專利名稱：高爾夫球棒的棒頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于高爾夫球棒棒頭的發(fā)明。
為了提高高爾夫球比賽中從高低不平地區(qū)打向草地的擊球質(zhì)量以及高爾夫球的飛行距離，近年來普遍采用的方法是提高棒頭的慣性矩與擴大棒頭擊球區(qū)。特別是對于金屬木球棒，其金屬部分需要輕而結(jié)實的材料，現(xiàn)在的金屬部分主要采用鈦合金材料。
由于鈦合金棒頭的比重比早先使用的630號不銹鋼制金屬棒頭小40％，而其機械強度又比不銹鋼制金屬棒頭大，因此，鈦合金是制造較大尺寸棒頭，即提高棒頭的慣性矩與擴大棒頭擊球區(qū)的合適材料。
但是，因為要將棒頭做得大必須將其厚度設(shè)計得較薄，所以制造棒頭需要較高的技術(shù)，而且高爾夫球比賽中那種擊球的感覺也不如原來了。
本發(fā)明是鑒于上述問題而開發(fā)完成的，其目的是提供一種能提高棒頭的慣性矩，擴大棒頭的擊球區(qū)，制造棒頭不需要更高的技術(shù)，而且高爾夫球比賽中擊球感覺依舊的高爾夫球棒的棒頭。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的高爾夫球棒棒頭的特征是在金屬棒頭的表面設(shè)置一層鍍層，或者在金屬棒頭的表面設(shè)置一層比重比金屬棒頭大的材料構(gòu)成的鍍層。適合做金屬棒頭的材料有鈦合金、鋁合金或不銹鋼合金，適合做鍍層材料的有鉻、鎳、銅等。鉻、鎳、銅等也包括它們各自的合金。該鍍層可以是由雙層或更多的鍍層構(gòu)成的多層鍍層結(jié)構(gòu)，特別是雙層結(jié)構(gòu)的情況下，由于鎳對鍍敷的材料具有良好的附著與結(jié)合性能，鉻的比重與硬度均較大，所以最好采用鎳與鉻的組合。
因此，本發(fā)明的第1個方面提供了由鈦、鋁、不銹鋼與軟鐵中的一種金屬材料制成的高爾夫球棒棒頭，上述金屬棒頭的表面設(shè)有鍍層，從而使該金屬棒頭具備了該鍍層的材料特性。
本發(fā)明的第2個方面提供了一種第1個方面所述的高爾夫球棒棒頭，其中上述鍍層材料的比重大于金屬棒頭材料的比重。
本發(fā)明的第3個方面提供了一種第1個方面所述的高爾夫球棒棒頭，其中上述金屬棒頭由鈦合金、鋁合金或不銹合金制成，上述鍍層由鉻合金、鎳合金或銅合金制成。
本發(fā)明的第4個方面提供了一種第1個方面所述的高爾夫球棒棒頭，其中上述鍍層具有多層鍍層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第5個方面提供了一種第1個方面所述的高爾夫球棒棒頭，其中上述鍍層具有由鎳合金與鉻合金構(gòu)成的雙層鍍層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第6個方面提供了一種第1個方面所述的高爾夫球棒棒頭，其中上述金屬棒頭由鈦合金制成，上述鍍層由鎳內(nèi)鍍層、鎳外鍍層以及鉻鍍層構(gòu)成的多層鍍層結(jié)構(gòu)形成。
本發(fā)明的第7個方面提供了一種第1個方面所述的高爾夫球棒棒頭，其中上述金屬棒頭由鈦合金制成，上述鍍層由包括鎳鍍層、銅鍍層與鉻鍍層的多層鍍層結(jié)構(gòu)形成。
本發(fā)明的第8個方面提供了一種第1個方面所述的高爾夫球棒棒頭，其中上述金屬棒頭由軟鐵合金制成，上述鍍層由包括銅鍍層、鎳鍍層與鉻鍍層的多層鍍層結(jié)構(gòu)形成。
本發(fā)明的第9個方面提供了一種第1個方面所述的高爾夫球棒棒頭，其中上述鍍層包括錨定鍍浴(anchor plating bath)，該錨定鍍浴包括鎳電鍍浴，氨基磺酸鎳鍍浴，氨基磺酸鎳高濃度鍍浴，焦磷酸銅鍍浴，硫酸銅鍍浴或金觸擊鍍浴。
具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的高爾夫球棒棒頭，因為鍍層在金屬棒頭的表面，因此能使棒頭或其表面具備構(gòu)成鍍層的鍍敷材料的特性。例如，當金屬棒頭表面鍍敷的材料的比重大于棒頭材料的比重時，就能有效地提高棒頭的慣性矩，擴大棒頭的擊球區(qū)。又如，當金屬棒頭表面硬度因鍍敷材料而變得更硬時，就比較容易獲得提高高爾夫球飛行距離的最佳旋轉(zhuǎn)量，擊球的感覺也能得到改善。
金屬棒頭可以用鈦合金、鋁合金或不銹合金材料制成，但是，如上所述，現(xiàn)在主要是用鈦合金制造。由于鈦合金材料或鋁合金材料的比重較小，所以用它們的好處是它們與鍍敷材料的比重差較大。鈦材料的比重約為4.5，鋁材料的比重約為2.7，鉻材料的比重約為7.2，鎳材料的比重約為8.8。
(1)以鈦材料做原料，用通常的方法，制成體積為240cc的金屬木棒頭，在該金屬棒頭上鍍敷具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層，鎳內(nèi)鍍層的厚度為10μm，鉻外鍍層的厚度為5μm。同樣地，以鈦材料做原料，用通常的方法，制成體積為240cc的金屬木棒頭，在該金屬棒頭上鍍敷具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層，鎳內(nèi)鍍層的厚度為20μm，鉻外鍍層的厚度為5μm。再用同樣的方法，以鈦材料做原料，用通常的方法，制成體積為240cc的金屬木棒頭，在該棒頭上鍍敷具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層，鎳內(nèi)鍍層的厚度為40μm，鉻外鍍層的厚度為5μm。作為比較例，以鈦材料做原料，用通常的方法，制成一個體積為240cc、沒有鍍層的金屬木棒頭。
對這4種金屬棒頭的估計體積進行測定的結(jié)果如表1所示。
表1鈦240cc
*棒頭估計體積是根據(jù)慣性矩估計得出的體積。
從該結(jié)果可以看出，表面有鍍層的所有棒頭的估計體積均有所增加，即慣性矩均有增加。另外，在鍍層厚度超過20μm的地方(鍍層重量7至10g)效果尤為明顯。
(2)當棒頭表面的硬度增加時(使其變硬)，產(chǎn)生了滑移效應(yīng)，這樣既不會讓高爾夫球做不必要的轉(zhuǎn)動，又不會將球打壞，可使球旋轉(zhuǎn)著按要求的軌跡飛行。一般說來，表面硬化可用噴丸硬化的方法，或者用化學汽相淀積(CVD)與物理汽相淀積(PVD)進行離子鍍膜處理，但是由于這種方法改進的是厚度0.1至1μm的表面，所以其效果的耐久性成問題。相反地，鍍層的辦法可根據(jù)棒頭表面的情況采用最佳的鍍層厚度，因此具有鍍層效果經(jīng)久耐用的優(yōu)點。
表面硬度情況如下表2所示，由于鉻鍍層的硬度比鎳鍍層大得多，所以最好將鉻鍍層鍍在最上層。表2
*由于尿烷涂層太軟，維氏硬度計測不出尿烷涂層的硬度。棒頭表面硬度改進時高爾夫球的旋轉(zhuǎn)速度如下表3所示。
表3高爾夫球轉(zhuǎn)速(rpm) 240cc高擊斜面10.5°
各列上行晴天條件下各列下行雨天條件下從該結(jié)果可以看出，有鍍層的棒頭與一般的涂層棒頭產(chǎn)品相比，高爾夫球的轉(zhuǎn)速可在晴天降低10％左右，并可獲得帶旋轉(zhuǎn)的球或擊球。在下雨天氣，鍍層的防水效應(yīng)可使球得到最佳旋轉(zhuǎn)并防止出現(xiàn)雨天常見的掉落現(xiàn)象。
(3)一般說來，擊球聲音是擊球感覺的主要因素之一，特別是大多數(shù)業(yè)余高爾夫球運動員對木球棒發(fā)出的強烈金屬聲會有打出好球的感覺，因此比較喜歡。而金屬棒頭中，特別是鈦合金制的金屬棒頭，與鋁合金或不銹鋼制的金屬棒頭相比，能發(fā)出更好的擊球聲，但是經(jīng)驗告訴我們，如為了使棒頭的尺寸變大而將其厚度做薄則擊球聲就沒有這么好了。
對擊球聲的頻率進行分析的結(jié)果表明，具有強烈金屬聲、受廣大業(yè)余高爾夫運動員喜愛的聲音有一個6,000Hz左右的大峰值。根據(jù)本發(fā)明，在最外表面設(shè)置了鉻之類的高硬度金屬鍍層的棒頭極大地改善了6,000Hz左右的擊球聲。
具體地說，以鈦材料做原料，用通常的方法，制成體積為240cc的金屬木棒頭，在該金屬棒頭上鍍敷具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層，鎳內(nèi)鍍層的厚度為20μm，鉻外鍍層的厚度為5μm。另外，同樣地，以鈦材料做原料，用通常的方法，制成體積為300cc的金屬木棒頭，在該金屬棒頭上鍍敷具有雙層結(jié)構(gòu)的鍍層，鎳內(nèi)鍍層的厚度為20μm，鉻外鍍層的厚度為5μm。此外，作為比較例，以鈦材料做原料，用通常的方法，制成體積為240cc的金屬木棒頭，在該棒頭上敷以尿烷涂層。作為比較例，另以鈦材料做原料，用通常的方法，制成體積為300cc的金屬木棒頭，在該棒頭上敷以尿烷涂層。
分析這4種棒頭擊球聲的頻率，結(jié)果如下表4所示。
表4頻率分析結(jié)果
*頻率數(shù)是最高峰值部分的頻率。
從該結(jié)果可以看出，表面有鍍層的棒頭即使在體積較大的情況下也可以使頻率保持在接近6,000Hz，從而可以給運動員普遍喜歡的擊球感覺。
下面參照附圖對本發(fā)明的實施例進行說明。


圖1是本發(fā)明一個實施例的高爾夫球棒棒頭的主視圖。
圖2是主要部分的放大剖視圖，表示棒頭的鍍層結(jié)構(gòu)。
圖3是主要部分的剖視圖，表示本發(fā)明另一個實施例的高爾夫球棒棒頭的鍍層結(jié)構(gòu)。
圖4是主要部分的剖視圖，表示本發(fā)明又一個實施例的高爾夫球棒棒頭的鍍層結(jié)構(gòu)。
圖5是主要部分的剖視圖，表示本發(fā)明再一個實施例的高爾夫球棒棒頭的鍍層結(jié)構(gòu)。
圖6是表示電鍍應(yīng)力范圍的曲線圖。
圖1表示了本實施例的高爾夫球棒棒頭的外觀，該高爾夫球棒棒頭是一個鈦合金制的中空金屬棒頭(金屬木棒頭)1，其結(jié)構(gòu)是在金屬棒頭1的所有外表面，包括棒頭正面2，全部鍍有圖2所示的鍍層3，該鍍層3由對被鍍物體鈦具有良好的附著與結(jié)合性能的鎳鍍層4構(gòu)成。
在圖3所示的實施例中，鍍層3具有雙層結(jié)構(gòu)，由對鈦具有良好的附著與結(jié)合性能的鎳內(nèi)鍍層4與鍍在其上的鉻外鍍層構(gòu)成，鉻外鍍層5比重大、硬度高。
金屬棒頭1的表面經(jīng)適當粗糙化以進一步提高對鎳鍍層4的附著與結(jié)合性能，圖2所示的鎳鍍層4與圖3所示的鉻鍍層的表面均通過緞光整理或噴沙進行了表面拋光。
如上所述，本發(fā)明有許多優(yōu)點，但是圖3所示的實施例，即具有鉻鍍層的鈦合金制的金屬棒頭1的優(yōu)點可列舉如下。
(1)具有鉻鍍層棒頭的維氏硬度為800至1,000，相當于沒有鍍層的棒頭表面硬度3倍左右。因此，由于表面硬度不同，高爾夫球可以達到從未有過的飛行距離，高爾夫球的慣性速度可得到提高，而球的旋轉(zhuǎn)速度可得到降低。因為能產(chǎn)生很好的擊球聲，運動員可以獲得良好的擊球感覺。
(2)由于鉻鍍層的防水效應(yīng)改善了棒頭正面2的水偏斜作用，降低了轉(zhuǎn)速，因此有可能防止球掉落，這在雨天是常見的。
(3)在鈦合金制的棒頭1的最上層表面設(shè)置鉻鍍層有可能提高慣性矩。因此，有可能擴大擊球區(qū)，從而大范圍地防止誤擊。
(4)因為同樣的原因，與涂層產(chǎn)品不同的是其表面不會被損壞、弄臟，不會產(chǎn)生涂層剝落。
鍍層的結(jié)構(gòu)可以由3層或更多層構(gòu)成，例如，如圖4所示，鈦合金制的金屬棒頭1可從里到外鍍上鎳6、銅7、鎳8、鉻9等4個鍍層。鎳6與8、銅7與鉻9分別包括其合金。
又如圖5所示，鈦合金制的金屬棒頭1可從里到外鍍上鎳內(nèi)鍍層10，鎳外鍍層11，以及鉻鍍層12。另外，鈦合金制的金屬棒頭1還可從里到外鍍上鎳鍍層，銅鍍層與鉻鍍層。如金屬棒頭是軟鐵合金材料制的，則可從里到外鍍上銅鍍層，鎳鍍層與鉻鍍層。鎳、鉻與銅分別包括其合金。
如上所述，在鈦合金制的金屬棒頭1從里到外鍍上鎳內(nèi)鍍層10，鎳外鍍層11，以及鉻鍍層12的情況下，鍍層是按照下述程序鍍到金屬棒頭1上的。
首先，對金屬棒頭表面進行噴沙，接著用堿清除表面油污。噴沙處理的目的是使金屬棒頭的表面變得粗糙，從而提高鍍層的附著性能，堿除油處理的目的是清除棒頭表面的污跡。然后，在棒頭上鍍上一層氨基磺酸鎳，作為基礎(chǔ)鍍層。這是為了讓應(yīng)力較小的氨基磺酸鎳使鍍層保持穩(wěn)定。接下來，再次進行堿除油處理后，鍍上光亮鎳，作為中間鎳鍍層。最后，鉻被鍍在最外層。
在鈦合金制的金屬棒頭從里到外鍍上鎳鍍層，銅鍍層與鉻鍍層的情況下，在上述程序中不鍍光亮鎳而鍍銅。在上述方法中，鍍銅作為中間層有一個好處，即鍍層的附著性能可得到進一步的提高。如上所述，附著性能之所以能得到進一步的提高，是因為銅鍍層具有良好的抗沖擊性能，因而具有防剝落的效果。這是由銅鍍層的性質(zhì)決定的，即銅鍍層的柔軟性好，其應(yīng)力比鎳鍍層小。鍍銅還有一個好處是，與鍍鎳相比，棒頭的慣性矩因兩者比重差而得到提高(銅的比重是8.93，鎳的比重是8.85)，另外還有一個好處是，因為銅比較軟，所以擊球的感覺也比較柔軟。
在軟鐵合金材料制的金屬棒頭從里到外鍍銅鍍層，鎳鍍層與鉻鍍層的情況下，在對金屬棒頭表面進行堿除油處理之后，先進行銅的觸擊電鍍，再鍍銅、鍍光亮鎳、鍍鉻。
一般說來，在被認為是阻鍍材料的鈦合金上進行電鍍時，除非在基體上鍍敷錨定鍍層，否則就不可能獲得能經(jīng)受沖擊的鍍膜。因此，鍍敷錨定鍍層是有效的，但是，在選擇錨定鍍層的種類時，必須考慮到電鍍中的應(yīng)力。
如電鍍中的應(yīng)力太大，鍍層就可能變形，不能具備附著力強的性能。電鍍中的應(yīng)力包括拉伸應(yīng)力與壓縮應(yīng)力。拉伸應(yīng)力使得電鍍層的周邊與材料末端易剝落或開裂，壓縮應(yīng)力易產(chǎn)生膨脹與起皺。因此有必要選擇一種電鍍時應(yīng)力最小的錨定電鍍?nèi)芤?，同時選擇一種適合于該電鍍?nèi)芤旱碾婂冊。珂囯婂冊?、氨基磺酸鎳鍍浴、氨基磺酸鎳高濃度鍍浴等?br> 各種鎳電鍍浴獲得的鍍膜的電鍍應(yīng)力范圍如圖6所示，如該圖所示，電鍍中的應(yīng)力可以用氨基磺酸鎳高濃度鍍浴的電流密度方便地調(diào)節(jié)至最低值，所以可以說這是最適合阻鍍材料鈦合金的電鍍浴。此外，作為可用于鈦合金錨定鍍層的電鍍浴，還有氨基磺酸銅鍍浴，硫酸銅鍍浴，金觸擊鍍浴等。
為了確認錨定的效果，以鈦合金制的金屬木棒頭對氨基磺酸鎳高濃度鍍浴和通常的光亮鎳鍍法進行了比較。得到的結(jié)果如表5所示。
表5
從表5的結(jié)果可以看出，在鈦合金制的木棒頭上鍍上氨基磺酸鎳高濃度鍍浴的錨定鍍層后，與球接觸的棒頭正面表面鍍層的附著性能大為提高，錨定效果很好。
對各種不同的鍍層組合進行擊球試驗的結(jié)果如下表6所示，在擊球次數(shù)達到8,000至10,000次時，正面溝槽中出現(xiàn)細小裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因估計是因為中間的光亮鎳鍍層不能隨正面表面彎曲。在該試驗中，如在鈦合金制的木棒頭上鍍上能經(jīng)受漲、縮的較柔軟的銅鍍層，其耐久性大為提高，擊球數(shù)達到12,000次時還未發(fā)現(xiàn)裂縫。
表6<
本發(fā)明的效果如下。
根據(jù)本發(fā)明各個方面的高爾夫球棒棒頭，如其表面設(shè)置了具有上述結(jié)構(gòu)的鍍層，棒頭的表面便具有與構(gòu)成鍍層的材料特性相一致的特征。例如，如鍍層材料的硬度大于棒頭表面材料的硬度，則棒頭表面的硬度便能得到提高。正因為這樣，高爾夫球可以達到從未有過的飛行距離，高爾夫球的慣性速度可得到提高，球的旋轉(zhuǎn)速度可得到降低。因為能產(chǎn)生很好的擊球聲，所以還可讓運動員獲得良好的擊球感。
在金屬棒頭表面設(shè)置具有防水效應(yīng)的鍍層則正面表面的水偏斜能得到改善，從而可限制轉(zhuǎn)速，防止出現(xiàn)雨天常見的掉落現(xiàn)象。
如金屬棒頭表面設(shè)置的鍍層材料的比重大于棒頭表面材料的比重，則就可能增加慣性矩。因此便可能擴大擊球區(qū)，從而大范圍地防止誤擊。因為同樣的原因，與涂層產(chǎn)品不同的是其表面不會被損壞、弄臟，不會產(chǎn)生涂層剝落。
在鍍層的結(jié)構(gòu)為多層結(jié)構(gòu)的情況下，可以使棒頭表面具有與各鍍層材料特性同樣的特征。由鎳合金與銅合金構(gòu)成的鍍層的特征是附著性能與結(jié)合性能良好，由鉻合金構(gòu)成的鍍層的特征是比重大、硬度高。此外，還可以有防水的效果。
在設(shè)置錨定鍍浴，如鎳電鍍浴，氨基磺酸鎳鍍浴，氨基磺酸鎳高濃度鍍浴，焦磷酸銅鍍浴，硫酸銅鍍浴或金觸擊鍍浴的情況下，就有可能形成因錨定效果而能經(jīng)受擊球時的沖擊之類的牢固鍍膜。
權(quán)利要求
1．一種由重量輕、強度高的金屬材料制成的高爾夫球棒棒頭，上述金屬棒頭經(jīng)表面處理，其特征是構(gòu)成上述金屬棒頭的金屬材料是從鈦合金、鋁合金、不銹鋼合金與軟鐵合金中選出的一種材料，上述金屬棒頭的表面設(shè)有鍍層，使上述金屬棒頭具備了上述鍍層的材料特性。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球棒棒頭，其特征是上述金屬棒頭表面的鍍層材料的比重大于金屬棒頭材料的比重。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球棒棒頭，其特征是上述金屬棒頭由鈦合金、鋁合金或不銹鋼合金制成，上述鍍層由鉻合金、鎳合金或銅合金制成。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球棒棒頭，其特征是上述金屬棒頭表面的鍍層具有多層鍍層結(jié)構(gòu)。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的高爾夫球棒棒頭，其特征是上述金屬棒頭表面的鍍層具有由鎳合金與鉻合金構(gòu)成的雙層鍍層結(jié)構(gòu)。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的高爾夫球棒棒頭，其特征是上述金屬棒頭由鈦合金制成，上述金屬棒頭表面的鍍層由鎳內(nèi)鍍層、鎳外鍍層以及鉻鍍層構(gòu)成的多層鍍層結(jié)構(gòu)形成。
7．根據(jù)權(quán)利要求4所述的高爾夫球棒棒頭，其特征是上述金屬棒頭由鈦合金制成，上述金屬棒頭表面的鍍層由包括鎳鍍層、銅鍍層與鉻鍍層的多層鍍層結(jié)構(gòu)形成。
8．根據(jù)權(quán)利要求4所述的高爾夫球棒棒頭，其特征是上述金屬棒頭由軟鐵合金制成，上述金屬棒頭表面的鍍層由包括銅鍍層、鎳鍍層與鉻鍍層的多層鍍層結(jié)構(gòu)形成。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球棒棒頭，其特征是上述鍍層包括錨定鍍浴，該錨定鍍浴包括鎳電鍍浴，氨基磺酸鎳鍍浴，氨基磺酸鎳高濃度鍍浴，焦磷酸銅鍍浴，硫酸銅鍍浴或金觸擊鍍浴。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能提高棒頭的慣性矩，擴大棒頭的擊球區(qū)，制造棒頭不需要更高的技術(shù)，而且高爾夫球比賽中擊球感覺依舊的高爾夫球棒的棒頭。在金屬棒頭的表面設(shè)置一層鍍層，或者在金屬棒頭的表面設(shè)置一層比重比金屬楔頭大的材料構(gòu)成的鍍層。金屬棒頭的材料是從鈦、鋁、不銹鋼與軟鐵中選出的一種，金屬棒頭的表面設(shè)置有鍍層，使金屬棒頭表面具有了鍍層材料的特性，適合做鍍層材料的有鉻、鎳、銅及其合金。
文檔編號A63B53/04GK1237465SQ99106140
公開日1999年12月8日 申請日期1999年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月29日
發(fā)明者本間敬啟 申請人:株式會社本間高爾夫