(57)【要約】      （修正有）【課題】低密度の高強度・高靭性合金及びそれの製造方法を提供する。【解決手段】該合金は、本質的に、１５−３３質量％のマンガン、６−１０質量％のアルミニウム、０．６−１．２質量％の炭素、０．１−１．０質量％のケイ素、及び残余の鉄からなる。この合金は、６．６−６．９ｇ／ｃｍ３の密度、２５−７０％の伸び、１００−１９０ｋｓｉの引張強度という優れた性質を有する。そして、特にその合金は優れた性質のゴルフクラブヘッドのために有用である。さらに、その合金の使用はヘッドの電気メッキ過程の間に生じるピット及び欠陥を減少させる。それゆえ、製品の欠陥率が顕著に低下し、コストが低減される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１５−３３質量％のマンガン、６−１０質量％のアルミニウム、０．６−１．２質量％の炭素、０．１−１．０質量％のケイ素、及び残余の鉄からなることを特徴とする鉄基合金。
【請求項２】
さらに１．５質量％までのモリブデンを含有することを特徴とする請求項１に記載の鉄基合金。
【請求項３】
該合金の密度が６．６−６．９ｇ／ｃｍ３、伸びが２５−７０％、引張強度が１００−１９０ｋｓｉであることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄基合金。
【請求項４】
電気メッキ過程の間に生じるピットが顕著に減少されることを特徴とする請求項１または２に記載の鉄基合金。
【請求項５】
融解過程を通じて、１５−３３質量％のマンガン、６−１０質量％のアルミニウム、０．６−１．２質量％の炭素、０．１−１．０質量％のケイ素、及び残余の鉄を混合することからなることを特徴とする鉄基合金の製造方法。
【請求項６】
融解過程を通じて、該合金がさらに１．５質量％までのモリブデンを含有することを特徴とする請求項５に記載の鉄基合金の製造方法。
【請求項７】
融解過程が大気圧融解、真空融解または還元融解であることを特徴とする請求項５または６に記載の鉄基合金の製造方法。
【請求項８】
該合金が、６．６−６．９ｇ／ｃｍ３の密度、２５−７０％の伸び、１００−１９０ｋｓｉの引張強度をもつ請求項５または６に記載の鉄基合金の製造方法。
【請求項９】
１５−３３質量％のマンガン、６−１０質量％のアルミニウム、０．６−１．２質量％の炭素、０．１−１．０質量％のケイ素、及び残余の鉄からなるゴルフクラブヘッド用合金。
【請求項１０】
さらに１．５質量％までのモリブデンを含有することを特徴とする請求項９に記載のゴルフクラブヘッド用合金。
【請求項１１】
該合金が、６．６−６．９ｇ／ｃｍ３の密度、２５−７０％の伸び、１００−１９０ｋｓｉの引張強度をもつことを特徴とする請求項９または１０に記載のゴルフクラブヘッド用合金。
【請求項１２】
ゴルフクラブヘッドの電気メッキ過程の間に生じるピットが顕著に減少されることを特徴とする請求項９または１０に記載のゴルフクラブヘッド用合金。
【請求項１３】
融解過程を通じて、１５−３３質量％のマンガン、６−１０質量％のアルミニウム、０．６−１．２質量％の炭素、０．１−１．０質量％のケイ素、残余の鉄からなることを特徴とするゴルフクラブヘッド製造用合金の製造方法。
【請求項１４】
融解過程を通じて、該合金がさらに１．５質量％までのモリブデンを含有することを特徴とする請求項１３に記載のゴルフクラブヘッド用合金の製造方法。
【請求項１５】
融解過程が大気圧融解、真空融解または還元融解であることを特徴とする請求項１３または１４に記載のゴルフクラブヘッド用合金の製造方法。
【請求項１６】
該合金が、６．６−６．９ｇ／ｃｍ３の密度、２５−７０％の伸び、１００−１９０ｋｓｉの引張強度をもつことを特徴とする請求項１３または１４に記載のゴルフクラブヘッド用合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低密度の高強度・高靭性合金及びその製造方法に関する。該合金は、その低密度、優れた伸び、高い強度及び高い減衰容量という特徴がゆえに、ゴルフでより良い成績を上げるための、体積が大きく高強度・高靭性のゴルフクラブヘッドの製作に特に有用である。さらにこの合金の使用によって、ヘッドの電気メッキの間に生じるピット及び欠陥を効率的に阻止できる。従って、製品の欠陥率を有意に低下させることができ、コストを顕著に低下させることができる。
【背景技術】
【０００２】
密度、融点、強度、延性、熱伝導度、腐食及び酸化に対する抵抗性などの合金の特性は、合金元素に応じて変えられる。種々の機械的装置・設備の種々の用途及びデザインについての要求が異なるために、合金類は、合金元素を適切に選択し、それらの含量、製造手順及び作業過程を制御・管理することによって製造される。
【０００３】
たとえばＦｅ−Ａｌ−Ｍｎ合金類は、３元成分元素を主成分とした合金系列である。この分野の専門家によって行なわれた広範な研究から、低密度、高強度、高靭性、低温での高衝撃エネルギー、高温での高耐酸化性あるいは高耐摩耗性のＦｅ−Ａｌ−Ｍｎ合金類が、それらの組成を変えることによって得られる。
【０００４】
１９８９年に、本発明者らは、新しい合金設計概念によって熱間圧延Ｆｅ−Ｍｎ−Ａｌ合金板を開発した（下記特許文献１〜８参照）。Ｍｎ、Ａｌ及びＣ元素の含量を適切に調節し、少量のＴｉ、ＮｂまたはＶ元素を添加することによって、その後の熱処理なしに、圧延したままのＦｅ−Ｍｎ−Ａｌ合金板は、引張強度１２０−２００ｋｓｉ、降伏強度８０−１６０ｋｓｉという優れた機械的性質を有する。一方で、伸長及び衝撃靭性は、それぞれ６０−３０％及び１８０−４０ｆｔ−ｌｂであり、それらは、ＡＩＳ３０４及び３０６ステンレス鋼並びにオーステナイト化焼入れ焼もどし９％ニッケル鋼合金と同等、もしくは優れている。これとは対照的に、市販のほとんどの合金は、高強度に到達するためには、オーステナイト化、焼入れ、焼もどしの過程を経て、熱処理しなければならない。寸法の大きいまたは精密な寸法の物品または板では、高温オーステナイト化からの焼入れの間に変形が容易に起りうる。
【０００５】
また、この分野の専門家によって行なわれた広範な研究から、下記非特許文献１〜７に記載されているように、Ｃｒ及びＭｏ合金元素の添加によって、Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃ合金の耐食性が増強されることが見出されている。
【０００６】
それゆえ、優れた機械的諸性質及び低い密度のゆえに、Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｎ合金は、種々の市販製品、特にゴルフクラブヘッドに適用できる。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，９６８，３５７号公報
【特許文献２】台湾特許第４２４５４号公報
【特許文献３】日本国特許第１９７１６８８号公報
【特許文献４】韓国特許第５３６１３号公報
【特許文献５】フランス国特許第８９０２５８０号公報
【特許文献６】英国特許第２２２７４９５号公報
【特許文献７】カナダ国特許第１３３３５５６号公報
【特許文献８】ドイツ国特許第３９０３７７４号公報
【特許文献９】台湾特許第１７８６４８号公報
【特許文献１０】台湾特許第５０６８４５号公報
【非特許文献１】Ｊｅｎｇ−Ｇｏｎｇ  Ｄｕｈら、「Ｆｅ−９Ａｌ−３Ｃｒ−３１Ｍｎ合金類の酸化によって誘発される相変態の拡散関連動力学」、Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．第１３６巻第３号、１９８９年３月
【非特許文献２】Ｊｅｎｇ−Ｇｏｎｇ  Ｄｕｈら、「Ｆｅ−Ａｌ−Ｃｒ−Ｍｎ−Ｃ合金類の酸化によって誘発される相変態におけるミクロ組織の成長」、ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＳＣＩＥＮＣＥ第２３号、１９８９年
【非特許文献３】Ｊｅｎｇ−Ｇｏｎｇ  Ｄｕｈら、「Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｃ合金類における１０００−１１００℃での窒化挙動」、ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＳＣＩＥＮＣＥ第２８号、１９９３年
【非特許文献４】Ｓ．Ｃ．Ｃｈａｎｇら、「Ｆｅ−３２％Ｍｎ−９％Ａｌ合金類の３．５％塩化ナトリウム溶液中での環境促進亀裂」、ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ第５１号、１９９５年
【非特許文献５】Ｊｅｎｇ−Ｇｏｎｇ  Ｄｕｈら、「Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｃ合金類の１０００℃での窒化の動力学」、ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＳＣＩＥＮＣＥ第２５号、１９９０年
【非特許文献６】Ｊｅｎｇ−Ｇｏｎｇ  Ｄｕｈら、「Ｆｅ−３１Ｍｎ−９Ａｌ−ｘＣｒ−０．８７Ｃ合金類（ｘ＝０、３及び６）の高温酸化」、ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＳＣＩＥＮＣＥ第２５号、１９９０年
【非特許文献７】Ｉ−Ｈｓｕａｎｇ  Ｌｏ、指導教官：Ｔ．Ｆ．Ｌｉｕ（本発明者らの一人）、「Ｆｅ−８．８Ａｌ−３０．０Ｍｎ−６．０Ｃｒ−１．０Ｃ合金における相変態」、学位論文、国立Ｃｈｉａｏ  Ｔｕｎｇ大学、１９９０年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ゴルフボールを容易にかつ安定してより高く、より遠くへ飛ばすためには、ゴルフクラブヘッド用の合金が次の諸特性を有していることが有利である。
（１）低密度：クラブに対する重量制限のもとで、低密度合金はクラブを大きくでき、従ってスイートゾ−ンが拡大され、良好なショットの可能性が高まる。また、低密度合金の使用は、クラブ重量を減じることができ、埋め合せの重量を除去することができ、クラブの重心をより深く、より低く再構成して、ボールの飛行をより安定した、より高いものとすることができる。
（２）高い伸びと適切な強度との組合せ：ボール飛行の方向及び距離を制御するためには、クラブヘッド用合金は、ボールとクラブの打撃面との接触時間が増すように、優れた伸び及び靭性のものでなければならない。さらに、より高い伸びのヘッドは、プレーヤーの身長に応じてより広い範囲内でロフト角を調節するのに有用である。
（３）高い減衰容量：減衰容量のより高い合金は、ゴルフボールを打つことで生じる振動をより多く吸収するので、その振動がゴルファーの手を痺れさせにくくなり、ゴルファーは気持ちの良いボール打撃感覚をもつことができ、ボールをより確実にコントロールできる。
（４）高い弾性係数（ヤング率）：より高い弾性係数は、より長い飛距離をもたらす。
（５）高い耐食性：合金自体または表面処理によってもたらされる耐食性は、芝生の上の水分及び除草剤によってクラブが腐食されないようにし、その結果、ヘッドが機能性と美観とを維持する。
【０００９】
上記の要件を達成するために、ゴルフクラブヘッドの製造に種々の市販の合金を使用する試みがなされてきている。ゴルフクラブヘッドは、機能によってウッドとアイアンとに分類される。主としてティーから第１打を打ち出し、長い飛距離を飛ばすために用いられるウッドは、内部が中空である。過去には、ウッドは、木材、普通は柿の木で作られていたが、材料技術の進歩にともない、ゴルフプレーのより良い成績を追求すべく、金属製ヘッドに置き換えられている。現在ウッドの製造に普通に使用されている市販の材料は、たとえば、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金、β−チタン、１７−４ＰＨステンレス鋼及び高強度４３１、４５５マルテンサイトステンレス鋼である。他方、ゴルフボールを目標地点まで飛ばすのに主として用いられるアイアンは、ウッドよりもボールをより短く、しかしより高く飛ばすことを特徴としているので、制御性がより重要である。現在アイアンの製造に普通に用いられている市販の材料は、ステンレス鋼、たとえば１７−４ＰＨステンレス鋼、８６２０鋼、１０２５軟鉄、３０４ステンレス鋼、１８Ｎｉ（２００）マルエイジング鋼、あるいはチタン合金類である。
【００１０】
上記の諸材料に関して言えば、いくつかのものは、伸びが優れるが、強度が著しく欠けており、たとえば８６２０鋼及び３０４ステンレス鋼は、強度が６０−８０ｋｓｉ、伸びが３０−５０％である。また、他のいくつかのものは、強度が優れているが、伸びに乏しく、たとえば４３１、４５５マルテンサイトステンレス鋼及び１８Ｎｉ（２００）マルエイジング鋼は、強度が１５０−２００ｋｓｉ、伸びが１０％以下である。密度が４．５−４．８ｇ／ｃｍ３、強度が１４０−１８０ｋｓｉ、伸びが７−１４％のチタン合金の開発及び生産は、ゴルフクラブヘッドの設計にとって有益であるが、コストが高すぎる。
【００１１】
従って、今日の市販ゴルフクラブヘッドに求められるのは、（１）７．８ｇ／ｃｍ３未満の密度；（２）１０％を超える伸び；（３）１００ｋｓｉを超える高い引張強度；及び（４）２４−４８時間以上の５％ＮａＣｌ塩水噴霧試験の耐食性、である。
【００１２】
上記の基本的要件に基づけば、より高い強度及び伸びと、より低い密度との組合せは、クラブをより大きくして、スイートゾーンを拡大し、ボールの飛行の制御性及び距離を増すことができるので、ボールを目標点まで飛ばす確率が高まる。しかし、ゴルフクラブヘッドに適用されるＦｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃ合金類に関する特許文献に関しては、上記特許文献９に開示されている合金類だけがクロムを含有していない。上記特許文献１０に開示されている合金類は、チタンを含有するが、クロムは随意に含有するもので、そこでは、粗いチタン炭化物類がそれら合金類中の高い炭素含量のために結晶粒界に析出する傾向が大きく、そのため、それら合金類の靭性が減じ、それらの合金から作られたゴルフクラブヘッドは、衝撃試験において粒界クラックを起しやすい。他の特許文献中のゴルフクラブヘッド用Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃ合金類に関しては、合金への５−９質量％のクロムの添加によって、クラブの耐食性が高められる。しかし、クロム含有Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃ合金類の耐食性は、いまだ、ゴルフクラブヘッドの製造に一般に使用されている１７−４ＰＨステンレス鋼、高強度４３１または４５５マルテンサイト鋼の耐食性よりも劣る。それゆえ、それらの耐食性をさらに増大させ、クラブが塩水噴霧試験を通過できるようにするには、Ｃｒ含有Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃ合金類から作成したゴルフクラブヘッドを、ある期間の使用中にクラブにさびが出ないよう保証するために、さらに電気メッキ過程に付さなければならない。
【００１３】
Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃ合金類にＣｒ元素を添加するとき、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）層が合金表面上に自然に形成される。Ｃｒの添加は、それら合金類の耐食性を高めることができるが、付着した酸化クロム層は、電気メッキに先立つ普通の酸・活性化処理によっては除去できない。また、絶縁層として働くその層の非伝導性のために、被覆層の基材への接着が不十分で、剥落する傾向がある。しかし、通常のステンレス鋼のための電気メッキ過程で採用されている酸・活性化処理を、Ｃｒ含有Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃ合金類の表面の酸化クロム層の除去に用いるときには、酸溶液中の高濃度の塩素イオンが基材を過剰に攻撃し、その結果、表面に多数のピット及び欠陥が生じる。その結果として、電気メッキ過程の間に生じたピット及び欠陥が、Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃ合金の製品の降伏比を有意に低下させる。それゆえ、降伏比を高めるために、優れた機械的性質を有する新規なＦｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃ合金を開発し、電気メッキ過程の間のピット及び欠陥の生成を回避することが必要である。
【００１４】
合金設計理論ならびに透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）によるＦｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃ合金類中のマイクロ組織の研究に基づいて、本発明者らは、強度及び延性の高い低密度Ｆｅ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃ合金及びその製造法を開発した。その合金は、６．６−６．９ｇ／ｃｍ３の密度、２５−７０％の伸び、１００−１９０ｋｓｉの引張強度を有する。とりわけ、該合金のゴルフクラブヘッド製造への使用は、ヘッドの電気メッキ過程中に生じるピット及び欠陥を減少させることができるので、製品の降伏比が顕著に増大する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の合金に添加される諸元素の効果を以下に説明する。
１．Ｍｎ：マンガンは、オーステナイト形成元素の一つである。オーステナイト相は面心立方構造をもつので、オーステナイト相の体積分率の増大とともに合金の延性が増大する。優れた延性を得るために、本発明の合金は、少なくとも１５体積％のＭｎを含有しなければならない。しかし、その合金が３３質量％より多量のＭｎを含有するときには、β−Ｍｎの析出が現われ始め、次に合金の延性を低下させる。それゆえＭｎ含量は、１５質量％以上、３３質量％以下に調節すべきである。
２．Ａｌ：アルミニウムは、フェライト安定化元素であるだけでなく、超格子炭化物（Ｆｅ，Ｍｎ）３ＡｌＣｘに必須の元素である。従って、Ａｌの添加量は、（Ｆｅ，Ｍｎ）３ＡｌＣｘ炭化物の生成及び量に強く影響する。オーステナイトマトリックス中で形成される（Ｆｅ，Ｍｎ）３ＡｌＣｘ炭化物の量は、Ａｌの添加量が６質量％未満のときには少なすぎ、所望の合金強度が得られない。しかし１０質量％よりも多くのＡｌを添加すると、フェライト相が形成され、不規則なフェライト相（ｂｃｃ）が熱処理の間に、脆いＤ０３規則相に変化する傾向がある。そのうえ、フェライト相中の炭素の飽和濃度が非常に低いために、大きい（Ｆｅ，Ｍｎ）３ＡｌＣｘ炭化物が粒界に析出するのを観察することができる。これは合金の強度を高めることはなく、逆に合金の延性を明確に低下させる。かくして脆い結晶粒界破壊が形成される。それゆえ、Ａｌ含量は６質量％以上、１０質量％以下に調節すべきである。
３．Ｃ：炭素は強力なオーステナイト安定化元素であるのみならず、（Ｆｅ，Ｍｎ）３ＡｌＣｘ超格子炭化物を形成する成分元素でもある。同様に、Ｃの添加量が０．６質量％未満であるとオーステナイト相中に形成される（Ｆｅ，Ｍｎ）３ＡｌＣｘ炭化物の量が少なすぎ、所望の合金強度を得ることができない。しかし、１．２質量％を超える量のＣを添加すると炭化物が大きい寸法をもち、粒界に析出し始めるのが観察される。これは合金を粒界破壊に対して敏感にし、延性が著しく低下する。それゆえＣ含量は、０．６質量％以上、１．２質量％以下に調節すべきである。
４．Ｓｉ：０．１質量％以上のケイ素の添加は、（Ｆｅ，Ｍｎ）３ＡｌＣｘ炭化物が焼入れの間にスピノーダル分解によってオーステナイト相中に微細でかつ整合状態で形成されるのを増強し、その結果、合金の強度が上昇する。また、Ｓｉの添加は、液体合金の流動性を高め、合金の鋳造を容易にする。しかし、Ｓｉは、強力なフェライト形成元素であるのみならず、Ｆｅ−Ｍｎ−Ａｌ合金中での脆いＤ０３規則相の形成を助長する元素でもある。Ｓｉ含量が１．０質量％を超えると、脆いＤ０３規則相が形成され、合金の延性が著しく低下する。それゆえ、Ｓｉ含量は、０．１質量％以上、１．０質量％以下になるよう調節すべきである。
５．Ｍｏ：本発明者らは、Ｆｅ−Ｍｎ−Ａｌ合金へのモリブデンの添加が、固溶体強化のメカニズムによって強度を高めうることを見出した。しかし、Ｍｏ含量が１．５質量％を超えると、Ｍ２Ｃ、Ｍ２３Ｃ６、Ｍ６Ｃなどのモリブデン炭化物が合金中で析出するのが観察される。炭化モリブデン類の存在は、炭化物近傍での炭素不足を引き起こし、オーステナイト相を不安定にし、その後に、延性の低いフェライト相へ変態させる傾向がある。それゆえ、Ｍｏ含量は、１．５質量％以下に調節するべきである。
【００１６】
上記の諸目的を達成するために、本発明者らは、種々の添加元素の割合及び組成に焦点を合わせ、１５−３３質量％のマンガン、６−１０質量％のアルミニウム、０．６−１．２質量％の炭素、０．１−１．０質量％のケイ素、１．５質量％までのモリブデン、及び残余の鉄からなる低密度で、高強度、高靭性の合金を開発した。
【００１７】
１５−３３質量％のマンガン、６−１０質量％のアルミニウム、０．６−１．２質量％の炭素、０．１−１．０質量％のケイ素、１．５質量％までのモリブデン、及び残余の鉄からなる本合金は、随意に、９５０−１２００℃で０．５−１０時間の固溶体加熱処理、ついで、５００−７００℃で２４時間までの効熱処理をしてもよく、何らの熱処理も行なわなくてもよい。
【００１８】
１５−３３質量％のマンガン、６−１０質量％のアルミニウム、０．６−１．２質量％の炭素、０．１−１．０質量％のケイ素、１．５質量％までのモリブデン、及び残余の鉄からなる本合金は、８００−１２００℃での熱間加工または冷間加工に付すことができる。塑性加工した本合金は、随意に、９５０−１２００℃で０．５−１０時間の固溶体加熱処理、ついで、５００−７００℃で２４時間までの効熱処理をしてもよく、何らの熱処理も行なわなくてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の組成及び機械的諸性質、さらには目的、技術的説明、特徴及び効果をこの分野の当業者がより一層理解できるよう、以下の具体化態様、図面及び表を参照して、本発明を記述する。
【００２０】
本発明は、１５−３３質量％のマンガン、６−１０質量％のアルミニウム、０．６−１．２質量％の炭素、０．１−１．０質量％のケイ素、１．５質量％までのモリブデン、及び残余の鉄からなり、ゴルフクラブヘッド用に特に有用な、低密度の高強度・高靭性合金に関するものである。
【００２１】
以下は、いくつかの具体化態様に関する詳細な説明である。図１に示すように、合金Ｎｏ．１−７は、本発明の合金類を代表しており、Ｎｏ．８−１３は、本発明に対する参照としての比較例として列挙した先行技術に開示されているゴルフクラブヘッド適用のためのＦｅ−Ｍｎ−Ａｌ合金類を代表して示している。
【００２２】
合金Ｎｏ．１：２７．８質量％のマンガン、８．８質量％のアルミニウム、０．９５質量％の炭素、０．２８質量％のケイ素、及び残余の鉄からなる本発明の好ましい一例を、誘導炉で融解させ、ゴルフクラブヘッドの脱ろう・予熱済みシェルモールドに鋳込む。シェルモールドを冷却後、シェル振盪、ゲート切断、サンドブラスト、研削加工、溶接、穴あけ、電気メッキ、表面処理、仕上げなどの処置を実施する。ゴルフクラブヘッド鋳造物は、塑性加工（鍛造、圧延など）やいかなる熱処理を行なわなくても、密度６．７０ｇ／ｃｍ３、伸び３８．６％、引張強度１２２．５ｋｓｉという優れた性質を有する。ヘッド表面のピットの生成は、電気メッキ後顕著に減少する。
【００２３】
合金Ｎｏ．２：３０．３質量％のマンガン、８．８質量％のアルミニウム、１．１５質量％の炭素、０．１６質量％のケイ素、１．０５質量％のモリブデン、及び残余の鉄からなる本発明の好ましい他の一例を、誘導炉で融解させ、ゴルフクラブヘッドの脱ろう・予熱済みシェルモールドに鋳込む。シェルモールドを冷却後、シェル振盪、流路ゲート切断、サンドブラスト、研削加工、溶接、穴あけ、電気メッキ、表面処理、仕上げなどの処置を実施する。１．０５質量％のＭｏの添加のために、このゴルフクラブヘッドの引張強度は８−１０ｋｓｉも上昇し、延性の明瞭な低下はない。従って、このゴルフクラブヘッドは、塑性加工（鍛造、圧延など）を行なわなくても、密度６．７９ｇ／ｃｍ３、伸び３５．１％、引張強度１３０．７ｋｓｉという優れた性質を有する。ヘッド表面のピットの生成は、電気メッキ後顕著に減少する。
【００２４】
合金Ｎｏ．３：１７．５質量％のマンガン、６．２質量％のアルミニウム、１．０８質量％の炭素、０．１５質量％のケイ素、及び残余の鉄からなる本発明の好ましい他の一例を、誘導炉で融解させ、ゴルフクラブヘッドの脱ろう・予熱済みシェルモールドに鋳込む。ヘッド鋳造物の溶体化を真空下１１００℃で４時間実施して、延性を高める。従って、このゴルフクラブヘッドは、塑性加工（鍛造、圧延など）を行なわなくても、密度６．７３ｇ／ｃｍ３、伸び４５．４％、引張強度１１６．８ｋｓｉという優れた性質を有する。ヘッド表面のピットの生成は、電気メッキ後顕著に減少する。
【００２５】
合金Ｎｏ．４：２４．９質量％のマンガン、７．３質量％のアルミニウム、１．０５質量％の炭素、０．１７質量％のケイ素、及び残余の鉄からなる本発明の好ましい他の一例を、誘導炉で融解させ、ゴルフクラブヘッドの脱ろう・予熱済みシェルモールドに鋳込む。ヘッド鋳造物の溶体化を真空下１１００℃で２時間実施して、延性を高める。従って、このゴルフクラブヘッドは、塑性加工（鍛造、圧延など）を行なわなくても、密度６．７３ｇ／ｃｍ３、伸び６４．５％、引張強度１２０．１ｋｓｉという優れた性質を有する。ヘッド表面のピットの生成は、電気メッキ後顕著に減少する。
【００２６】
合金Ｎｏ．５：２９．１質量％のマンガン、８．５質量％のアルミニウム、０．６２質量％の炭素、０．２６質量％のケイ素、及び残余の鉄からなる本発明の好ましい他の一例を、誘導炉で融解させ、ゴルフクラブヘッドの脱ろう・予熱済みシェルモールドに鋳込む。ヘッド鋳造物を、真空下１０５０℃で２時間の固溶体加熱処理に付し、ついで、６００℃で２時間効熱処理する。従って、このゴルフクラブヘッドは、塑性加工（鍛造、圧延など）を行なわなくても、密度６．７０ｇ／ｃｍ３、伸び３６．９％、引張強度１４８．７ｋｓｉという優れた性質を有する。ヘッド表面のピットの生成は、電気メッキ後顕著に減少する。
【００２７】
合金Ｎｏ．６：３２．１質量％のマンガン、９．０質量％のアルミニウム、０．７８質量％の炭素、０．３１質量％のケイ素、残余の鉄からなる本発明の好ましい他の一例のインゴットを、熱間圧延または鍛造によって、適当な寸法の棒または板とする。次に、棒は、一連の精密モールド鍛造過程に付して、鍛造ゴルフクラブヘッドを製出する。板の場合には、直接プレス加工して、ゴルフクラブヘッドの面を作成し、次にクラブ本体と溶接する。その後、それらのゴルフヘッドを、真空下１０５０℃で２時間溶体化し、次に６００℃で２時間効熱処理する。従って、このゴルフクラブヘッドは、密度６．６７ｇ／ｃｍ３、伸び３６．１％、引張強度１８９．５ｋｓｉという優れた性質を有する。ヘッド表面のピットの生成は、電気メッキ後顕著に減少する。
【００２８】
合金Ｎｏ．７：３１．６質量％のマンガン、８．７質量％のアルミニウム、１．１０質量％の炭素、０．５６質量％のケイ素、残余の鉄からなる本発明の好ましい他の一例のインゴットを、熱間圧延または鍛造によって、適当な寸法の棒または板とする。次に、棒は一連の精密モールド鍛造過程に付して、鍛造ゴルフクラブヘッドを製出する。板の場合には、直接プレス加工して、ゴルフクラブヘッドの面を作成し、次にクラブ本体と溶接する。その後、それらのゴルフヘッドを、真空下１０５０℃で２時間溶体化し、次に５００℃で６時間効熱処理する。従って、このゴルフクラブヘッドは、密度６．６５ｇ／ｃｍ３、伸び３０．８％、引張強度１７８．２ｋｓｉという優れた性質を有する。ヘッド表面のピットの生成は、電気メッキ後顕著に減少する。
【００２９】
合金Ｎｏ．８：２２−３６質量％のマンガン、６−８質量％のアルミニウム、１．５−２．０質量％の炭素、１．０−１．５質量％のモリブデン、及び残余の鉄からなるＦｅ−Ｍｎ−Ａｌ基合金は、１０３０−１０５０℃で１−２時間の溶体化及び４５０−５５０℃で１−２時間の効熱処理のあとではじめて要求される機械的諸性質を得ることができる。そのうえ、この合金は１．５−２．０質量％という高含量の炭素を含有しているので、炭化物類が粒界に沿って析出、成長する傾向が高く、合金が粒界破壊を受け易くなる。（台湾特許第１７８６４８号、Ｆｅ−Ｍｎ−Ａｌ合金精密鋳造物製造方法中に開示されている）。
【００３０】
合金Ｎｏ．９：２２−２８質量％のマンガン、６．５−８質量％のアルミニウム、５．０−６．０質量％のクロム、０．９−１．１質量％の炭素、０．２−１．５質量％のケイ素、１．０−１．２質量％のモリブデン、０．９−１．１質量％の銅、０．０２−０．０４質量％のニオブ、及び残余の鉄からなる合金の鋳造物は、大気圧炉、大気圧制御炉または真空炉中での均質化熱処理に付さなければならない（台湾特許第１８５５６８号、精密鋳造防錆合金の製造方法中に開示）。
【００３１】
合金Ｎｏ．１０：２５−３１質量％のマンガン、６．３−７．８質量％のアルミニウム、５．５−９．０質量％のクロム、０．６５−０．８５質量％の炭素、及び残余の鉄からなる合金は、８００−１０５０℃の温度での熱間鍛造及び９８０−１０８０℃の温度で１−２４時間の熱処理に付される。さらに、０．８−１．５質量％のケイ素及び２．０−５．０質量％のチタンならびに０．５−１．０質量％のモリブデンを添加することができる（米国特許第２００３００７７４７９号、ゴルフクラブヘッド用低密度・高延性合金鋼中に開示）。
【００３２】
合金Ｎｏ．１１：２８．０−３１．５質量％のマンガン、７．８−１０．０質量％のアルミニウム、０．９−１．１０質量％の炭素、０．３５−２．５質量％のチタン、及び残余の鉄からなる合金は、９００−１１００℃の温度での熱間鍛造及び９５０−１２７０℃の温度で１−２４時間の熱処理に付される。さらに、５．０−７．０質量％のクロムまたは０．８−１．５質量％のケイ素を添加することができる（米国特許第２００３００８２０６７号、ゴルフクラブヘッド用低密度鉄基合金中に開示）。
【００３３】
合金Ｎｏ．１２：２５−３１質量％のマンガン、５−７質量％のクロム、７−１０質量％のアルミニウム、０．９−１．１質量％の炭素、及び残余の鉄からなる合金は、塑性加工（冷間及び熱間鍛造）に付され、次に、９５０−１２７０℃で１−２４時間の熱処理に付される。続いて、それは８００−１０５０℃の温度での熱間鍛造、９８０−１０８０℃で１−４時間、次に５００−６５０℃で４−８時間の熱処理に付される。さらに、０．８−１．５質量％のケイ素、２−５質量％のクロムまたは０．５−１．０質量％のモリブデンを添加することができる（米国特許第５８４５６８号、ゴルフクラブヘッド用低密度鉄基合金中に開示）。
【００３４】
合金Ｎｏ．１３：２３．０−３０．０質量％のマンガン、６．３−１０．０質量％のアルミニウム、０．８−１．０５質量％の炭素、５．０−９．０質量％のクロム、０．２−１０．０質量％のコバルト、及び残余の鉄からなる合金は、１０００−１０５０℃の温度での熱間鍛造に付され、次に１０３０−１０８０度の温度で１５−６０分間及び４５０−８５０℃の温度で４−２４時間の熱処理に付されて、ゴルフクラブヘッドが製造される。さらに、０．６−１．０質量％のケイ素及び０．２−０．４質量％の窒素を添加することができる（台湾特許第１２３５６７７号、ゴルフクラブヘッド用低密度・高延性Ｆｅ基合金中に開示）。
【００３５】
上に述べたことから、本発明による低密度の高強度・高靭性合金は、鍛造、鋳造またはそれら両タイプの組合せのゴルフクラブヘッドの製造に有用である。製造されたヘッドは、密度が６．６−６．９ｇ／ｃｍ３、引張強度が１００−１９０ｋｓｉ、伸びが２５−７０％という機械的性質をもつ。本発明の合金は、先行技術においてゴルフクラブヘッド用Ｆｅ−Ｍｎ−Ａｌ基合金類に通常添加されるクロムを含有していないので、本合金から作成されたクラブヘッドを電気メッキしたあとのピットが顕著に減少する。
【００３６】
さらに、本合金から作成されたゴルフクラブヘッドは、以下に記載する優れた特徴及び長所を有している。
１．低密度：本合金から作成されたゴルフクラブヘッドは、１７−４ＰＨステンレス鋼から作られたものよりも１５−２３％大きく、それによりスイートゾーンが拡張され、ボールを適切に打つ確率が上昇する。また、低密度合金の使用はクラブ重量を減じることができ、さらに埋め合せの重量を除去することができ、クラブの重心をより深く、より低く再構成して、ゴルフをプレーする間の安定性及びキャリーを高めることができる。
２．高い減衰比（高い減衰容量）：本発明の試験結果によれば、本合金の減衰容量は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖチタン合金や１７−４ＰＨステンレス鋼などのゴルフクラブヘッドに使用されている従来の合金のそれらよりも１．５−３倍高い。減衰容量の高いゴルフクラブヘッドは、より良い制御性を可能ならしめ、ゴルフボールを打つ間の振動をより多く吸収できるので、ゴルファーはより快適な感覚をもつことができる。
３．高いヤング率：本発明の試験結果によれば、本合金は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金及び１７−４ＰＨステンレス鋼よりもより高いヤング率を有する。より高いヤング率をもつ合金は、ゴルフボールのより長い飛距離をもたらすことができる。
４．低コスト：本合金から作られるゴルフクラブヘッドの実際の大量生産によれば、ヘッドの電気メッキ過程の間にＦｅ−Ｍｎ−Ａｌ基合金の表面に生じるピットは顕著に減少する。それゆえ製品の欠陥率が有意に低下し、その結果、コストが明瞭に低減される。
【００３７】
上述したように、本発明は、低密度、高強度、高靭性及び高減衰容量という特徴をもつ新規合金を開発するものである。特に、本合金の使用は、電気メッキ過程の間に生じるピット及び欠陥を効率的に阻止する。
【００３８】
本発明を、好ましい具体化態様に言及して、以上に説明している。しかし、それらの具体化態様は、本発明を限定するものとして用いているのではない。当業者にとっては、本発明に向けられた変更及び修飾を、本発明の意図及び範囲を逸脱することなく行ないうること、そして、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって保護されるものであることが認識されるところである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明によって作成された合金と先行技術で開示されているＦｅ−Ｍｎ−Ａｌ基合金類との間の組成の比較を示す。
【図１】
2007239093.tif 000003