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技術 ゴルフクラブヘッド用合金及びそれを用いたゴルフクラブヘッドの製造方法

出願人 復盛應用科技股分有限公司
発明者 邱稚淳
出願日 2018年6月27日 (2年1ヶ月経過) 出願番号 2018-121855
公開日 2019年1月31日 (1年6ヶ月経過) 公開番号 2019-014965
状態 特許登録済
技術分野 ゴルフクラブ 非鉄金属または合金の熱処理
主要キーワード アルミニウム当量 ブランクプレート 板状ブランク フェース板 衝撃回数 湾曲度 プレート材 焼なまし
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(2019年1月31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 (2)

課題

従来のゴルフクラブヘッド用合金により製造されたゴルフクラブヘッドが重過ぎる問題を解決するためのゴルフクラブヘッド用合金を提供することにある。

解決手段

本発明のゴルフクラブヘッド用合金は、6.5〜7.5重量%のアルミニウム、1.0〜2.5重量%の鉄、0.05〜0.2重量%のケイ素、0.15重量%以下の酸素、0.1重量%以下の炭素、0.05重量%以下の窒素、残部となるチタン及び不可避的不純物を含み、かつ密度が4.35〜4.39g/cm3である。

概要

背景

軽量ゴルフクラブヘッド需要応えるために、製造者は一般的にチタン合金によりゴルフクラブヘッドを製造する。従来のゴルフクラブヘッド用合金は、例えば、6重量%のアルミニウム、4重量%のバナジウム、残部となるチタン及び不可避的不純物を含むものである(すなわち64-Ti)。このゴルフクラブヘッド用合金の密度は約4.41g/cm3に達するので、製造されたゴルフクラブヘッドのフェース板の重量は約41.10gに達し、改善の余地がある。よって、上記の問題を解決するために、ゴルフクラブヘッド用合金及びそれを用いてゴルフクラブヘッドを製造する方法を提供する必要があった。

概要

従来のゴルフクラブヘッド用合金により製造されたゴルフクラブヘッドが重過ぎる問題を解決するためのゴルフクラブヘッド用合金を提供することにある。本発明のゴルフクラブヘッド用合金は、6.5〜7.5重量%のアルミニウム、1.0〜2.5重量%の鉄、0.05〜0.2重量%のケイ素、0.15重量%以下の酸素、0.1重量%以下の炭素、0.05重量%以下の窒素、残部となるチタン及び不可避的不純物を含み、かつ密度が4.35〜4.39g/cm3である。

目的

よって、上記の問題を解決するために、ゴルフクラブヘッド用合金及びそれを用いてゴルフクラブヘッドを製造する方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

6.5〜7.5重量%のアルミニウム、1.0〜2.5重量%の鉄、0.05〜0.2重量%のケイ素、0.15重量%以下の酸素、0.1重量%以下の炭素、0.05重量%以下の窒素、残部となるチタン及び不可避的不純物を含み、かつ密度が4.35〜4.39g/cm3であるゴルフクラブヘッド用合金

請求項2

前記ゴルフクラブヘッド用合金のアルミニウム当量が7.5〜9.2であることを特徴とする請求項1に記載のゴルフクラブヘッド用合金。

請求項3

6.8〜7.5重量%のアルミニウムを含むことを特徴とする請求項1に記載のゴルフクラブヘッド用合金。

請求項4

1.55〜1.95重量%の鉄を含むことを特徴とする請求項1に記載のゴルフクラブヘッド合金

請求項5

0.11〜0.15重量%のケイ素を含むことを特徴とする請求項1に記載のゴルフクラブヘッド用合金。

請求項6

請求項1〜5のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド用合金により製造されたブランクプレートを提供し、前記ブランクプレートに対して500〜800℃の温度で30〜90分の焼なまし処理を行い、フェース板成形し、前記フェース板をヘッド本体に結合し、ヘッド半製品を形成させ、前記ヘッド半製品に対して400〜700℃の温度で30〜240分の時効処理を行うことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法。

請求項7

前記フェース板は引張強度が170ksi以上であり、降伏強度が150ksi以上であり、伸び率が10%以上であり、硬度がHRC33〜39であることを特徴とする請求項6に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。

請求項8

前記ブランクプレートに対して650〜800℃の温度で40〜50分の焼なまし処理を行うことを特徴とする請求項6に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。

請求項9

前記ヘッド半製品に対して550〜650の温度で30〜120分の時効処理を行うことを特徴とする請求項6に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、合金に関し、特にゴルフクラブヘッド用合金に係るものである。また、本発明はさらに前記ゴルフクラブヘッド用合金を用いてゴルフクラブヘッドを製造する方法に関するものである。

背景技術

0002

軽量ゴルフクラブヘッドの需要応えるために、製造者は一般的にチタン合金によりゴルフクラブヘッドを製造する。従来のゴルフクラブヘッド用合金は、例えば、6重量%のアルミニウム、4重量%のバナジウム、残部となるチタン及び不可避的不純物を含むものである(すなわち64-Ti)。このゴルフクラブヘッド用合金の密度は約4.41g/cm3に達するので、製造されたゴルフクラブヘッドのフェース板の重量は約41.10gに達し、改善の余地がある。よって、上記の問題を解決するために、ゴルフクラブヘッド用合金及びそれを用いてゴルフクラブヘッドを製造する方法を提供する必要があった。

先行技術

0003

米国公開第2009/0286622号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は、軽量ゴルフクラブヘッドの製造に用いることができるゴルフクラブヘッド合金を提供することを目的とする。

0005

本発明はさらに、前記ゴルフクラブヘッド用合金を用いて軽量ゴルフクラブヘッドを製造、獲得するためのゴルフクラブヘッド製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明のゴルフクラブヘッド用合金は、6.5〜7.5重量%のアルミニウム、1.0〜2.5重量%の鉄、0.05〜0.2重量%のケイ素、0.15重量%以下の酸素、0.1重量%以下の炭素、0.05重量%以下の窒素、残部となるチタン及び不可避的不純物を含み、かつ密度が4.35〜4.39g/cm3である。また、本発明のゴルフクラブヘッド用合金は、6.8〜7.5重量%のアルミニウム、1.55〜1.95重量%の鉄及び0.11〜0.15重量%のケイ素を含むことが好ましい。本発明に係るゴルフクラブヘッド用合金はこの組成比により、ゴルフクラブヘッド用合金が低い密度を有するので、軽量ゴルフクラブヘッドの製造に応用することができるという効果を有する。

0007

また、本発明のゴルフクラブヘッド用合金は、アルミニウム当量が7.5〜9.2である。これにより、ゴルフクラブヘッド用合金の圧延率及び後続工程におけるプレート材成形率を向上させることができる。

0008

本発明によるゴルフクラブヘッドの製造方法は、前記ゴルフクラブヘッド用合金により製造されたブランクプレートを提供し、前記ブランクプレートに対して500〜800℃の温度で30〜90分の焼なまし処理を行い、フェース板を成形し、前記フェース板をヘッド本体に結合し、ヘッド半製品を形成させ、前記ヘッド半製品に対して400〜700℃の温度で30〜240分の時効処理を行う。このように、前記ゴルフクラブヘッド用合金を使用することにより、製造し獲得したゴルフクラブヘッドが適度な耐衝撃性を有することを維持する前提で、製造し獲得したゴルフクラブヘッドの重量を減少できるという効果を有すると共に、ヘッド半製品に対して時効処理を行うことにより、ゴルフクラブヘッドの耐衝撃性をさらに向上させ、衝撃後のフェース面の水平方向及び垂直方向における湾曲度変形量を低減させることができるという効果を有する。

0009

また、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、前記フェース板の引張強度が170ksi以上であり、降伏強度が150ksi以上であり、伸び率が10%以上であり、硬度がHRC33〜39である。

0010

また、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、前記ブランクプレートに対して650〜800℃の温度で40〜50分の焼なまし処理を行い、かつ、前記ヘッド半製品に対して550〜650の温度で30〜120分の時効処理を行う。

図面の簡単な説明

0011

図1は、本発明の実施例に係るゴルフクラブヘッドの製造方法のフローチャートである。

実施例

0012

本発明の実施例について、以下、図面を参照して説明する。

0013

本発明のゴルフクラブヘッド用合金は、6.5〜7.5重量%のアルミニウム、1.0〜2.5重量%の鉄、0.05〜0.2重量%のケイ素、0.15重量%以下の酸素、0.1重量%以下の炭素、0.05重量%以下の窒素、残部となるチタン及び不可避的不純物を含むことができる。好ましくは6.8〜7.5重量%のアルミニウム、1.55〜1.95重量%の鉄及び0.11〜0.15重量%のケイ素を含む。上記のようなゴルフクラブヘッド用合金の密度は約4.35〜4.39g/cm3であり、ゴルフクラブヘッド用合金の組成比を調整することで、低い密度を有するゴルフクラブヘッド用合金とすることができる。

0014

また、ゴルフクラブヘッド用合金のアルミニウム当量([Al]eq)は、次式:[Al]eq=[Al]+10[O+C+2N] を満たすことができる。かつ、[Al]eqが7.5〜9.2であることが好ましい。これにより、ゴルフクラブヘッド用合金の密度を低く維持できると共に、ゴルフクラブヘッド用合金の圧延率及び後続工程におけるプレート材成形率を向上させることができる。

0015

このように、製造者は上記のゴルフクラブヘッド用合金を用いて、軽量ゴルフクラブヘッドを製造して獲得することができる。詳しく述べると、図1に示されるように、本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法は、ブランクプレート成形工程S1、焼なまし処理工程S2、ヘッド半製品成形工程S3及び時効処理工程S4を含む。

0016

ブランクプレート成形工程S1において、ブランクプレートは上記のゴルフクラブヘッド用合金により製造し獲得されるものである。例えば、製造者はゴルフクラブヘッド用合金を金属鋳塊圧延し、さらに金属鋳塊を溶融してチタン合金棒に形成し、そのチタン合金棒を鍛造して板状ブランク材を成形させ、最後にその板状ブランク材を熱間圧延して前記ブランクプレートを形成することができる。

0017

焼なまし処理工程S2において、ブランクプレートに対して500〜800℃の温度で30〜90分の焼なまし処理を行い、フェース板を成形する。また、ブランクプレートに対して650〜800℃の温度で40〜50分の焼なまし処理を行うことが好ましく、焼なまし処理の温度を調整することにより、加工の過程において残留した応力を効果的に除去し、材料を軟化させることができる。注意すべきことは、焼なまし処理工程S2において、材料が軟化し過ぎることで結晶粒が大きくなりすぎて、ブランクプレートの引張強度を低下させてしまうことを避けるために、焼なまし処理の温度を800℃より高くしてはならない。本実施例では、フェース板の引張強度が170ksi以上であり、降伏強度が150ksi以上であり、伸び率が10%以上であり、硬度がHRC33〜39である。

0018

ヘッド半製品成形工程S3において、製造者はフェース板をヘッド本体に結合し、ヘッド半製品を形成させることができる。例えば、溶接によりフェース板をヘッド本体に結合することができ、これについては当業者が容易に理解できるため、ここではその説明を省略する。

0019

時効処理工程S4において、ヘッド半製品に対して400〜700℃の温度で30〜240分の時効処理を行う。また、ヘッド半製品に対して550〜650の温度で30〜120分の時効処理を行うことが好ましい。これにより、ゴルフクラブヘッドを獲得することができる。

0020

本発明に係るゴルフクラブヘッド用合金により、ブランクプレート成形工程S1、焼なまし処理工程S2、ヘッド半製品成形工程S3及び時効処理工程S4を経て、軽量ゴルフクラブヘッドを製造し獲得できることを証明するために、以下の試験を行った。

0021

(A)フェース板の機械的性質
本試験では、本発明のゴルフクラブヘッド合金(すなわち、6.5〜7.5重量%のアルミニウム、1.0〜2.5重量%の鉄、0.05〜0.2重量%のケイ素、0.15重量%以下の酸素、0.1重量%以下の炭素、0.05重量%以下の窒素、残部となるチタン及び不可避的不純物を含むゴルフクラブヘッド用合金)をブランクプレートに成形した後、780℃で45分の焼なまし処理を行って獲得されたフェース板(A1組)について、その機械的性質を測定した。また、従来のゴルフクラブヘッド用合金(すなわち、64チタン)で同様の工程を経て獲得されたフェース板をコントロールグループ(A0組)とした。その測定結果を表1に示す。

0022

0023

上記試験結果によると、従来のゴルフクラブヘッド合金(A0組)に比べ、本発明に係るゴルフクラブヘッド用合金は密度が低いので、製作し獲得されるゴルフクラブヘッドの重量が低いことと、さらに、本発明のゴルフクラブヘッド用合金の引張強度が優れていることがわかった。

0024

(B)ゴルフクラブヘッドの耐衝撃強度試験
本試験では、本発明のゴルフクラブヘッド用合金によりブランクプレート成形工程S1、焼なまし処理工程S2、ヘッド半製品成形工程S3及び時効処理工程S4を経て獲得したゴルフクラブヘッド(B1組)と、従来のゴルフクラブヘッド用合金(すなわち、64チタン)により同様の工程を経て獲得されたゴルフクラブヘッド(B0組)とを比較試験した。その結果を表2に示す。

0025

0026

上記試験結果によると、本発明のゴルフクラブヘッド用合金より獲得したゴルフクラブヘッド(B1組)は、より多くの衝撃回数に耐えることができ、より良い耐衝撃性が示されたので、フェース板の厚さを低減することができる。同等の耐衝撃性を維持することを前提とすると、本発明のゴルフクラブヘッド用合金より獲得したゴルフクラブヘッドは、約3〜4gの重量を減少することができる。

0027

(C)時効処理工程の効果
本試験では、本発明のゴルフクラブヘッド用合金によりブランクプレート成形工程S1、焼なまし処理工程S2、ヘッド半製品成形工程S3及び時効処理工程S4を経て獲得したゴルフクラブヘッド(C1組)と、時効処理工程S4を省いて獲得したゴルフクラブヘッド(C0組)とを比較した。その結果を表3に示す。

0028

0029

上記試験結果によると、時効処理工程S4は確実にゴルフクラブヘッドの耐衝撃性を効果的に向上させることができる。かつ、衝撃回数を重ねたゴルフクラブヘッドは、フェース面の水平方向(Bulge)及び垂直方向(Roll)における湾曲度変形量が顕著に低減された(両方共30mm以下であった。)。

0030

以上により、本発明に係るゴルフクラブヘッド用合金の組成比により、ゴルフクラブヘッド用合金の密度を約4.35〜4.39g/cm3とすることで、軽量ゴルフクラブヘッドの製造に応用されることができるという効果を有する。

0031

さらに、本発明に係るゴルフクラブヘッドの製造方法は、前記ゴルフクラブヘッド用合金を使用することにより、製造し獲得したゴルフクラブヘッドが適度な耐衝撃性を有することを維持する前提で、製造し獲得したゴルフクラブヘッドの重量を減少できるという効果を有すると共に、ヘッド半製品に対して時効処理を行うことにより、ゴルフクラブヘッドの耐衝撃性をさらに向上させ、衝撃後のフェース面の水平方向及び垂直方向における湾曲度変形量を低減させることができるという効果を有する。

0032

S1ブランクプレート成形工程
S2焼なまし処理工程
S3ヘッド半製品成形工程
S4時効処理工程

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