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技術 ゴルフクラブヘッドのステンレス合金

出願人 楠盛股分有限公司
発明者 陳建同陳泰富
出願日 2005年3月15日 (15年3ヶ月経過) 出願番号 2005-073885
公開日 2006年9月28日 (13年9ヶ月経過) 公開番号 2006-255016
状態 未査定
技術分野 ゴルフクラブ
主要キーワード ステンレス材質 ぜい性 高耐蝕性 鋳造部材 フェース板 高抗張力 顕微写真 調整角度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年9月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

解決手段

重量百分率炭素0.08%から0.15%、シリコン0.5%から1.5%、マンガン0.4%から1.2%、銅0.55%以下、ニッケル3.5%から6.0%、クロム13.5%から17.0%、モリブデン1.5%から2.6%、窒素0.07%から0.13%およびその他の比例の鉄が含まれるゴルフクラブヘッドステンレス合金である。上記ステンレス合金はマルテンサイト系に属し、ゴルフクラブヘッドとフェース板に適用するため、抗張力を相対的に高めることができるように構成されている。

効果

先ずシリコン、銅、マンガン、窒素の比例を適当に調整することにより、抗張力の高いステンレス合金を製造する。それから、ステンレス合金を利用してフェース板を製造することにより、フェース板の応力の受ける能力を相対的に高めると共に、肉厚を増やすことができるため、確実にゴルフクラブヘッドの全体の打球の性能を改善することができる。

概要

背景

従来のゴルフクラブヘッドの構造としては、通常としてヘッド本体とフェース板熔接または一体成型の方式によりゴルフクラブヘッドを組成するものである。フェース板には延伸する環状壁を有するように適当に設計することができるため、U字形またはL字形の断面を有するように形成される。また、フェース板は強度の高いステンレス合金を適当に選択して採用し、さらに鋳造(casting)または圧延(rolling)のどちらの製造工程により製造を行う。これにより、フェース板により打球面積反発係数(coefficient of restitution, COR)を明らかに高めることができるため、全体の打球の性能を増やすことができるようにとしたものがある(例えば、特許文献1を参照)。

また、従来のゴルフクラブヘッドの構造としては、鋳造の製造過程を利用してフェース板を製造した場合、通常としてASM355規格のステンレス合金が鋳造材として使用されている。例えば、アメリカ特許番号第2,799,602号においてはASM355規格のステンレス合金の改良が掲示されるようにとしたものがある(例えば、特許文献2を参照)。
中華民国公告番号第552988号
アメリカ特許番号第2,799,602号

概要

重量百分率炭素0.08%から0.15%、シリコン0.5%から1.5%、マンガン0.4%から1.2%、銅0.55%以下、ニッケル3.5%から6.0%、クロム13.5%から17.0%、モリブデン1.5%から2.6%、窒素0.07%から0.13%およびその他の比例の鉄が含まれるゴルフクラブヘッドのステンレス合金である。上記ステンレス合金はマルテンサイト系に属し、ゴルフクラブヘッドとフェース板に適用するため、抗張力を相対的に高めることができるように構成されている。 先ずシリコン、銅、マンガン、窒素の比例を適当に調整することにより、抗張力の高いステンレス合金を製造する。それから、ステンレス合金を利用してフェース板を製造することにより、フェース板の応力の受ける能力を相対的に高めると共に、肉厚を増やすことができるため、確実にゴルフクラブヘッドの全体の打球の性能を改善することができる。

目的

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、先ずシリコン、銅、マンガン、窒素の比例を適当に調整することにより、抗張力の高いステンレス合金を製造する。それから、ステンレス合金を利用してフェース板を製造することにより、フェース板の応力の受ける能力を相対的に高めると共に、肉厚を増やすことができるため、確実にゴルフクラブヘッドの全体の打球の性能を改善することができるゴルフクラブヘッドのステンレス合金を提供しようとするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

重量百分率炭素0.08%から0.15%、シリコン0.5%から1.5%、マンガン0.4%から1.2%、銅0.55%以下、ニッケル3.5%から6.0%、クロム13.5%から17.0%、モリブデン1.5%から2.6%およびその他の比例の鉄が含まれることを特徴とするゴルフクラブヘッドステンレス合金

請求項2

銅の含有量は0.2%から0.5%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ステンレス合金。

請求項3

上記ステンレス合金は一体成型ヘッド本体とフェース板鋳造するのに用いら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ステンレス合金。

請求項4

上記ステンレス合金は延伸する環状壁を有したフェース板を鋳造するのに用いら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ステンレス合金。

請求項5

他にバナジウム1.0%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ステンレス合金。

請求項6

他にニオブ1.0%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ステンレス合金。

請求項7

他に硫黄0.1%以下、燐0.1%以下、ホウ素0.1%以下が含まれるのを選択することができ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ステンレス合金。

請求項8

他に窒素が含まれ、上記窒素の含有量は0.07%から0.13%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ステンレス合金。

請求項9

重量百分率の炭素0.08%から0.15%、シリコン0.5%から1.5%、マンガン0.4%から1.2%、銅0.55%以下、ニッケル3.5%から6.0%、クロム13.5%から17.0%、モリブデン1.5%から2.6%およびその他の比例の鉄が含まれるゴルフクラブヘッドのステンレス合金であって、上記ステンレス合金はマルテンサイト系に属することを特徴とするゴルフクラブヘッドのステンレス合金。

技術分野

0001

本発明は、ゴルフクラブヘッドステンレス合金に関するもので、特にシリコン、銅、マンガン窒素の比例を適当に調整することにより、抗張力の高いステンレス合金を製造するため、フェース板における応力を受ける能力を高め、さらに肉厚を相対的に薄く抑えることができるステンレス合金の組成物の提供に係るものである。

背景技術

0002

従来のゴルフクラブヘッドの構造としては、通常としてヘッド本体とフェース板は熔接または一体成型の方式によりゴルフクラブヘッドを組成するものである。フェース板には延伸する環状壁を有するように適当に設計することができるため、U字形またはL字形の断面を有するように形成される。また、フェース板は強度の高いステンレス合金を適当に選択して採用し、さらに鋳造(casting)または圧延(rolling)のどちらの製造工程により製造を行う。これにより、フェース板により打球面積反発係数(coefficient of restitution, COR)を明らかに高めることができるため、全体の打球の性能を増やすことができるようにとしたものがある(例えば、特許文献1を参照)。

0003

また、従来のゴルフクラブヘッドの構造としては、鋳造の製造過程を利用してフェース板を製造した場合、通常としてASM355規格のステンレス合金が鋳造材として使用されている。例えば、アメリカ特許番号第2,799,602号においてはASM355規格のステンレス合金の改良が掲示されるようにとしたものがある(例えば、特許文献2を参照)。
中華民国公告番号第552988号
アメリカ特許番号第2,799,602号

発明が解決しようとする課題

0004

上記のような従来のゴルフクラブヘッドの構造に関するステンレス合金の改良においては、図3に示すように、上述したASM355規格のステンレス合金はそのものの合金性質に制限されていることにより、鋳造によって製造されるフェース板は最高として約180ksiの抗張力と約150ksiの降伏強度しか達することができないため、応力を受ける能力はやや不足になりがちである。フェース板に充分な応力を受ける能力を確保すると共に、永久な変形を生じることがないようにするべく、鋳造の製造過程において最低でもフェース板を2.7mmの安全な肉厚まで設計しなければならない。しかし、肉厚が厚過ぎると、フェース板には余分な重量が増えるばかりだけではなく、全体の重心位置を調整するのに大変不利になり、しかも肉厚が段々と薄くなりつつある超大型のゴルフクラブヘッドの製造に不適になるという問題点があった。簡単に言えば、もしステンレス合金そのものの抗張力を高めることができれば、さらに鋳造の製造過程を採用することができれば、肉厚を相対的に減らし、応力を受ける能力を高め、生産コストを低く抑え、さらに製造過程を速めることができるなどの利点を有することになり、上述した要因により、上記のような従来のゴルフクラブヘッドのステンレス合金をさらに改良しなければならない。

0005

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、先ずシリコン、銅、マンガン、窒素の比例を適当に調整することにより、抗張力の高いステンレス合金を製造する。それから、ステンレス合金を利用してフェース板を製造することにより、フェース板の応力の受ける能力を相対的に高めると共に、肉厚を増やすことができるため、確実にゴルフクラブヘッドの全体の打球の性能を改善することができるゴルフクラブヘッドのステンレス合金を提供しようとするものである。

0006

本発明の第一の目的は、先ずシリコン、銅、マンガン、窒素の比例を適当に調整することにより、抗張力の高いステンレス合金の鋳造材板を製造することができるため、フェース板の応力の受ける能力を高めると共に、肉厚を増やすことができるゴルフクラブヘッドのステンレス合金を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段

0007

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ステンレス合金は、下記のようになるものである。すなわち、
重量百分率炭素0.08%から0.15%、シリコン0.5%から1.5%、マンガン0.4%から1.2%、銅0.55%以下、ニッケル3.5%から6.0%、クロム13.5%から17.0%、モリブデン1.5%から2.6%およびその他の比例の鉄が含まれる。

0008

本発明によるゴルフクラブヘッドのステンレス合金は、銅の含有量は0.2%から0.5%であることもできる。また、上記ステンレス合金は一体成型のヘッド本体とフェース板を鋳造するのに用いられることもできる。また、上記ステンレス合金は延伸する環状壁を有したフェース板を鋳造するのに用いられることもできる。また、他にバナジウム1.0%以下が含まれることもできる。また、他にニオブ1.0%以下が含まれることもできる。また、他に硫黄0.1%以下、燐0.1%以下、ホウ素0.1%以下が含まれるのを選択することもできる。また、他に窒素が含まれ、上記窒素の含有量は0.07%から0.13%であることもできる。

0009

また、本発明によるゴルフクラブヘッドのステンレス合金は、重量百分率の炭素0.08%から0.15%、シリコン0.5%から1.5%、マンガン0.4%から1.2%、銅0.55%以下、ニッケル3.5%から6.0%、クロム13.5%から17.0%、モリブデン1.5%から2.6%およびその他の比例の鉄が含まれるゴルフクラブヘッドのステンレス合金であって、上記ステンレス合金はマルテンサイト系に属することもできる。

発明の効果

0010

本発明のゴルフクラブヘッドのステンレス合金によれば、先ずシリコン、銅、マンガン、窒素の比例を適当に調整することにより、抗張力の高いステンレス合金の鋳造材板を製造することができるため、フェース板の応力の受ける能力を高めると共に、肉厚を増やすことができるという利点がある。

発明を実施するための最良の形態

0011

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。

0012

本発明の実施例のゴルフクラブヘッドのステンレス合金の組成の比例(重量百分率wt%で計算する)は下記の条件を符合し、炭素(C)0.08%から0.15%、シリコン(Si)0.5%から1.5%、マンガン(Mn)0.4%から1.2%、銅0.55%以下、ニッケル3.5%から6.0%、クロム(Cr)13.5%から17.0%、モリブデン(Mo)1.5%から2.6%、窒素0.07%から0.13%、その他の比例は鉄(Fe)である。これにより、本発明によれば鋳造の製造過程に適用するステンレス合金鋳造材を取得することができる。

0013

本発明の実施例のゴルフクラブヘッドのステンレス合金の製造方法は中華民国公告番号第586951号「ゴルフクラブヘッドの重り(一)」、中華民国公告番号第586952号「ゴルフクラブヘッドの重り(二)」と中華民国公告番号第589215号「ゴルフクラブヘッドの鍛造合金とその方法」などの発明に掲示された合金の製造方法と基本的に相似しているため、製造工程と条件が相似する部分においてはできるだけ再び詳細に叙述しない。

0014

本発明のゴルフクラブヘッドのステンレス合金の製造法において大体下記の製造工程が含まれる。適当に純鉄フェロシリコンフェロマンガンフェロクロムフェロモリブデン、銅、ニッケルを高温溶解炉(例えば高周波炉)の中に加入することにより、溶融合金を混合する。上記原料を加入することによって溶融合金の炭素、シリコン、マンガン、銅、ニッケル、クロム、モリブデンと窒素の重量百分率を調整し、そして適当にサンプルを抜き取って重量百分率を0.08から0.15:0.5%から1.5%:0.4%から1.2%:0.55%以下:3.5%から6.0%:13.5%から17.0%:1.5%から2.6%:0.07%から0.13%およびその他の比例が鉄であるのを維持するように制御する。上記溶融合金を精密鋳造型の型穴の内部に注入して進入させることにより、所定の形状を有するゴルフクラブヘッドまたはフェース板を製造し、または棒材として成形して後続における鍛造の製造工程を行うことができる。成形した後、それぞれ溶体化処理(solution treatment、925℃から1100℃、1hrから4hr)、サブゼロ処理(sub-zero treatment、<−50℃、2hrから12hr)および時効処理(ageing treatment、450℃から550℃、2hrから6hr)を行う。図2a図2bに示すように、本発明の組成の比例により製成されたステンレス合金は主にマルテンサイト(martensite)系の金相が形成されるが、上記金相中にも安定した部分的なオーステナイト相(austenite)とフェライト相(ferrite)が存在される。

0015

本発明における上記冶金製造過程に使用されている原料は純鉄、各元素純金属(極少量な雑質が含まれる)またはその合金鉄(ferroalloy)から選択して使用することができる。冶金時において、本発明においては実際に取得した純鉄、純金属または合金鉄の含有する元素の組成によりその個別の用量を適当に調整することにより、製成された合金は上述した所定の比例に符合することができるため、ゴルフクラブヘッドを製造するためのステンレス合金を提供することができる。その他に、上記ステンレス合金には製造過程と原料の違いにより部分的なその他の微量物質が含まれる場合が生じ、例えばバナジウム(V)1.0%以下、ニオブ(Nb)1.0%以下、硫黄(S)0.1%以下、燐(P)0.1%以下、ホウ素(B)0.1%以下などが含まれる。

0016

0017

0018

表1に示すように、従来のASM355規格およびアメリカ特許番号第2,799,602号と相似するASM355規格のステンレス材質と比較すると、本発明におけるステンレス合金は明らかに比較的高い量のシリコン成分を有すると共に、さらに余分に銅の成分を有するように形成される。表1、2および図1、3と比較して分かるように、本発明におけるシリコン、銅、マンガン、窒素とその他の金属成分の作用と利点は下記のとおりである。

0019

a)本発明において、炭素の比例を0.08%から0.15%まで適当に制御することにより、耐蝕性硬度と抗張力を増やすことができる。
b)本発明において、シリコンの比例を0.5%から1.5%まで適当に制御することにより、溶融時の注入の流動性を増やすことができると共に、時効過程においてフェライト相の中から炭化物析出するのに役立つことができるため、鋳造部材の抗張力が200ksi(表2と図1を参照)より大きくなるまで大幅に高めることができ、その数値圧延板材が形成した抗張力の標準に相当するため、フェース板が応力を受ける能力を増やすのに特に有利になると共に、さらにその肉厚に対する要求性を相対的に低く抑えることができる。全体のヘッドの構造において、フェース板の肉厚が減ることによって省かれた重量はヘッド本体のその他の部位に配置することができるため、全体の重心位置を低く調整するのに役立つことができ、さらにヘッドの慣性モーメントと打球の性能を増やすことができる。
c)本発明において、マンガンと窒素の比例を0.4%から1.2%まで、0.07%から0.13%まで適当に制御することにより、オーステナイト相の残留を促すと共に、さらにオーステナイト相を強化することができ、そしてサブゼロ処理の期間において基材(matrix)をマルテンサイト(図2aと図2bを参照)に変換させる。マルテンサイトは時効処理において再び焼戻マルテンサイトに変換せることができる。これにより、延性を高めることができると共に、ゴルフクラブヘッドの鋳造に役立つと共に、後続におけるホーゼル調整角度の自由度を増やし、さらに打球時の強靭性を高めることができる。
d)本発明において、銅の比例を0.55%以下まで適当に制御し、特に0.2%から0.5%まで制御することにより、析出硬化(precipitation hardening)の効果を高めるのに役立つことができると共に、ステンレス合金の抗張力が200ksi(表2と図1を参照)より大きくなるまで増やすのに役立つことができる。
e)本発明において、ニッケルとクロムの比例を3.5%から6.0%まで、13.5%から17.0%まで適当に制御することにより、パーライト(pearlite)組織の発生を抑制することができるため、ステンレス合金そのものの耐食性酸化して錆、孔蝕が生じ難く、または均一な腐食が生じ難い)を形成することができる。
f)本発明において、モリブデンの比例を1.5%から2.6%まで適当に制御することにより、少量な条状のフェライト相(ferrite)を維持することができ、ステンレス合金が熔接時における熔接の熱による亀裂の敏感性を低く抑えることができ、鋳造により製成されたフェース板は比較的高い異種熔接の互換性を有するように形成されるため、熔接による組立の製造工程に適用することができる。
g)本発明において、バナジウムとニオブの比例を1.0%以下まで適当に制御することにより、ステンレス合金の機械的性質と熔接性を改善するのに用いることができると共に、鋳造時における流動性を有効に高めると共に、脱気の効果を補助することができる。
h)本発明において、硫黄、燐、ホウ素の比例を0.1%以下まで適当に制御することにより、硫黄、燐、ホウ素によって生じられた熔接の高温ぜい性(hot shortness)を低く抑えることができるため、ステンレス合金の熔接の品質を確保することができる。

0020

上述の如く、本発明のステンレス合金の材質は主にマルテンサイト相を有するように形成され。上記ステンレス合金により一体成形のヘッドまたは延伸する環状壁を有するフェース板を鋳造することができる。上記ステンレス合金はシリコン、銅、マンガン、窒素などの成分を利用すると共に、その比例を制御することにより、製成されたヘッドまたはフェース板は適当に熱処理を受けた後、適当な高抗張力(>200ksi)、高鋳造性、高伸展性高耐蝕性(酸化して錆、孔蝕が生じ難く、または均一な腐食が生じ難い)、高熔接互換性と高機械的性質などの特性をを有するように形成される。また、上述した特性により下記の利点に達することができる。

0021

a)鋳造時において、上記ステンレス合金は比較的よい流動性と成形性を有するため、孔と気孔が生じてしまうという鋳造でよく見られる欠点を減らすのに役立つことができる。
b)上記ステンレス合金の材質は高抗張力を有するため、フェース板が応力を受ける能力を増やすのに役立つことができると共に、肉厚を2.5mm以下まで相対的に抑えることができ、好ましくは2.3mm位である。フェース板またはヘッドの肉厚が薄く抑えられた場合、超大型のゴルフクラブヘッドの製造に役立つことができる。
c)フェース板の肉厚が薄く抑えられたことによって省かれた重量をヘッド本体のその他の部位に配置することができるため、全体の重心位置を低く調整するのに役立つことができるため、ヘッドの慣性モーメントと打球の性能を高めることができる。
d)上記ステンレス合金には適中な硬度とやや大きい可塑性を有するように形成されることにより、、製成されたヘッドのホーゼルは比較的大きい角度の調整する範囲を有するため、角度の調整がし易くなる。
e)製成されたヘッドまたはフェース板は異なる材質のフェース板またはヘッドとは高い互換性を有する熔接の結合を行うことができるため、異なる製品使用者需要性に満足させることができる。

0022

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。

図面の簡単な説明

0023

本発明の実施例のゴルフクラブヘッドのステンレス合金による応力(psi)と変位量インチ)との曲線図である。
本発明の実施例のゴルフクラブヘッドのステンレス合金が熱処理を行った後の金相断面(×100)の電子顕微写真図である。
本発明の実施例のゴルフクラブヘッドのステンレス合金が熱処理を行った後の金相断面(×500)の電子顕微写真図である。
従来のASM355ステンレスによる応力(psi)と変位量(インチ)との曲線図である。

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