(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造製法によりＴｉ−６Ａｌ−４Ｖで構成される金属製ゴルフクラブヘッドの成形体を作製する工程と、
前記鋳造後に湯口と前記成形体との連結部分を前記成形体から分離することで、湯口対応部を露出させる工程と、
前記湯口対応部が露出した状態の前記成形体に９００〜９７０度の温度で熱処理を施す工程と、
前記成形体に表面処理を施す工程と、
を備えた、金属製ゴルフクラブヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記熱処理は溶体化処理を含む、請求項１に記載の金属製ゴルフクラブヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の製造方法により作製される金属製ゴルフクラブヘッド（１）であって、
湯口対応部（７）と、該湯口対応部（７）の周囲に位置する湯口周辺部（８）とを備え、
前記湯口対応部（７）の表面の平均ビッカース硬度と、前記湯口周辺部（８）の表面の平均ビッカース硬度との差が１００以内であり、
前記湯口対応部（７）と前記湯口周辺部（８）は、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖで構成される、金属製ゴルフクラブヘッド。
【請求項４】
前記湯口対応部（７）の平均結晶粒径と、前記湯口周辺部（８）の平均結晶粒径は、３０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項３に記載の金属製ゴルフクラブヘッド。
【請求項５】
前記湯口対応部（７）の平均結晶粒径は、前記湯口周辺部（８）の平均結晶粒径の１００％以上２００％以下である、請求項３に記載の金属製ゴルフクラブヘッド。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれかに記載の金属製ゴルフクラブヘッドを備えたゴルフクラブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製ゴルフクラブヘッドおよびその製造方法ならびに該ヘッドを備えたゴルフクラブに関し、特に鋳造製法を用いて作製された金属製ゴルフクラブヘッドおよびその製造方法ならびに該ヘッドを備えたゴルフクラブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鋳造製法を用いて作製されたチタンやチタン合金よりなるゴルフクラブヘッドは知られている。鋳造製法を用いてゴルフクラブヘッドを作製するには、ヘッド形状のキャビティを有する鋳型に湯口を通して溶融金属を注入し、金属の凝固後に成形体を離型し、該成形体に研磨等の表面処理を施し、最終的にヘッド形状に仕上げる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
鋳造後のヘッドを仕上げるにあたり、高級感を出すためにミラー仕上げ等の研磨目の細かい研磨用具を用いて仕上げ研磨を行うことが好ましい。ところが、細かい研磨用具を用いて仕上げ研磨をヘッドに施すと湯口部分において光沢が変化した部分が残り、かかる湯口痕がヘッドにおいて目立つという問題があった。
【０００４】
そのため、たとえば１２０番程度の比較的粗めのサンドペーパー等の研磨用具を用いてサテン仕上げ等の金属光沢を抑えた仕上げ研磨を行っており、外観上美しい仕上げ面を得ることが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、鋳造製法を用いて作製したゴルフクラブヘッドにおいて湯口痕を目立たなくすることにより、外観上美しい金属製ゴルフクラブヘッドおよびその製造方法ならびにゴルフクラブ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】
本発明に係る金属製ゴルフクラブヘッドは、鋳造製法を用いて作製されるヘッドであって、湯口対応部と、該湯口対応部の周囲に位置する湯口周辺部とを備え、湯口対応部の表面の平均ビッカース硬度と、湯口周辺部の表面の平均ビッカース硬度との差が１００以内であることを特徴とする。ここで「湯口対応部」とは、鋳造時に湯口と対向する部分のことであり、湯口とヘッド本体との連結部のことを称する。
【０００７】
本願発明者は、上述の課題を解決するに際し、鋳造製法を用いて作製された従来のヘッドの湯口対応部と湯口周辺部の硬度と結晶粒径を調査した。硬度調査の結果を図４および表４に示す。なお、表４には測定値の平均値を表示している。図４および表４に示すように、湯口対応部と湯口周辺部のビッカース硬度は、表層部において比較的高く、内部に進むにつれて徐々に低下し、表面から０．６ｍｍを超えると安定することがわかる。湯口対応部と湯口周辺部の研磨目の当たりの違いは、このような表面ないし表面から０．６ｍｍ未満の硬度の差によるものである。硬度分布の違いは湯口対応部と湯口周辺部の冷却速度の違いに伴う金属の結晶粒径の大きさも一因である。たとえばチタンの場合は結晶内は安定したチタン合金であるが、結晶粒界には不純物が混入し、硬度の高い化合物を形成するので、結晶内よりも硬度が高くなる。
【０００８】
そこで、上述のように本発明では、湯口対応部の表面の平均ビッカース硬度と、湯口周辺部の表面の平均ビッカース硬度との差を１００以内とした。このように表面硬度を近づけることにより、研磨量のばらつきを抑えることができる。研磨量は結晶内で大きく、結晶粒界では少ない。チタンの場合、鋳造ヘッドのアズキャスト状態では、湯口周辺部は通常３０μｍないし７０μｍの結晶粒であり、湯口対応部は６００μｍないし１０００μｍである。このように通常は９倍から３０倍の結晶粒径の差があるが、湯口対応部の平均結晶粒径を、湯口周辺部の平均結晶粒径の１００％以上２００％以下の範囲になるようにすることで、研磨量のばらつきを低減することができる。また、湯口対応部の平均結晶粒径と、湯口周辺部の平均結晶粒径は、好ましくは、３０μｍ以上１００μｍ以下である。なお、実際のヘッドでは、極端に大きい粒径の結晶も存在し得るが、かかる特殊な結晶を除いた平均結晶粒径が上記範囲内にあれば本発明の範囲内にあるものと解釈されるべきである。
【０００９】
上記湯口対応部と湯口周辺部は、チタン合金で構成される。かかる材質の場合に本発明は有用である。
【００１０】
本発明のゴルフクラブは、上記の金属製ゴルフクラブヘッドを備える。それにより、湯口対応部に変色が少なく湯口痕が目立たない、外観上美しいヘッドを備えたゴルフクラブが得られる。
【００１１】
本発明の金属製ゴルフクラブヘッドの製造方法は、下記の各工程を備える。鋳造製法によりＴｉ−６Ａｌ−４Ｖで構成される金属製ゴルフクラブヘッドの成形体を作製する。この鋳造後に湯口と成形体との連結部分を成形体から分離することで、湯口対応部を露出させる。湯口対応部が露出した状態の成形体に９００〜９７０度の温度で熱処理を施す。成形体に表面処理を施す。上記熱処理は溶体化処理を含む。
【００１２】
このように鋳造成形後に熱処理を施すことにより、湯口対応部の金属組織を変化させることができ、結果として湯口対応部および湯口周辺部の硬度を変化させることができる。それにより、湯口対応部および湯口周辺部の硬度を、研磨等の表面処理に適切な硬度とすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の金属製ゴルフクラブヘッドは、鋳造製法を用いて作製されるヘッドであって、フェース部と、ソール部と、サイド部と、クラウン部とを備える。たとえばウッド型ヘッドの場合にはサイド部のトー側に、アイアン型ヘッドの場合にはトー部に湯口対応部が位置する。該湯口対応部の周囲には湯口周辺部が存在する。なお、湯口対応部は、鋳造時に湯口と対向する部分のことであり、湯口とヘッド本体との連結部のことである。
【００１４】
本発明では、湯口対応部の表面の平均ビッカース硬度と、湯口周辺部の表面の平均ビッカース硬度との差が１００以内である。このように表面硬度を近づけることにより、研磨量のばらつきを抑えることができる。
【００１５】
湯口対応部の平均結晶粒径と、湯口周辺部の平均結晶粒径は、好ましくは、３０μｍ以上１００μｍ以下である。また、湯口対応部の平均結晶粒径は、好ましくは、湯口周辺部の平均結晶粒径の１００％以上２００％以下である。
【００１６】
上記湯口対応部と湯口周辺部は、好ましくは、チタンあるいはチタン合金で構成される。かかる材質の場合に本発明は有用である。ヘッド全体がチタンあるいはチタン合金で構成されてもよいが、少なくとも湯口対応部と湯口周辺部がチタンやチタン合金等の特定の材質で構成されていることが好ましい。
【００１７】
上記ヘッドは、ウッドゴルフクラブヘッドであってもよく、アイアンゴルフクラブヘッドであってもよい。本発明のゴルフクラブは、上記の金属製ゴルフクラブヘッドを備えるものであれば、ウッドゴルフクラブとアイアンゴルフクラブのいずれでもよい。ウッドゴルフクラブとアイアンゴルフクラブのいずれに適用した場合にも、湯口対応部に変色が少なく外観上美しいヘッドを備えたゴルフクラブが得られる。
【００１８】
本発明の金属製ゴルフクラブヘッドを製造するには、鋳造製法により金属製ゴルフクラブヘッドの成形体を作製し、該成形体に熱処理を施し、その後成形体に表面処理を施せばよい。
【００１９】
上記熱処理は溶体化処理を含む。たとえばＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ（チタン合金）をヘッド材として使用する場合、９００〜９７０度程度の熱処理を施した後に冷却することで、溶体化処理を行うことができる。
【００２０】
また、鋳造後に湯口とヘッド本体との連結部分をヘッド本体から分離した後に上記熱処理を施すことが好ましい。このように連結部分をヘッド本体から分離することにより、湯口対応部が露出し、上記熱処理により湯口対応部の結晶粒径を変化させることができる。
【００２１】
上記の熱処理を鋳造後の成形体に施することにより、後述する表１から表３に示すように、湯口対応部および湯口周辺部の硬度を変化させることができる。それにより、湯口対応部および湯口周辺部の硬度を研磨等の表面処理に適切な硬度とすることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、図１〜図４を用いて、本発明の実施例について説明する。図１は、本発明の１つの実施例における金属製ウッドゴルフクラブのヘッド１の側面図である。図２は、アイアンゴルフクラブのヘッド１の側面図である。なお、シャフトおよびグリップとしては周知のものを採用できるので説明は省略する。
【００２３】
図１に示すように、ヘッド１は、ウッドゴルフクラブのヘッドであり、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ（チタン合金）で構成され、フェース部２と、ソール部３と、クラウン部５と、サイド部４とを有する。
【００２４】
図１に示す例では、トー部側のサイド部４に湯口対応部７が位置し、湯口対応部７の周囲に位置する部分が湯口周辺部８となる。この湯口対応部７および湯口周辺部８は、ともにＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ（チタン合金）で構成される。なお、湯口対応部７を含むサイド部４をチタンあるいはチタン合金で構成し、それ以外の部分をサイド部４と異なる材質で構成してもよい。
【００２５】
図２に示すように、アイアンゴルフクラブのヘッド１は、フェース部２と、ソール部３と、トー部６と、ホーゼル部９とを有し、トー部６をＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ（チタン合金）で構成する。
【００２６】
そして、トー部６に湯口対応部７が位置し、湯口対応部７の周囲に位置する部分が湯口周辺部８となる。この湯口対応部７および湯口周辺部８を、ともにＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ（チタン合金）で構成する。なお、図２において１０は、シャフトを示している。
【００２７】
次に、本発明のヘッド１の製造方法について説明する。
まず、ヘッド形状のキャビティを有する鋳型に湯口を通して溶融金属を注入し、金属の凝固後に成形体を離型する。離型時に、湯口中に存在していた部分を成形体から分離し、湯口対応部７を露出させる。その後、該成形体に本発明の熱処理として溶体化処理を施す。
【００２８】
具体的には、次の３種類の溶体化処理を行った。すなわち、大気炉にて９４０度、４０分の熱処理を施し、その後空冷（溶体化処理１）と、大気炉にて９４０度、４０分の熱処理を施し、その後水冷（溶体化処理２）と、真空炉にて９４０度、４０分の熱処理を施し、その後アルゴンガス中で冷却（溶体化処理３）との３種類の溶体化処理を行った。
【００２９】
上記の３種類の溶体化処理を行った後のヘッド（成形体）について、湯口対応部７と湯口周辺部８の表面から０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの深さのビッカース硬度を測定した。その結果を表１から表３および図３に示す。
【００３０】
なお、表１の湯口周辺部８のデータは、湯口周辺部８における３点について測定したビッカース硬度の測定値の平均値であり、それ以外の表１から表３のデータは、湯口対応部７あるいは湯口周辺部８における２点について測定したビッカース硬度の測定値の平均値である。
【００３１】
表１および図３（ａ）が溶体化処理１を行った場合のデータであり、表２および図３（ｂ）が溶体化処理２を行った場合のデータであり、表３および図３（ｃ）が溶体化処理３を行った場合のデータである。なお、比較のため、本発明の熱処理を行わない従来例のデータを表４および図４に示す。
【００３２】
【表１】
0004015458.tif 000002
【００３３】
【表２】
0004015458.tif 000003
【００３４】
【表３】
0004015458.tif 000004
【００３５】
【表４】
0004015458.tif 000005
【００３６】
表１から表３および図３のデータと、表４および図４のデータとを比較すると次のことがわかる。
【００３７】
まず、表１から表３および図３より、本発明のヘッド１では、湯口対応部７の表面の平均ビッカース硬度と、湯口周辺部８の表面の平均ビッカース硬度との差が１００以下となっている。
【００３８】
それに対し、表４および図４に示すように、従来例では、上記の範囲の湯口対応部７の平均ビッカース硬度と湯口周辺部８のそれとの差は、１６０まで開いている。このことより、上記のように表面硬度差を１００以下に抑えたことが、後述する表面処理時の研磨量のばらつき低減に寄与するものと推察される。
【００３９】
また、表１の例では、上記深さ範囲の湯口対応部７の表面から０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の深さの平均ビッカース硬度と、湯口周辺部８のそれとの差は２以上２０以下である。このように硬度差が小さくなることも、研磨量のばらつき低減に寄与するものと推察される。
【００４０】
また、本発明のヘッド１の湯口対応部７の表層部の平均結晶粒径は１１５μｍであり、湯口周辺部８の表層部の平均結晶粒径は６６μｍであった。従来例のヘッドの湯口対応部７の表層部の平均結晶粒径は８３０μｍ、湯口周辺部８の表層部の平均結晶粒径は７５μｍであり、１０倍以上の差がある。
【００４１】
鋳造チタンヘッドに通常の空冷をした場合の表面平均結晶粒径は７０μｍ前後で、溶体化処理を行うと５０μｍ前後となる。したがって、湯口部の平均結晶粒径も溶体化処理後に５０μｍとなるようにするのが好ましい。しかし、前述のように湯口周辺部８の平均結晶粒径に対して、湯口対応部７の平均結晶粒径が１００％以上２００％以下であれば、研磨量のばらつきを抑えることができる。
【００４２】
上述の溶体化処理を行った後、成形体に研磨等の表面処理を施し、最終的にヘッド形状に仕上げる。表面処理としては、ミラーバレル研磨、番手４００番前後のサンドペーパー（研磨用具）を用いた研磨等を行う。
【００４３】
本願発明者は、実際に本発明の試作品に上述のような研磨目の細かい仕上げ研磨を施したところ、湯口対応部７およびその近傍の仕上がり感が改善され、従来のような色の変化が視認されなくなった。つまり、湯口痕を目立たなくすることが可能となった。
【００４４】
このように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示した実施の形態および実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、湯口対応部と湯口周辺部における表面硬度差を１００以内にしているので、研磨量がばらつくのを抑制することができ、結果として研磨後のヘッドにおいて湯口痕を目立たなくすることができる。それにより、外観上美しいゴルフクラブヘッドを提供することすることができる。
【００４６】
また、仕上げ手法のバリエーションも広がる。さらに、絞り、メッキ、イオンプレーティング等の二次的な表面処理を施した場合でも、ヘッド表面にムラが生じるのを抑制することができる。
【００４７】
さらに、本発明の熱処理を施すことで、ヘッドの金属組織（粒径）をも均一にすることができ、フィーリング向上、素材特性の安定化、ヘッド性能の安定化にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の１つの実施例におけるゴルフクラブヘッドをトー部側から見た側面図である。
【図２】  本発明の他の実施例におけるゴルフクラブヘッドをトー部側から見た側面図である。
【図３】  （ａ）から（ｃ）は、本発明のヘッド部における湯口対応部と湯口周辺部のビッカース硬度分布を示す図である。
【図４】  従来のヘッド部における湯口対応部と湯口周辺部のビッカース硬度分布を示す図である。
【符号の説明】
１  ヘッド、２  フェース部、３  ソール部、４  サイド部、５  クラウン部、６  トー部、７  湯口対応部、８  湯口周辺部、９  ホーゼル部、１０  シャフト。
【図１】
0004015458.tif 000006
【図２】
0004015458.tif 000007
【図３】
0004015458.tif 000008
【図４】
0004015458.tif 000009