた。特に、最近ではアイアンヘッドや
パターヘッドなどに、ゴルフボールを打撃した時の打球
感を改善したり、慣性モーメントを大きくしたり、ある
いは低重心化するなどのために、ヘッド本体に該ヘッド
本体とは異なる金属材料を組み合わせることが試みられ
ている。一般にこのような場合に、ヘッド本体の平面プ
レートに異種金属材料のプレートをねじ止めしたり、あ
るいは圧入、焼き嵌め、樹脂を使用した接着、さらには
部分的な溶接や拡散接合などの接合手段により固着され
ている。しかし、このような接合手段により固着された
ゴルフクラブヘッドは一体感に欠けるため、ゴルフボー
ルを打撃した時に運動エネルギーを十分に伝えられなか
った。したがって、打撃性能や打球感が良好ではなく、
またゴルフクラブヘッドの耐久性も悪いという欠点を有
していた。

【０００３】従来技術でみると、例えば特開平５−７６
６２７号が挙げられる。この例ではフエース部とネック
部を精密鋳造したヘッド本体の底面に開口部を設け、こ
の開口部にプレス加工などにより形成したソール蓋を縁
部で拡散接合するというものである。この技術では以前
は溶接していたものを拡散接合に置き換えて溶接欠陥を
無くすというものであり、拡散接合に置き換えた点にそ
れなりの効果を有するが、この拡散接合もソール蓋の縁
部という部分的なものなので、ゴルフクラブヘッドの一
体感に欠け打撃性能や打球感が劣るという欠点を有して
いる。

【０００４】また、上記に類似する従来技術として、特
開平７−１６３６８７号も挙げられる。この場合も上記
と同様に、ソール部に開口部を有するシエル形状のチタ
ンまたはチタン合金ウッド用ゴルフクラブヘッド本体
に、異種の材料からなるソール部材を溶接、拡散接合、
摩擦圧接により接合するもので、接合固着強度が高いの
でガタついたりすることがないというものである。この
場合に、チタン合金ウッド用ゴルフクラブヘッド本体に
フエース部材も同様な接合方法により取付けてもよいと
いう。しかし、この場合には上記と同様に、ソール部材
あるいはフエース部材の縁部のみが接合しているという
部分的な接合なので、ゴルフクラブヘッドの一体感に欠
け打撃性能や打球感が劣るという欠点を有している。こ
の他、特開平３−３０７８５号も挙げられるが、いずれ
も接合が接触面全体で接合されておらず、ボールの打撃
による力がクラブ本体へ均一に伝達されないという欠点
を有する。

【０００５】従来技術の中の面接合させた例として、特
公平７−５５２４１が挙げられる。これは殻体の超塑性
加工時に、殻体の外側に配置したフエース板と殻体を同
時に拡散接合するというものである。この技術はそもそ
も殻体を超塑性加工することが主目的であり、超塑性加
工することによって発生する肉厚の減少を補うため、そ
の肉厚減少の著しいところ、すなわちフエース部に板を
取付けたものである。このため超塑性加工は必須の要件
であり、フエース板は同一の素材であることが望ましい
とさえ記載されている。このように上記の技術において
は、ゴルフボールを打撃した時の打球感を改善したり、
慣性モーメントを大きくしたり、あるいは低重心化する
などのために、ヘッド本体に該ヘッド本体とは異なる金
属材料を組み合わせるという、そもそもの発想は希薄で
ある。そして、特に問題となるのは、超塑性加工という
成形方法である。この場合は、例えば製品ごとに高価な
金型を変える必要があり、さらに低歪速度で成形する高
いブロー圧力に対応した超塑性加工装置向けに、圧力配
管や特殊な金型を用意する必要があるなど、高圧力対応
の設備を要しコスト高になり、有効な方法とは言い難
い。

【０００６】以上の例に示すように、従来はゴルフボー
ルを打撃した時の打球感を改善したり、慣性モーメント
を大きくしたり、あるいは低重心化するなどのために、
ゴルフクラブヘッド本体に該ヘッド本体とは異なる金属
材料を組み合わせ、上記の特性を得るための最適な接合
によりゴルフクラブヘッドを製造する有効な技術は存在
しなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明は、鋳造、鍛造または圧延によって成形されたゴ
ルフクラブヘッド材料に、異種金属材料を広い面積に亘
って均一に一体化するように拡散接合し、これによりボ
ールの打撃時にゴルフクラブヘッドが有する運動エネル
ギーを十分にゴルフボールに伝え、打球感および打撃性
能を向上させるとともに、ゴルフクラブヘッドの耐久性
を増加させることのできるゴルフクラブヘッド用拡散接
合材料およびその製造方法を提供することにある。さら
にまた、上記の特性を得るためにゴルフクラブヘッドの
本体材料と異種金属材料を確実に、安定してしかも比較
的容易に接合が達成できる拡散接合方法を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、 １ ゴルフクラブヘッドの本体と、該本体の材料と異な
る一種または一種以上の金属材料とを備え、該金属材料
および上記本体の相互の面間に、これらの面全体で均一
に一体化するように圧延、ホットプレスまたはＨＩＰに
より拡散接合させた接合界面を有することを特徴とする
ゴルフクラブヘッド用拡散接合材料 ２ ゴルフクラブヘッドの打撃面に、本体の材料と異な
る一種または一種以上の金属材料を備えていることを特
徴とする上記１記載のゴルフクラブヘッド用拡散接合材
料 ３ ゴルフクラブヘッド本体と、該本体の打撃面となる
部位に設けた凹陥部と、該凹陥部に嵌め合わせた上記本
体の材料と異なる一種または一種以上の金属材料とを備
え、該金属材料および上記本体の相互の面間に、これら
の面全体で均一に一体化するように圧延、ホットプレス
またはＨＩＰにより拡散接合させた接合界面を有するこ
とを特徴とするゴルフクラブヘッド用拡散接合材料 ４ 打撃面に異種金属材料が拡散接合したアイアンクラ
ブヘッドであることを特徴とする上記３記載のゴルフク
ラブヘッド用拡散接合材料 ５ 多数個取りのゴルフクラブヘッド本体材料と、該本
体材料に重ね合わせた本体材料とほぼ同一の平面形状を
もつ該本体の材料と異なる一種または一種以上の金属材
料とを備え、該金属材料および上記本体の相互の面間
に、これらの面全体で均一に一体化するように圧延、ホ
ットプレスまたはＨＩＰにより拡散接合させた接合界面
を有することを特徴とする多数個取りのゴルフクラブヘ
ッド用拡散接合材料 ６ 打撃面に異種金属材料を拡散接合したパターヘッド
であることを特徴とする上記５に記載のゴルフクラブヘ
ッド用拡散接合材料 ７ ソール部またはバックフエース部に本体の材料と拡
散接合した異種金属材料を備えていることを特徴とする
上記１〜６のそれぞれに記載のゴルフクラブヘッド用拡
散接合材料 ８ ゴルフクラブヘッドの本体と該本体の材料と異なる
一種または一種以上の金属材料を面全体で均一に一体化
されるように、圧延、ホットプレスまたはＨＩＰにより
拡散接合したことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製
造方法 ９ ゴルフクラブヘッドの打撃面に、本体の材料と異な
る一種または一種以上の金属材料を拡散接合したことを
特徴とする上記８記載のゴルフクラブヘッドの製造方法 １０ ゴルフクラブヘッド本体の打撃面となる部位に凹
陥部を設け、この凹陥部に本体の材料と異なる一種また
は一種以上の金属材料を嵌め合わせ、必要に応じ真空密
封した後、圧延、ホットプレスまたはＨＩＰにより前記
異種金属材料を拡散接合したことを特徴とするゴルフク
ラブヘッドの製造方法 １１ 打撃面に異種金属材料を拡散接合したアイアンヘ
ッドであることを特徴とする上記１０記載のゴルフクラ
ブヘッドの製造方法 １２ 多数個取りのゴルフクラブヘッド本体材料に該本
体の材料と異なる一種または一種以上の金属材料を重ね
合わせ、必要に応じ真空密封した後、圧延、ホットプレ
スまたはＨＩＰにより拡散接合して一体化し、さらにこ
れを重ね合わせ方向に切り出して、多数個の複合材料ヘ
ッドを得ることを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造
方法 １３ 多数個取りのゴルフクラブヘッド本体材料に凹陥
部を設け、この凹陥部に本体の材料と異なる一種または
一種以上の金属材料を嵌め合わせ、必要に応じ真空密封
した後、圧延、ホットプレスまたはＨＩＰにより拡散接
合して一体化し、さらにこれを重ね合わせ方向に切り出
して、多数個の複合材料ヘッドを得ることを特徴とする
ゴルフクラブヘッドの製造方法 １４ 打撃面に異種金属材料を拡散接合したパターヘッ
ドであることを特徴とする上記１２または１３のそれぞ
れに記載のゴルフクラブヘッドの製造方法 １５ ソール部またはバックフエース部に本体の材料と
拡散接合した異種金属材料を備えていることを特徴とす
る上記８〜１４のそれぞれに記載のゴルフクラブヘッド
の製造方法 を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明においては、例えばアイア
ンヘッドやパターヘッドのフエース（打撃面）板でボー
ルを打撃する際に、ゴルフクラブヘッド本体への力の伝
達の不均一を解消するために、フエース板の面全体でヘ
ッド本体と均一に接合する。ゴルフクラブヘッド本体の
材料に対し、打撃面（フエース）の材料は異種の金属材
料を用いるが、その組合せは例えば、ＳＵＳ３０４、４
３１、６３０等のステンレス材料、Ｓ１５Ｃ、２０Ｃ、
２５Ｃ、３５Ｃ、４５Ｃ等の鉄鋼材料、チタン、銅、ア
ルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム、ニッケル、
コバルト、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タ
ングステンあるいはこれらを基とする合金の中から選択
する。これによって、ゴルフクラブの打球感を改善した
り、慣性モーメントを大きくしたり、低重心化を図るこ
とができる。目的に応じて上記異種金属材料を適宜選択
する。また、打撃面（フエース）だけでなく、必要に応
じソール部またはバックフエース部に異種金属材料を拡
散接合させてもよい。

【００１０】ゴルフクラブヘッド本体の材料と打撃面
（フエース）の材料である異種の金属材料の接合は圧
延、ホットプレスまたはＨＩＰによる相互拡散接合を行
なう。この拡散接合は前記のように打撃面の反対側であ
る接合面の全体（全面）で本体と接合する。複数の接合
異種金属材料を用いる場合には、ゴルフクラブヘッドの
露出面以外の全ての面を拡散接合する。すなわち、これ
によってゴルフクラブヘッド本体の材料および該本体の
材料と異なる一種または一種以上の金属材料の相互の接
合面間に拡散接合界面を備えたゴルフクラブヘッド材料
が得られる。この意味は重要であり、これによって打撃
面の材料はヘッド本体と均一に一体化し、ねじ止め、焼
き嵌め、圧入、樹脂による接着あるいは縁部の溶接や部
分的拡散接合にくらべはるかに強力な接合が得られ、打
撃面の材料とヘッド本体との結合がゆるぎないものとな
る。この結果、打撃性能がより向上し、打球感もさらに
良好になる。また、ゴルフクラブヘッドの耐久性も向上
する。上記の接合用異種金属材料を用いる場合、全て平
面的に同一形状のものについて説明したが、接合する異
種金属材料の１つまたはそれ以上をストライプ状あるい
はモザイク状などの異形状にすることもできる。

【００１１】拡散接合方法として、圧延、ホットプレス
またはＨＩＰ（Hot Isostatic Press） を用いる。拡散
接合は材料の融点以下の温度条件で加圧し、接合面間に
生じる原子の拡散を利用して接合するものであるが、こ
の条件は接合する材料に応じて種々選択できる。また、
拡散接合以外の接合、例えば機械的接合が併用される場
合でも、拡散による結合が部分的にでも寄与していれ
ば、圧延、ホットプレスまたはＨＩＰの方法を使用して
いる限り、当然本発明に包含されるものである。パター
クラブヘッドのように比較的単純な形状を有するものに
ついては、多数個取りのゴルフクラブヘッド本体材料に
該本体の材料と異なる一種または一種以上の金属材料を
重ね合わせ、必要に応じ真空密封した後、圧延、ホット
プレスまたはＨＩＰにより拡散接合して一体化し、さら
にこれを重ね合わせ方向に切り出して、多数個の複合材
料ヘッドを得ることができる。真空チャンバーを有する
ホットプレスなどについては、材料を事前に真空密封す
ることは不要である。大気中で拡散接合する場合には、
接合界面の清浄度を高めて行なうことが必要であるが、
必要に応じて真空密封した材料を用いることができる。
接合操作中は加圧し、吸着膜や酸化膜を破壊し、新生面
が露出されるまで、時間と圧力を制御する。好ましくは
ゴルフクラブヘッドの組立体を予め加熱し、原子同志の
拡散速度を増しておくと接合時間を短縮することができ
る。

【００１２】また、上記の場合において、ゴルフクラブ
ヘッド本体材料に該本体の材料と異なる一種または一種
以上の金属材料を単に重ね合わせるのではなく、多数個
取りのゴルフクラブヘッド本体材料に凹陥部を設け、こ
の凹陥部に本体の材料と異なる一種または一種以上の金
属材料を嵌め合わせ、必要に応じ真空密封した後、圧
延、ホットプレスまたはＨＩＰにより拡散接合して一体
化し、さらにこれを重ね合わせ方向に切り出して、多数
個の複合材料ヘッドを得ることもできる。このようにヘ
ッド本体材料に凹陥部を設けるとその分工程が増える
が、材料間の相互移動がなく精密かつ確実な加工や接合
のための操作を行なうことができる。

【００１３】上記においては拡散接合の手段として、圧
延、ホットプレスおよびＨＩＰの使用について説明した
が、パタークラブヘッドのように比較的単純な形状を有
するものについては圧延（圧延によりクラッド板とす
る）、ホットプレスがより簡便であり有効である。ホッ
トプレスの場合は真空または不活性ガス雰囲気とし、接
合しようとする材料の組合せに応じて、温度２００〜６
００°Ｃ、圧力０．０１〜１５Ｋｇｆ／平方ｍｍ、変形
率１〜２０％の範囲から適当な条件を選択するのが好ま
しい。しかし、これ以外の条件で製造することも、もち
ろん可能である。圧延によりクラッド板とするには、大
気中圧延または真空密封（カプセルなどに封入）した
後、圧延することにより得られる。

【００１４】アイアンクラブヘッドの例のように、一軸
方向の圧縮が適用不可能な複雑な形状処理あるいは拡散
接合の前後で構成部品全体の厚みや形状の変化を避けた
い場合には、ＨＩＰ法を採用するのが望ましい。この場
合中空部品であっても、最低一ヵ所に開口部を設け、ヘ
ッドの殻体内外の圧力を同一にすると、ＨＩＰ法の採用
によって実質的に拡散接合の前後の変形を防ぐことがで
きる。すなわち中実部品に限らず中空部品であっても本
発明による接合法が適用できる。また、ＨＩＰ法を採用
すると１回の処理で多様な形状の部品を多数同時に拡散
接合可能であるというメリットもある。ＨＩＰの場合
は、不活性ガス雰囲気とする。また接合しようとする材
料の組合せに応じて温度２００〜１５００°Ｃ、圧力１
〜２０Ｋｇｆ／平方ｍｍ、加圧時間０．１〜１０ｈｒの
範囲から適当な条件を選択する。またＨＩＰ処理に先だ
って、予め接合面を真空密封する。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１〜図３に基づい
て説明する。拡散接合方法として、圧延、ホットプレス
またはＨＩＰ（Hot Isostatic Press） を用いる。パタ
ークラブヘッドのように比較的単純な形状を有するもの
については、図１に示すように多数個取りのゴルフクラ
ブヘッド本体材料２に該本体の材料と異なる一種または
一種以上の金属材料１を重ね合わせ（ａ）、必要に応じ
真空密封した後、圧延、ホットプレスまたはＨＩＰによ
り拡散接合して一体化し、さらにこれを重ね合わせ方向
に切り出して、多数個の複合材料ヘッド（ｂ）を得るこ
とができる。なお、図１の符号３は拡散接合の界面を示
す。

【００１６】具体的には図１に示す方法を用いて、４０
０ｍｍｘ４００ｍｍｘ２０ｍｍ厚の鍛造した銅板のパタ
ーフフエース部品と４００ｍｍｘ４００ｍｍｘ３５ｍｍ
厚の鍛造した純チタン板とを組み立て、圧延またはホッ
トプレスにより拡散接合した後、機械加工により図１
（ｂ）に示すパタークラブヘッドを複数個作製した。な
お、この場合の条件は、温度２００〜６００°Ｃ、圧力
０．０１〜１５Ｋｇｆ／平方ｍｍ、変形率１〜２０％、
不活性ガス雰囲気とした。

【００１７】また、パタークラブヘッドの場合には図２
に示すように多数個取りのゴルフクラブヘッド本体材料
２に凹陥部５を設け、この凹陥部５に本体の材料と異な
る一種または一種以上の金属材料１を嵌め合わせ
（ａ）、必要に応じ真空密封した（ｂ）後、圧延、ホッ
トプレスまたはＨＩＰにより拡散接合して一体化し、さ
らにこれを重ね合わせ方向に切り出して（図示せず）、
多数個の複合材料ヘッドを得ることもできる。なお、必
要に応じ予めカプセル材などを用いて封入した後、拡散
接合させることもできる。上記の場合、図のように２層
構造となるが、必要に応じ複数の板材をはめ込んで処理
することにより３層以上の多層構造とすることもでき
る。図中４は嵌め合わせ部を示す。

【００１８】アイアンクラブヘッドの例のように、一軸
方向の圧縮が適用不可能な複雑な形状処理あるいは拡散
接合の前後で構成部品全体の厚みや形状の変化を避けた
い場合には、ＨＩＰ法を採用する。この例を図３に示
す。ゴルフクラブヘッド本体７の打撃面となる部位に凹
陥部６を設け（ａ）、この凹陥部６に本体の材料と異な
る一種または一種以上の金属材料８を嵌め合わせ、これ
らを必要に応じ真空密封した後（ｂ）、ＨＩＰにより前
記異種金属材料８を拡散接合してゴルフクラブヘッドの
製造する。なお、上記と同様に、必要に応じ予めカプセ
ル材などを用いて封入した後、拡散接合させることもで
きる。上記の場合は、図のように２層構造のアイアンク
ラブヘッドとなるが、必要に応じて複数の板材をはめ込
んで処理することにより３層以上の多層構造とすること
もできる。図中９は嵌め合わせ部を示す。

【００１９】この場合、中空部品であっても最低一ヵ所
に開口部を設け、ヘッドの殻体内外の圧力を同一にする
と、ＨＩＰ法の採用によって実質的に拡散接合の前後の
変形を防ぐことができる。すなわち中実部品に限らず中
空部品であっても本発明による接合法が適用できる。ま
た、ＨＩＰ法を採用すると１回の処理で多様な形状の部
品を多数同時に拡散接合できる。具体的には図３に示す
方法を用いて、ＳＵＳ６３０（ステンレス）製本体と鍛
造チタンフエース板の図３（ａ）のように組み立て、こ
の組立体をＨＩＰ缶に封入し、温度４００〜８００°
Ｃ、圧力１０〜２０Ｋｇｆ／平方ｍｍ、加圧時間１〜１
０ｈｒの条件を選択してＨＩＰにより拡散接合し、アイ
アンクラブヘッドを作製した。雰囲気は不活性ガスとし
た。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、鋳造、鍛造または圧延によっ
て成形されたゴルフクラブヘッド材料に、異種金属材料
を広い面積に亘って均一に一体化するように拡散接合
し、これによりボールの打撃時にゴルフクラブヘッドが
有する運動エネルギーを十分にゴルフボールに伝え、打
球感および打撃性能を向上させるとともに、ゴルフクラ
ブヘッドの耐久性を増加させることができる。さらにま
た、ゴルフクラブヘッドの本体材料と異種金属材料を確
実に、安定してしかも比較的容易に接合が達成できる圧
延、ホットプレスまたはＨＩＰによる拡散接合方法を使
用することにより、上記の特性をさらに向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、多数個取りのゴルフクラブヘッド本体
材料に異なる金属材料を重ね合わせてパタークラブヘッ
ドを製造する工程の一例を示す概略説明図である。

【図２】図２は、ヘッド本体に凹陥部を設け、そこに異
なる金属材料を重ね合わせてパタークラブヘッドを製造
する工程の一例を示す概略説明図である。

【図３】図３は、アイアンヘッド本体に異なる金属材料
を重ね合わせてアイアンクラブヘッドを製造する工程の
一例を示す概略説明図である。

【符号の説明】 １、８ 異なる一種または一種以上の金属材料 ２ パタークラブヘッド本体材料 ３ 接合界面 ４、９ 嵌め合わせ部 ５、６ 凹陥部 ７ アイアンクラブヘッド本体材料

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴルフクラブヘッドの本体と、該本体の
   材料と異なる一種または一種以上の金属材料とを備え、
   該金属材料および上記本体の相互の面間に、これらの面
   全体で均一に一体化するように圧延、ホットプレスまた
   はＨＩＰにより拡散接合させた接合界面を有することを
   特徴とするゴルフクラブヘッド用拡散接合材料。
2. 【請求項２】 ゴルフクラブヘッドの打撃面に、本体の
   材料と異なる一種または一種以上の金属材料を備えてい
   ることを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブヘッド
   用拡散接合材料。
3. 【請求項３】 ゴルフクラブヘッド本体と、該本体の打
   撃面となる部位に設けた凹陥部と、該凹陥部に嵌め合わ
   せた上記本体の材料と異なる一種または一種以上の金属
   材料とを備え、該金属材料および上記本体の相互の面間
   に、これらの面全体で均一に一体化するように圧延、ホ
   ットプレスまたはＨＩＰにより拡散接合させた接合界面
   を有することを特徴とするゴルフクラブヘッド用拡散接
   合材料。
4. 【請求項４】 打撃面に異種金属材料が拡散接合したア
   イアンクラブヘッドであることを特徴とする請求項３記
   載のゴルフクラブヘッド用拡散接合材料。
5. 【請求項５】 多数個取りのゴルフクラブヘッド本体材
   料と、該本体材料に重ね合わせた本体材料とほぼ同一の
   平面形状をもつ該本体の材料と異なる一種または一種以
   上の金属材料とを備え、該金属材料および上記本体の相
   互の面間に、これらの面全体で均一に一体化するように
   圧延、ホットプレスまたはＨＩＰにより拡散接合させた
   接合界面を有することを特徴とする多数個取りのゴルフ
   クラブヘッド用拡散接合材料。
6. 【請求項６】 打撃面に異種金属材料を拡散接合したパ
   ターヘッドであることを特徴とする請求項５に記載のゴ
   ルフクラブヘッド用拡散接合材料。
7. 【請求項７】 ソール部またはバックフエース部に本体
   の材料と拡散接合した異種金属材料を備えていることを
   特徴とする請求項１〜６のそれぞれに記載のゴルフクラ
   ブヘッド用拡散接合材料。