KR102679983B1 - 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 재료를 갖는 골프 클럽 헤드 - Google Patents
보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 재료를 갖는 골프 클럽 헤드 Download PDFInfo
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Abstract
여기에는 페이스플레이트와 본체를 포함하는 골프 클럽 헤드로서, 상기 페이스플레이트와 본체 중 적어도 하나는 밀도, 항복 응력, 탄성 계수, 밀도에 대한 항복 응력의 비율로 측정된 비강도, 및 탄성 계수에 대한 항복 응력의 비율로 측정된 비가요성을 갖는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 것인 골프 클럽 헤드가 기술된다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2015 년 12 월 27 일자로 출원된 미국 가특허출원 제 62/271,282 호, 2016 년 4 월 27 일자로 출원된 미국 가특허출원 제 62/328,502 호, 2016 년 9 월 26 일자로 출원된 미국 가특허출원 제 62/399,929 호, 2016 년 12 월 1 일자로 출원된 미국 가특허출원 제 62/428,730 호의 이익을 주장하며, 그들의 모든 내용이 참조에 의해 본원에 완전히 포함된다.
발명의 분야
본 개시는 골프 클럽에 관련된다. 특히, 본 개시는 골프 클럽 성능 특성을 개선하기 위해 골프 클럽 헤드를 위한 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 상세히 설명한다.
골프 클럽 헤드는 우드(wood), 하이브리드, 아이언(iron), 웨지 또는 퍼터와 같은 다양한 형태를 취한다. 다양한 타입의 골프 클럽 헤드들은, 내구성 및 제조가능성을 유지하기 위해 클럽 헤드 재료가 상이할 수 있을 뿐만 아니라 상이한 성능 특성을 달성하기 위해 클럽 헤드 형상, 디자인 및 치수가 상이할 수 있다.
현재, 골프 클럽 헤드를 제조하기 위해 다양한 재료가 사용되고 있다. 골프 클럽 헤드의 재료 선택은 제조가능성 및 내구성을 비롯한 여러 요인에 근거한다. 전형적으로, 골프 클럽 헤드가 파손 방지를 위해 충분한 내구성을 갖도록, 골프 클럽 헤드의 재료 선택시에 재료 항복 강도가 신중히 고려된다. 또한, 클럽 헤드 디자인(예를 들어, 클럽 헤드 형상 및 치수)은 성능 특성[예를 들어, 공 속도 및 클럽 헤드 실수완화성(forgiveness)]을 최적화하도록 사용된다. 현재의 골프 산업에서, 재료는 특정 성능 특성을 달성하도록 개발 또는 선택되지 않는다. 오히려 성능 특성은 클럽 헤드 디자인을 통해 달성되며, 재료는 소정의 디자인에 대해 강도및 제조가능성에 근거하여 선택된다.
당해 분야에 있어서는, 골프 클럽 헤드가 디자인만으로 달성될 수 있는 것보다 더 큰 정도로 최적화된 성능 특성으로 개발될 수 있도록, 클럽 헤드 내구성을 유지하면서도, 클럽 헤드 디자인과 무관한 (공 속도 및 클럽 헤드 실수완화성과 같은) 특정 성능 특성을 개선하기 위해 골프 클럽 헤드용 재료를 분석, 선택 및/또는 개발할 수 있는 능력이 필요하다.
도 1은 일 실시형태에 따른 골프 클럽 헤드를 도시한다.
도 2는 클럽 헤드 본체에 사용되는 다양한 스틸 타입 골프 클럽 헤드 재료의 강도 대 중량 비와 강도 대 모듈러스 비 사이의 관계를 도시한다.
도 3은 클럽 헤드 페이스플레이트(faceplate)에 사용되는 다양한 스틸 타입 골프 클럽 헤드 재료의 강도 대 중량 비와 강도 대 모듈러스 비 사이의 관계를 도시한다.
도 4는 다양한 티타늄 타입 골프 클럽 헤드 재료의 강도 대 중량 비와 강도 대 모듈러스 비 사이의 관계를 도시한다.
도 5는 증가된 강도 대 중량 및/또는 강도 대 모듈러스 비를 갖는 다양한 예시적인 골프 클럽 헤드 재료의 성능 이익을 도시한다.
도 6a는 다양한 예시적인 재료의 강도 대 중량 비와 강도 대 모듈러스 비 사이의 관계를 도시한다.
도 6b 및 도 6c는 도 6a의 예시적인 재료의 내부 에너지를 도시한다.
본 발명의 다른 양태는 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려함으로써 명백해질 것이다.
예시의 간략성 및 명료성을 위해, 도면은 일반적인 구성 방식을 도시하고, 본 개시를 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 널리 공지된 특징 및 기술의 설명 및 상세는 생략될 수도 있다. 또한, 도면 내의 요소들이 반드시 축적대로 그려지는 것은 아니다. 예를 들어, 도면들 중 몇몇 요소의 치수는 본 개시의 실시형태들의 이해를 돕기 위해서 다른 요소들에 비해 과장될 수도 있다. 상이한 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 2는 클럽 헤드 본체에 사용되는 다양한 스틸 타입 골프 클럽 헤드 재료의 강도 대 중량 비와 강도 대 모듈러스 비 사이의 관계를 도시한다.
도 3은 클럽 헤드 페이스플레이트(faceplate)에 사용되는 다양한 스틸 타입 골프 클럽 헤드 재료의 강도 대 중량 비와 강도 대 모듈러스 비 사이의 관계를 도시한다.
도 4는 다양한 티타늄 타입 골프 클럽 헤드 재료의 강도 대 중량 비와 강도 대 모듈러스 비 사이의 관계를 도시한다.
도 5는 증가된 강도 대 중량 및/또는 강도 대 모듈러스 비를 갖는 다양한 예시적인 골프 클럽 헤드 재료의 성능 이익을 도시한다.
도 6a는 다양한 예시적인 재료의 강도 대 중량 비와 강도 대 모듈러스 비 사이의 관계를 도시한다.
도 6b 및 도 6c는 도 6a의 예시적인 재료의 내부 에너지를 도시한다.
본 발명의 다른 양태는 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려함으로써 명백해질 것이다.
예시의 간략성 및 명료성을 위해, 도면은 일반적인 구성 방식을 도시하고, 본 개시를 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 널리 공지된 특징 및 기술의 설명 및 상세는 생략될 수도 있다. 또한, 도면 내의 요소들이 반드시 축적대로 그려지는 것은 아니다. 예를 들어, 도면들 중 몇몇 요소의 치수는 본 개시의 실시형태들의 이해를 돕기 위해서 다른 요소들에 비해 과장될 수도 있다. 상이한 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타낸다.
본원에 기술되는 것은, 골프 클럽 헤드에서 현재 사용되는 재료들보다 적어도 하나의 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료(이하, "재료")를 갖는 골프 클럽 헤드이다. 상기 재료는 페이스플레이트, 본체 또는 페이스플레이트와 본체의 조합에 배치될 수 있다. 상기 재료는 재료의 밀도에 대한 항복 강도의 비율로 측정된 강도-대-중량 비 또는 비(比)강도를 포함한다. 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료는 재료의 탄성 계수에 대한 항복 강도의 비율로 측정된 강도-대-모듈러스 비 또는 비(比)가요성(specific flexibility)을 더 포함한다. 재료 등급(예: 스틸, 티타늄, 알루미늄, 기타 금속 또는 복합물) 내에서, 본원에 기술된 재료의 강도 대 중량 비 및/또는 강도 대 모듈러스 비는 현재의 골프 클럽 헤드 재료 각각의 강도 대 중량 비 및/또는 강도 대 모듈러스 비보다 크다.
많은 실시형태에 있어서, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료의 비강도는 유사한 재료 등급(class) 내의 현재의 골프 클럽 헤드 재료의 비강도보다 크다. 재료의 비강도가 증가하면, 결과적으로 재료가 보다 가벼워질 수 있으며, 따라서 공지된 재료를 갖는 유사한 클럽 헤드에 비교된 재료를 갖는 클럽 헤드의 자유재량 중량이 증가될 수 있다. 자유재량 중량이 증가되면, 클럽 헤드 상의 중량 위치설정에 있어서의 융통성이 증가될 수 있으며, 그 결과 (주변부의 중량 증가로 인해) 무게 중심의 위치설정을 최적화하고 클럽 헤드의 관성 모멘트를 증가시킬 수 있다 . 따라서, 비강도가 증가된 재료를 갖는 클럽 헤드는, 공지된 재료를 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여, 결과적으로 최적의 무게 중심 위치설정 및 증가된 클럽 헤드 실수완화성을 얻을 수 있다.
많은 실시형태에 있어서, 상기 재료의 비가요성은 유사한 재료 등급 내의 현재의 골프 클럽 헤드 재료의 비가요성보다 크다. 상기 재료의 비가요성의 증가는 공지된 재료를 갖는 유사한 클럽 헤드에 비교한 재료를 갖는 클럽 헤드의 가요성을 증가시킨다. 클럽 헤드의 가요성 증가는 클럽 헤드와의 충돌시 골프 공의 에너지 손실을 감소시킴으로써 공 속도 및 거리를 증가시킬 수 있다. 따라서, 비가요성이 증가된 재료를 갖는 골프 클럽 헤드는, 공지된 재료를 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여 결과적으로 공 속도 및 이동 거리가 증가될 수 있다.
많은 실시형태에 있어서, 골프 클럽 헤드의 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 재료는, 현재의 골프 클럽 헤드 재료보다 더 큰 비강도를, 현재의 골프 클럽 헤드 재료보다 더 큰 비가요성과 조합하여 포함할 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 클럽 헤드는 클럽 헤드 내구성을 유지하면서 현재의 골프 클럽 헤드와 비교하여 증가된 자유재량 중량 및 가요성을 가질 수 있다.
명세서 및 청구범위에 "제 1", "제 2", "제 3" 및 "제 4" 등의 용어가 있다면, 그 용어는 유사한 요소들을 구별하기 위해 사용되는 것이며, 반드시 특정 순차 또는 연대순을 기술하기 위해 사용하는 것은 아니다. 그렇게 사용된 용어는 적절한 상황하에서 상호 교환가능하여서, 본원에 기재된 실시형태들이 예를 들어 본원에 도시 또는 달리 기재된 것과 다른 순서로 동작할 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 용어 "포함하다", "갖는다" 및 그 변형은 비-배타적 포함을 포괄하도록 의도되므로, 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 시스템, 물품, 디바이스 또는 장치가 반드시 그러한 요소들로 제한되는 것은 아니며, 목록에 명시적으로 열거되지 않은 다른 요소, 또는 그러한 공정, 방법, 시스템, 물품, 디바이스 또는 장치에 내재하지 않는 다른 요소들을 포함할 수도 있다.
명세서 및 청구범위에 "왼쪽", "오른쪽", "앞", "뒤", "정상부", "바닥부", "위", "아래" 등의 용어가 있다면, 그 용어는 설명의 목적으로 사용되는 것이며, 반드시 영구적인 상대 위치를 기술하기 위한 것은 아니다. 그렇게 사용되는 용어들은 적절한 상황하에서 상호 교환가능하여서, 본원에 기재된 제조 장치, 방법 및/또는 물품의 실시형태들이 예를 들어 본원에 도시 또는 달리 기재된 것과 다른 배향으로 동작할 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
본원에 규정된 바와 같은 용어 "복합물 재료"는, 조합될 때 개별 성분과 상이한 특성을 갖는 물질을 생산하는, 상당히 상이한 물리적 또는 화학적 성질을 갖는 둘 이상의 구성 재료를 지칭한다.
본원에 규정된 바와 같은 용어 "재료 등급(material class)"은 유사한 조성을 갖는 재료 그룹을 나타낸다. 예를 들어, 티타늄 합금, 또는 티타늄과 다른 화학 원소의 혼합물을 함유하는 금속은 본원에서 하나의 재료 등급으로 지칭된다. 추가의 예를 들면, 스틸 합금, 또는 철과 다른 화학 원소의 혼합물을 함유하는 재료는 본원에서 하나의 재료 등급으로 지칭된다.
본원에 규정된 "강도 대 중량 비" 및 "비강도"란 용어는 재료의 밀도에 대한 재료의 항복 강도의 비율로 측정된 재료의 성질을 나타낸다.
본원에 규정된 "강도 대 모듈러스 비" 및 "비가요성"이라는 용어는 재료의 탄성 계수에 대한 항복 강도의 비율로 측정된 재료의 성질을 나타낸다.
본 개시의 임의의 실시형태를 상세히 설명하기 전에, 본 개시의 적용이 하기의 설명에 기재되거나 이하의 도면에 도시된 성분들의 배열 및 구성의 상세에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 개시는 다른 실시형태가 가능하고 다양한 방식으로 실시 또는 실행될 수 있다.
도 1은 본체(10) 및 페이스플레이트(14)를 갖는 골프 클럽 헤드(100)를 도시한다. 골프 클럽 헤드(100)는 전방 단부(22), 전방 단부(22)에 대향하는 후방 단부(24), 힐 부분(heel portion: 26), 힐 부분(26)에 대향하는 토 부분(toe portion: 28), 정상부 또는 크라운(30), 상기 크라운에 대향하는 바닥부 또는 소울(sole: 34)을 추가로 포함한다.
본원에 기재된 골프 클럽 헤드(100)는 드라이버-타입 클럽 헤드, 페어웨이 우드-타입 클럽 헤드, 하이브리드-타입 클럽 헤드, 크로스오버-타입 클럽 헤드, 아이언-타입 클럽 헤드, 웨지-타입 클럽 헤드 또는 퍼터-타입 클럽 헤드를 비롯한 임의 타입의 골프 클럽 헤드일 수 있다. 클럽 헤드(100)는 샤프트(20)에 결합되어 골프 클럽을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 클럽 헤드(100)는 골프 클럽의 샤프트(20)를 수용하도록 구성된 호젤(18)을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 클럽 헤드(100)는 골프 클럽의 샤프트(20)를 수용하도록 구성된 보어를 포함한다.
골프 클럽 헤드(100)는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료(이하, "재료"), 또는 복수의 재료를 더 포함한다. 예를 들어, 골프 클럽 헤드(100)는 제 1 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서는, 전체 클럽 헤드(100)가 제 1 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서는, 클럽 헤드(100)의 일부가 제 1 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에 있어서, 페이스플레이트(14)가 제 1 재료를 포함할 수 있고, 본체(10)가 상이한 재료 또는 복수의 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 본체가 제 1 재료를 포함할 수 있고 페이스플레이트가 상이한 재료 또는 복수의 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 골프 클럽 헤드(100)는 제 1 재료와 다른 제 2 재료를 더 포함한다. 예를 들어, 일부 실시형태에 있어서, 페이스플레이트는 제 1 재료를 포함할 수 있고 본체는 제 2 재료를 포함할 수 있다. 추가의 예를 들면, 일부 실시형태에 있어서, 본체는 제 1 재료를 포함할 수 있고 페이스플레이트는 제 2 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 페이스플레이트는 제 1 및 제 2 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 본체는 제 1 및 제 2 재료를 포함할 수 있다.
보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료 또는 복수의 재료가 임의의 타입의 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 재료은 티타늄 합금을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 재료는 스틸 합금을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 재료는 알루미늄 합금을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 상기 재료는 탄소 섬유 복합물, 유리섬유 복합물, 중합체 복합물, 아라미드 복합물, 붕소 섬유 복합물 또는 천연 섬유(예: 목재) 복합물과 같은 복합물를 포함한다. 상기 복합물는 에폭시, 비닐, 에스테르, 폴리에스테르, 폴리우레탄 또는 폴리프로필렌과 같은 중합체 수지를 더 포함할 수도 있다. 일부 실시형태에 있어서, 복합물 재료는 탄소 섬유 복합물 재료를 포함할 수 있다. 재료가 탄소 섬유 복합물 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 탄소 섬유 복합물 재료는 열가소성 재료일 수 있다. 열가소성 탄소 섬유 복합물 재료의 사용은 열경화성 탄소 섬유 복합물 재료의 사용에 비하여 비강도 및/또는 비가요성과 같은 원하는 성질을 달성하기 위해 재료에 요구되는 처리 시간을 감소시킬 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 재료는 임의 타입의 금속, 금속 합금, 중합체, 플라스틱 또는 복합물 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 제 1 재료 및 제 2 재료는 동일하거나 유사한 재료 조성을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 제 1 재료 및 제 2 재료는 상이한 재료 조성을 포함할 수 있다.
A. 재료 성질
보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료는 비중, 항복 응력, 탄성 계수 및 연신율을 포함한다. 아래의 관계식 1을 참조하면, 재료의 연신율은 재료의 초기 길이(L)에 대해 견인력의 결과 길이의 변화(ΔL)의 비율로 측정된 퍼센트 연신율일 수 있다.
퍼센트 연신율 = - 관계식 1
재료는 재료의 밀도(ρ)에 대한 항복 응력(σy)의 비율로 측정된 강도-대-중량 비 또는 비강도(하기의 관계식 2 참조)와, 재료의 탄성 계수(E)에 대한 항복 응력(σy)의 비율로 측정된 및 강도-대-모듈러스 비 또는 비가요성(하기의 관계식 3 참조)을 더 포함한다.
비강도 = - 관계식 2
비가요성 = - 관계식 3
도 5를 참조하면, 골프 클럽 헤드(예를 들어, 재료 A를 포함하는 클럽 헤드와 비교되는 재료 B를 포함하는 클럽 헤드)에 사용되는 재료의 비강도를 증가시키면, 결과적으로 클럽 헤드 중량이 감소(무게 중심 위치 및 관성 모멘트의 최적화를 위한 자유재량 중량이 증가)될 수 있다. 또한, 골프 클럽 헤드(예를 들어, 재료 A를 포함하는 클럽 헤드에 비교되는 재료 C를 포함하는 클럽 헤드)에 사용되는 재료의 비가요성을 증가시키면, 결과적으로 공 속도 및 이동 거리가 증가될 수 있다. 또한, 골프 클럽 헤드(예를 들어, 재료 A를 포함하는 클럽 헤드와 비교되는 재료 D를 포함하는 클럽 헤드)에 사용되는 재료의 비강도 및 비가요성 모두를 증가시키면, 유익하게도 결과적으로 내구성을 희생시키지 않으면서 공 속도 및 이동 거리를 증가시키는 것과 더불어 중량을 감소시켜서 클럽 헤드 성능을 향상시킬 수 있다.
도 2 내지 도 4는, 본원에 기술된 재료(예를 들면 도 5에서 재료 D)의 비강도 및 비가요성과 비교하여, 골프 클럽 헤드에 현재 사용되는 다양한 재료(예를 들어, 도 5에서 재료 A)의 비강도(강도-대-중량 비)와 비가요성(강도-대-모듈러스 비) 사이의 관계를 도시한다. 많은 현재의 골프 클럽 헤드 재료는 항복 강도만에 근거하여 선택된다. 대조적으로, 비강도와 비가요성의 조합에 근거하여 재료를 선택하면, 증가된 항복 강도만에 근거하여서는 달성할 수 없는 클럽 헤드 성능의 개선이 제공될 수 있다. 일반적으로, 증가된 비강도를 갖는 재료는 유사한 내구성을 위해 설계될 때 보다 경량의 재료로 귀결되고, 증가된 비가요성을 갖는 재료는 유사한 내구성을 위해 설계될 때 증가된 가요성으로 귀결된다.
경량 재료는 자유재량 중량을 증가시키기 위해 골프 클럽 헤드에 바람직하고, 가요성 재료는 골프 공과의 충돌 중 에너지 손실을 감소시키기 위해 골프 클럽 헤드에 요구된다. 그러나, 현재의 클럽 헤드 재료는 전형적으로 중량 및 가요성을 위해 선택되지 않는다(예를 들어, 현재의 클럽 헤드 재료는 전형적으로 비강도와 비가요성의 조합을 사용하여 선택되지 않는다). 오히려, 현재의 골프 클럽 헤드 재료는 전형적으로 클럽 디자인에 기초하여, 클럽 헤드의 파손을 방지하도록 항복 강도 또는 비강도에 따라 선택된다. 따라서, 현재의 골프 클럽 헤드 재료는 강도 성질에 기초하여 선택되고, 중량 감소, 중량 재분배 및 가요성에 부가하여, 최적의 무게 중심 위치 및 최대화된 클럽 헤드 관성 모멘트와 같은 다른 파라미터도 달성하도록 추가로 설계된다 .
예를 들어, 전형적으로 현재의 골프 클럽 헤드는 자유재량 중량을 증가시키도록 설계되어서, 클럽 헤드의 특정 위치들에 더 많은 무게를 분산시켜, 원하는 무게 중심 위치를 달성하고 클럽 헤드의 관성 모멘트를 증가시킨다. 현재의 클럽 헤드에 있어서, 클럽 헤드의 원하는 부분(예를 들면 페이스플레이트, 크라운 등)의 두께를 감소시키는 한편, 클럽 헤드의 얇은 부분의 파손을 방지하기 위한 항복 강도 또는 비강도를 갖는 재료를 사용함에 의해서, 자유재량 중량을 증가시키는 것이 전형적이다. 추가의 예를 들면, 현재의 골프 클럽 헤드는 일반적으로 굽힘성 또는 가요성을 증가시키도록 설계된다. 현재의 클럽 헤드에 있어서, 가요성은, 전형적으로 클럽 헤드의 원하는 부분의 두께를 감소시키고 및/또는 구조적 설계를 변경하는 한편, 클럽 헤드의 얇은 부분 또는 고 응력 영역의 파손을 방지할 수 있는 항복 강도 또는 비강도를 갖는 재료를 사용함으로써 증가된다. 이러한 예들에 있어서, 현재의 클럽 헤드의 박육화(thinning) 및/또는 구조적 설계 변경은 사용되는 재료의 강도에 의해 제한된다. 따라서, 디자인에 의해 달성되는 현재의 클럽 헤드의 중량 감소 및 가요성은 재료 강도에 의해 제한된다. 자유재량 중량 및/또는 가요성은, 후술하는 바와 같이 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 클럽 헤드 디자인과 조합하여 사용함으로써, 현재의 클럽 헤드와 비교하여 더욱 증가될 수 있다.
본원에 기술된 재료는 클럽 헤드 디자인과 무관하게 클럽 헤드(100)의 감소된 중량 및/또는 증가된 가요성을 달성하도록 개발되거나 선택된다. 이를 달성하기 위해, 재료(예를 들어, 도 5의 재료 B, C 또는 D)의 비강도 및/또는 비가요성이 재료 등급 내의 현재의 골프 클럽 헤드 재료(예를 들어, 도 5의 재료 A)의 각각의 비강도 및/또는 비가요성보다 크다. 예를 들어, 일부 실시형태에 있어서, 재료(예를 들어, 도 5의 재료 B)는 재료 등급 내의 현재의 클럽 헤드 재료(예를 들어, 도 5의 재료 A)와 비교하여 증가된 비강도를 갖는다. 추가의 예를 들면, 일부 실시형태에 있어서, 재료(예를 들어, 도 5의 재료 C)는 재료 등급 내의 현재의 클럽 헤드 재료(예를 들어, 도 5의 재료 A)와 비교하여 증가된 비가요성을 갖는다. 추가의 예를 들면, 일부 실시형태에 있어서, 재료(예를 들어, 도 5의 재료 D)는 재료 등급 내의 현재의 클럽 헤드 재료(예를 들어, 도 5의 재료 A)와 비교하여 증가된 비강도 및 증가된 비가요성을 갖는다. 소정의 등급에서 현재의 골프 클럽 헤드 재료와 비교하여 증가된 비강도 및 비가요성은, 후술하는 바와 같이 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 갖는 골프 클럽 헤드(100)의 개선된 성능 특성으로 귀결될 수 있다.
많은 실시형태에 있어서, 재료의 비강도는 재료 등급 내의 현재의 골프 클럽 헤드 재료의 비강도보다 크다. 증가된 비강도는, 내구성을 유지하면서 소정의 부피에 대해 재료의 중량을 감소시키는 것에 해당할 수 있다. 재료의 증가된 비강도는 클럽 헤드(100)의 파손을 방지하는데 필요한 항복 강도를 유지하면서 클럽 헤드 디자인과 무관하게 클럽 헤드(100)의 중량을 감소시킬 수 있다. 이들 실시형태에 있어서, 클럽 헤드(100)는 내구성을 유지하면서 추가의 중량 절감을 허용하도록 추가로 설계되어서(예를 들어, 두께 감소), 클럽 헤드(100)가 공지된 재료를 갖는 클럽 헤드에 비해 증가된 자유재량 중량을 가질 수 있게 한다. 증가된 자유재량 중량은, 클럽 헤드(100)의 바람직한 무게 중심 위치 및 관성 모멘트를 달성하는데 있어서 증가된 설계 융통성을 허용한다. 예를 들어, 증가된 자유재량 중량은 추가의 자유재량 중량을 클럽 헤드(100)의 뒤쪽에 낮게 위치설정할 수 있도록 하여, 뒤쪽의 낮은 무게 중심 위치를 달성할 수 있다. 추가의 예를 들어, 증가된 자유재량 중량은 클럽 헤드(100)의 주변부에 부가적인 자유재량 중량을 위치시킬 수 있게 함으로써, 클럽 헤드(100)의 관성 모멘트를 증가시키고, 그 결과 중심을 벗어난 타격에 대한 실수완화성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 증가된 비강도의 재료를 갖는 클럽 헤드(100)는, 공지된 재료를 갖는 골프 클럽 헤드에 비해 최적화된 무게 중심 위치 및 증가된 클럽 헤드 관성 모멘트로 귀결될 수 있다.
반대로, 현재의 골프 클럽 헤드 재료, 또는 본원에 기술된 재료의 비강도보다 낮은 비강도를 갖는 재료는, 본원에 기술된 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 갖는 클럽 헤드에 비교하여, 보다 낮은 항복 강도를 가져서 그 결과 내구성이 감소되거나, 또는 보다 높은 밀도를 가져서 그 결과 바람직하지 않게 중량이 증가되고, 클럽 헤드의 다른 영역에 최적으로 위치설정될 자유재량 중량이 감소될 수도 있다(그에 따라 최적의 무게 중심 위치설정이 방해되고 관성 모멘트의 이득이 방해될 수도 있음).
많은 실시형태에 있어서, 재료의 비가요성은 재료 등급 내의 현재의 골프 클럽 헤드 재료의 비가요성보다 크다. 증가된 비가요성은 소정의 형상 또는 구성에 대해 재료의 가요성이 증가된 것에 해당할 수 있다. 재료의 증가된 비가요성은, 클럽 헤드(100)의 파손을 방지하는 데 필요한 항복 강도를 유지하면서, 클럽 헤드 디자인과 무관한 클럽 헤드(100)의 굽힘성 또는 가요성[즉, 반발 계수 또는 특성 시간(characteristic time)]을 증가시킨다. 이들 실시형태에 있어서, 클럽 헤드(100)는 추가의 가요성을 허용하면서 내구성을 유지하도록 추가로 설계될 수 있고(예를 들어, 두께 감소), 그에 따라 클럽 헤드(100)가 공지된 재료를 갖는 클럽 헤드에 비해 증가된 가요성을 가질 수 있다. 가요성이 증가하면 그 결과 충돌시 굽힘이 증가되고, 변형 에너지는 운동 에너지(또는 내부 에너지 또는 스프링 에너지)로 변환되어 골프 공으로 전달됨으로써, 충돌시에 에너지 손실을 감소시키고 공 속도 및 이동 거리를 증가시킨다. 따라서, 증가된 비가요성의 재료를 갖는 클럽 헤드(100)는 결과적으로 공지된 재료를 갖는 유사한 골프 클럽 헤드와 비교하여 공 속도 및 이동 거리를 증가시킬 수 있다.
반대로, 현재의 골프 클럽 헤드 재료, 또는 본원에 기술된 재료의 비가요성보다 낮은 비가요성을 갖는 재료는, 본원에 기술된 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 갖는 클럽 헤드와 비교하여, 항복 강도가 감소된 결과 내구성이 감소되거나, 또는 탄성 계수가 증가된 결과 가요성이 감소되고 및/또는 면편향이 감소됨으로써 골프 공의 이동 거리가 제한될 수도 있다.
유사한 재료 등급의 현재의 골프 클럽 헤드 재료와 비교하여 증가된 비강도 및 증가된 비가요성의 재료를 갖는 클럽 헤드(100)는 클럽 헤드 파손을 방지하기에 충분한 강도를 유지하면서도, 클럽 헤드 디자인과 무관하게 중량 절감 및 가요성을 증가시킬 수 있다. 본원에 기재된 클럽 헤드(100)는 클럽 헤드의 강도 또는 내구성을 희생시키지 않으면서 추가적인 중량 절감 및 가요성을 위해 추가로 설계될 수 있다. 따라서, 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 재료를 갖는 클럽 헤드(100)는 공지된 재료를 갖는 유사한 클럽 헤드에 비해 (증가된 중량 절감으로 인한) 증가된 자유재량 중량 및 증가된 가요성을 달성할 수 있다. 클럽 헤드(100)의 증가된 자유재량 중량은 클럽 헤드(100)의 특정 위치들에 더 많은 중량을 분산시켜서 원하는 무게 중심 위치를 달성하고 클럽 헤드(100)의 관성 모멘트를 증가시키며 그 결과 중심을 벗어난 타격에 대한 클럽 헤드의 실수완화성이 증가될 수 있다. 클럽 헤드(100)의 증가된 가요성은 골프 공과의 충돌시 클럽 헤드(100)의 변형을 증가시킨다. 클럽 헤드(100)의 증가된 변형은 충돌시에 에너지 손실을 감소시키며, 그에 따라 더 많은 에너지가 골프 공에 전달되어 공 속도 및 이동 거리가 증가된다.
I). 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 재료를 갖는 중공형-본체 클럽 헤드
많은 실시형태에 있어서, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료(이하, "재료")를 포함하는 클럽 헤드는 드라이버, 페어웨이 우드 또는 하이브리드와 같은 중공형 본체-타입 클럽 헤드일 수 있다. 많은 실시형태에 있어서, 클럽 헤드는 35도 이하, 30도 이하, 25도 이하, 20도 이하, 15도 이하, 또는 10도 이하의 로프트를 가질 수 있다.
이들 실시형태에 있어서, 클럽 헤드 본체(10)가 상기 재료를 포함할 수 있거나, 페이스플레이트(14)가 상기 재료를 포함할 수 있거나, 또는 클럽 헤드 본체(10) 및 페이스플레이트(14)가 상기 재료를 포함할 수 있다.
a). 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 재료를 포함하는 본체
많은 실시형태에 있어서, 클럽 헤드(100)의 본체(10)는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함한다. 이들 실시형태에 있어서, 전체 본체(10)가 상기 재료를 포함할 수 있거나, 또는 본체(10)의 적어도 일부가 상기 재료를 포함하고 본체(10)의 나머지는 다른 재료 또는 복수의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에 있어서, 클럽 헤드(100)의 크라운(30)의 일부가 상기 재료를 포함할 수 있다. 추가의 예를 들어, 일부 실시형태에 있어서, 클럽 헤드(100)의 소울(34)의 일부가 상기 재료를 포함할 수 있다. 많은 실시형태에 있어서, 본체(10)의 재료는 본체(10)의 적어도 일부를 형성하도록 주조된다.
일부 실시형태에 있어서, 재료는 처리(예를 들어 특정 파라미터로 열처리)된 후에 골프 클럽 헤드에 사용되는 현재의 재료와 비교하여 더 큰 비강도 및/또는 더 큰 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 재료는 열처리 또는 다른 처리 기술 없이 골프 클럽 헤드에 사용되는 현재의 재료와 비교하여 더 큰 비강도 및/또는 더 큰 비가요성을 갖는다. 이들 실시형태에 있어서, 재료는 골프 클럽 헤드에 사용되는 현재의 재료와 비교하여 비강도 및/또는 비가요성을 추가로 증가시키기 위해 처리(예를 들어 열처리)될 수 있다.
i). 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 스틸 합금을 갖는 본체
도 2는, 본원에 기술된 클럽 헤드 본체용 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료와 비교하여, 현재의 클럽 헤드 본체에 사용되는 다양한 스틸 합금-타입 재료의 비강도(즉, 강도-대-중량 비) 및 비가요성(즉, 강도-대-모듈러스 비)의 범위를 도시한다. 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 많은 공지된 스틸 합금-타입 재료는 600,000 PSI/lb/in3 (149 MPa/g/cm3) 미만의 비강도, 0.0060 미만의 비가요성, 170,000 PSI (1172 MPa) 미만의 항복 강도 및 28,000,000 PSI (193,053 MPa) 초과의 탄성 계수를 갖는다.
클럽 헤드(100)의 본체가 스틸 합금을 갖는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 비강도는 600,000 PSI/lb/in3 (149 MPa/g/㎤) 이상일 수 있다.
예를 들어, 스틸 합금의 비강도는 625,000 PSI/lb/in3 (156 MPa/g/cm3) 이상, 650,000 PSI/lb/in3 (162 MPa/g/cm3) 이상, 675,000 PSI/lb/in3 (168 MPa/g/cm3) 이상, 700,000 PSI/lb/in3 (174 MPa/g/cm3) 이상, 725,000 PSI/lb/in3 (181 MPa/g/cm3) 이상, 750,000 PSI/lb/in3 (187 MPa/g/cm3) 이상, 775,000 PSI/lb/in3 (193 MPa/g/cm3) 이상, 800,000 PSI/lb/in3 (199 MPa/g/cm3) 이상, 825,000 PSI/lb/in3 (205 MPa/g/cm3) 이상, 850,000 PSI/lb/in3 (212 MPa/g/cm3) 이상, 875,000 PSI/lb/in3 (218 MPa/g/cm3) 이상, 900,000 PSI/lb/in3 (224 MPa/g/cm3) 이상, 925,000 PSI/lb/in3 (230 MPa/g/cm3) 이상, 950,000 PSI/lb/in3 (237 MPa/g/cm3) 이상, 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3) 이상, 1,000,000 PSI/lb/in3 (249 MPa/g/cm3) 이상, 1,025,000 PSI/lb/in3 (255 MPa/g/cm3) 이상, 1,075,000 PSI/lb/in3 (268 MPa/g/cm3) 이상, 또는 1,125,000 PSI/lb/in3 (280 MPa/g/cm3) 이상일 수 있다.
추가의 예를 들면, 스틸 합금의 비강도는 600,000 PSI/lb/in3 (149 MPa/g/cm3) 내지 1,125,000 PSI/lb/in3 (280 MPa/g/cm3), 625,000 PSI/lb/in3 (156 MPa/g/cm3) 내지 1,025,000 PSI/lb/in3 (255 MPa/g/cm3), 725,000 PSI/lb/in3 (181 MPa/g/cm3) 내지 1,025,000 PSI/lb/in3 (255 MPa/g/cm3), 또는 825,000 PSI/lb/in3 (205 MPa/g/cm3) 내지 1,025,000 PSI/lb/in3 (255 MPa/g/cm3)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체가 스틸 합금을 갖는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 비가요성은 0.0060 이상일 수 있다. 예를 들어, 스틸 합금의 비가요성은 0.0062 이상, 0.0064 이상, 0.0066 이상, 0.0068 이상, 0.0070 이상, 0.0072 이상, 0.0076 이상, 0.0080 이상, 0.0084 이상, 0.0088 이상, 0.0092 이상, 0.0096 이상, 0.0100 이상, 0.0105 이상, 0.0110 이상, 0.0115 이상, 0.0120 이상, 0.0125 이상, 0.0130 이상, 0.0135 이상, 0.0140 이상, 0.0145 이상, 또는 0.0150 이상일 수 있다.
추가의 예를 들면, 스틸 합금의 비가요성은 0.0060 내지 0.0120, 0.0070 내지 0.0120, 0.0080 내지 0.0120, 0.0090 내지 0.0120, 0.0060 내지 0.0150, 0.0070 내지 0.0150, 0.0080 내지 0.0150 또는 0.0090 및 0.0150일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체가 스틸 합금을 갖는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 항복 강도는 170,000 PSI (1172 MPa) 이상, 175,000 PSI (1207 MPa) 이상, 180,000 PSI (1241 MPa) 이상, 185,000 PSI (1276 MPa) 이상, 190,000 PSI (1310 MPa) 이상, 195,000 PSI (1344 MPa) 이상, 200,000 PSI (1379 MPa) 이상, 225,000 PSI (1551 MPa) 이상, 또는 250,000 PSI (1724 MPa) 이상일 수 있다. 또한, 스틸 합금을 포함하는 재료의 항복 강도는 170,000 PSI (1172 MPa) 내지 250,000 PSI (1724 MPa), 175,000 PSI (1207 MPa) 내지 250,000 PSI (1724 MPa), 180,000 PSI (1241 MPa) 내지 250,000 PSI (1724 MPa), 185,000 PSI (1276 MPa) 내지 250,000 PSI (1724 MPa), 190,000 PSI (1310 MPa) 내지 250,000 PSI (1724 MPa), 또는 200,000 PSI (1379 MPa) 내지 250,000 PSI (1724 MPa)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체가 스틸 합금을 갖는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 탄성 계수는 28,000,000 PSI (193,053 MPa) 이하, 27,500,000 PSI (189,606 MPa) 이하, 27,000,000 PSI (186,159 MPa) 이하, 26,500,000 PSI (182,711 MPa) 이하, 26,000,000 PSI (179,264 MPa) 이하, 25,500,000 PSI (175,816 MPa) 이하, 또는 25,000,000 PSI (172,369 MPa) 이하일 수 있다. 또한, 스틸 합금의 탄성 계수는 25,000,000 PSI (172,369 MPa) 내지 280,000,000 PSI (193,053 MPa), 25,000,000 PSI (172,369 MPa) 내지 27,000,000 PSI (186,159 MPa), 또는 25,000,000 PSI (172,369 MPa) 내지 26,000,000 PSI (179,264 MPa)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체가 스틸 합금을 갖는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 밀도는 0.40 lb/in3 (11.0 g/cm3 이하), 0.35 lb/in3 (9.7 g/cm3) 이하, 0.30 lb/in3 (8.3 g/cm3) 0.29 lb/in3 (8.0 g/cm3) 이하, 0.28 lb/in3 (7.8 g/cm3) 이하, 0.27 lb/in3 (7.5 g/cm3) 이하, 0.26 lb/in3 (7.2 g/cm3) 이하 또는 0.25 lb/in3 (6.9 g/㎤) 이하일 수 있다. 또한, 스틸 합금의 밀도는 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.40 lb/in3 (11.0 g/cm3), 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.35 lb/in3 (9.7 g/cm3), 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.30 lb/in3 (8.3 g/cm3), 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.29 lb/in3 (8.0 g/cm3), 또는 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.28 lb/in3 (7.8 g/cm3)일 수 있다.
도 2를 참조하면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금의 비강도 및/또는 비가요성은 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 현재의 스틸 합금-타입 재료의 외측의 그래프 영역으로 이동된다. 예를 들어, 스틸 합금의 비강도는 현재의 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 공지된 스틸 합금-타입 재료의 비강도보다 클 수 있다 (예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 B). 증가된 비강도는 공지된 스틸 합금을 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여 감소된 클럽 헤드 중량 또는 증가된 자유재량 중량으로 귀결될 수 있다. 추가의 예를 들면, 스틸 합금의 비가요성은 현재의 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 공지된 스틸 합금-타입 재료의 비가요성보다 클 수 있다(예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 C). 증가된 비가요성은 클럽 헤드 본체의 증가된 가요성으로 귀결되어, 공지된 스틸 합금을 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여, 충돌시 골프 공으로의 에너지 전달을 증가시킬 수 있다. 많은 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 비강도 및 비가요성은 공지된 스틸 합금-타입 재료 각각의 비강도 및 비가요성보다 클 수 있다 (예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 D).
클럽 헤드(100)의 본체(10)가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금을 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금은 원하는 비강도 및 비가요성을 달성할 수 있는 임의의 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 스틸 합금은, 18.0-19.0 중량%의 니켈, 8.5-9.5 중량%의 코발트, 4.6-5.2 중량%의 몰리브덴을 갖고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 C300 스틸을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, C300 스틸을 포함하는 스틸 합금의 미량 원소는 0.5-0.8 중량%의 티타늄, 0.05-0.15 중량%의 알루미늄, 0.5 중량% 미만의 크롬, 0.5 중량% 미만의 구리, 0.1 중량% 미만의 망간, 0.1 중량% 미만의 규소, 0.3 중량% 미만의 탄소, 0.01 중량% 미만의 인, 또는 0.01 중량% 미만의 황을 포함할 수 있다. 이 예에서, C300 스틸을 포함하는 스틸 합금의 밀도는 0.289 lb/in3 (7.99 g/cm3)이다.
전술한 바와 같이, 스틸 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, C300을 포함하는 스틸 합금은, 스틸 합금을 대략 830℃로 대략 60분 동안 가열하고, 이어서 스틸 합금을 대략 480℃로 대략 4시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 이 예에서, 상기 열처리 공정의 결과, C300 스틸 합금강이 214,400 - 241,200 PSI (1478 - 1663 MPa)의 항복 강도, 22,041,000 - 22,989,000 PSI (151,970 - 158,500 MPa)의 탄성 계수, 742,742 - 835,585 PSI/lb/in3 (185 - 208 MPa/g/cm3)의 비강도, 및 0.0097 - 0.0105의 비가요성을 가질 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, C300을 포함하는 스틸 합금은, 스틸 합금을 750-900℃로 45-90분 동안 가열한 다음, 스틸 합금을 400-550℃로 3-5시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 스틸 합금은 11.0-13.0 중량%의 코발트, 18.0-19.0 중량%의 니켈, 4.5-5.5 중량%의 몰리브덴, 1.0-2.0 중량%의 티타늄을 갖고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 C350 스틸을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, C350 스틸을 포함하는 스틸 합금의 미량 원소는 0.05-0.15 중량%의 알루미늄, 0.03 중량% 이하의 탄소, 0.01 중량% 이하의 인, 0.10 중량% 이하의 규소, 0.50 중량% 이하의 구리, 0.10 중량% 이하의 망간, 0.01 중량% 이하의 황 및 0.50 중량% 이하의 크롬을 포함할 수 있다. 이 예에서, C350 스틸을 포함하는 스틸 합금의 밀도는 0.292 lb/in3 (8.08 g/cm3)이다.
또한, 스틸 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, C350을 포함하는 스틸 합금은, 스틸 합금을 대략 830℃로 대략 60분 동안 가열하고, 이어서 스틸 합금을 대략 512℃로 대략 4시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 이 예에서, 열처리 공정의 결과, C350 스틸 합금강은 279,200 - 314,100 PSI (1925 - 2166 MPa)의 항복 강도, 25,017,000 - 26,093,000 PSI (172,490 - 179,900 MPa)의 탄성 계수, 956,492 - 1,076,053 PSI/lb/in3 (238-268 MPa/g/cm3)의 비강도 및 0.0112 - 0.0120의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, C350을 포함하는 스틸 합금은, 스틸 합금을 750-900℃로 45-90분 동안 가열하고 이어서 스틸 합금을 450-550℃로 5-7시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은 2.0-3.0 중량%의 크롬, 14.0-16.0 중량%의 코발트, 10.0-12.0 중량%의 니켈, 1.0-2.0 중량%의 몰리브덴을 갖고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 Ni-Co-Cr 스틸 합금을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, Ni-Co-Cr 스틸 합금의 미량 원소는 0.35 중량% 이하의 탄소를 포함할 수 있다. 이 예에서, Ni-Co-Cr 스틸 합금의 밀도는 0.288 lb/in3 (7.97 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, Ni-Co-Cr 스틸 합금은, 스틸 합금을 대략 915℃로 대략 60분 동안 가열한 다음 액체 질소 내에서 -73℃에서 대략 60분 동안 극저온으로 냉동하며, 이어서 스틸 합금을 대략 482℃로 대략 6시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 이 예에서, 열처리 공정의 결과, Ni-Co-Cr 스틸 합금강은 220,000 - 247,500 PSI (1517 - 1706 MPa)의 항복 강도, 24,087,000 - 25,123,000 PSI (166,070 - 173,220 MPa)의 탄성 계수, 763,889 - 859,375 PSI/lb/in3 (190 - 214 MPa/g/cm3)의 비강도 및 0.0091 - 0099의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, Ni-Co-Cr 스틸 합금은, 스틸 합금을 850-950℃로 45-90분 동안 가열한 다음 액체 질소 내에서 45-90분 동안 선택적으로 극저온 냉동하고, 이어서 스틸 합금을 450-550℃로 4-6시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들어, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은 2.0-3.0 중량%의 크롬, 15.0-16.5 중량%의 코발트, 12.0-13.0 중량%의 니켈, 1.0-2.0 중량%의 몰리브덴을 갖고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 Ni-Co-Cr 스틸 합금을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, Ni-Co-Cr 스틸 합금의 미량 원소는 0.4 중량% 이하의 탄소를 포함할 수 있다. 이 예에서, Ni-Co-Cr 스틸 합금의 밀도는 0.284 lb/in3 (7.86 g/cm3)이다.
또한, 스틸 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, Ni-Co-Cr 스틸 합금은, 스틸 합금을 대략 968℃로 대략 60분 동안 가열한 다음 액체 질소 내에서 -73℃에서 대략 60분 동안 극저온 냉동하고, 스틸 합금을 대략 482℃로 대략 2.5시간 동안 가열한 다음, 액체 질소 내에서 -73℃에서 대략 60분 동안 극저온 냉동하고, 스틸 합금을 대략 482℃로 대략 2.5시간 동안 가열한 다음 액체 질소 내에서 -73℃로 대략 60분 동안 극저온 냉동하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 이 예에서, 열처리 공정의 결과, Ni-Co-Cr 스틸 합금강은 240,000 - 270,000 PSI (1655 - 1862 MPa)의 항복 강도, 25,203,000 - 26,287,000 PSI (173,770 - 181,240 MPa)의 탄성 계수, 845,070 - 950,704 PSI/lb/in3 (210 - 237 MPa/g/cm3)의 비강도 및 0.0095 - 0.0103의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, Ni-Co-Cr 스틸 합금은, 스틸 합금을 900-1050℃로 45-60분 동안 가열한 다음 액체 질소 내에서 45-90분 동안 선택적으로 극저온 냉동하고, 스틸 합금을 450-550℃로 1.5-3.5시간 동안 가열한 다음 액체 질소 내에서 45-90분 동안 선택적으로 극저온 냉동하고, 스틸 합금을 대략 400-550℃로 1.5-3.5시간 동안 가열한 다음 액체 질소 내에서 대략 45-90분 동안 선택적으로 극저온 냉동하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들어, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은, 11.0-12.5 중량%의 크롬, 1.0-2.0 중량%의 코발트, 11.0-12.5 중량%의 니켈, 0.5-1.5 중량%의 몰리브덴, 1.5-2.5 중량%의 티타늄을 갖고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 565 스틸을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 565 스틸을 포함하는 스틸 합금의 미량 원소는 0.05 중량% 이하의 탄소, 0.04 중량% 이하의 인, 0.03 중량% 이하의 황 및 0.5 중량% 이하의 알루미늄을 포함할 수 있다. 이 예에서, 565 스틸을 포함하는 스틸 합금의 밀도는 0.284 lb/in3 (7.87 g/cm3)이다.
또한, 565 스틸을 포함하는 스틸 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 이 예에서 565 스틸 합금 스캔은 212,000 - 238,500 PSI (1462 - 1644 MPa)의 항복 강도, 22,320,000 - 23,280,000 PSI (153,890 - 160,510 MPa)의 탄성 계수, 745,439 - 838,619 PSI/lb/in3 (186 - 209 MPa/g/cm3)의 비강도, 및 0.0095 - 0.0102의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들어, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은, 3.0-4.5 중량%의 니켈, 1.0-2.0 중량%의 규소, 0.75-1.5 중량%의 크롬, 1.0 중량% 미만의 구리, 1.25 중량% 미만의 망간, 1.0 중량% 미만의 몰리브덴, 0.75 중량% 미만의 바나듐을 갖고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 퀀치 및 템퍼링된 스틸 합금을 포함할 수 있다. 이 예에서, 퀀치 및 템퍼링된 스틸 합금의 밀도는 0.284 lb/in3 (7.86 g/cm3)이다.
또한, 스틸 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 이 실시형태에 있어서, 퀀치 및 템퍼링된 스틸 합금 스캔은 220,000 PSI (1517 MPa)의 항복 강도, 23,100,000 PSI (159,270 MPa)의 탄성 계수, 774,755 PSI/lb/in3 (193 MPa/g/cm3)의 비강도 및 0.0095의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
ii) 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 티타늄 합금을 포함하는 본체
도 4는, 본원에 기재된 티타늄 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 재료에 비교하여, 현재의 골프 클럽 헤드에 사용된 다양한 티타늄 합금-타입 재료의 비강도(즉, 강도-대-중량 비)와 비가요성(즉, 강도-대-모듈러스 비)의 범위를 도시한다. 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 많은 공지된 티타늄 합금-타입 재료는 730,500 PSI/(lb/in3) 미만의 비강도, 0.0065 미만의 비가요성, 115,000 PSI (793 MPa) 미만의 항복 강도, 및 18,500,000 PSI (127,553 MPa) 초과의 탄성 계수를 갖는다.
클럽 헤드(100)의 본체가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금을 포함하는 실시형태에 있어서, 티타늄 합금의 비강도는 730,500 PSI/lb/in3 (182 MPa/g/cm3) 이상일 수 있다. 예를 들어, 티타늄 합금의 비강도는 650,000 PSI/lb/in3 (162 MPa/g/cm3) 이상, 700,000 PSI/lb/in3 (174 MPa/g/cm3) 이상, 750,000 PSI/lb/in3 (187 MPa/g/cm3) 이상, 800,000 PSI/lb/in3 (199 MPa/g/cm3) 이상, 850,000 PSI/lb/in3 (212 MPa/g/cm3) 이상, 900,000 PSI/lb/in3 (224 MPa/g/cm3) 이상, 950,000 PSI/lb/in3 (237 MPa/g/cm3) 이상, 1,000,000 PSI/lb/in3 (249 MPa/g/cm3) 이상, 1,050,000 PSI/lb/in3 (262 MPa/g/cm3) 이상, 또는 1,100,000 PSI/lb/in3 (272 MPa/g/cm3) 이상일 수 있다. 추가의 예를 들면, 티타늄 합금의 비강도는 730,500 PSI/lb/in3 (182 MPa/g/cm3) 내지 1,100,000 PSI/lb/in3 (272 MPa/g/cm3), 850,000 PSI/lb/in3 (212 MPa/g/cm3) 내지 1,100,000 PSI/lb/in3 (272 MPa/g/cm3), 900,000 PSI/lb/in3 (224 MPa/g/cm3) 내지 1,100,000 PSI/lb/in3 (272 MPa/g/cm3), 또는 950,000 PSI/lb/in3 (237 MPa/g/cm3) 내지 1,100,000 PSI/lb/in3 (272 MPa/g/cm3)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체(10)가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금을 포함하는 실시형태에 있어서, 티타늄 합금의 비가요성은 0.0060 이상일 수 있다. 예를 들어, 티타늄 합금의 비가요성은 0.0065 이상, 0.0070 이상, 0.0075 이상, 0.0080 이상, 0.0085 이상, 또는 0.0090 이상, 0.0095 이상, 0.0100 이상, 0.0105 이상, 0.0110 이상, 0.0115 이상, 또는 0.0120 이상일 수 있다. 또한, 티타늄 합금의 비가요성은 0.0070 내지 0.0120, 0.0075 내지 0.0120, 0.0080 내지 0.0120, 0.0085 내지 0.0120, 0.090 내지 0.0120 사이, 0.0095 내지 0.0120, 또는 0.0100 내지 0.0120일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체가 티타늄 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 갖는 실시형태에 있어서, 티타늄 합금의 항복 강도는 115,000 PSI (793 MPa) 이상, 120,000 PSI (827 MPa) 이상, 125,000 PSI (862 MPa) 이상, 130,000 PSI (896 MPa) 이상, 135,000 PSI (931 MPa) 이상, 140,000 PSI (965 MPa) 이상, 145,000 PSI (1000 MPa) 이상, 150,000 PSI (1034 MPa) 이상, 160,000 PSI (1103 MPa) 이상, 170,000 (1172 MPa) 이상, 180,000 PSI (1241 MPa) 이상, 190,000 PSI (1310 MPa) 이상, 또는 200,000 PSI (1379 MPa) 이상일 수 있다. 또한, 티타늄 합금의 항복 강도는 120,000 PSI (827 MPa) 내지 200,000 PSI (1379 MPa), 130,000 PSI (896 MPa) 내지 200,000 PSI (1379 MPa), 140,000 PSI (965 MPa) 내지 200,000 PSI (1379 MPa), 150,000 PSI (1034 MPa) 내지 200,000 PSI (1379 MPa), 160,000 PSI (1103 MPa) 내지 200,000 PSI (1379 MPa), 또는 170,000 PSI (1172 MPa) 내지 200,000 PSI (1379 MPa)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금을 포함하는 실시형태에 있어서, 티타늄 합금의 탄성 계수는 18,500,000 PSI (127,553 MPa) 이하, 18,000,000 PSI (124,106 MPa) 이하, 17,500,000 PSI (120,658 MPa) 이하, 17,000,000 PSI (117,211 MPa) 이하, 16,500,000 PSI (113,764 MPa) 이하, 16,000,000 PSI (110,316 MPa) 이하, 15,500,000 PSI (106,869 MPa) 이하, 15,000,000 PSI (103,421 MPa) 이하, 14,500,000 PSI (99,974 MPa) 이하, 또는 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 이하일 수 있다. 또한, 티타늄 합금의 탄성 계수는 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 18,500,000 PSI (127,553 MPa), 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 17,500,000 PSI (120,658 MPa), 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 16,500,000 (113,764 MPa), 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 16,000,000 PSI (110,316 MPa), 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 15,500,000 PSI (106,869 MPa), 또는 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 15,000,000 PSI (103,421 MPa)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금을 포함하는 실시형태에 있어서, 티타늄 합금의 밀도는 0.30lb/in3 (8.3g/cm3) 이하, 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 이하, 0.20 lb/in3 (5.5 g/cm3) 이하, 0.19 lb/in3 (5.3 g/cm3) 이하, 0.18 lb/in3 (5.0 g/cm3) 이하, 또는 0.17 lb/in3 (4.7 g/cm3) 이하일 수 있다. 또한, 티타늄 합금의 밀도는 0.17 lb/in3 (4.7 g/cm3) 내지 0.30 lb/in3 (8.3 g/cm3), 0.17 lb/in3 (4.7g/cm3) 내지 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3), 0.17 lb/in3 (4.7 g/cm3) 내지 0.20 lb/in3 (5.5 g/cm3), 또는 0.17 lb/in3 (4.7 g/cm3) 내지 0.19 lb/in3 (5.3 g/cm3)일 수 있다.
도 4를 참조하면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금의 비강도 및/또는 비가요성은 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 현재의 또는 공지된 티타늄 합금-타입 재료의 외측의 그래프 영역으로 이동된다. 예를 들어, 티타늄 합금의 비강도는 현재의 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 공지된 티타늄 합금-타입 재료의 비강도보다 클 수 있다 (예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 B). 증가된 비강도는, 공지된 티타늄 합금을 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여 결과적으로 클럽 헤드 중량을 감소시키거나 자유재량 중량을 증가시킬 수 있다. 추가의 예를 들면, 티타늄 합금의 비가요성은 현재의 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 공지된 티타늄 합금의 비가요성보다 클 수 있다 (예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 C). 증가된 비가요성은, 공지된 티타늄 합금을 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여, 결과적으로 클럽 헤드 본체의 가요성을 증가시켜, 충돌시 골프 공으로의 에너지 전달을 증가시킬 수 있다. 많은 실시형태에 있어서, 티타늄 합금의 비강도 및 비가요성은 공지된 티타늄 합금-타입 재료 각각의 비강도 및 비가요성보다 클 수 있다 (예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 D).
클럽 헤드(100)의 본체(10)가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금을 포함하는 실시형태에 있어서, 티타늄 합금은 원하는 비강도 및 비가요성을 달성할 수 있는 임의의 조성을 가질 수 있다.
iii). 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 알루미늄 합금을 포함하는 본체
클럽 헤드(100)의 본체가 알루미늄 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 알루미늄 합금의 비강도는 600,000 PSI/lb/in3 (149 MPa/g/cm3) 이상일 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금의 비가요성은 650,000 PSI/lb/in3 (162 MPa/g/cm3) 이상, 700,000 PSI/lb/in3 (174 MPa/g/cm3) 이상, 750,000 PSI/lb/in3 (187 MPa/g/cm3) 이상, 800,000 PSI/lb/cm3 (199 MPa/g/cm3) 이상, 850,000 PSI/lb/in3 (212 MPa/g/cm3) 이상, 900,000 PSI/lb/in3 (224 MPa/g/cm3) 이상, 950,000 PSI/lb/in3 (237 MPa/g/cm3) 이상, 1,000,000 PSI/lb/in3 (249 MPa/g/cm3) 이상일 수 있다. 추가의 예를 들면, 알루미늄 합금의 비강도는 600,000 PSI/lb/in3 (149 MPa/g/cm3) 내지 1,000,000 PSI/lb/in3 (249 MPa/g/cm3), 700,000 PSI/lb/in3 (174 MPa/g/cm3) 내지 1,000,000 PSI/lb/in3 (249 MPa/g/cm3), 800,000 PSI/lb/in3 (199 MPa/g/cm3) 내지 1,000,000 PSI/lb/in3 (249 MPa/g/cm3), 또는 900,000 PSI/lb/in3 (224 MPa/g/cm3) 내지 1,000,000 PSI/lb/in3 (249 MPa/g/cm3)일 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 알루미늄 합금의 비강도는 현재의 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 공지된 알루미늄 합금-타입 재료의 비강도보다 클 수 있다. 증가된 비강도는, 공지된 알루미늄 합금을 갖는 유사한 클럽 헤드에 비해 결과적으로 클럽 헤드 중량을 감소시키거나 자유재량 중량을 증가시킬 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 알루미늄 합금의 비가요성은 현재의 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 공지된 알루미늄 합금-타입 재료의 비가요성보다 클 수 있다. 증가된 비가요성은, 공지된 알루미늄 합금을 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여 결과적으로 클럽 헤드 본체의 가요성을 증가시킴으로써 충돌시 골프 공으로의 에너지 전달을 증가시킬 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체(10)가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 알루미늄 합금을 포함하는 실시형태에 있어서, 알루미늄 합금은 원하는 비강도 및 비가요성을 달성할 수 있는 임의의 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 7.3-8.3 중량%의 아연, 2.2-3.0 중량%의 마그네슘, 1.6-2.4 중량%의 구리, 0.05-0.15 중량%의 지르코늄을 갖고, 나머지 합금 조성은 알루미늄 및 다른 미량 원소인 알루미늄 7068 합금을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 알루미늄 7068 합금을 포함하는 알루미늄 합금의 미량 원소는 0.12 중량% 미만의 규소, 0.15 중량% 미만의 철, 0.10 중량% 미만의 망간, 0.05 중량% 미만의 크롬 또는 0.10 중량% 미만의 티타늄을 포함할 수 있다.
많은 실시형태에 있어서, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 알루미늄 합금은 크라운(30), 소울(34), 전방 단부(22), 후방 단부(24), 힐 부분(26), 토 부분(28), 또는 클럽 헤드(100)의 본체(10) 상의 전술한 위치들의 조합 중 적어도 일 부분 상에 위치될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 알루미늄 합금은 클럽 헤드(100)의 크라운(30)의 일부분 상에 위치된다. 이러한 실시형태에 있어서, 알루미늄 합금은 크라운(30)의 외부 표면을 통해 내부 표면까지 연장되어 두께를 규정한다. 많은 실시형태에 있어서, 두께는 1.00 ㎜ 이하, 0.95 ㎜ 이하, 0.90 ㎜ 이하, 0.85 ㎜ 이하, 0.80 ㎜ 이하, 0.75 mm 이하, 0.70 mm 이하, 0.65 mm 이하, 0.60 mm 이하, 0.55 mm 이하 또는 0.50 mm 이하일 수 있다.
iv). 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 복합물 재료를 포함하는 본체
클럽 헤드(100)의 본체가 복합물 재료를 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 복합물 재료의 비강도는 2,000,000 PSI/lb/in3 (498 MPa/g/cm3)보다 클 수 있다. 예를 들어, 복합물 재료의 비강도는 2,250,000 PSI/lb/in3 (560 MPa/g/cm3) 이상, 2,500,000 PSI/lb/in3 (623 MPa/g/cm3) 이상, 2,750,000 PSI/lb/in3 (685 MPa/g/cm3) 이상, 3,000,000 PSI/lb/in3 (747 MPa/g/cm3) 이상, 3,250,000 PSI/lb/in3 (810 MPa/g/cm3) 이상, 3,500,000 PSI/lb/in3 (872 MPa/g/cm3) 이상, 또는 3,750,000 PSI/lb/in3 (934 MPa/g/cm3) 이상, 또는 4,000,000 PSI/lb/in3 (996 MPa/g/cm3) 이상일 수 있다. 추가의 예를 들면, 복합물 재료의 비강도는 2,000,000 PSI/lb/in3 (498 MPa/g/cm3) 내지 4,000,000 PSI/lb/in3 (996 MPa/g/cm3), 2,250,000 PSI/lb/in3 (560 MPa/g/cm3) 내지 4,000,000 PSI/lb/in3 (996 MPa/g/cm3), 2,500,000 PSI/lb/in3 (623 MPa/g/cm3) 내지 4,000,000 PSI/lb/in3 (996 MPa/g/cm3), 2,750,000 PSI/lb/in3 (685 MPa/g/cm3) 내지 4,000,000 PSI/lb/in3 (996 MPa/g/cm3), 또는 3,000,000 PSI/lb/in3 (747 MPa/g/cm3) 내지 4,000,000 PSI/lb/in3 (996 MPa/g/cm3)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체가 복합물 재료를 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 복합물 재료의 비가요성은 0.0150 이상, 0.0175 이상, 0.0200 이상, 0.0225 이상, 0.0250 이상, 0.0275 이상, 0.0300 이상, 0.0325 이상, 0.0350 이상, 0.0375 이상, 또는 0.0400 이상일 수 있다. 또한, 복합물 재료의 비가요성은 0.0150 내지 0.0400, 0.0200 내지 0.0400, 0.0250 내지 0.0400 또는 0.0300 내지 0.0400일 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 복합물 재료의 비강도는 현재의 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 공지된 복합물 재료의 비강도보다 클 수 있다. 증가된 비강도는 공지된 복합물 재료를 갖는 유사한 클럽 헤드에 비해 결과적으로 클럽 헤드 중량을 감소시키거나 자유재량 중량을 증가시킬 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 복합물 재료의 비가요성은 현재의 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 공지된 복합물 재료의 비가요성보다 클 수 있다. 증가된 비가요성은 공지된 복합물 재료를 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여 결과적으로 클럽 헤드 본체의 가요성이 증가되며, 그에 따라 충돌시 골프 공으로의 에너지 전달이 증가된다.
클럽 헤드(100)의 본체(10)가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 복합물 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 복합물 재료는 원하는 비강도 및 비가요성을 달성할 수 있는 임의의 조성을 가질 수 있다. 많은 실시형태에 있어서, 복합물 재료는 크라운(30), 소울(34), 전방 단부(22), 후방 단부(24), 힐 부분(26), 토 부분(28) 또는 클럽 헤드(100)의 본체(10) 상의 전술한 위치들의 조합 중 적어도 일부분 상에 위치될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 복합물 재료는 클럽 헤드(100)의 크라운(30)의 일부분 상에 위치된다. 이들 실시형태에 있어서, 복합물 재료는 크라운(30)의 외부 표면을 통해 내부 표면까지 연장되어 두께를 규정한다. 많은 실시형태에 있어서, 두께는 1.00 ㎜ 이하, 0.95 ㎜ 이하, 0.90 ㎜ 이하, 0.85 ㎜ 이하, 0.80 ㎜ 이하, 0.75 mm 이하, 0.70 mm 이하, 0.65 mm 이하, 0.60 mm 이하, 0.55 mm 이하, 또는 0.50 mm 이하일 수 있다.
b). 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 재료를 포함하는 페이스플레이트
많은 실시형태에 있어서, 클럽 헤드 페이스플레이트(14)는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함한다. 일부 실시형태에 있어서는, 전체 페이스플레이트(14)가 상기 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서는, 페이스플레이트(14)의 적어도 일부분이 상기 재료를 포함하고 페이스플레이트(14)의 나머지가 상이한 재료 또는 복수의 재료를 포함할 수 있다. 많은 실시형태에 있어서, 페이스플레이트(14) 상의 재료는 페이스플레이트(14)의 적어도 일부를 형성하도록 시트 재료로 형성된다.
일부 실시형태에 있어서, 재료는 처리(예를 들어 특정 파라미터로 열처리)된 후에 골프 클럽 헤드에 사용된 현재의 재료와 비교하여 보다 큰 비강도 및/또는 보다 큰 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 재료는 열처리 또는 다른 처리 기술 없이 골프 클럽 헤드에 사용되는 현재의 재료와 비교하여 보다 큰 비강도 및/또는 보다 큰 비가요성을 갖는다. 이들 실시형태에 있어서, 재료는 골프 클럽 헤드에 사용되는 현재의 재료와 비교하여 비강도 및/또는 비가요성을 더욱 증가시키도록 처리(예를 들어 열처리)될 수 있다.
i). 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 스틸 합금을 포함하는 페이스플레이트
도 3은, 본원에 기재된 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료와 비교하여, 현재의 골프 클럽 헤드 페이스플레이트에 사용되는 다양한 공지된 스틸 합금-타입 재료의 비강도(즉, 강도-대-중량 비)와 비가요성(즉, 강도-대-모듈러스 비)의 범위를 도시한다. 현재의 골프 클럽 헤드 페이스플레이트에 사용되는 많은 공지된 스틸 합금은 828,000 PSI/lb/in3 (206 MPa/g/cm3) 미만의 비강도, 0.0082 미만의 비가요성, 220,000 PSI (1517 MPa) 미만의 항복 강도, 및 35,000,000 PSI (241,317 MPa) 초과의 탄성 계수를 갖는다.
클럽 헤드(100)의 페이스플레이트가 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 비강도는 650,000 PSI/lb/in3 (162 MPa/g/㎤) 이상일 수 있다.
예를 들어, 스틸 합금의 비강도는 700,000 PSI/lb/in3 (174 MPa/g/cm3) 이상, 750,000 PSI/lb/in3 (187 MPa/g/cm3) 이상, 800,000 PSI/lb/in3 (199 MPa/g/cm3) 이상, 810,000 PSI/lb/in3 (202 MPa/g/cm3) 이상, 820,000 PSI/lb/in3 (204 MPa/g/cm3) 이상, 830,000 PSI/lb/in3 (207 MPa/g/cm3) 이상, 840,000 PSI/lb/in3 (209 MPa/g/cm3) 이상, 850,000 PSI/lb/in3 (212 MPa/g/cm3) 이상, 875,000 PSI/lb/in3 (218 MPa/g/cm3) 이상, 900,000 PSI/lb/in3 (224 MPa/g/cm3) 이상, 또는 925,000 PSI/lb/in3 (230 MPa/g/cm3) 이상, 950,000 PSI/lb/in3 (237 MPa/g/cm3) 이상, 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3) 이상, 1,000,000 PSI/lb/in3 (249 MPa/g/cm3) 이상, 1,050,000 PSI/lb/in3 (262 MPa/g/cm3) 이상, 1,100,000 PSI/lb/in3 (274 MPa/g/cm3) 이상, 1,115,000 PSI/lb/in3 (278 MPa/g/cm3) 이상, 1,120,000 PSI/lb/in3 (279 MPa/g/cm3) 이상, 1,1300,000 PSI/lb/in3 (282 MPa/g/cm3) 이상, 1,140,000 PSI/lb/in3 (284 MPa/g/cm3) 이상, 1,150,000 PSI/lb/in3 (287 MPa/g/cm3) 이상, 1,175,000 PSI/lb/in3 (293 MPa/g/cm3) 이상, 또는 1,200,000 PSI/lb/in3 (299 MPa/g/cm3) 이상일 수 있다.
추가의 예를 들면, 스틸 합금의 비강도는 830,000 PSI/lb/in3 (207 MPa/g/cm3) 내지 1,200,000 PSI/lb/in3 (299 MPa/g/cm3), 850,000 PSI/lb/in3 (212 MPa/g/cm3) 내지 1,200,000 PSI/lb/in3 (299 MPa/g/cm3), 900,000 PSI/lb/in3 (224 MPa/g/cm3) 내지 1,200,000 PSI/lb/in3 (299 MPa/g/cm3), 950,000 PSI/lb/in3 (237 MPa/g/cm3) 내지 1,200,000 PSI/lb/in3 (299 MPa/g/cm3), 또는 1,000,000 PSI/lb/in3 (249 MPa/g/cm3) 내지 1,200,000 PSI/lb/in3 (299 MPa/g/cm3)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 페이스플레이트가 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 비가요성은 0.0060 이상일 수 있다. 예를 들어, 스틸 합금의 비가요성은 0.0065 이상, 0.0070 이상, 0.0075 이상, 0.0080 이상, 0.0082 이상, 또는 0.0085 이상, 0.0090 이상, 0.0095 이상, 0.0100 이상, 0.0105 이상, 0.0110 이상, 0.0115 이상, 0.0120 이상, 0.0125 이상, 0.0130 이상, 0.0135 이상, 0.0140 이상, 0.0145 이상, 또는 0.0150 이상일 수 있다. 또한, 스틸 합금의 비가요성은 0.0080 내지 0.0150, 0.0085 내지 0.0150, 0.0090 내지 0.0150 사이, 0.0095 내지 0.0150, 0.0100 내지 0.0150, 0.0080 내지 0.0140, 0.0090 내지 0.0140, 또는 0.0100 내지 0.0140일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 페이스플레이트가 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 갖는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 항복 강도는 220,000 PSI (1517 MPa) 이상, 230,000 PSI (1586 MPa) 이상, 240,000 PSI (1655 MPa) 이상, 250,000 PSI (1724 MPa) 이상, 260,000 PSI (1793 MPa) 이상, 270,000 PSI (1862 MPa) 이상, 280,000 PSI (1931 MPa) 이상, 290,000 PSI (1999 MPa) 이상, 또는 300,000 PSI (2068 MPa) 이상일 수 있다. 또한 스틸 합금의 항복 강도는 220,000 PSI (1517 MPa) 내지 300,000 PSI (2068 MPa), 230,000 PSI (1586 MPa) 내지 300,000 PSI (2068 MPa), 250,000 PSI (1724 MPa) 내지 300,000 PSI (2068 MPa), 260,000 PSI (1793 MPa) 내지 300,000 PSI (2068 MPa), 또는 270,000 PSI (1862 MPa) 내지 300,000 PSI (2068 MPa)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 페이스플레이트가 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 탄성 계수는 35,000,000 PSI (241,317 MPa) 이하, 또는 32,500,000 PSI (224,080 MPa) 이하, 30,000,000 PSI (206,843 MPa) 이하, 28,500,000 PSI (196,501 MPa) 이하, 27,500,000 PSI (189,606 MPa) 이하, 25,000,000 PSI (172,369 MPa) 이하, 또는 22,500,000 PSI (137,895 MPa) 이하일 수 있다. 또한, 스틸 합금의 탄성 계수는 22,500,000 PSI (137,895 MPa) 내지 35,000,000 PSI (241,317 MPa), 22,500,000 PSI (137,895 MPa) 내지 32,500,000 PSI (224,080 MPa), 22,500,000 PSI (137,895 MPa) 내지 30,000,000 PSI (206,843 MPa), 또는 22,500,000 PSI (137,895 MPa) 내지 27,500,000 PSI (189,606 MPa)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 페이스플레이트가 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 밀도는 0.40 lb/in3 (11.0 g/cm3) 이하, 0.35 lb/in3 (9.7 g/cm3) 이하, 0.30 lb/in3 (8.3 g/cm3) 이하, 0.29 lb/in3 (8.0 g/cm3) 이하, 0.28 lb/in3 (7.8 g/cm3) 이하, 0.27 lb/in3 (7.5 g/cm3) 이하, 0.26 lb/in3 (7.2 g/cm3) 이하, 또는 0.25 lb/in3 (6.9 g/㎤) 이하일 수 있다. 또한, 스틸 합금의 밀도는 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.40 lb/in3 (11.0 g/cm3), 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.35 lb/in3 (9.7 g/cm3), 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.30 lb/in3 (8.3 g/cm3), 또는 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.28 lb/in3 (7.8 g/cm3)일 수 있다.
도 3을 참조하면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금의 비강도 및/또는 비가요성은 골프 클럽 헤드 페이스플레이트에 사용되는 현재의 스틸 합금-타입 재료의 외측의 그래프 영역으로 이동된다. 예를 들어, 스틸 합금의 비강도는 현재의 골프 클럽 헤드 페이스플레이트에 사용되는 공지된 스틸 합금-타입 재료의 비강도보다 클 수 있다 (예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 B). 증가된 비강도는 공지된 스틸 합금을 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여 결과적으로 클럽 헤드 중량을 감소시키거나 자유재량 중량을 증가시킬 수 있다. 추가의 예를 들면, 스틸 합금의 비가요성은 현재의 골프 클럽 헤드 페이스플레이트에 사용되는 공지된 스틸 합금-타입 재료의 비가요성보다 클 수 있다 (예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 C). 증가된 비가요성은 공지된 스틸 합금을 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여 결과적으로 페이스플레이트의 가요성이 증가함으로써 충돌시 골프 공으로의 에너지 전달을 증가시킬 수 있다. 많은 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 비강도 및 비가요성은 공지된 스틸 합금-타입 재료 각각의 비강도 및 비가요성보다 클 수 있다(예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 D).
클럽 헤드(100)의 페이스플레이트(14)가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금을 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금은 원하는 비강도 및 비가요성을 달성할 수 있는 임의의 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 스틸 합금은 18.0-19.0 중량%의 니켈, 8.5-9.5 중량%의 코발트, 4.6-5.2 중량%의 몰리브덴을 갖고, 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 C300 스틸을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, C300 스틸을 포함하는 스틸 합금의 미량 원소는 0.5-0.8 중량%의 티타늄, 0.05-0.15 중량%의 알루미늄, 0.5 중량% 미만의 크롬, 0.5 중량% 미만의 구리, 0.1 중량% 미만의 망간, 0.1 중량% 미만의 규소, 0.3 중량% 미만의 탄소, 0.01 중량% 미만의 인, 또는 0.01 중량% 미만의 황을 포함할 수 있다. 이 예에서, C300 스틸 합금의 밀도는 0.289 lb/in3 (7.99 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, C300을 포함하는 스틸 합금은, 스틸 합금을 대략 830℃로 대략 60 분간 가열하고, 이어서 스틸 합금을 대략 480℃에서 대략 4시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 이 예에서, 열처리 공정의 결과, C300 스틸 합금강이 268,000 PSI (1848 MPa)의 항복 강도, 23,700,000 PSI (163,410 MPa)의 탄성 계수, 928,428 PSI/lb/in3 (231 MPa/g/cm3)의 비강도, 및 0.0113의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, C300을 포함하는 스틸 합금은, 스틸 합금을 750-900℃로 45-90분 동안 가열한 다음 스틸 합금을 400-550℃로 3-5시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은, 11.0-13.0 중량%의 코발트, 18.0-19.0 중량%의 니켈, 4.5-5.5 중량%의 몰리브덴, 1.0-2.0 중량%의 티타늄을 함유하고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 C350 스틸을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, C350 스틸을 포함하는 스틸 합금의 미량 원소는 0.05-0.15 중량%의 알루미늄, 0.03 중량% 이하의 탄소, 0.01 중량% 이하의 인, 0.10 중량% 이하의 규소, 0.50 중량% 이하의 구리, 0.10 중량% 이하의 망간, 0.01 중량% 이하의 황 및 0.50 중량% 이하의 크롬을 포함할 수 있다. 이 예에서, C350 스틸 합금의 밀도는 0.292 lb/in3 (8.08 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, C350을 포함하는 스틸 합금은, 스틸 합금을 대략 830℃로 대략 60분 동안 가열하고, 이어서 스틸 합금을 대략 512℃로 대략 4시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 이 예에서, 열처리 공정의 결과, C350 스틸 합금강은 349,000 PSI (2406 MPa)의 항복 강도, 26,900,000 PSI (185,470 MPa)의 탄성 계수, 1,195,615 PSI/lb/in3 (298 MPa/g/㎤)의 비강도, 및 0.0130의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, C350을 포함하는 스틸 합금은, 스틸 합금을 750-900℃로 45-90분 동안 가열하고, 이어서 스틸 합금을 450-550℃로 5-7시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은, 2.0-3.0 중량%의 크롬, 14.0-16.0 중량%의 코발트, 10.0-12.0 중량%의 니켈, 1.0-2.0 중량%의 몰리브덴을 갖고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 Ni-Co-Cr 스틸 합금을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, Ni-Co-Cr 스틸 합금의 미량 원소는 0.35 중량% 이하의 탄소를 포함할 수 있다. 이 예에서, Ni-Co-Cr 스틸 합금의 밀도는 0.288 lb/in3 (7.97 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, Ni-Co-Cr 스틸 합금을 포함하는 스틸 합금은, 스틸 합금을 대략 915℃로 대략 60분 동안 가열한 다음 액체 질소 내에서 -73℃에서 대략 60분 동안 극저온 냉동시키고, 이어서 스틸 합금을 대략 482℃로 대략 6시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 이 예에서, 열처리 공정의 결과, Ni-Co-Cr 스틸 합금강은 275,000 PSI (1896 MPa)의 항복 강도, 25,900,000 PSI (178,570 MPa)의 탄성 계수, 954,861 PSI/lb/in3 (238 MPa/g/㎤)의 비강도, 0.0106의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, Ni-Co-Cr 스틸 합금은, 스틸 합금을 850-950℃로 45-90분 동안 가열한 다음 액체 질소 내에서 45-90분 동안 선택적으로 극저온 냉동하고, 이어서 스틸 합금을 450-550℃로 4-6시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은, 2.0-3.0 중량%의 크롬, 15.0-16.5 중량%의 코발트, 12.0-13.0 중량%의 니켈, 1.0-2.0 중량%의 몰리브덴을 갖고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 Ni-Co-Cr 스틸 합금을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, Ni-Co-Cr 스틸 합금의 미량 원소는 0.4 중량% 이하의 탄소를 포함할 수 있다. 이 예에서, Ni-Co-Cr 스틸 합금의 밀도는 0.284 lb/in3 (7.86 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, Ni-Co-Cr 스틸 합금을 포함하는 스틸 합금은, 스틸 합금을 대략 968℃로 약 60분 동안 가열한 다음 -73℃에서 대략 60분 동안 액체 질소 내에서 극저온 냉동시키고, 스틸 합금을 대략 482℃로 대략 2.5시간 동안 가열한 다음 -73℃에서 대략 60분 동안 액체 질소 내에서 극저온 냉동시키고, 스틸 합금을 대략 482℃로 대략 2.5시간 동안 가열한 다음 -73℃에서 대략 60분 동안 액체 질소 내에서 극저온 냉동시키는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 이 예에서, 열처리 공정의 결과, Ni-Co-Cr 스틸 합금강이 300,000 PSI (2068 MPa)의 항복 강도, 27,100,000 PSI (186,850 MPa)의 탄성 계수, 1,056,338 PSI/lb/in3 (263 MPa/g/cm3)의 비강도, 및 0.0111의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, Ni-Co-Cr 스틸 합금은, 스틸 합금을 900-1050℃로 45-60분 동안 가열한 다음 45-90분 동안 액체 질소 내에서 선택적으로 극저온 냉동하고, 스틸 합금을 450-550℃로 1.5-3.5시간 동안 가열한 다음 액체 질소 내에서 45-90분 동안 선택적으로 극저온 냉동하고, 스틸 합금을 대략 400-550℃로 1.5-3.5시간 동안 가열한 다음 액체 질소 내에서 대략 45-90분 동안 선택적으로 극저온 냉동하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 더 가벼운 스틸 합금은 11.0-12.5 중량%의 크롬, 1.0-2.0 중량%의 코발트, 11.0-12.5 중량%의 니켈, 0.5-1.5 중량%의 몰리브덴, 1.5 -2.5 중량%의 티타늄을 함유하고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 565 스틸을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 565 스틸을 포함하는 스틸 합금의 미량 원소는 0.05 중량% 이하의 탄소, 0.04 중량% 이하의 인, 0.03 중량% 이하의 황 및 0.5 중량% 이하의 알루미늄을 포함할 수 있다. 이 예에서, 565 스틸 합금의 밀도는 0.284 lb/in3 (7.87 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 이 예에서, 565 스틸 합금 스캔은 265,000 PSI (1827 MPa)의 항복 강도, 24,000,000 PSI (165,470 MPa)의 탄성 계수, 931,799 PSI/lb/in3 (232 MPa/g/cm3)의 비강도, 및 0.0110의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은, 3.0-4.5 중량%의 니켈, 1.0-2.0 중량%의 규소, 0.75-1.5 중량%의 크롬, 1.0 중량% 미만의 구리, 1.25 중량% 미만의 망간, 1.0 중량% 미만의 몰리브덴, 0.75 중량% 미만의 바나듐을 갖고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 퀀치 및 템퍼링된 스틸 합금을 포함할 수 있다. 이 예에서, 퀀치 및 템퍼링된 스틸 합금의 밀도는 0.284 lb/in3 (7.86 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 퀀치 및 템퍼링된 스틸 합금은, 스틸 합금을 918℃로 대략 60분 동안 가열한 다음 대략 -73℃에서 대략 8시간 동안 질소 냉각 및 극저온 냉동을 수행하고 그 후 스틸 합금을 대략 260℃에서 대략 2시간 동안 가열한다. 이 예에서, 퀀치 및 템퍼링된 스틸 합금 스캔은 240,000 PSI (1655 MPa)의 항복 강도, 23,600,000 PSI (162,720 MPa)의 탄성 계수, 845,188 PSI/lb/in3 (211 MPa/g/cm3)의 비강도, 및 0.0102의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, 퀀치 및 템퍼링된 스틸 합금은, 스틸 합금을 850-1050℃에서 45-90분 동안 가열한 다음 6-10시간 동안 질소 냉각 및 선택적인 극저온 냉동을 수행하고, 그 후 스틸 합금을 200-350℃에서 3-5시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
ii). 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 티타늄 합금을 포함하는 페이스플레이트
도 4는, 본원에 기술된 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 페이스플레이트 재료와 비교하여, 현재의 골프 클럽 헤드 페이스플레이트에 사용되는 다양한 공지된 티타늄 합금-타입 재료의 비강도(즉, 강도-대-중량 비) 및 비가요성(즉, 강도-대-모듈러스 비)의 범위를 도시한다. 현재의 골프 클럽 헤드 페이스플레이트에 사용되는 많은 공지된 티타늄 합금은 900,000 PSI/lb/in3 (224 MPa/g/cm3) 미만의 비강도, 0.0090 미만의 비가요성, 160,000 PSI (1103 MPa) 미만의 항복 강도 및 18,500,000 PSI (127,553 MPa) 초과의 탄성 계수를 갖는다.
클럽 헤드(100)의 페이스플레이트가 티타늄 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 티타늄 합금의 비강도는 900,000 PSI/lb/in3 (224 MPa/g/cm3) 이상일 수 있다.
예를 들어, 티타늄 합금의 비강도는 910,000 PSI/lb/in3 (227 MPa/g/cm3) 이상, 920,000 PSI/lb/in3 (229 MPa/g/cm3) 이상, 930,000 PSI/lb/in3 (232 MPa/g/cm3) 이상, 930,500 PSI/lb/in3 (232 MPa/g/cm3) 이상, 940,000 PSI/lb/in3 (234 MPa/g/cm3) 이상, 950,000 PSI/lb/in3 (237 MPa/g/cm3) 이상, 960,000 PSI/lb/in3 (239 MPa/g/cm3) 이상, 970,000 PSI/lb/in3 (242 MPa/g/cm3) 이상, 980,000 PSI/lb/in3 (244 MPa/g/cm3) 이상, 990,000 PSI/lb/in3 (247 MPa/g/cm3) 이상, 1,000,000 PSI/lb/in3 (249 MPa/g/cm3) 이상, 1,050,000 PSI/lb/in3 (262 MPa/g/cm3) 이상, 1,075,000 PSI/lb/in3 (268 MPa/g/cm3) 이상, 1,100,000 PSI/lb/in3 (274 MPa/g/cm3) 이상, 1,150,000 PSI/lb/in3 (286 MPa/g/cm3) 이상, 1,1200,000 PSI/lb/in3 (279 MPa/g/cm3) 이상, 1,130,000 PSI/lb/in3 (282 MPa/g/cm3) 이상, 1,140,000 PSI/lb/in3 (284 MPa/g/cm3) 이상, 1,150,000 PSI/lb/in3 (287 MPa/g/cm3) 이상, 1,175,000 PSI/lb/in3 (293 MPa/g/cm3) 이상, 1,200,000 PSI/lb/in3 (299 MPa/g/cm3) 이상, 1,250,000 PSI/lb/in3 (312 MPa/g/cm3) 이상, 또는 1,300,000 PSI/lb/in3 (324 MPa/g/cm3) 이상일 수 있다.
추가의 예를 들면, 티타늄 합금의 비강도는 900,000 PSI/lb/in3 (224 MPa/g/cm3) 내지 1,300,000 PSI/lb/in3 (324 MPa/g/cm3), 920,000 PSI/lb/in3 (229 MPa/g/cm3) 내지 1,300,000 PSI/lb/in3 (324 MPa/g/cm3), 930,500 PSI/lb/in3 (232 MPa/g/cm3) 내지 1,300,000 PSI/lb/in3 (324 MPa/g/cm3), 950,000 PSI/lb/in3 (237 MPa/g/cm3) 내지 1300,000 PSI/lb/in3 (324 MPa/g/cm3), 970,000 PSI/lb/in3 (242 MPa/g/cm3) 내지 1300,000 PSI/lb/in3 (324 MPa/g/cm3), 990,000 PSI/lb/in3 (247 MPa/g/cm3) 내지 1,300,000 PSI/lb/in3 (324 MPa/g/cm3), 1,050,000 PSI/lb/in3 (262 MPa/g/cm3) 내지 1,300,000 PSI/lb/in3 (324 MPa/g/cm3), 또는 1,075,000 PSI/lb/in3 (268 MPa/g/cm3) 내지 1,300,000 PSI/lb/in3 (324 MPa/g/cm3)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 페이스플레이트가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금을 포함하는 실시형태에 있어서, 티타늄 합금의 비가요성은 0.0075 이상일 수 있다. 예를 들어, 티타늄 합금의 비가요성은 0.0080 이상, 0.0085 이상, 0.0090 이상, 0.0091 이상, 0.0092 이상, 또는 0.0093 이상, 0.0094 이상, 0.0095 이상, 0.0096 이상, 0.0097 이상, 0.0098 이상, 0.0099 이상, 또는 0.0100 이상, 0.0105 이상, 0.0110 이상, 0.0115 이상, 0.0120 이상, 0.0125 이상, 0.0130 이상, 0.0135 이상, 또는 0.0140 이상일 수 있다.
추가의 예를 들면, 티타늄 합금의 비가요성은 0.0080 내지 0.0140, 0.0085 내지 0.0140, 0.0090 내지 0.0140, 0.0100 내지 0.0140, 0.0105 내지 0.0140, 0.0110 내지 0.0140, 0.0115 내지 0.0140, 0.0120 및 0.0140, 0.0125 내지 0.0140, 0.0130 내지 0.0140, 또는 0.0135 내지 0.0140일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 페이스플레이트가 티타늄 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 티타늄 합금의 항복 강도는 160,000 PSI (1103 MPa) 이상, 161,000 PSI (1110 MPa) 이상, 162,000 PSI (1117 MPa) 이상, 163,000 PSI (1124 MPa) 이상, 164,000 PSI (1131 MPa) 이상, 165,000 PSI (1138 MPa) 이상, 170,000 PSI (1172 MPa) 이상, 175,000 PSI (1207 MPa) 이상, 180,000 PSI (1241 MPa) 이상, 185,000 (1276 MPa) 이상, 190,000 PSI (1310 MPa) 이상, 195,000 PSI (1344 MPa) 이상, 또는 200,000 PSI (1379 MPa) 이상일 수 있다. 또한, 티타늄 합금의 항복 강도는 160,000 PSI (1103 MPa) 내지 200,000 PSI (1379 MPa), 163,000 PSI (1124 MPa) 내지 200,000 PSI (1379 MPa), 165,000 PSI (1138 MPa) 내지 200,000 PSI (1379 MPa), 170,000 PSI (1172 MPa) 내지 200,000 PSI (1379 MPa), 175,000 PSI (1207 MPa) 내지 200,000 PSI (1379 MPa), 또는 180,000 PSI (1241 MPa) 내지 200,000 PSI (1379 MPa)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 페이스플레이트가 티타늄 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 티타늄 합금의 탄성 계수는 18,500,000 PSI (127,553 MPa) 이하, 18,000,000 PSI (124,106 MPa) 이하, 17,500,000 PSI (120,658 MPa) 이하, 17,000,000 PSI (117,211 MPa) 이하, 16,500,000 PSI (113,764 MPa) 이하, 16,000,000 PSI (110,316 MPa) 이하, 15,500,000 PSI (106,869 MPa) 이하, 15,000,000 PSI (103,421 MPa) 이하, 14,500,000 PSI (99,974 MPa) 이하, 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 이하, 13,500,000 PSI (93,079 MPa) 이하, 13,000,000 PSI (89,632 MPa) 이하, 12,500,000 PSI (86,184 MPa) 이하, 또는 12,000,000 PSI (82,737 MPa) 이하일 수 있다. 또한, 티타늄 합금의 탄성 계수는 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 18,500,000 PSI (127,553 MPa), 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 18,000,000 PSI (124,106 MPa), 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 17,500,000 PSI (120,658 MPa), 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 17,000,000 PSI (117,211 MPa), 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 16,500,000 PSI (113,764 MPa), 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 16,000,000 PSI (110,316 MPa), 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 15,500,000 PSI (106,869 MPa), 또는 14,000,000 PSI (96,527 MPa) 내지 15,000,000 PSI (103,421 MPa)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 페이스플레이트가 티타늄 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 티타늄 합금의 밀도는 0.30 lb/in3 (8.3 g/cm3) 이하, 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 이하, 0.20 lb/in3 (5.5 g/cm3) 이하, 0.195 lb/in3 (5.40g/cm3) 이하, 0.19 lb/in3 (5.3g/cm3) 이하, 0.185 lb/in3 (5.12 g/cm3) 이하, 0.18 lb/in3 (5.0 g/cm3) 이하, 0.175 lb/in3 (4.84 g/cm3) 이하, 0.17 lb/in3 (4.7 g/cm3) 이하, 0.165 lb/in3 (4.57 g/cm3) 이하, 또는 0.16 lb/in3 (4.4 g/cm3) 이하일 수 있다. 또한, 티타늄 합금의 밀도는 0.17 lb/in3 (4.7 g/cm3) 내지 0.30 lb/in3 (8.3 g/cm3), 0.17 lb/in3 (4.7 g/cm3) 내지 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3), 0.17 lb/in3 (4.7 g/cm3) 내지 0.20 lb/in3 (5.5 g/cm3), 또는 0.17 lb/in3 (4.7 g/cm3) 내지 0.19 lb/in3 (5.3 g/cm3)일 수 있다.
도 4를 참조하면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금의 비강도 및/또는 비가요성이 골프 클럽 헤드 페이스플레이트에 사용되는 현재의 티타늄 합금-타입의 재료의 외측의 그래프의 영역으로 이동된다. 예를 들어, 티타늄 합금의 비강도는 현재의 골프 클럽 헤드 페이스플레이트에 사용되는 공지된 티타늄 합금-타입 재료의 비강도보다 클 수 있다(예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 B). 증가된 비강도는 공지된 티타늄 합금을 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여 결과적으로 클럽 헤드 중량을 감소시키거나 자유재량 중량을 증가시킬 수 있다. 추가의 예를 들면, 티타늄 합금의 비가요성은 현재의 골프 클럽 헤드 페이스플레이트에 사용되는 티타늄 합금-타입 재료의 비가요성보다 클 수 있다(예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 C). 증가된 비가요성은 공지된 티타늄 합금을 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여 결과적으로 페이스플레이트의 가요성을 증가시킴으로써, 충돌시 골프 공으로의 에너지 전달을 증가시킬 수 있다. 많은 실시형태에 있어서, 티타늄 합금의 비강도 및 비가요성은 공지된 티타늄 합금-타입 재료 각각의 비강도 및 비가요성보다 클 수 있다(예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 D).
클럽 헤드(100)의 페이스플레이트(14)가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금을 포함하는 실시형태에 있어서, 티타늄 합금은 원하는 비강도 및 비가요성을 달성할 수 있는 임의의 조성을 가질 수 있다. 예를 들어, 티타늄 합금은 3-4 중량%의 알루미늄, 7.5-8.5 중량%의 바나듐, 5.5-6.5 중량%의 크롬, 3.5-4.5 중량%의 몰리브덴 및 3.5-4.5 중량%의 지르코늄을 갖고, 나머지 합금 조성은 티타늄 및 다른 미량 원소인 Ti 3-8-6-4-4를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, Ti 3-8-6-4-4를 포함하는 재료의 미량 원소는 0.05 중량% 미만의 탄소, 0.03 중량% 미만의 철, 0.03 중량% 미만의 질소, 또는 0.14 중량% 미만의 산소를 포함할 수 있다. 이 예에서, Ti 3-8-6-4-4 티타늄 합금을 포함하는 재료의 밀도는 0.175 lb/in3 (4.83 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, Ti 3-8-6-4-4를 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 대략 900℃로 대략 30분 동안 가열하고, 이어서 티타늄 합금을 대략 480℃로 대략 16시간 동안 가열하는 열처리를 받을 수 있다. 이 예에서, 열처리 공정의 결과, Ti 3-8-6-4-4 티타늄 합금은 185,000 PSI (1276 MPa)의 항복 강도, 14,400,000 PSI (99,280 MPa)의 탄성 계수, 1,060,172 PSI/lb/in3 (264 MPa/g/cm3)의 비강도 및 0.0128의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변할 수 있다. 예를 들어, Ti 3-8-6-4-4를 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 800-1000℃로 15-75분 동안 가열하고, 이어서 티타늄 합금을 400-550℃로 10-20시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 티타늄 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금은 9-11 중량%의 바나듐, 1.6-2.2 중량%의 철 및 2.6-3.4 중량%의 알루미늄을 갖고 나머지 합금 조성은 티타늄 및 다른 미량 원소인 Ti 10-2-3을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, Ti 10-2-3을 포함하는 티타늄 합금의 미량 원소는 0.05 중량% 미만의 탄소, 0.05 중량% 미만의 질소 및 0.13 중량% 미만의 산소를 포함할 수 있다. 이 예에서, Ti 10-2-3 티타늄 합금의 밀도는 0.168 lb/in3 (4.65 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, Ti 10-2-3을 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 대략 760℃로 대략 30분 동안 가열하고, 이어서 티타늄 합금을 대략 385℃로 대략 8시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 열처리 공정의 결과, Ti 10-2-3 티타늄 합금은 180,000 PSI (1241 MPa)의 항복 강도, 16,000,000 PSI (110,320 MPa)의 탄성 계수, 1,071,429 PSI/lb/in3 (267 MPa/g/cm3)의 비강도, 및 0.0113의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, Ti 10-2-3을 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 700-825℃로 15-75분 동안 가열하고, 이어서 티타늄 합금을 300-450℃로 대략 5-15시간 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 티타늄 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금은 14-16 중량%의 바나듐, 2.5-3.5 중량%의 크롬 및 2.5-3.5 중량%의 주석을 갖고, 나머지 합금 조성은 티타늄 및 다른 미량 원소인 Ti 15-3-3-3을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, Ti 15-3-3-3을 포함하는 티타늄 합금의 미량 원소는 0.05 중량% 미만의 탄소, 0.25 중량% 미만의 철, 0.05 중량% 미만의 질소 및 0.13 중량% 미만의 산소를 포함할 수 있다. 이 예에서, Ti 15-3-3-3 티타늄 합금의 밀도는 0.172 lb/in3 (4.76 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, Ti 15-3-3-3를 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 대략 790℃로 대략 30분 동안 가열하고, 이어서 티타늄 합금을 대략 480℃로 대략 8 시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 이 예에서, 열처리 공정의 결과, Ti 15-3-3-3 티타늄 합금은 160,000 PSI (1103 MPa)의 항복 강도, 13,000,000 PSI (89,630 MPa)의 탄성 계수, 930,774 PSI/lb/in3 (232 MPa/g/cm3)의 비강도 및 0.0123의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, Ti 15-3-3-3을 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 700-850℃로 15-75분 동안 가열하고, 이어서 티타늄 합금을 400-550도℃로 5-15시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 티타늄 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금은 15 중량%의 몰리브덴, 5 중량%의 지르코늄, 3 중량%의 알루미늄을 갖고 나머지 합금 조성은 티타늄 및 다른 미량 원소인 Ti 15-5-3을 포함할 수 있다. 이 예에서, Ti 15-5-3 티타늄 합금의 밀도는 0.181 lb/in3 (5.01 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, Ti 15-5-3을 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 대략 850℃로 대략 30분 동안 가열하고, 이어서 티타늄 합금을 대략 500℃로 대략 6시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다 . 이 예에서, 열처리 공정의 결과, Ti 15-5-3 티타늄 합금은 189,000 PSI (1303 MPa)의 항복 강도, 14,500,000 PSI (99,970 MPa)의 탄성 계수, 1,044,199 PSI/lb/in3 (260 MPa/g/㎤)의 비강도 및 0.0130의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, Ti 15-5-3을 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 800-900℃로 15-75분 동안 가열하고, 이어서 티타늄 합금을 400-600℃로 5-7시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 티타늄 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금은 7.5-8.5 중량%의 바나듐, 0.8-1.5 중량%의 알루미늄, 4.0-6.0 중량%의 철을 갖고 나머지 합금 조성은 티타늄 및 다른 미량 원소인 Ti 185를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, Ti 185를 포함하는 티타늄 합금의 미량 원소는 0.07 중량% 이하의 질소, 0.05 중량% 이하의 탄소, 0.25-0.50 중량%의 산소 및 0.80-1.5 중량%의 알루미늄을 포함할 수 있다. 이 예에서, Ti 185 티타늄 합금의 밀도는 0.168 lb/in3 (4.65 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, Ti 185를 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 대략 704℃로 대략 60분 동안 가열하고, 이어서 티타늄 합금을 대략 482℃로 대략 2시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다 . 이 예에서, 열처리 공정의 결과, Ti 185 티타늄 합금은 210,000 PSI (1448 MPa)의 항복 강도, 16,400,000 PSI (113,070 MPa)의 탄성 계수, 1,250,000 PSI/lb/in3 (311 MPa/g/cm3)의 비강도 및 0.0128의 비가요성을 갖는다. 추가의 예를 들면, 일 실시형태에 있어서, Ti 185를 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 대략 675℃로 대략 30분 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 이 예에서, 열처리 공정의 결과, Ti 185 티타늄 합금은 178,000 PSI (1227 MPa)의 항복 강도, 16,500,000 PSI (113,760 MPa)의 탄성 계수, 1,059,524 PSI/lb/in3 (264 MPa/g/cm3)의 비강도 및 0.0108의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변할 수 있다. 예를 들어, Ti 185를 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 600-800℃로 대략 30-90분 동안 가열하는 것 및/또는이어서 티타늄 합금을 대략 400-550℃로 대략 1-3시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 티타늄 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금은 6.0 중량%의 바나듐, 6.0 중량%의 알루미늄, 2.0 중량%의 주석을 갖고, 나머지 합금 조성은 티타늄 및 다른 미량 원소인 Ti 6-6-2를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, Ti 6-6-2를 포함하는 티타늄 합금의 미량 원소는 0.5 중량% 이하의 구리 및 0.5 중량% 이하의 철을 포함할 수 있다. 이 예에서, Ti 6-6-2 티타늄 합금의 밀도는 0.164 lb/in3 (4.54 g/cm3)이다.
또한, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에 있어서, Ti 6-6-2를 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 대략 900℃로 대략 30분 동안 가열한 다음 수중 퀀치(water quench)하고, 이어서 티타늄 합금을 대략 500℃로 대략 6시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 이 예에서, 열처리 공정의 결과, Ti 6-6-2 티타늄 합금은 161,000 PSI (1110 MPa)의 항복 강도, 16,200,000 PSI (111,700 MPa)의 탄성 계수, 981,707 PSI/lb/in3 (245 MPa/g/cm3)의 비강도 및 0.0099의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, Ti 6-6-2를 포함하는 티타늄 합금은, 티타늄 합금을 800-1000℃로 15-75분 동안 가열한 다음 수중 퀀치하고 이어서 티타늄 합금을 400-600℃로 5-7시간 동안 가열하는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 티타늄 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 티타늄 합금은 7-8 중량%의 알루미늄, 2-3 중량%의 몰리브덴, 0.5-1.5 중량%의 철 및 0.5-1.5 중량%의 바나듐을 갖고 나머지 합금 조성은 티타늄 및 다른 미량 원소인 ST721을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, ST 721을 포함하는 티타늄 합금의 미량 원소는 0.25 중량% 미만의 규소, 0.20 중량% 미만의 산소, 0.05 중량% 미만의 탄소 및 0.04 중량% 미만의 질소를 포함할 수 있다. 이 예에서, ST 721 티타늄 합금의 밀도는 0.162 lb/in3 (4.47 g/cm3)이다. 또한, 이 실시형태에 있어서, ST 721 티타늄 합금은 175,000 PSI (1207 MPa)의 항복 강도, 13,900,000 PSI (95,840 MPa)의 탄성 계수, 1,083,519 PSI/lb/in3 (270 MPa/g/cm3)의 비강도 및 0.0126의 비가요성을 갖는다.
II). 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 재료를 갖는 아이언-타입 클럽 헤드
많은 실시형태에 있어서, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 클럽 헤드는 아이언-타입 클럽 헤드 또는 웨지-타입 클럽 헤드일 수 있다. 많은 실시형태에 있어서, 클럽 헤드는 15도 이상, 20도 이상, 25도 이상, 30도 이상, 45도 이상, 50도 이상, 또는 55도 이상의 로프트를 가질 수 있다.
일부 실시형태에 있어서는, 전체 클럽 헤드가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서는, 클럽 헤드의 적어도 일부분이 상기 재료를 포함하고 클럽 헤드의 나머지가 상이한 재료 또는 복수의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에 있어서, 전방 단부(22) 및 호젤(18)을 포함하는 클럽 헤드의 부분은 상기 재료를 포함할 수 있고, 클럽 헤드의 후방 단부(24)는 상이한 재료 또는 복수의 재료를 포함할 수 있다.
도 2는, 본원에 기재된 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료와 비교하여, 현재의 클럽 헤드 본체에 사용되는 다양한 스틸 합금-타입 재료의 비강도(즉, 강도-대-중량 비) 및 비가요성(즉, 강도-대-모듈러스 비)의 범위를 도시한다. 현재의 아이언-타입 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 공지된 스틸 합금-타입 재료는 500,000 PSI/lb/in3 (125 MPa/g/cm3) 미만의 비강도, 0.0060 미만의 비가요성, 170,000 PSI (1172 MPa) 미만의 항복 강도 및 35,000,000 PSI (241,317 MPa) 초과의 탄성 계수를 갖는다.
클럽 헤드(100)의 본체가 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하고 클럽 헤드(100)가 아이언 또는 웨지 타입 클럽 헤드인 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 비강도는 500,000 PSI/lb/in3 (125 MPa/g/cm3) 이상일 수 있다.
예를 들어, 스틸 합금의 비강도는 510,000 PSI/lb/in3 (127 MPa/g/cm3) 이상, 520,000 PSI/lb/in3 (130 MPa/g/cm3) 이상, 530,000 PSI/lb/in3 (132 MPa/g/cm3) 이상, 540,000 PSI/lb/in3 (135 MPa/g/cm3) 이상, 550,000 PSI/lb/in3 (137 MPa/g/cm3) 이상, 560,000 PSI/lb/in3 (139 MPa/g/cm3) 이상, 570,000 PSI/lb/in3 (142 MPa/g/cm3) 이상, 580,000 PSI/lb/in3 (144 MPa/g/cm3) 이상, 590,000 PSI/lb/in3 (147 MPa/g/cm3) 이상, 600,000 PSI/lb/in3 (149 MPa/g/cm3) 이상, 625,000 PSI/lb/in3 (156 MPa/g/cm3) 이상, 675,000 PSI/lb/in3 (168 MPa/g/cm3) 이상, 725,000 PSI/lb/in3 (181 MPa/g/cm3) 이상, 775,000 PSI/lb/in3 (193 MPa/g/cm3) 이상, 825,000 PSI/lb/in3 (205 MPa/g/cm3) 이상, 875,000 PSI/lb/in3 (218 MPa/g/cm3) 이상, 925,000 PSI/lb/in3 (230 MPa/g/cm3) 이상, 또는 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3) 이상일 수 있다.
추가의 예를 들면, 스틸 합금의 비강도는 510,000 PSI/lb/in3 (127 MPa/g/cm3) 내지 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3), 530,000 PSI/lb/in3 (132 MPa/g/cm3) 내지 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3), 550,000 PSI/lb/in3 (137 MPa/g/cm3) 내지 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3), 570,000 PSI/lb/in3 (142 MPa/g/cm3) 내지 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3), 590,000 PSI/lb/in3 (147 MPa/g/cm3) 내지 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3), 625,000 PSI/lb/in3 (156 MPa/g/cm3) 내지 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3), 675,000 PSI/lb/in3 (168 MPa/g/cm3) 내지 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3), 725,000 PSI/lb/in3 (181 MPa/g/cm3) 내지 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3), 775,000 PSI/lb/in3 (193 MPa/g/cm3) 내지 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3), 또는 825,000 PSI/lb/in3 (205 MPa/g/cm3) 내지 975,000 PSI/lb/in3 (243 MPa/g/cm3)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체가 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료을 포함하고 클럽 헤드(100)가 아이언 또는 웨지 타입 클럽 헤드인 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 비가요성은 0.0060 이상일 수 있다. 예를 들어, 스틸 합금의 비가요성은 0.0062 이상, 0.0064 이상, 0.0066 이상, 0.0068 이상, 0.0070 이상, 0.0072 이상, 0.0076 이상, 0.0080 이상, 0.0084 이상, 0.0088 이상, 0.0092 이상, 0.0096 이상, 0.0100 이상, 0.0104 이상, 0.0108 이상, 0.0112 이상, 0.0116 이상, 0.0120 이상, 0.0125 이상, 0.0130 이상, 0.0135 이상, 또는 0.0140 이상일 수 있다.
추가의 예를 들면, 스틸 합금의 비가요성은 0.0060 내지 0.0140, 0.0062 내지 0.0120, 0.0064 내지 0.0120, 0.0066 내지 0.0120, 0.0068 내지 0.0120, 0.0070 내지 0.0120, 0.0080 내지 0.0120, 0.0088 내지 0.0120, 또는 0.0096 내지 0.0120일 수 있다.
일부 실시형태에 있어서, 클럽 헤드(100)의 원하는 로프트 및/또는 라이각(lie angle)을 위한 굽힘을 달성할 수 있도록 본체의 소성 변형을 허용하기 위해, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금의 연신율이 8% 초과, 9% 초과, 10% 초과, 11% 초과, 12% 초과, 13% 초과, 14% 초과, 또는 15% 초과일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체가 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 항복 강도는 170,000 PSI (1172 MPa) 이상, 175,000 PSI (1207 MPa) 이상, 180,000 PSI (1241 MPa) 이상, 185,000 PSI (1276 MPa) 이상, 190,000 PSI (1310 MPa) 이상, 195,000 PSI (1344 MPa) 이상, 200,000 PSI (1379 MPa) 이상, 225,000 PSI (1551 MPa) 이상, 또는 250,000 PSI (1724 MPa) 이상일 수 있다. 또한, 스틸 합금의 항복 강도는 170,000 PSI (1172 MPa) 내지 250,000 PSI (1724 MPa), 175,000 PSI (1207 MPa) 내지 250,000 PSI (1724 MPa), 180,000 PSI (1241 MPa) 내지 250,000 PSI (1724 MPa), 190,000 PSI (1310 MPa) 내지 250,000 PSI (1724 MPa), 또는 200,000 PSI (1379 MPa) 내지 250,000 PSI (1724 MPa)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체가 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 탄성 계수는 35,000,000 PSI (241,317 MPa) 이하, 32,500,000 PSI (224,080 MPa) 이하, 30,000,000 PSI (206,843 MPa) 이하, 28,000,000 PSI (193,053 MPa) 이하, 27,500,000 PSI (189,606 MPa) 이하, 27,000,000 PSI (186,159 MPa) 이하, 26,500,000 PSI (182,711 MPa) 이하, 26,000,000 PSI (179,264 MPa) 이하, 25,500,000 PSI (175,816 MPa) 이하, 또는 25,000,000 PSI (172,369 MPa) 이하일 수 있다. 또한, 스틸 합금의 탄성 계수는 25,500,000 PSI (172,369 MPa) 내지 35,000,000 PSI (241,317 MPa), 25,000,000 PSI (172,369 MPa) 내지 30,000,000 PSI (206,843 MPa), 또는 25,000,000 PSI (172,369 MPa) 내지 27,000,000 PSI (186,159 MPa)일 수 있다.
클럽 헤드(100)의 본체가 스틸 합금을 포함하는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 밀도는 0.40 lb/in3 (11.0 g/cm3) 이하, 0.35 lb/in3 (9.7 g/cm3) 이하, 0.30 lb/in3 (8.3 g/cm3) 이하, 0.29 lb/in3 (8.0 g/cm3) 이하, 0.28 lb/in3 (7.8 g/cm3) 이하, 0.27 lb/in3 (7.5 g/cm3) 이하, 0.26 lb/in3 (7.2 g/cm3) 이하, 또는 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 이하일 수 있다. 또한, 스틸 합금의 밀도는 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.40 lb/in3 (11.0 g/cm3), 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.35 lb/in3 (9.7 g/cm3), 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.30 lb/in3 (8.3 g/cm3), 및 0.25 lb/in3 (6.9 g/cm3) 내지 0.28 lb/in3 (7.8 g/cm3)일 수 있다.
도 2를 참조하면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금의 비강도 및/또는 비가요성이 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 현재의 스틸 합금-타입 재료의 외측의 그래프 영역으로 이동된다. 예를 들어, 스틸 합금의 비강도는 현재의 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 공지된 스틸 합금-타입 재료의 비강도보다 클 수 있다(예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 B). 증가된 비강도는 공지된 스틸 합금을 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여 결과적으로 클럽 헤드 중량를 감소시키거나 자유재량 중량을 증가시킬 수 있다. 추가의 예를 들면, 스틸 합금의 비가요성은 현재의 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 공지된 스틸 합금-타입 재료의 비가요성보다 클 수 있다(예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 C). 증가된 비가요성은 공지된 스틸 합금을 갖는 유사한 클럽 헤드와 비교하여 결과적으로 클럽 헤드 본체의 가요성을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 충돌시 골프 공으로의 에너지 전달이 증가된다. 많은 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 비강도 및 비탄성은 공지된 스틸 합금-타입 재료 각각의 비강도 및 비가요성보다 클 수 있다(예를 들어, 도 5에서 재료 A와 비교된 재료 D).
클럽 헤드(100)의 본체가 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금을 포함하는 실시형태에 있어서, 스틸 합금은 원하는 비강도 및 비가요성을 달성할 수 있는 임의의 조성을 가질 수 있다. 또한, 많은 실시형태에 있어서, 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 상기 스틸 합금은 열처리 공정을 거칠 수 있다. 많은 실시형태에 있어서, 열처리 공정은, 스틸 합금을 대략 850℃로 적어도 30분 동안 가열하고, 스틸 합금을 퀀치하고, 적어도 하나의 템퍼링 단계(즉, 제 1 템퍼링 단계)를 수행하는 것을 포함한다. 많은 실시형태에 있어서, 적어도 하나의 템퍼링 단계는, 스틸 합금을 대략 600-700℃ 미만의 온도로 적어도 30분 동안 가열하는 것과, 스틸 합금을 공기 중에서 또는 실온에서 냉각시키는 것을 포함한다. 일부 실시형태에 있어서, 열처리 공정은 스틸 합금을 대략 600-700℃ 미만의 온도로 적어도 30분 동안 가열하는 것과, 스틸 합금을 공기 중에서 또는 실온에서 냉각시키는 것을 포함하는 추가의 템퍼링 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 추가의 템퍼링 단계의 온도는 제 1 템퍼링 단계의 온도와 동일하거나 또는 더 낮거나 더 높을 수 있다.
많은 실시형태에 있어서, 적어도 하나의 템퍼링 단계는 원하는 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금의 내부 응력을 완화시킨다. 일부 실시형태에 있어서, 하나 이상의 템퍼링 단계는, 원하는 연신율, 예를 들면 8-10% 초과의 연신율을 유지하면서, 스틸 합금의 내부 응력을 완화시키기 위해 스틸 합금을 대략 200-650℃의 온도로 적어도 30분 동안 가열하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 스틸 합금의 연신율을 8% 초과, 9% 초과, 또는 10% 초과로 유지하면, 스틸 합금을 포함하는 클럽 헤드 본체가, 원하는 로프트 및/또는 라이각으로 구부러질 수 있다.
예를 들어, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료는 0.30-0.43 중량%의 탄소, 0.80-1.1 중량%의 크롬, 0.5-1.0 중량%의 망간, 0.15-0.25 중량%의 몰리브덴, 및 0.15-0.30 중량%의 규소를 갖고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 4140 합금강을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 4140 합금강을 포함하는 재료의 미량 원소는 0.035 중량% 미만의 인과 0.04 중량% 미만의 황을 포함할 수 있다. 이 예에서, 4140 스틸 합금의 밀도는 0.284 lb/in3 (7.85 g/cm3)이다.
이 예에서, 4140 합금강을 포함하는 스틸 합금은, 스틸 합금을 대략 850℃의 온도로 대략 1시간 동안 가열하고, 스틸 합금을 오일 내에서 퀀치하고, 스틸 합금을 대략 400℃에서 대략 4시간 동안 템퍼링하고, 스틸 합금을 공기 중에서 냉각시키고, 스틸 합금을 대략 300℃에서 대략 4시간 동안 템퍼링하고, 스틸 합금을 공기 중에서 냉각시키는 것을 포함하는 예시적인 열처리 공정을 거칠 수 있다. 이 예에서, 열처리 공정의 결과, 4140 스틸 합금은 187,800 PSI (1295 MPa)의 항복 강도, 29,560,000 PSI (203,810 MPa)의 탄성 계수, 662,202 PSI/lb/in3 (165 MPa)의 비강도, 0.0064의 비가요성, 14%의 연신율을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, 4140 합금강을 포함하는 스틸 합금은, 스틸 합금을 800-900℃의 온도로 30-90분 동안 가열하고, 스틸 합금을 오일 내에서 퀀치하고, 스틸 합금을 대략 350-450℃에서 3-4시간 동안 템퍼링하고, 스틸 합금을 공기 중에서 냉각시키고, 스틸 합금을 250-350℃에서 5-7시간 동안 템퍼링하고, 스틸 합금을 공기 중에서 냉각시키는 것을 포함하는 열처리를 받을 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은 1.65-2.00 중량%의 니켈, 0.30-0.43 중량%의 탄소, 0.7-0.9 중량%의 크롬, 0.6-0.8 중량%의 망간, 0.2-0.3 중량%의 몰리브덴 및 0.15-0.30 중량%의 규소를 함유하고 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 4340 합금강을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 4340 합금강을 포함하는 재료의 미량 원소는 0.035 중량% 미만의 인과 0.04 중량% 미만의 황을 포함할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은, 18.0-19.0 중량%의 니켈, 8.5-9.5 중량%의 코발트, 4.6-5.2 중량%의 몰리브덴을 함유하고, 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 C300 스틸을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, C300 스틸을 포함하는 스틸 합금의 미량 원소는 0.5-0.8 중량%의 티타늄, 0.05-0.15 중량%의 알루미늄, 0.5 중량% 미만의 크롬, 0.5 중량% 미만의 구리, 0.1 중량% 미만의 망간, 0.1 중량% 미만의 규소, 0.3 중량% 미만의 탄소, 0.01 중량% 미만의 인 또는 0.01 중량% 미만의 황을 포함할 수 있다.
추가의 예를 들면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 스틸 합금은 3.0-4.5 중량%의 니켈, 1.0-2.0 중량%의 규소, 0.75-1.5 중량%의 크롬, 1.0 중량% 미만의 구리, 1.25 중량% 미만의 망간, 1.0 중량% 미만의 몰리브덴, 0.75 중량% 미만의 바나듐을 함유하고, 나머지 합금 조성은 철 및 다른 미량 원소인 퀀치 및 템퍼링된 스틸 합금을 포함할 수 있다. 이 예에서, 퀀치 및 템퍼링된 스틸 합금의 밀도는 0.284 lb/in3 (7.86 g/cm3)이다.
이 예에서, 상기 퀀치 및 템퍼링된 스틸 합금은 전술한 비강도 및 비가요성을 달성하기 위해 예시적인 열처리 공정을 거칠 수 있다. 예시적인 열처리 공정은 스틸 합금을 약 918℃에서 대략 60 분간 가열한 다음 대략 -73℃에서 대략 8시간 동안 질소 냉각 및 극저온 냉동을 수행하고, 그 후 스틸 합금을 대략 260℃에서 대략 2시간 동안 가열하는 것을 포함할 수 있다. 이 예에서, 퀀치 및 템퍼링된 스틸 합금 스캔은 220,000 PSI (1517 MPa)의 항복 강도, 23,100,000 PSI (159,270 MPa)의 탄성 계수, 774,755 PSI/lb/in3 (193 MPa/g/cm3)의 비강도, 및 0.0095의 비가요성을 갖는다. 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 변화될 수 있다. 예를 들어, 열처리 공정은, 스틸 합금을 대략 850-1000℃에서 대략 30-90분 동안 가열한 다음, 대략 6-10시간 동안 질소 냉각 및 선택적인 극저온 냉동을 수행하고, 그 후 스틸 합금을 200-350℃에서 대략 1-3시간 동안 가열하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시형태에 있어서, 열처리 파라미터는 원하는 비강도 및 비가요성 파라미터를 달성하기 위해 상이한 스틸 합금 조성에 따라 변할 수 있다.
B. 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 재료의 이점
클럽 헤드(100)의 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료는 내구성을 위한 강도를 유지하면서 클럽 헤드 디자인과 무관하게 클럽 헤드(100)의 원하는 성능 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 재료 또는 복수의 재료를 갖는 클럽 헤드(100)의 성능 특성은, 전술한 바와 같이 증가된 비강도 및 증가된 비가요성을 갖도록 재료를 선택 또는 개발함으로써, 공지된 재료를 갖는 유사한 클럽 헤드에 비추어 개선될 수 있다. 따라서, 상기 재료 또는 복수의 재료를 갖는 클럽 헤드(100)의 성능 특성은 디자인에만 기초하여 달성되었던 성능 특성을 갖는 공지된 재료를 갖는 유사한 클럽 헤드에 비추어 개선될 수 있다.
유사한 재료 등급에 대한 현재의 클럽 헤드 재료의 비강도보다 큰 비강도의 재료를 갖는 클럽 헤드(100)는, 공지된 재료를 갖는 유사한 클럽 헤드에 비해 감소된 중량 또는 증가된 자유재량 중량을 가질 수 있다. 증가된 자유재량 중량은, 중심을 벗어난 타격에 대한 실수완화성을 증가시키기 위해, 원하는 무게 중심 위치를 달성하고 클럽 헤드(100)의 관성 모멘트를 증가시키는데 있어서 설계 융통성을 증가시킨다.
유사한 재료 등급에 대한 현재의 클럽 헤드 재료의 비가요성보다 큰 비가요성의 재료를 갖는 클럽 헤드(100)는, 공지된 재료를 갖는 유사한 클럽 헤드에 비해 증가된 가요성을 갖는다. 증가된 가요성은 골프 공과의 충돌시 에너지 손실을 감소시킴으로써, 공으로의 에너지 전달을 증가시킬 수 있으며, 그 결과 공 속도 및 이동 거리를 증가시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 5는 예시적인 공지된 클럽 헤드 재료 A와 비교되는 다양한 예시적인 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료(즉, 재료 B, C 및 D)를 도시한다. 도 5를 참조하면, 예시적인 재료 B는 현재의 골프 클럽 헤드에 사용된 예시적인 공지된 재료 A와 비교하여 보다 높은 비강도 및 유사한 비가요성을 갖는다. 많은 실시형태에 있어서, 재료 B는 재료 A보다 낮은 밀도를 가질 수 있고, 그에 따라 더 높은 비강도를 가질 수 있다. 따라서, 이들 실시형태에 있어서, 재료 B를 포함하는 클럽 헤드는 공지된 재료 A를 포함하는 클럽 헤드와 비교하여 감소된 중량(그리고 그에 따라 증가된 자유재량 중량)을 가지도록 설계될 수 있다. 또한, 많은 실시형태에 있어서, 재료 B는 공지된 재료 A보다 높은 항복 강도를 가질 수 있고, 그에 따라 더 높은 비강도를 가질 수 있다. 따라서, 이들 실시형태에 있어서, 재료 B를 포함하는 클럽 헤드는 공지된 재료 A를 포함하는 클럽 헤드에 비해 내구성을 유지하면서 감소된 두께를 가질 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 감소된 두께는 추가적인 중량 절감 및 추가의 자유재량 중량 증가를 초래할 수 있다. 따라서, 재료 B를 포함하는 클럽 헤드는 현재의 클럽 헤드 재료 A를 포함하는 클럽 헤드에 비해 중량이 더 가벼울 것이다. 또한, 보다 높은 모듈러스는 증가된 항복 강도의 결과로서 클럽 헤드의 박육화로 인한 가요성에 있어서의 임의의 증가를 상쇄할 것이기 때문에, 재료 B를 포함하는 클럽 헤드는 공지된 재료 A를 포함하는 클럽 헤드와 비교하여 유사한 공 속도를 갖는다.
도 5를 더 참조하면, 예시적인 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료 C는 현재의 골프 클럽 헤드에 사용되는 예시적인 공지된 재료 A보다 높은 비가요성 및 유사한 비강도를 갖는다. 많은 실시형태에 있어서, 재료 C는 공지된 재료 A보다 낮은 탄성 계수, 및 그에 따라 더 높은 비가요성을 가질 수 있다. 따라서, 이들 실시형태에 있어서, 재료 C를 포함하는 클럽 헤드는 유사한 디자인을 갖는 공지된 재료 A를 포함하는 클럽 헤드와 비교하여 증가된 가요성(그리고 그에 따라 골프 공과의 충돌시 증가된 공 속도)을 가질 수 있다. 또한, 많은 실시형태에 있어서, 재료 C는 공지된 재료 A보다 높은 항복 강도 및 그에 따라 더 높은 비가요성을 가질 수 있다. 따라서, 이들 실시형태에 있어서, 재료 C를 포함하는 클럽 헤드는 공지된 재료 A를 포함하는 클럽 헤드에 비해 내구성을 유지하면서 감소된 두께를 가질 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 감소된 두께는 추가적인 중량 절감 및 추가의 자유재량 중량 증가를 초래할 수 있다. 따라서, 보다 높은 밀도는 증가된 항복 강도의 결과로서 클럽 헤드의 박육화로 인한 임의의 중량 절감을 상쇄할 것이기 때문에, 재료 C를 포함하는 클럽 헤드는 공지된 재료 A를 포함하는 클럽 헤드와 비교하여 골프 공과의 충돌시 증가된 공 속도를 가질 것이고 유사한 중량을 가질 것이다.
또, 도 5를 참조하면, 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료 D는 현재의 골프 클럽 헤드에 사용되는 예시적인 공지된 재료 A보다 높은 비강도 및 더 높은 비가요성을 갖는다. 많은 실시형태에 있어서, 재료 D는 공지된 재료 A보다 낮은 밀도 및 그에 따른 더 높은 비강도를 가질 수 있다. 따라서 이들 실시형태에 있어서, 재료 D를 포함하는 클럽 헤드는 재료 A를 포함하는 클럽 헤드와 비교하여 감소된 중량(및 그에 따른 증가된 자유재량 중량)을 갖도록 설계될 수 있다. 추가로, 많은 실시형태에 있어서, 재료 D는 공지된 재료 A보다 낮은 탄성 계수, 및 그에 따라 더 높은 비가요성을 가질 수 있다. 따라서, 이들 실시형태에 있어서, 재료 D를 포함하는 클럽 헤드는 유사한 디자인을 갖는 공지된 재료 A를 포함하는 클럽 헤드에 비해 증가된 가요성(및 그에 따라 골프 공과의 충돌시 증가된 공 속도)을 가질 수 있다. 또한, 많은 실시형태에 있어서, 재료 D는 공지된 재료 A보다 높은 항복 강도를 가질 수 있고, 그에 따라 더 높은 비강도 및/또는 비가요성을 가질 수 있다. 따라서, 이들 실시형태에 있어서, 재료 D를 포함하는 클럽 헤드는 공지된 재료 A를 포함하는 클럽 헤드에 비해 내구성을 유지하면서 감소된 두께를 가질 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 감소된 두께는 추가적인 중량 절감 및 추가의 자유재량 중량 증가를 초래할 수 있다. 따라서, 재료 D를 포함하는 클럽 헤드는, 공지된 재료 A를 포함하는 클럽 헤드보다 중량이 더 가벼울 것이고, 골프 공과의 충돌시 공 속도가 더 빠를 것이다.
따라서, 증가된 비가요성과 조합된 증가된 비강도를 갖는 재료를 포함하는 클럽 헤드는 (공 속도를 증가시키고 자유재량 중량을 증가시킴으로써) 클럽 헤드 성능에 가장 유리할 수 있다. 대조적으로, 증가된 비강도 또는 증가된 비가요성 중 하나를 갖는 재료를 포함하는 클럽 헤드는 성능 이점을 제공할 수 있지만, 증가된 비강도 및 증가된 비가요성의 양자를 갖는 재료를 포함하는 클럽 헤드만큼 많은 이점을 제공하지 못할 수도 있다.
보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료는 특정 재료 조성, 특정 처리 기술(예를 들어, 열처리 파라미터), 특정 제조 방법(예를 들면 주조, 기계가공), 또는 전술한 최적화 기술들의 조합을 이용하여 달성될 수 있다.
C. 보다 강하고 보다 유연하며 보다 가벼운 재료를 갖는 클럽 헤드를 제조하는 방법
골프 클럽 헤드(100)를 제조하는 방법은 페이스플레이트(14) 및 본체(10)를 갖는 클럽 헤드(100)를 형성하는 것을 포함하며, 페이스플레이트(14)와 본체(10) 중 적어도 하나는 비강도 및 비가요성을 갖는 보다 강하고 보다 유연하며 및/또는 보다 가벼운 재료(이하 "재료") 또는 복수의 재료를 갖는다.
일부 실시형태에 있어서, 페이스플레이트(14)는 본체(10)와 별도로 형성되고 본체(10)에 결합되어 클럽 헤드(100)를 형성한다. 다른 실시형태에 있어서, 페이스플레이트(14)는 본체(10) 또는 본체(10)의 일부분과 일체로 형성되어 클럽 헤드(100)를 형성한다. 예를 들어, 일부 실시형태에 있어서, 페이스플레이트(14)와 본체(10)는 함께 형성될 수 있다. 추가의 예를 들면, 일부 실시형태에 있어서, 페이스플레이트(14)는 전방 단부(22), 정상부(30), 바닥부(34), 힐 부분(26), 토 부분(28) 및 호젤(18) 중 적어도 하나를 포함하는 본체의 일 부분으로 형성되지만, 클럽 헤드(100)의 후방 단부(22) 또는 나머지는 별도로 형성될 수 있다. 예를 들어, 페이스플레이트(14)와 본체(10)의 일 부분[예를 들어, 페이스플레이트(14)와 호젤(18)을 포함하는 본체(10)의 전방 단부(22)]는 단일 피스로 단조되고, 본체(10)의 나머지[예를 들면 후방 단부(22)]는 별도의 피스로서 주조되고, 후속적으로 용접 또는 임의의 다른 적절한 방법에 의해 페이스플레이트(14)에 결합될 수 있다.
페이스플레이트(14)가 상기 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 페이스플레이트(14)는 기계가공, 주조, 3D 프린팅, 금속 사출 성형, 단조 또는 임의의 다른 적절한 방법에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 재료 조성물은 골프 클럽 헤드 페이스플레이트에 사용되는 많은 현재의 재료와 유사한 클럽 헤드 페이스플레이트의 기계가공을 허용할 수 있다. 예를 들어, 재료 조성물은 드라이버-타입 클럽 헤드, 페어웨이 우드-타입 클럽 헤드, 하이브리드-타입 클럽 헤드, 아이언-타입 클럽 헤드, 웨지-타입 클럽 헤드 또는 퍼터-타입 클럽 헤드와 같은 다양한 타입의 클럽 헤드를 위해 페이스플레이트의 기계가공을 허용할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 재료 조성물은 골프 클럽 헤드 페이스플레이트에 사용되는 많은 현재의 재료와 유사한 클럽 헤드 페이스플레이트의 주조를 허용할 수 있다. 예를 들어, 재료 조성물은 드라이버-타입 클럽 헤드, 페어웨이 우드-타입 클럽 헤드, 하이브리드-타입 클럽 헤드, 아이언-타입 클럽 헤드, 웨지-타입 클럽 헤드 또는 퍼터-타입 클럽 헤드와 같은 다양한 타입의 클럽 헤드를 위한 페이스플레이트의 주조를 허용할 수 있다.
페이스플레이트(14)가 상기 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 페이스플레이트(14)은 예를 들어 열처리 또는 템퍼링과 같은 하나 이상의 후처리 절차를 거쳐서 재료의 원하는 성질을 달성할 수 있다. 이들 실시형태에 있어서, 다양한 온도에서 다양한 지속시간 동안 열처리 또는 템퍼링하면 결과적으로 재료의 원하는 비강도 및/또는 원하는 비가요성을 얻을 수 있다. 페이스플레이트(14)가 후처리를 경험하는 실시형태에 있어서, 후처리는, 클럽 헤드(100)를 형성하기 위해 페이스플레이트(14)가 본체(10)에 결합되기 전 또는 후에 수행될 수 있다.
본체(10)가 상기 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 본체(10)는 기계가공, 주조, 3D 프린팅, 금속 사출 성형, 단조 또는 임의의 다른 적절한 방법에 의해서 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 재료 조성물은 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 많은 현재의 재료와 유사한 클럽 헤드 본체의 주조를 허용할 수 있다. 예를 들어, 재료 조성물은 드라이버-타입 클럽 헤드, 페어웨이 우드-타입 클럽 헤드, 하이브리드-타입 클럽 헤드, 아이언-타입 클럽 헤드, 웨지-타입 클럽 헤드 또는 퍼터-타입 클럽 헤드와 같은 다양한 타입의 클럽 헤드를 위한 본체의 주조를 허용할 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 재료 조성물은 골프 클럽 헤드 본체에 사용되는 많은 현재의 재료와 유사한 클럽 헤드 본체의 기계 가공을 허용할 수 있다. 예를 들어, 재료 조성물은 아이언-타입 클럽 헤드, 웨지-타입 클럽 헤드 또는 퍼터-타입 클럽 헤드와 같은 다양한 타입의 클럽 헤드를 위한 본체의 기계가공을 허용할 수 있다.
본체(10)가 상기 재료를 포함하는 실시형태에 있어서, 본체(10)는 재료의 원하는 성질을 달성하기 위해 예를 들어 열처리 또는 템퍼링과 같은 하나 이상의 후처리 공정을 거칠 수 있다. 이들 실시형태에 있어서, 다양한 온도에서 다양한 지속시간 동안 열처리 또는 템퍼링하면, 결과적으로 재료의 원하는 비강도 및/또는 원하는 비가요성을 얻을 수 있다. 본체(10)가 후처리를 거치는 실시형태에 있어서, 후처리는 클럽 헤드(100)를 형성하기 위해 본체(10)가 페이스플레이트(14)에 결합되기 전 또는 후에 수행될 수 있다.
본원에 기술된 제조 방법은 단순히 예시적인 것이며 본원에 제시된 실시형태들에 한정되지 않는다. 이 방법은 본원에 구체적으로 도시되거나 설명되지 않은 많은 상이한 실시형태 또는 예로 구현될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 설명된 방법의 공정들이 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 하나 이상의 공정이 조합, 분리 또는 스킵될 수 있다.
D. 예
도 6a를 참조하면, 상이한 재료를 포함하는 페이스플레이트를 갖는 다양한 예시적인 클럽 헤드가, 공지된 골프 클럽 헤드 재료인 Ti-6-4를 갖는 페이스 플레이트와, 공지된 골프 클럽 헤드 재료인 Ti-8-1-1을 갖는 본체를 포함하는 대조 골프 클럽 헤드에 대하여 후술한다. 이들 실시형태에 있어서, Ti-6-4를 포함하는 대조 클럽 헤드의 페이스플레이트는 5.5-6.7 중량%의 알루미늄 및 3.5-4.5 중량%의 바나듐을 가지며, 나머지 합금 조성은 티타늄과, 0.08 중량% 이하% 탄소, 0.015 중량% 이하의 수소, 0.25 중량% 이하의 철, 0.05 중량% 이하의 질소 및 0.2 중량% 이하의 산소를 포함하는 다른 미량 원소이다. 이 예에서, Ti-6-4를 포함하는 대조 클럽 헤드의 페이스플레이트는 0.160 lb/in3 (4.42 g/cm3)의 밀도, 130,000 PSI (896 MPa)의 항복 강도, 16,500,000 PSI (113,760 MPa)의 탄성 계수, 814,026 PSI/lb/in3 (203 MPa)의 비강도 및 0.0079의 비가요성을 갖는다. 이 예에서, 대조 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 전술한 파라미터들에 기초하여 면 편향을 최대화하고 파손을 방지하기 위해 0.150 인치의 최대 두께 및 0.100 인치의 최소 두께를 갖는다. 도 6b를 참조하면, 시속 100 마일(100 mph)로 골프 공과의 충돌시, 대조 골프 클럽 헤드는 68.6 lbf-inch의 내부 에너지를 저장한다. 후술하는 예시적인 골프 클럽 헤드의 본체 재료는 대조 클럽 헤드(Ti-8-1-1)와 동일하다.
I). 예 1
일 예에서, 예시적인 골프 클럽 헤드는 Ti-7S를 포함하는 페이스플레이트를 가질 수 있고, 여기서 Ti-7S는 7.0-8.0 중량%의 알루미늄, 1.75-2.25 중량%의 크롬, 2.25-2.75 중량%의 몰리브덴, 0.75-1.25 중량%의 바나듐 및 0.35-0.65 중량%의 철을 포함하고, 나머지 합금 조성은 티타늄과, 0.2 중량% 이하의 규소를 포함하는 다른 미량 원소이다. 이 예에서, Ti-7S를 포함하는 페이스플레이트는 0.162 lb/in3 (4.47 g/cm3)의 밀도, 169,000 PSI (1165 MPa)의 항복 강도, 18,900,000 PSI (130,310 MPa)의 탄성 계수, 1,406,440 PSI/lb/in3 (261 MPa)의 비강도, 및 0.0089의 비가요성을 갖는다.
예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드의 비강도보다 큰 비강도를 갖는다. 또한, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드의 비가요성보다 크지만 유사한 비가요성을 갖는다. 일부 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 두께는 대조 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 두께와 동일할 수 있다. 이들 실시형태에 있어서, 도 6b를 참조하면, 예시적인 골프 클럽 헤드는 100mph로 골프 공과 충돌시 79.9 lb-inch의 내부 에너지를 가지며, 이는 대조 골프 클럽 헤드보다 16.5% 더 크다. 또한, 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 밀도는 대조 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 밀도보다 크기 때문에, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 대조 골프 클럽 헤드보다 0.5 그램 더 무겁다. 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드보다 골프 공과의 충돌시 더 빠른 공 속도를 갖는다. 증가된 공 속도는 비가요성 증가(탄성 계수 감소)로부터 야기된 페이스플레이트의 굽힘 증가에 기인한 충돌시의 내부 에너지 저장량 증가로부터 발생된다.
이 예에 따른 다른 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 항복 강도는 대조 골프 클럽 헤드의 항복 강도보다 크므로, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드와 비교하여 감소된 페이스플레이트 두께 및 유지된 내구성을 가질 수 있다. 이 예에서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 대조 클럽 헤드에 비해 감소되어, 페이스플레이트가 0.140 인치의 최대 두께 및 0.090 인치의 최소 두께를 갖는다. 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드보다 골프 공과의 충돌시 더 빠른 공 속도를 갖는다. 증가된 공 속도는 비가요성 증가 및 페이스플레이트 두께 감소로부터 야기된 페이스플레이트의 굽힘 증가에 기인한 충돌시의 내부 에너지 저장량 증가로부터 발생된다. 이들 실시형태에 있어서, 감소된 페이스플레이트 두께를 갖는 예시적인 골프 클럽 헤드의 공 속도는 또한 대조 골프 클럽 헤드와 동일한 두께를 갖는 예시적인 클럽 헤드의 공 속도보다 빠르다. 또한, 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 대조 골프 클럽 헤드보다 3그램 더 가벼우며, 그 결과 예시적인 골프 클럽 헤드의 자유재량 중량이 증가된다.
II). 예 2
일 예에서, 예시적인 골프 클럽 헤드는 SSAT-2041을 포함하는 페이스플레이트를 가질 수 있으며, 여기서 SSAT-2041은 21.0-23.0 중량%의 바나듐, 3.5-4.5 중량%의 알루미늄 및 0.5-1.5 중량%의 주석을 포함하고, 나머지 합금 조성은 티타늄과, 0.05 중량% 이하의 탄소, 1.0 중량% 이하의 규소, 1.0 중량% 이하의 몰리브덴 및 0.50 중량% 이하의 철을 포함하는 다른 미량 원소이다. 이 예에서, SSAT-2041을 포함하는 페이스플레이트는 0.172 lb/in3 (4.76 g/cm3)의 밀도를 가지며, 800℃에서 30분 동안 제 1 열처리 그리고 480℃에서 6.5시간 동안 제 2 열처리를 받으며, 그 결과 160,000 PSI (1103 MPa)의 항복 강도, 12,000,000 PSI (82,740 MPa)의 탄성 계수, 930,422 PSI/lb/in3 (232 MPa)의 비저항, 및 0.0133의 비가요성이 얻어진다.
예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드의 비강도보다 크지만 유사한 비강도를 갖는다. 또한, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드의 비가요성보다 큰 비가요성을 갖는다. 일부 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 두께는 대조 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 두께와 동일할 수 있다. 이들 실시형태에 있어서, 도 6b를 참조하면, 예시적인 골프 클럽 헤드는 100mph로 골프 공과의 충돌시 114.0 lb-inch의 내부 에너지를 가지며, 이는 대조 골프 클럽 헤드보다 66.2% 더 크다. 또한, 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 밀도는 대조 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 밀도보다 크기 때문에, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 대조 골프 클럽 헤드보다 2.5 그램 더 무겁다. 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드보다 골프 공과의 충돌시 더 빠른 공 속도를 갖는다. 증가된 공 속도는 비가요성 증가(탄성 계수 감소)로부터 야기된 페이스플레이트의 굽힘 증가에 기인한 충돌시의 내부 에너지 저장량 증가로부터 발생된다.
이 예에 따른 다른 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 항복 강도는 대조 골프 클럽 헤드의 항복 강도보다 크므로, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드와 비교하여 감소된 페이스플레이트 두께 및 유지된 내구성을 가질 수 있다. 이 예에서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 대조 클럽 헤드에 비해 감소되어, 페이스플레이트가 0.145 인치의 최대 두께 및 0.095 인치의 최수 두께를 갖는다. 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드보다 골프 공과의 충돌시 더 빠른 공 속도를 갖는다. 증가된 공 속도는 비가요성 증가(탄성 계수 감소) 및 페이스플레이트 두께 감소로부터 야기된 페이스플레이트의 굽힘 증가에 기인한 충돌시의 내부 에너지 저장량 증가로부터 발생된다. 이들 실시형태에 있어서, 감소된 페이스플레이트 두께를 갖는 예시적인 골프 클럽 헤드의 공 속도는 또한 대조 골프 클럽 헤드와 동일한 두께를 갖는 예시적인 클럽 헤드의 공 속도보다 더 빠르다. 또한, 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 밀도는 대조 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 밀도보다 크기 때문에, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 대조 골프 클럽 헤드보다 0.7 그램 더 무겁다.
III). 예 3
일 예에서, 예시적인 골프 클럽 헤드는 ST721을 포함하는 페이스플레이트를 가질 수 있고, 여기서 ST721은 7.0-8.0 중량%의 알루미늄, 2.0-3.0 중량%의 몰리브덴, 0.5-1.5 중량%의 철 및 0.5-1.5 중량%의 바나듐을 포함하며, 나머지 합금 조성은 티타늄과, 0.04 중량% 이하의 질소, 0.05 중량% 이하의 탄소, 0.20 중량% 이하의 산소 및 0.25 중량% 이하의 규소를 포함하는 다른 미량 원소이다. 이 예에서, ST721을 포함하는 페이스플레이트는 0.013 lb/in3 (4.47 g/cm3)의 밀도, 175,000 PSI (1207 MPa)의 항복 강도, 13,900,000 PSI (95,840 MPa)의 탄성 계수, 1,083,591 PSI/lb/in3 (270 MPa)의 비강도, 및 0.0126의 비가요성을 갖는다.
예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드의 비강도보다 큰 비강도를 갖는다. 또한, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드의 비가요성보다 큰 비가요성을 갖는다. 일부 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 두께는 대조 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 두께와 동일할 수 있다. 이들 실시형태에 있어서, 도 6b를 참조하면, 예시적인 골프 클럽 헤드는 100mph로 골프 공과의 충돌시 98.7 lb-inch의 내부 에너지를 가지며, 이는 대조 골프 클럽 헤드보다 43.9% 더 크다. 또한, 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 밀도는 대조 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 밀도보다 크기 때문에, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 대조 골프 클럽 헤드보다 0.5 그램 더 무겁다. 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드보다 골프 공과의 충돌시 더 빠른 공 속도를 갖는다. 증가된 공 속도는 비가요성 증가(탄성 계수 감소)로부터 야기된 페이스플레이트의 굽힘 증가에 기인한 충돌시의 내부 에너지 저장량 증가로부터 발생된다.
이 예에 따른 다른 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 항복 강도는 대조 골프 클럽 헤드의 항복 강도보다 크므로, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드와 비교하여 감소된 페이스플레이트 두께 및 유지된 내구성을 가질 수 있다. 이 예에서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 대조 클럽 헤드에 비해 감소되어, 페이스플레이트가 0.140 인치의 최대 두께 및 0.090 인치의 최수 두께를 갖는다. 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드보다 골프 공과의 충돌시 더 빠른 공 속도를 갖는다. 증가된 공 속도는 비가요성 증가(탄성 계수 감소) 및 페이스플레이트 두께 감소로부터 야기된 페이스플레이트의 굽힘 증가에 기인한 충돌시의 내부 에너지 저장량 증가로부터 발생된다. 이들 실시형태에 있어서, 감소된 페이스플레이트 두께를 갖는 예시적인 골프 클럽 헤드의 공 속도는 또한 대조 골프 클럽 헤드와 동일한 두께를 갖는 예시적인 클럽 헤드의 공 속도보다 더 빠르다. 또한, 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 대조 골프 클럽 헤드보다 3 그램 더 가벼우며, 그 결과 예시적인 클럽 헤드의 자유재량 중량이 증가된다.
IV). 예 4
일 예에서, 예시적인 골프 클럽 헤드는 Ti-185를 포함하는 페이스플레이트를 가질 수 있으며, 여기서 Ti-185는 대략 7.5-8.5 중량%의 바나듐, 4.0-6.0 중량%의 철, 0.8-1.5 중량%의 알루미늄, 및 0.25-0.5 중량의 산소를 함유하며, 나머지 합금 조성은 티타늄과, 0.07 중량% 이하의 질소 및 0.05 중량% 이하의 탄소를 포함하는 다른 미량 원소이다. 이 예에서, Ti-185를 포함하는 페이스플레이트는 0.168 lb/in3 (4.65 g/cm3)의 밀도를 가지며, 675℃에서 30분 동안 열처리를 받고, 그 결과 178,000 PSI (1227 MPa)의 항복 강도, 16,500,000 PSI (113,760 MPa)의 탄성 계수, 1,059,524 PSI/lb/in3 (264 MPa)의 비강도, 및 0.0108의 비가요성을 갖는다.
예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드의 비강도보다 큰 비강도를 갖는다. 또한, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드의 비가요성보다 큰 비가요성을 갖는다. 일부 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 두께는 대조 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 두께와 동일할 수 있다. 이들 실시형태에 있어서, 도 6b를 참조하면, 예시적인 골프 클럽 헤드는 100mph로골프 공과의 충돌시 89.9 lb-inch의 내부 에너지를 가지며, 이는 대조 골프 클럽 헤드보다 31.0% 더 크다. 또한, 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 밀도는 대조 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트 밀도보다 크기 때문에, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 대조 골프 클럽 헤드보다 1.5 그램 더 무겁다. 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드보다 골프 공과의 충돌시 더 빠른 공 속도를 갖는다. 증가된 공 속도는 비가요성 증가로부터 야기된 페이스플레이트의 굽힘 증가에 기인한 충돌시의 내부 에너지 저장량 증가로부터 발생된다.
이 예에 따른 다른 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 항복 강도는 대조 골프 클럽 헤드의 항복 강도보다 크므로, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드와 비교하여 감소된 페이스플레이트 두께 및 유지된 내구성을 가질 수 있다. 이 예에서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 대조 클럽 헤드에 비해 감소되어, 페이스플레이트가 0.130 인치의 최대 두께 및 0.080 인치의 최수 두께를 갖는다. 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드는 대조 골프 클럽 헤드보다 골프 공과의 충돌시 더 빠른 공 속도를 갖는다. 증가된 공 속도는 비가요성 증가 및 페이스플레이트 두께 감소로부터 야기된 페이스플레이트의 굽힘 증가에 기인한 충돌시의 내부 에너지 저장량 증가로부터 발생된다. 도 6c를 참조하면, 예시적인 골프 클럽 헤드는 100mph로 골프 공과의 충돌시 114.4 lb-inch의 내부 에너지를 가지며, 이는 대조 골프 클럽 헤드보다 66.8% 더 크다. 또한, 이들 실시형태에 있어서, 예시적인 골프 클럽 헤드의 페이스플레이트는 대조 골프 클럽 헤드보다 6 그램 더 가벼우며, 그 결과 예시적인 골프 클럽 헤드의 자유재량 중량이 증가된다.
하나 이상의 청구된 요소의 교체는 재구성(reconstruction)의 의미하며 보수(repair)를 의미하지는 않는다. 또한, 이익, 다른 이점, 문제에 대한 해결책들이 특정 실시형태와 관련하여 기술되었다. 그러나 상기 이익, 이점, 문제에 대한 해결책과, 임의의 이익, 이점 또는 해결책을 발생시키거나 추가로 선언시킬 수 있는 임의의 요소 또는 요소들은 일부 특허청구범위 또는 전체 특허청구범위의 중요하고 필수적인 본질적인 특징 또는 요소로서 해석되지 않아야 한다.
골프에 대한 규칙은 수시로 변경될 수 있으므로(예를 들면 United States Golf Association (USGA) 및 the Royal and Ancient Golf Club of St. Andrews (R&A) 등과 같은 골프 표준 기관 및/또는 관리 단체에 의해 새로운 규칙이 채택되거나 오래된 규정이 제거 또는 수정될 수도 있음), 본원에 기술된 장치, 방법 및 제품과 관련된 골프 장비는 임의의 특정 시간에 골프 규정에 부합할 수도 있고 또 부합하지 않을 수도 있다. 따라서, 본원에 기술된 장치, 방법 및 제품과 관련된 골프 장비는 부합하거나 부합하지 않는 골프 장비로서 광고되거나, 매매를 위해 제공되거나, 및/또는 판매될 수도 있다. 본원에 기술된 장치, 방법 및 제품은 이와 관련하여 제한되지 않는다.
상기 예들은 드라이버-타입 골프 클럽과 관련하여 기술될 수도 있지만, 본원에 기술된 장치, 방법 및 제품은 페어웨이 우드-타입 골프 클럽, 하이브리드-타입 골프 클럽, 아이언-타입 골프 클럽, 웨지-타입 골프 클럽 또는 퍼터-타입 골프 클럽과 같은 다른 타입의 골프 클럽에 적용가능할 수도 있다. 대안적으로, 본원에 기술된 장치, 방법 및 제품은 하키 스틱, 테니스 라켓, 낚싯대, 스키 폴 등과 같은 다른 타입의 스포츠 장비에 적용가능할 수도 있다.
또한, 본원에 기술된 실시형태 및 제한은, 그 실시형태 및/또는 제한이: (1) 청구범위에서 명시적으로 청구되지 않고, (2) 균등론 하에서 청구범위 내의 표현 요소 및/또는 제한의 균등물이거나 잠재적인 균등물인 경우에는, 기부주의에 의거해 공중에 기부되지 않아야 한다.
본 개시의 다양한 특징 및 이점은 하기 청구범위에 설명된다.
Claims (20)
- 골프 클럽 헤드로서,
본체와,
페이스플레이트(faceplate)를 포함하며,
상기 페이스플레이트는:
비중;
항복 응력;
탄성 계수;
비중에 대한 항복 응력의 비율로 측정된 비강도(specific strength); 및
탄성 계수에 대한 항복 응력의 비율로 측정된 비(比)가요성(specific flexibility)을 갖는 재료를 포함하며;
상기 재료는 비강도가 900,000 PSI/(lb/in3)보다 크고 비가요성이 0.0090보다 큰 티타늄 합금이고;
상기 클럽 헤드는 드라이버, 하이브리드 또는 페어웨이 우드 타입 클럽 헤드이며;
상기 티타늄 합금은 600-800℃에서 30-90분 동안 제1 열처리되고 400-550℃에서 1-3시간 동안 제2 열처리되는 것인, 골프 클럽 헤드. - 제 1 항에 있어서, 상기 재료가 티타늄 합금인 경우, 상기 비강도는 950,000 PSI보다 큰 것인 골프 클럽 헤드.
- 제 1 항에 있어서, 상기 재료가 티타늄 합금인 경우, 상기 비강도는 1,050,000 PSI보다 큰 것인 골프 클럽 헤드.
- 제 1 항에 있어서, 상기 재료가 티타늄 합금인 경우, 상기 비가요성은 0.0100보다 큰 것인 골프 클럽 헤드.
- 제 1 항에 있어서, 상기 재료가 티타늄 합금인 경우, 상기 비가요성은 0.0115보다 큰 것인 골프 클럽 헤드.
- 제 1 항에 있어서, 상기 재료가 티타늄 합금인 경우, 상기 재료의 항복 강도는 160,000 PSI보다 큰 것인 골프 클럽 헤드.
- 제 1 항에 있어서, 상기 재료가 티타늄 합금인 경우, 상기 재료의 탄성 계수는 16,500,000 PSI보다 작은 것인 골프 클럽 헤드.
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