JPH11206927A - ゴルフクラブヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】強度に優れ、しかもボールの飛距離を伸ばすこ
とができるゴルフクラブヘッドおよびその製造方法を提
供する。 【解決手段】ゴルフクラブヘッドの少なくともヘッドの
一部を、過冷却液体域を有し、アモルファス相を生成す
る組成の合金を素材として製造された板材を用いて温間
プレスによって成形加工する。成形加工は、合金のガラ
ス遷移温度（Ｔｇ）−１００Ｋ以上であり、結晶化開始
温度（Ｔｘ）−３０Ｋ以下の温度範囲であって、かつ、
１０／ｓ以下の歪み速度で行う。成形加工品は、少なく
とも５０％がアモルファス相の金属組織からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強度に優れ、しか
もボールの飛距離を伸ばすことができるゴルフクラブヘ
ッドおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ゴルフクラブヘッドの少なくとも
フェースの一部を、チタン合金を素材として形成するこ
とが好まれている。これは、一般にはチタン合金の低比
重、高強度という特性が、ヘッド用素材に適していると
考えられていることによる。しかし、低比重、高強度と
いう特性もさることながら、特にチタン合金のヤング率
の低さが有利であることが認められている。

【０００３】ゴルフクラブヘッドのフェースは、ボール
の打撃時に変形するが、このときに永久変形することな
く、元の状態に復元することが可能であれば、フェース
の変形量が大きいほど、ボールの飛距離を伸ばすことが
期待できる。フェースが大きく変形するような素材とし
ては、ヤング率の低い材料が理想的であると考えられ
る。特開平９−１８７５３４号公報にフェースが金属性
ガラスで形成されているゴルフクラブヘッドが提案され
ている。金属性ガラスは、チタン合金よりもさらに強度
が高く、かつ、従来の金属よりも弾性限界が高いことか
ら、この公報によるゴルフクラブヘッドは、チタン合金
を素材としたヘッドよりも、ボールを遠くに飛ばすこと
が期待できるものとして注目される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この公報に
は、金属性ガラスで形成されてなるフェースの製造に際
して、金属性ガラス生成用合金を溶融、注型、固化、即
ち、鋳造する方法を用いることが示唆されているが、鋳
造法を用いた場合、内部に空隙ができるなどの欠陥が起
こりやすい。このため、非常に肉厚の薄い部分、例え
ば、ウッドクラブヘッドの一部であるクラウン部などを
製造しようとすると、強度的に弱くなる部位が生じるこ
とがある。

【０００５】本発明は、強度に優れ、しかもボールの飛
距離を伸ばすことができるゴルフクラブヘッドおよびそ
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のゴルフクラブヘ
ッドは、少なくともヘッドの一部が、過冷却液体域を有
し、アモルファス相を生成する組成の合金を素材として
製造された板材から温間プレスによって成形加工されて
なり、少なくとも５０％がアモルファス相の金属組織で
あることを特徴とする。

【０００７】また、本発明のゴルフクラブヘッドの製造
方法は、過冷却液体域を有し、アモルファス相を生成す
る組成の合金を素材として板材を製造し、該板材を前記
合金のガラス遷移温度（Ｔｇ）−１００Ｋ以上であり、
結晶化開始温度（Ｔｘ）−３０Ｋ以下の温度範囲であっ
て、かつ、１０／ｓ以下の歪み速度で温間プレスによっ
て成形加工することで少なくともヘッドの一部を製造す
ることを特徴とする。

【０００８】本発明において、ゴルフクラブヘッドは、
少なくともヘッドの一部が、過冷却液体域を有し、アモ
ルファス相を生成する組成の合金を素材としている。過
冷却液体域は、合金の結晶化開始温度（Ｔｘ）とガラス
遷移温度（Ｔｇ）との温度差ΔＴｘ（＝Ｔｘ−Ｔｇ）で
表され、この過冷却液体域をもったアモルファス相を生
成する組成の合金は、加熱溶解した後、比較的低速度で
冷却してもアモルファス相を生成することができる。合
金の結晶化開始温度（Ｔｘ）とガラス遷移温度（Ｔｇ）
とは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて０．６７Ｋ／
ｓの昇温速度で測定される。過冷却液体域をもったアモ
ルファス相を生成する組成の合金としては、Ｐｄ−Ｎｉ
−Ｃｕ−Ｐ、Ｚｒ−Ａｌ−Ｎｉ−Ｃｕ、Ｚｒ−Ａｌ−Ｎ
ｉ−Ｃｕ−Ｐｄ、Ｌａ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｌａ−Ａｌ−Ｎｉ
−Ｃｕ、Ｍｇ−Ｙ−Ｃｕ、Ｚｒ−Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ−Ｂ
ｅ、Ｐｒ−Ｆｅ−Ａｌ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｇａ系等の合金が
例示される。これらの中、過冷却液体域の温度幅が大き
いものほど、過冷却液体域で出現する高い粘性流動（超
塑性）を利用して容易に加工することが可能となる。

【０００９】本発明では、（Ｚｒ₅₅Ｃｕ₃₀Ａｌ₁₀Ｎ
ｉ₅ ）_100-X Ｍ_X 、（但し、ＭはＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｇａからなる群から選択される少なくと
も１つであり、Ｘは０〜５の範囲である。） Ｚｒ₅₅Ｃｕ₃₀Ａｌ₁₀Ｎｉ₅ 、Ｚｒ₅₅Ｃｕ₃₀Ａｌ₁₀Ｎｉ₃
Ｃｏ₂ 、Ｚｒ₅₅Ｃｕ₃₀Ａｌ₁₀Ｃｏ₃ 、Ｆｅ₂ 、Ｚｒ₅₅Ｃ
ｕ₃₀Ａｌ₁₀Ｎｉ₄ Ｐｄ₁ 、Ｚｒ₅₅Ｃｕ₃₀Ａｌ₁₀Ｎｉ₄ Ａ
ｕ₁ 、Ｚｒ₅₅Ｃｕ₁₅Ｎｉ₁₀Ａｌ₁₅Ｔｉ₅ 、Ｚｒ₅₃Ｃｕ₁₉
Ｎｉ₁₃Ａｌ₁₀Ｔｉ₅ 、Ｚｒ₅₅Ｃｕ₂₂Ａｌ₁₀Ｔｉ₃ Ｎｉ
_10-XＭ_X 、（但し、ＭはＶ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、
Ｇａからなる群から選択される少なくとも１つであり、
Ｘは０〜５の範囲である。） Ｚｒ₆₀Ｃｕ₂₂Ａｌ₁₀Ａｕ₈ 、Ｚｒ₆₀Ｃｕ₂₀Ａｌ₁₀Ｐ
ｄ₁₀、Ｚｒ₆₀Ｃｕ₂₅Ａｌ₁₀Ｐｔ₅ 、Ｚｒ₆₅Ｃｕ₁₅Ａｌ₁₀
Ｎｉ₁₀、Ｚｒ₆₅Ｃｕ_12.5Ａｌ_7.5 Ｎｉ₁₀Ａｇ₅ 、（数字
は原子％）等を好ましく使用することができる。

【００１０】過冷却液体域を有し、アモルファス相を生
成する組成の合金を素材とし、ゴルフクラブヘッドの少
なくともヘッドの一部を成形するには、板材を製造した
後、この板材を温間プレスによって成形加工する方法を
採用する。板材の製造は、特定の方法による必要はな
く、溶湯鍛造法、アトマイズ押し出し法、双ロール法等
により製造することができる。

【００１１】例えば、溶湯鍛造する場合には、真空中ま
たは不活性ガス雰囲気中において、上下一対の金型内で
合金の溶湯を加圧して拡げ、アモルファス相を得るのに
適度な速度で冷却して凝固させるようにすればよい。合
金の溶湯を得るには、例えば、合金を下型上で加熱して
溶融することができるが、合金の下型に接触していると
ころは、常に冷却されていることから、ほとんど結晶質
相のみとなり易く脆くなるので、下型に接触していない
合金の溶湯を拡げて凝固させた部分を利用することが好
ましい。

【００１２】本発明のゴルフクラブヘッドは、過冷却液
体域を有し、アモルファス相を生成する組成の合金を素
材とした部分が、結晶質相を含まないアモルファス単相
となっている必要はないが、少なくとも５０％がアモル
ファス相でなければ、強度的に優れたものとならない。

【００１３】板材を製造した後、この板材を温間プレス
によって所定の形状に成形加工し、ゴルフクラブヘッド
の少なくともヘッドの一部が成形される。例えば、大気
中において、過冷却液体域を有するアモルファス相に発
現する超塑性的な変形を利用して加工することが可能で
あり、酸化による特性低下がなく、比較的低温度で製造
することができる。さらに、ウッドクラブヘッドのクラ
ウン部などの複雑な曲面形状のものを極めて容易に得る
ことができる。

【００１４】本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法
は、少なくともヘッドの一部を、過冷却液体域を有し、
アモルファス相を生成する組成の合金を素材とした板材
を用いて、この板材を所定の温度範囲で温間プレスによ
って成形加工するものであるが、温間プレスの温度範囲
は、素材の合金のガラス遷移温度（Ｔｇ）−１００Ｋ〜
結晶化開始温度（Ｔｘ）−３０Ｋである。ガラス遷移温
度（Ｔｇ）−１００Ｋより低い温度では、成形加工する
のに大きな荷重を要し、しかも、素材合金の破壊が起こ
り、一方、結晶化開始温度（Ｔｘ）−３０Ｋより高い温
度では、成形加工時の発熱により結晶化開始温度を超え
てしまい、金属組織が結晶質相となるためである。

【００１５】そして、温間プレスによって板材を成形す
る際、歪み速度は、１０／ｓ以下とする。これより高速
度では、大きな荷重を要し、素材合金の破壊が起こるた
めである。また、歪み速度は、成形加工中一定とするよ
りも連続的に増加させることが好ましく、これにより、
変形が始まるまでの応力を小さくすることが可能とな
る。さらに、成形加工後の変形戻り（スプリングバッ
ク）を考慮して、プレス用金型として製品の必要形状よ
り少なくとも１％大きく変形させる金型を使用すること
が好ましく、また、プレス用金型を型閉め状態で５〜１
００秒間の範囲で保持することが好ましい。保持する時
間が５秒間より短い場合は正確な形状を得ることが難し
く、一方、保持する時間が１００秒間より長い場合はア
モルファス相の金属組織を得ることができないおそれが
ある。

【００１６】

【発明の実施の形態】下記の組成である合金を素材とし
て溶湯鍛造により製造した板材を加熱し、プレス用金型
で成形加工し、ウッドクラブヘッドのフェース部を得
た。フェース部以外のヘッドの本体部は、ステンレス鋼
から精密鋳造したものを用い、フェース部とヘッド本体
部とを固着して実施例１〜３のゴルフクラブヘッドを作
製した。 使用合金 組成：Ｚｒ₅₅Ｃｕ₃₀Ａｌ₁₀Ｎｉ₅ 結晶化開始温度（Ｔｘ）：７５５Ｋ ガラス遷移温度（Ｔｇ）：６７０Ｋ 過冷却液体域（ΔＴｘ）：８５Ｋ （実施例１）サイズが１３０ｍｍ×１６０ｍｍ×２．８
ｍｍの板材を溶湯鍛造により得た。板材を７１０Ｋまで
加熱した後、１回の成形で４個のフェースが得られるプ
レス用金型を用い、大気中において予め加熱した金型に
板材を挿入して、５００ＭＰａの成形開始時応力および
５×１０^-1／ｓ以下の歪み速度で成形加工した。型閉め
後、３０秒間保持した。 （実施例２）実施例１と同一条件で作製した板材を金型
に挿入し、３８０ＭＰａの成形開始時応力で、また、歪
み速度を３×１０^-1／ｓから８×１０^-1／ｓまで連続的
に増加させて、成形加工した。型閉め後、３０秒間保持
した。 （実施例３）製品の必要形状よりも５％大きく変形する
プレス用金型を使用し、型閉め後の保持時間を１０秒間
とした以外は、実施例１と同じ条件で成形加工した。

【００１７】上記の実施例１〜３では、比較的低温度、
低圧力の温間プレスによる加工により、フェース部を容
易に製造することができた。また、実施例２では、歪み
速度を連続的に増加させることにより、実施例１および
実施例３よりもさらに小さい応力で加工することができ
た。また、実施例１〜３において、１回の成形で得られ
たそれぞれ４個のフェース部は、ほぼ均一な形状であっ
た。

【００１８】実施例１のフェース部の物性を表１に示
す。なお、比較例として、本実施例で使用した合金材料
を用いて一般的な鋳造法により鋳造した加工材の物性を
合わせて示した。実施例１のフェース部は、いずれも、
比較例と比べて高強度であることがわかる。

【００１９】

【表１】

【００２０】また、実施例１〜３の各ゴルフクラブヘッ
ドをシャフトに組み付けて作製したウッドクラブを試打
した。その結果、従来のチタン合金製ヘッドのウッドク
ラブよりも平均して飛距離が伸び、最大で約１０％飛距
離が伸びた。

【００２１】

【発明の効果】本発明のゴルフクラブヘッドによれば、
少なくともヘッドの一部が強度に優れ、しかもボールの
飛距離を伸ばすことができる。また、本発明の製造方法
によれば、ゴルフクラブヘッドを容易に製造することが
できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 能人 宮城県仙台市青葉区米ヶ袋２丁目４−29 ベルシティ米ヶ袋205号 (72)発明者 山野 克己 香川県大川郡志度町大字志度5412番地 キ ャスコ株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともヘッドの一部が、過冷却液体域
   を有し、アモルファス相を生成する組成の合金を素材と
   して製造された板材から温間プレスによって成形加工さ
   れてなり、少なくとも５０％がアモルファス相の金属組
   織であることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 【請求項２】過冷却液体域を有し、アモルファス相を生
   成する組成の合金を素材として板材を製造し、該板材を
   前記合金のガラス遷移温度（Ｔｇ）−１００Ｋ以上であ
   り、結晶化開始温度（Ｔｘ）−３０Ｋ以下の温度範囲で
   あって、かつ、１０／ｓ以下の歪み速度で温間プレスに
   よって成形加工することで少なくともヘッドの一部を製
   造することを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方
   法。
3. 【請求項３】請求項２記載の製造方法において、前記歪
   み速度を連続的に増加させることを特徴とするゴルフク
   ラブヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】請求項２または３記載の製造方法におい
   て、必要形状より少なくとも１％大きく変形されるプレ
   ス用金型を使用することを特徴とするゴルフクラブヘッ
   ドの製造方法。