CN101284324A

CN101284324A - 钴合金与钛合金的焊接方法及在高尔夫球具上的应用

Info

Publication number: CN101284324A
Application number: CNA2008100446233A
Authority: CN
Inventors: 朱松岭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2008-10-15

Abstract

钴合金与钛合金的焊接方法及在高尔夫球具上的应用。该焊接方法是在含钴合金材料的焊接部位接合面处先被覆一过渡元素材料层后，经该过渡元素材料层使其相互焊接。以该方法制造的复合材料结构的高尔夫球头，包括由铸造的钛合金材料壳体结构单元与至少包括中心部位在内的含钴合金材料打击面结构单元，经该焊接方法使其相互接合构成。采用本发明上述的焊接方法，可以使其打击面材料与钛合金壳体牢固地相互焊接接合为一整体式结构。经在不同地点、时间的多次试打显示，该复合材料形式的球头的性能和使用效果明显提高，既有好的手感，又可获得理想的击球距离。

Description

钴合金与钛合金的焊接方法及在高尔夫球具上的应用

技术领域

本发明涉及的是一种金属焊接方法，具体讲是一种使钴合金材料与钛合金材料接合时的焊接方法，以及该方法在包括制造高尔夫球具等方面中的应用。

背景技术

焊接是同种或不同种金属材料间相互接合的一种常用方法。但不同材料，特别是异种材料间的焊接时的难度及焊接效果常会有很大差异。

以高尔夫球具中的球头为例，目前世界高尔夫业界所使用的球头，一般都是用全铝合金或钛合金制造的，且钛合金用的最为普遍。钛合金球头的打击面无论是采用α+β钛合金或是β钛合金，由于受材料强度和硬度的限制，其打击面不可能做的太薄，硬度也不可能提高，因而影响到它的击球距离。

而目前的含钴合金材料，如含有质量比例为Co 9～12.5％，Ni 17.8～18.5％，Mo 4～5.5％等成分的合金，或是含有质量比例为Co 8～9％，Ni 8～9％，Mo 4.5～5.5％，Cr 10～11.5％等成分(其余均为铁及允许的杂质)的合金，其强度都可达2000Mpa，硬度HRC54～56，用它做球头的打击面，就可以做的薄且富有弹性，有利于提高击球距离。但目前对这种含钴、特别是钴含量较高的合金材料，尚无法实现与钛合金之间的相互焊接。其相互焊接的问题，已成为解决包括上述高尔夫球头制造在内的相关技术问题的关键。

发明内容

鉴于此，本发明首先将为解决上述问题而提供一种能实现钴合金与钛合金接合的焊接方法。在此基础上，本发明还将进一步提供一种该焊接方法在制造复合材料结构的高尔夫球头方面的应用。

本发明钴合金与钛合金接合的焊接方法，是在该含钴合金材料的焊接部位接合面处先被覆一过渡元素材料层后，经该过渡元素材料层使其实现相互焊接。其中，所说的过渡元素材料，一般以优先选择常用、易得、成本低，环境污染小的元素材料，如铜、银、镍、钯、钒等中的任一种为佳。经试验结果表明，其中特别优选的材料是镍或钒。

在本发明的上述方法中，在一种金属材料表面被覆另一种金属材料层时，最简便和常用的显然是电镀方式。因此本发明上述方法中所说的过渡元素材料层同样以电镀方式被覆在所说的焊接部位处接合面上为优选，例如因镀镍是目前工业领域中应用最多且最方便的，一般电镀企业和/或电镀设备都可以顺利操作和完成。但这并非意味着对其它被覆方式的排除，如粘合等。

上述方法中所说的过渡元素材料被覆层的不同厚度和/或面积，会对焊接的效果产生相应的影响。例如，被覆镀层若太厚，不但并非有利于提高焊接效果，相反还有可能出现焊后脱层。进一步的试验显示，一般情况下，所说的过渡元素材料被覆层的厚度以3～5μm为佳。如果被覆镀层的面积太大非但没有必要，而且可能会顺着镍镀层流出，导致被焊接的两材料间所需的有效焊料减少甚至没有焊料渗入而影响焊接效果。试验结果显示，在两焊接材料间该被覆层的被覆面积以大于所说接合面边缘1mm为佳。

在上述基础上，所说的焊接方式可以根据实际情况有不同的选择。试验显示，以采用目前的真空钎焊方式为佳。

本发明的上述焊接方法在被应用于制造高尔夫球具中的球头时，所说的该含钴合金可以为上述含有质量比例为Co 9～12.5％，Ni 17.8～18.5％，Mo 4～5.5％等成分的合金材料，或者是含有质量比例为Co 8～9％，Ni 8～9％，Mo 4.5～5.5％，Cr 10～11.5％等成分(其余同样均为铁及允许的杂质)的合金材料。

采用本发明上述的焊接方法，可以制造得到性能更加理想的复合材料结构的高尔夫球头。该球头结构是由两种材料结构单元，即由铸造的钛合金材料壳体结构单元与至少包括中心部位在内的含钴合金材料打击面结构单元，经本发明上述方法相互焊接接合构成。

一种较为理想的该复合材料结构形式的高尔夫球头，可以为使所说的该钛合金材料壳体结构单元与含钴合金材料打击面结构单元的接合焊接部位，采用以电镀方式被覆有上述所说的过渡元素(如镍等)材料层并能相互适应的台阶结构，然后经真空钎焊实现钛合金材料壳体结构单元与含钴合金材料打击面结构单元的接合。其中该过渡元素镀层的厚度为3～5μm，镀层的面积可比该两种材料的焊接接合面边缘宽1mm左右。

上述高尔夫球头结构的具体形式可以根据实际情况或需要有不同选择。例如，一种形式，是可以使所说的含钴合金材料打击面结构单元为镶嵌式配合于铸造钛合金壳体结构单元的打击中心部位处的环绕式台阶结构内，再经真空钎焊结合的中心式复合结构。另一种形式，是可以使所说该含钴合金材料打击面结构单元为镶嵌配合在铸造钛合金壳体结构单元的打击面的上边缘及环绕于其下方的台阶结构内，再经真空钎焊结合的偏心复合式结构。再一种形式，是可以使所说该含钴合金材料打击面结构单元为镶嵌配合在铸造钛合金壳体结构单元打击面上环绕周边的台阶内，再通过真空钎焊结合的一体式全打击面复合结构等。

试验结果显示，镶嵌于壳体上的该打击面除可以采用上述含钴合金材料外，还可以采用M455，M465等马氏体时效钢等材料它的硬度可达HRC46-48.HRC54-57，而其周边的6Al4VTi等材料的合金钛壳体的硬度一般为HRC33～36。采用本发明上述的焊接方法，可以使其打击面材料与钛合金壳体牢固地相互焊接接合为一整体式结构。经在不同地点、时间的多次试打显示，该复合材料形式的球头的性能和使用效果明显提高，既有好的手感，又可获得理想的击球距离。

以下结合由附图所示实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

附图说明

图1是本发明复合材料高尔夫球头的第一种结构示意图。

图2是图1的A-A剖面结构示意图。

图3是本发明复合材料高尔夫球头的第二种结构示意图。

图4是图3的A-A剖面结构示意图。

图5是本发明复合材料高尔夫球头的第三种结构示意图。

图6是图5的A-A剖面结构示意图。

图7是上述结构中壳体结构单元与打击面结构单元间焊接接合部位的示意图。

具体实施方式

图1～2所示的是本发明复合材料高尔夫球头的一种结构形式。该球头是由两种材料结构单元相互焊接而成。其中含钴合金打击面结构单元2为镶嵌式位于铸造的钛合金壳体结构单元1的打击中心部位处的环绕式台阶结构3内，并经真空钎焊接合为整体结构的中心式复合结构。其中在该环绕式台阶3的焊接接合面处先以常规电镀方式被覆一厚度为3～5μm、面积比台阶结构3的焊接接合面边缘宽1mm左右的镍(或其它过渡元素)材料层5(如图7所示)后再进行真空钎焊。作为该打击面结构单元2的含钴合金，可以采用目前含有质量比例为Co 9～12.5％，Ni 17.8～18.5％，Mo 4～5.5％等成分的合金材料，或者是含有质量比例为Co 8～9％，Ni 8～9％，Mo 4.5～5.5％，Cr 10～11.5％等成分的合金材料。

图3～4所示的是本发明复合材料高尔夫球头的另一种结构形式。其中所说的含钴合金打击面结构单元2为镶嵌在铸造钛合金壳体结构单元1的打击面的上边缘4及环绕于其下方的台阶结构3内，并按上述方式经真空钎焊接合为整体的偏心复合式结构。

图5～6所示的是本发明复合材料高尔夫球头的又一种结构形式。其中所说的含钴合金打击面结构单元2为镶嵌在铸造钛合金壳体结构单元1打击面上环绕周边的台阶结构3内，并按上述方式经真空钎焊接合的一体式全打击面复合结构。

Claims

1.钴合金与钛合金接合的焊接方法，其特征是在含钴合金材料的焊接部位接合面处先被覆一过渡元素材料层后，经该过渡元素材料层使其相互焊接。

2.如权利要求1所述的钴合金与钛合金接合的焊接方法，其特征是所说的过渡元素材料在铜、银、镍、钯、钒中任选。

3.如权利要求2所述的钴合金与钛合金接合的焊接方法，其特征是所说的过渡元素材料为镍或钒。

4.如权利要求1所述的钴合金与钛合金接合的焊接方法，其特征是所说的过渡元素材料层为以电镀方式被覆在所说的焊接部位处接合面上。

5.如权利要求1所述的钴合金与钛合金接合的焊接方法，其特征是所说的过渡元素材料被覆层的厚度为3～5μm。

6.如权利要求1所述的钴合金与钛合金接合的焊接方法，其特征是所说的过渡元素材料被覆层的被覆面积大于所说接合面边缘1mm。

7.如权利要求1所述的钴合金与钛合金接合的焊接方法，其特征是所说的含钴合金是含有质量比例为Co 9～12.5％，Ni 17.8～18.5％，Mo 4～5.5％的合金，或是含有质量比例为Co 8～9％，Ni 8～9％，Mo 4.5～5.5％，Cr 10～11.5％的合金。

8.如权利要求1至7之一所述的钴合金与钛合金接合的焊接方法，其特征是所说的焊接为真空钎焊方式。

9.复合材料结构的高尔夫球头，结构中包括两种材料的结构单元，其特征是由铸造的钛合金材料壳体结构单元(1)与至少包括中心部位在内的含钴合金材料打击面结构单元(2)经权利要求1所述方法焊接接合构成。

10.如权利要求9所述的复合材料结构的高尔夫球头，其特征是所说的钛合金材料壳体结构单元(1)与含钴合金材料打击面结构单元(2)的接合焊接部位为被覆有所说过渡元素材料层并能相互适应的台阶结构(3)。