JP3959052B2 - ゴルフクラブヘッドの重り - Google Patents

Description

本発明は、ゴルフクラブヘッドの重りに関するもので、特にニッケル、タングステンの混合の比例を制御することにより、さらにモリブデンを同時に添加することにより、熔接熱による割れ目の生成を改善するゴルフクラブヘッドの重りに係るものである。

従来のゴルフクラブヘッドの重りとしては、通常として粉末冶金（powder metallurgy）の工程をもってタングステン（１９．３０ｇ／cm³）およびニッケル（８．９ｇ／cm³）などの比重、硬度の高い金属粉末を加圧成形、焼結によりゴルフクラブヘッドに適用するタングステン−フェロ−ニッケルの重りが形成されるようにとしたものがある。

また、従来のゴルフクラブヘッドの重りとしては、タングステン粉末をバインダー性材と混合しつつ造粒して顆粒状体となし、これをプレス成形したようにとしたものがある（例えば、特許文献１を参照）。

さらに、従来のゴルフクラブヘッドの重りとしては、精密な鋳造製造工程によりタングステン−フェロ−ニッケル合金の重りを製造し、そして特定の金属熔融順序と成分の比例を利用して熔融点の高いタングステンが沈殿してしまうのを有効に防止することができる。上記精密な鋳造製造工程においては、ニッケル、鉄、タングステン、シリコン、マンガンおよびニオビウムを３０〜５０％：３０〜５０％：２０〜３５％：１．０％以下：１．０％以下：０．５％以下の予定比例に基づき、順序よく１４５０℃以上の高温熔炉の内部に添加して熔融することにより、タングステン−フェロ−ニッケル合金のゴルフクラブヘッドの重りが製造される。製造された重りを再び嵌入、熔接などの方式によりゴルフクラブヘッドの本体に結合させる。上記本体はステンレスの材質により製造され、例えばＳＵＳ３０４、１７−４、４１３０などのステンレス系列からなるようにとしたものがある。
日本国特開２００２−１８６６９３号

上記のような従来のゴルフクラブヘッドの重りにおいては、上記の粉末冶金の工程は業界において広く利用されているが、粉末冶金の工程において、やはり多数の問題点が存在しており、例えば金型の製造費が高く、完成品の伸長率が比較的低く、製造工程の時間が比較的長く、精密な図案、文字、型番号および商標などを直接圧力鋳造することができないという問題点があった。

また、上記のような従来のゴルフクラブヘッドの重りにおいては、安価であり、また複雑な形状のものとすることもでき、さらに比重が重い重量体、及びこれを取付けたゴルフクラブヘッドを提供することができるが、やはり多数の問題点が存在しており、例えばヘッドの完成品の伸長率が比較的低く、製造工程の時間が比較的長く、精密な図案、文字、型番号および商標などを直接圧力鋳造することができないという問題点があった。

さらに、上記のような従来のゴルフクラブヘッドの重りにおいては、上記精密な鋳造製造工程により従来の粉末冶金の工程における上記問題点を解決することができる。しかし、図４、５に示すように、ニッケル、鉄、タングステンの混合成分の制御が不当になった時、製造されたタングステン−フェロ−ニッケル合金のγ（鉄、ニッケル）フェーズは基底においてパーライト（pearlite）組織を析出し易くなるため、重りの耐食性が低下してしまい、さらに重りをヘッド本体に熔接する時に熔接熱による割れ目が生成しやすくなる。図４において、水平熔接路の上方はタングステン−フェロ−ニッケル合金の重りおよび熔接熱の割れ目であり、水平熔接路の下方はヘッド本体の基材である。図５はタングステン−フェロ−ニッケル合金のパーライト組織および熔接熱の割れ目による拡大の顕微写真図である。パーライト組織がγ（鉄、ニッケル）フェーズに析出された時、熔接熱の割れ目は常にパーライト組織のところに生成される。そして、約５．０％（重量百分率）の塩化ナトリウムの溶液を使用してタングステン−フェロ−ニッケル合金に対して４０℃、２０時間の塩スプレーテストを行って高腐食性の気候環境を模擬した場合、上記タングステン−フェロ−ニッケル合金の錆びる面積は常に約８％を超過しているのを発見することができる。また、図６に示すように、上記タングステン−フェロ−ニッケル合金の表面には常にタングステンの析出（濃い色の部分はパーライト組織で、パーライト組織が囲んだ白色の部分は析出されたタングステンである）が生成されることにより、上記合金に形成されたタングステン＋γ（鉄、ニッケル）フェーズによってタングステン−フェロ−ニッケル合金により製造された重りは研磨、バフ研磨を行ってから模様が生じてしまうため、タングステン−フェロ−ニッケル合金により製造された重りが直接ヘッド本体の底部の表面に結合された時、タングステン−フェロ−ニッケル合金とヘッド本体との間の嵌合線は明らかに可視されると共に、研磨の厚さ、角度の差異により各完成品は全て異なるため、製造工程の条件においては制御し難いという問題点があった。

本発明は、このような問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、精密鋳造によりタングステン−フェロ−ニッケル合金からなる重りを製造する時、クロムを添加することによりγ（鉄、ニッケル）フェーズから不耐蝕のパーライトを析出するのを防止することができる。また、ニッケル、タングステンの混合比例を適当に制御することによりタングステンは完全に充分な量のニッケルの中に固溶されるため、固溶フェーズが製造工程の制御に影響を及ぼすタングステンを析出するのを避けることができる。さらに、モリブデンを添加することによりタングステン−フェロ−ニッケル合金の重りが熔接時において熔接熱の割れ目が生成してしまうとの欠陥を減らすことができる。従って、精密鋳造方式によりゴルフクラブヘッドの重りとしてタングステン−フェロ−ニッケル合金を製造する時、上記重りの防錆耐蝕性、表面均一度と外観を有効に高めることができ、さらに上記重りは熔接による組立ての製造工程に適用することができるゴルフクラブヘッドの重りを提供しようとするものである。

本発明の第一の目的は、精密鋳造時においてモリブデンを添加することにより、タングステン−フェロ−ニッケル合金の重りは熔接時において熔接熱の割れ目が生じてしまうのを減らすことができるため、重りの熔接の性質を高めることができるゴルフクラブヘッドの重りを提供しようとするものである。

本発明の第二の目的は、精密鋳造時においてクロムを添加することにより、タングステン−フェロ−ニッケル合金の重りのγ（鉄、ニッケル）フェーズからパーライトを析出するのを防止することができるため、重りの防錆耐食性を高めることができるゴルフクラブヘッドの重りを提供しようとするものである。

本発明の第三の目的は、精密鋳造時においてニッケル、タングステンの混合比例を制御することにより、タングステン−フェロ−ニッケル合金の重りのγ（鉄、ニッケル）フェーズからタングステンを析出するのを防止することができるため、重りがヘッド本体の表面に直接結合された時、ヘッド本体の完成品の製造工程における歩留りを増やすことができるため、重りの表面均一度、外観および結合に関する組立の自由度を高めることができるゴルフクラブヘッドの重りを提供しようとするものである。

本発明の第四の目的は、融解鋳造時においてシリコンを添加することにより、注入された熔融金属の流動が悪くなるのを防止することができるため、製造工程における歩留りを増やすことができるゴルフクラブヘッドの重りを提供しようとするものである。

本発明の第五の目的は、精密鋳造時においてマンガン、銅、バナジウムおよびニオビウムを添加することにより、製造されたタングステン−フェロ−ニッケル合金の重りの機械的性質を改善し、さらに鋳造時の流動性を高めて脱気の効果を高めることができるため、重りの機械的強度を高めることができるゴルフクラブヘッドの重りを提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明によるゴルフクラブヘッドの重りは、下記のようになるものである。すなわち、
精密鋳造のタングステン−フェロ−ニッケル合金により製造され、上記タングステン−フェロ−ニッケル合金には重量百分率の鉄が１５％から４０％まで、ニッケルが３０％から６０％まで、タングステンが１５％から３０％まで、クロムが１．５％から１０．０％まで、およびモリブデンが０．５％から５．０％まで含まれる。

本発明によるゴルフクラブヘッドの重りは、タングステンおよびニッケルの熔融混合の固体溶解度曲線は公式Ｙ＝１．２６Ｘ−３８．９９％に符合するもので、タングステンの重量百分率がＹになると、ニッケルの重量百分率はＸより大きくまたは同じになることもできる。また、上記タングステン−フェロ−ニッケル合金には他にシリコン１．５％以下が含まれることもできる。また、他に少なくとも一種の機械的性質を改善する成分が含まれることもできる。また、機械的性質を改善する成分はマンガン１．０％以下で、銅４．０％以下で、バナジウム１．０％以下で、ニオビウム１．０％以下であることもできる。また、タングステン−フェロ−ニッケル合金の比重は９．０ｇ／cm³から１０．５ｇ／cm³までであることもできる。また、タングステン−フェロ−ニッケル合金の熔融点の範囲は１４００℃から１５００℃までであることもできる。また、他に少なくとも一種の微量のスラグ（ｓｌａｇ）成分が含まれることもできる。また、上記スラグ成分は炭素０．１％以下で、イオウ０．１％以下で、リン０．１％以下であることもできる。

本発明のゴルフクラブヘッドの重りによれば、精密鋳造によりタングステン−フェロ−ニッケル合金からなる重りを製造する時、クロムを添加することによりγ（鉄、ニッケル）フェーズから不耐蝕のパーライトを析出するのを防止することができる。また、ニッケル、タングステンの混合比例を適当に制御することによりタングステンは完全に充分な量のニッケルの中に固溶されるため、固溶フェーズが製造工程の制御に影響を及ぼすタングステンを析出するのを避けることができる。さらに、モリブデンを添加することによりタングステン−フェロ−ニッケル合金の重りが熔接時において熔接熱の割れ目が生成してしまうとの欠陥を減らすことができる。従って、精密鋳造方式によりゴルフクラブヘッドの重りとしてタングステン−フェロ−ニッケル合金を製造する時、上記重りの防錆耐蝕性、表面均一度と外観を有効に高めることができ、さらに上記重りは熔接による組立の製造工程に適用することができるという利点がある。

本発明の実施の形態について、以下、図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施例のゴルフクラブヘッドの重りによるタングステン−フェロ−ニッケル合金にクロムが添加された時の顕微写真図で、図２は本発明の実施例のゴルフクラブヘッドの重りによるタングステン−フェロ−ニッケル合金のγ（鉄、ニッケル）フェーズからタングステンを析出する固体溶解度曲線の統計図で、図３は本発明の実施例のゴルフクラブヘッドの重りによるタングステン−フェロ−ニッケル合金にクロムおよびモリブデンが添加された時の顕微写真図である。

本発明のゴルフクラブヘッドの重りの一部分の製造方法は従来のゴルフクラブヘッドの重りの製造方法とは同じため、両者の製造工程と条件の同じ部分については再び詳細に説明しない。

本発明のゴルフクラブヘッドの重りは好ましくは精密鋳造の方式により製造される。精密鋳造を行う時、先ず特定の金属熔融順序と混合の比例に基づいて所要の成分を高温溶解炉（温度は１４５０℃から１７５０℃までの間のに介在し、好ましくは１６６０℃から１６８０℃までの間に介在する）に入れると同時に、クロムを添加して並びにニッケル、タングステンの混合の比例を適当に制御することにより、熔融のタングステン−フェロ−ニッケル合金が製造される。それから、再び熔融のタングステン−フェロ−ニッケル合金を予定の形状や精密な図案と文字を有する予熱された金型（予熱温度は好ましくは９５０℃から１３００℃までの間に設定される）に注入することにより、ゴルフクラブヘッドの重りを精密鋳造し得ることができる。製造し得た重りは再び嵌入、熔接などの方式によりゴルフクラブヘッドの本体に結合され、上記クラブヘッドの本体はステンレスの材質により製造され、例えばＳＵＳ３０４、１７−４、４１３０などのステンレス系列からなることができる。

上記精密鋳造を行う時、本発明において好ましくはニッケル、鉄、フェロタングステン、フェロシリコンおよびクロムなどを順序良く高温溶解炉に入れ、先行に溶解されたニッケルと鉄の熔融合金を利用してさらに進んでフェロタングステンの熔化温度を下げることにより、熔融点の高いフェロタングステンはタングステンを生成して沈殿することなく、溶解炉の中にスムースに熔融されることができる。それから、適当な抜き取り検査と制御により製造し得た熔融のタングステン−フェロ−ニッケル合金には重量百分率の鉄が１５％から４０％まで、ニッケルが３０％から６０％まで、タングステンが１５％から３０％まで、シリコンが１．５％以下およびクロムが１．５％から１０．０％まで含まれる。

図１を参照すると、合金を製造する時、本発明においてはクロム１．５％から１０％を添加することによりタングステン−フェロ−ニッケル合金の重りのγ（鉄、ニッケル）フェーズからパーライト組織を析出するのを避けることができるため、タングステン−フェロ−ニッケル合金の重りの防錆耐食性を高めることができる。また、５．０％（重量百分率）の塩化ナトリウムの溶液を使用してタングステン−フェロ−ニッケル合金に対して４０℃、２０時間の塩スプレーテストを行って高腐食性の気候環境を模擬した場合、上記タングステン−フェロ−ニッケル合金の錆びる面積は僅かタングステン−フェロ−ニッケル合金の総表面積の１％以下を占めているのを発見することができる。

再び図１を参照すると、例えばクロム１．５％から１０．０％を添加した時、パーライト組織が生成するのを抑えることができ、またタングステン−フェロ−ニッケル合金の耐食性を増やすことができ、さらに塩スプレーテストを通過することができる。しかし、図４のクリスタルフェーズ図を観察して分かるように、γ（鉄、ニッケル）の基底において炭化物がクリスタルフィールドに析出されるため、タングステン−フェロ−ニッケル合金が熔接を行う製造工程においては、やはり熔接熱の割れ目が生じてしまう。

図２を参照すると、合金を製造する時、本発明においてはタングステンとニッケルの比例を制御することができ、例えば模様、霧面の合金を必要とした時、その混合の比例を上記γ（鉄、ニッケル）の固体溶解度曲線の上方に維持させる。例えばつやつやな面、鏡面の合金を必要とした時、本発明においてはニッケル、タングステンの熔融の混合の比例を制御してγ（鉄、ニッケル）の固体溶解度曲線の下方に維持させることにより、タングステンは完全に充分な量のニッケルの中に固溶される。上記ニッケル、タングステンの固体溶解度曲線は下記の公式に符合するものであり、
Ｙ＝１．２６Ｘ−３８．９９％
その内、タングステンの重量百分率がＹになると、ニッケルの重量百分率はＸより大きくまたは同じになる。例えば、ニッケルの量が５１．７８％である場合、上記充分な量のニッケルは完全にタングステン２３．５％を固溶することができ、またニッケルの量が４６．５％である場合、上記充分な量のニッケルは完全にタングステン１９．６％を固溶することができ、さらにニッケルの量が５５％である場合、上記充分な量のニッケルは完全にタングステン３０．３％を固溶することができる。このように、本発明においてはタングステン−フェロ−ニッケル合金の重りのγ（鉄、ニッケル）のフェーズからタングステンを析出するのを防止することができるため、タングステン−フェロ−ニッケル合金の表面に模様が生じるのを完全に避けることができる。重りの表面には比較的よい表面均一度が形成されるため、上記重りがクラブヘッド本体の表面（特に嵌入方式による結合）に直接結合されてハブ研磨の加工を経た後、上記重りとクラブヘッド本体との間の嵌合線は目で直接観察しても見分けることができないため、それぞれのクラブヘッド本体と重りとの結合による差異を避けることができるため、製造工程の条件の一致性を制御することができ、さらに重りの付加価値を高めることができると共に、結合に関する組立の自由度を高めることができる。

また、合金を製造する時、本発明においてはシリコン１．５％以下を添加することにより、鋳造時の流動性を改善することができる。

図３を参照すると、クロムなどの上記の金属を高温溶解炉に入れた後、本発明においては適量なモリブデンを添加する。本発明においてモリブデン０．５％から５．０％以下を添加することにより、タングステン−フェロ−ニッケル合金の重りのγ（鉄、ニッケル）のフェーズから均一に分布された炭化物が析出されるため、タングステン−フェロ−ニッケル合金から製造された重りが熔接を行う時には熔接熱の割れ目が生じるのを避けることができる。このように、上記重りは熔接による組立の製造工程に適用され、例えばレザービーム熔接またはタングステンイナートガスアーク熔接である。

その他に、本発明においては使用上の需要性に応じて例えばフェロマンガン、銅、フェロバナジウムおよびフェロニオビウムなどの成分を適量に添加することができる。本発明において、下記の少なくとも一種の金属、例えばマンガン１．０％以下、銅４．０％以下、バナジウム１．０％以下、ニオビウム１．０％以下を添加した場合、重りの機械的性質を改善することができると共に、鋳造時の流動性を高めて脱気の効果を補助することができる。

また、本発明において、ゴルフクラブヘッドの重りとして製造されたタングステン−フェロ−ニッケル合金の予定の比重は例えば異なる用途のゴルフクラブによって変化を行うことができるが、その比重は好ましくは約９．０ｇ／cm³から１０．５ｇ／cm³までで、さらにその熔接点の範囲は好ましくは１４００℃（２５５２^゜Ｆ）まら１５００℃（２７３２^゜Ｆ）までの間で、特に約１４５５℃（２６５１^゜Ｆ）である。

また、本発明の上記精密鋳造の製造工程において使用されたニッケル、鉄、クロム、モリブデンは通常としてニッケル、鉄、クロム、モリブデンの純金属（小量な雑質が包含され）を指すもので、そしてフェロタングステン、フェロシリコン、フェロマンガン、フェロバナジウムおよびフェロニオビウムはそれぞれタングステン、シリコン、マンガン、バナジウムおよびニオビウムの合金鉄（ferroalloy）を指すものである。精密鋳造時において、本発明は実際に取得したフェロタングステン、フェロシリコン、フェロマンガンおよびフェロニオビウムの中に含まれた元素の組み合わせにより個別の用量を適当に調整し、製造し得たタングステン−フェロ−ニッケルの熔融合金を上記の予定された比例に符合させることにより、ゴルフクラブヘッドの重りを製造することができる。他に、上記タングステン−フェロ−ニッケル合金は製造工程および原料の異なりにより一部分の微量なスラグ成分が含まれるかもしれず、例えば炭素が０．１％以下、イオウが０．１％以下、リンが０．１％以下である。

従来の精密鋳造により製造されたゴルフクラブヘッドの重りにおいてはγ（鉄、ニッケル）フェーズからパーライトとタングステンを析出することにより耐食性、表面均一度、外観、熔接的性質、機械的性質と流動性などの問題点を有しているのに対し、本発明のゴルフクラブヘッドの重りによれば、クロムを添加することにより、またニッケル、タングステンの比例を制御することにより、さらにモリブデンの添加などによりゴルフクラブヘッドの重りの物理化学的性質を増やすことができるため、重りの防錆耐食性、表面均一度、外観および結合に関する組立の自由度を高めることができると共に、上記重りを熔接組立の製造工程に適用させることができる。

本発明は、その精神及び必須の特徴事項から逸脱することなく他のやり方で実施することができる。従って、本明細書に記載した好ましい実施例は例示的なものであり、限定的なものではない。

本発明の実施例のゴルフクラブヘッドの重りによるタングステン−フェロ−ニッケル合金にクロムが添加された時の顕微写真図である。 本発明の実施例のゴルフクラブヘッドの重りによるタングステン−フェロ−ニッケル合金のγ（鉄、ニッケル）フェーズからタングステンを析出する固体溶解度曲線の統計図である。 本発明の実施例のゴルフクラブヘッドの重りによるタングステン−フェロ−ニッケル合金にクロムおよびモリブデンが添加された時の顕微写真図である。 従来のゴルフクラブヘッドの重りによるタングステン−フェロ−ニッケル合金のパーライト組織および熔接熱の割れ目の顕微写真図である。 図４のパーライト組織および熔接熱の割れ目による局部拡大の顕微写真図である。 従来のゴルフクラブヘッドの重りによるタングステン−フェロ−ニッケル合金の析出のパーライト組織およびタングステンの顕微写真図である。

Claims (8)

1. 精密鋳造のタングステン−フェロ−ニッケル合金により製造され、上記タングステン−フェロ−ニッケル合金には重量百分率の鉄が１５％から４０％まで、ニッケルが３０％から６０％まで、タングステンが１５％から３０％まで、クロムが１．５％から１０．０％まで、およびモリブデンが０．５％から５．０％まで含まれることを特徴とするゴルフクラブヘッドの重り。
2. タングステンおよびニッケルの熔融混合の固体溶解度曲線は公式Ｙ＝１．２６Ｘ−３８．９９％に符合するもので、タングステンの重量百分率がＹになると、ニッケルの重量百分率はＸより大きくまたは同じにな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の重り。
3. 上記タングステン−フェロ−ニッケル合金には他にシリコン１．５％以下が含まれ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の重り。
4. 機械的性質を改善する成分はマンガン１．０％以下で、銅４．０％以下で、バナジウム１．０％以下で、ニオビウム１．０％以下であ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の重り。
5. タングステン−フェロ−ニッケル合金の比重は９．０ｇ／cm³から１０．５ｇ／cm³までであ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の重り。
6. タングステン−フェロ−ニッケル合金の熔融点の範囲は１４００℃から１５００℃までであ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の重り。
7. 他に少なくとも一種の微量のスラグ成分が含まれ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の重り。
8. 上記スラグ成分は炭素０．１％以下で、イオウ０．１％以下で、リン０．１％以下であることを特徴とする請求項７記載のゴルフクラブヘッドの重り。