CN102586693A

CN102586693A - 高尔夫球杆头合金及其制造方法

Info

Publication number: CN102586693A
Application number: CN2011100720263A
Authority: CN
Inventors: 陈建同; 蔡文庆; 胡胜智; 曾庆聪
Original assignee: Fusheng Precision Co Ltd
Current assignee: Fusheng Precision Co Ltd
Priority date: 2011-01-13
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2031-03-24
Also published as: TWI426939B; JP5656294B2; TW201228689A; CN102586693B; JP2012144807A

Abstract

本发明涉及合金及其制造方法的技术领域，具体公开了一种高尔夫球杆头合金及其制造方法，其通过将2.5～4.0％的铜、5.0～6.0％的镍、15～18％的铬以及其余部分为铁等金属进行熔炼形成该合金，且铜/镍比是维持在0.4～0.8，以使该合金兼具有沃斯田铁相、肥粒铁相及麻田散铁相的性质。本发明的高尔夫球杆头合金的制作方法通过调整特定的铜/镍比，能降低高尔夫球杆头合金的硬度、抗拉强度及降伏强度，使得用该合金制作的高尔夫球杆头具有易于调角的优点。

Description

高尔夫球杆头合金及其制造方法

技术领域

本发明涉及合金及其制造方法的技术领域，特别是涉及一种高尔夫球杆头合金及其制造方法。

背景技术

一般而言，为了符合不同使用者的需求，通常高尔夫球杆头一体成型的套颈需要具有易于调整倾角的特性，以符合使用者的需求。因此，现有高尔夫球杆头通常是以低硬度的软铁类材质制成，例如以低碳钢或低合金钢等材质制成，使得高尔夫球杆头的套颈具有前述易于调整倾角的特性。然而，该些软铁类材质却具有易于氧化而不耐锈蚀的缺点。

为改良上述缺点，中国台湾公告第438610及460306号皆有揭示以SUS17-4PH规格的不锈钢材质制成该高尔夫球杆头，使得所制成的高尔夫球杆头可同时具有低硬度及较佳的耐锈蚀性。

该SUS17-4PH的机械性质及热处理值分别如表一及表二所示。

表一、SUS17-4PH的机械性质(棒材理论值)

表二、SUS17-4PH的热处理值

其中，表二中的注A的铸造热处理是指：固溶处理1040℃均温60分钟氮气冷却，时效处理580℃持温90分钟；注B的铸造热处理是指：固溶处理1040℃均温60分钟氮气冷却，时效处理538℃持温240分钟；注C的铸造热处理是指：固溶处理1040℃均温60分钟氮气冷却，时效处理482℃持温240分钟；注D的板材一般热处理是指：固溶处理1040℃均温60分钟氮气冷却，时效处理482℃持温240分钟。

由表一及表二可得知，由于该SUS17-4PH不锈钢中，镍成分所占比例仅约4.0wt％，因此延性较差，且仍然具有较高的降伏强度值。若以该SUS17-4PH不锈钢作为高尔夫球杆头的材质，则该高尔夫球杆头可能因延性较差或降伏强度较高而造成调角不易的缺点。

发明内容

本发明目的是改良上述缺点，以提供一种高尔夫球杆头合金，通过调整铜/镍比，以降低高尔夫球杆头合金的硬度、抗拉强度及降伏强度为目的。

本发明次一目的是提供一种高尔夫球杆头合金，以使该合金同时具有沃斯田铁相、肥粒铁相及麻田散铁相的组织。

本发明次一目的是提供一种高尔夫球杆头合金的制作方法，以将具有特定铜/镍比的配比制作为同时具有沃斯田铁、肥粒铁及麻田散铁组织的合金。

根据本发明的高尔夫球杆头合金，包含：以重量百分比计2.5～4.0％的铜、5.0～6.0％的镍及15～18％的铬，残余部分为铁及不可避免的杂质所构成，其中，铜/镍比是为0.4～0.8，且该合金同时具有沃斯田铁相、肥粒铁相及麻田散铁相的组织。

根据本发明的高尔夫球杆头合金的制造方法，包含：一熔融步骤，依序将母合金、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、铜及镍加入高温熔炉中，使该些金属熔融混合；一比例维持步骤，使该些熔融后的混合金属包含有以重量百分比计2.5～4.0％的铜、5.0～6.0％的镍及15～18％的铬，且铜/镍比为0.4～0.8，残余部分为铁及不可避免的杂质所构成，并维持该比例，使该熔融混合金属可形成兼具有沃斯田铁相、肥粒铁相及麻田散铁相的合金；及一杆头铸造步骤，将该合金进行精密铸造以形成一高尔夫球杆头。

本发明的高尔夫球杆头合金的制作方法通过调整特定的铜/镍比，能降低高尔夫球杆头合金的硬度、抗拉强度及降伏强度，使得用该合金制作的高尔夫球杆头具有易于调角的优点。

附图说明

图1：本发明的高尔夫球杆头合金的制造方法的流程图。

图2：本发明的高尔夫球杆头合金的金相组织图(200倍)。

图3：本发明的高尔夫球杆头合金的金相组织图(500倍)。

具体实施方式

为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

请参照图1所示，本发明的高尔夫球杆头合金的制造方法主要包含一熔融步骤S1、一比例维持步骤S2及一杆头铸造步骤S3。

请参照图1所示，本发明的熔融步骤S1是依序将母合金、铬铁、铜及镍等配料加入高温熔炉中，使该些配料熔融混合。更详言之，前述该些以铜、铬、镍及铁为主要成分的配料受高温熔炉(例如高周波炉)熔融后，便混合形成具有特定组成比例及特定组成相的铜、镍、铬及铁等元素的合金材质，以供后续做为高尔夫球杆头的基材(matrix)。其中，本实施例所使用的母合金除铁以外包含以重量百分比计0.04％的碳、0.80％的硅、1.00％的锰、6.38％的镍、22.9％的铬、0.90％的钼、0.03％的磷及0.01％的硫。当然，亦可依据需求变换成不同配料来源，而熔融形成具有相同组成比例的铁合金材质。

此外，本发明较佳的是依特定熔融顺序将母合金、硅铁、锰铁、铬铁、钼铁、铜、镍等配料加入高温熔炉(例如高周波炉)中进行合金熔炼制程，使得该熔融合金中另包含硅、锰及钼等其他成分，进而使得熔炼出来的合金可具有适当的特性。再者，依特定熔融顺序加入该些配料可以避免在配料熔融时发生沉淀现象及防止后续制成的杆头成品合格率降低的问题。再者，本实施例较佳的是使用呈现细粒状态的前述配料，并尽可能以少量多次的方式缓慢加入该高温熔炉中，以避免因大量加入该配料，造成该配料无法完全熔融而粘结成团块状，进而造成使得高温熔炉内部产生空穴或气泡而产生危险性。

请再参照图1所示，本发明的比例维持步骤S2是使前述该些配料的重量百分比维持在：2.5～4.0％的铜、5.0～6.0％的镍、15～18％的铬，残余部分为铁及不可避免的杂质，且使该铜/镍比为0.4～0.8，以使该些配料可共同形成同时兼具有沃斯田铁相、肥粒铁相及麻田散铁相的组织。更详言之，当前述配料依序加入高温熔炉以形成熔融合金后，接着则取样测量熔融合金的重量组成比例，以确保该配料的重量百分比维持在：2.5～4.0％的铜、5.0～6.0％的镍及15～18％的铬，残余部分为铁(65～75％)及不可避免的杂质，且使该铜/镍比为0.4～0.8。该熔融合金中铜的组成比例更佳是2.8～3.5％(以重量百分比计)，铬的更佳比例是15.5～17％(以重量百分比计)。通过使该熔融合金维持于该特定的组成比例及铜/镍比，使得该熔融合金冷却固化后能形成兼具沃斯田铁相(austenite)、肥粒铁相(ferrite)及麻田散铁相(又名马氏体，martensite)的合金材质。这主要是依据：麻田散铁系不锈钢，当从液态到固态再到室温时，自然会穿过变态点，可自然形成一部份的麻田散铁相。其中，本案通过提高该镍的比例，以提升整体合金的延性；再者，若该熔融合金中的铜/镍比小于0.4，则铜的比例相对较低，镍的比例相对较高，冷却固化后所形成的合金的强度可能不足；若该熔融合金中的铜/镍比高于0.8，则铜的比例相对较高，镍的比例相对较低，冷却固化后所形成的合金的硬度可能过高，而不利于作为高尔夫球杆头后续进行调角的动作。因此，本案另通过使该铜/镍比介于0.4～0.8，使得该合金可同时具有低硬度及适当的强度。其中，该合金中可另包含其他金属成分或部分杂质，例如其他金属成分以重量百分比计为0.65～0.81％的硅、0.66～0.78％的锰或0.002～0.125％的钼，杂质如碳(C)、硫(S)或者磷(P)等成分，以重量百分比计碳较佳的是0.06％以下，硫较佳的是0.019％以下，磷较佳的是0.027％以下。

如前所述，本发明是借由预定组成比例的铁等各种元素以及特定的铜/镍比构成兼具沃斯田铁相、肥粒铁相及麻田散铁相的合金材质，使制成的合金材质能兼具肥粒铁相、沃斯田铁相及麻田散铁相的优点(例如肥粒铁相的耐孔蚀性及低硬度，沃斯田铁相的耐均匀锈蚀性及耐冲击性，以及麻田散铁相的高耐磨性)，并同时降低该三种铁相的缺点(例如肥粒铁相的低韧性及易发生σ相脆化问题，沃斯田铁相的易发生孔蚀问题，以及麻田散铁相的耐蚀性不佳问题)。如此，使本发明的高尔夫球杆头合金可具有适当的低硬度、高延性等良好的机械性质。

请再参照图1所示，本发明的杆头铸造步骤S3是以该合金进行精密铸造，以形成预定形状的高尔夫杆头。更详言之，待确认该熔融合金符合前述预定的配比及铜/镍比后，在出炉前进行除气及除渣后，即可将其直接浇注进入用以精密铸造的一模具内，供制造预定形状的高尔夫球杆头(及/或其击球面板)，如此完成浇铸的高尔夫球杆头可以进行震壳、去浇口、切边、研磨、调角、磨光等步骤以制成铁杆或木杆的杆头成品，且制得杆头的材质将兼具沃斯田铁相、肥粒铁相及麻田散铁相的混合组成相，进而具有适当的低硬度、高耐锈蚀性及高延展性等特性。尤其该低硬度及高延性的特性将使杆头在铸造时具有较佳流动性及成型性，以减少产生渣孔及气孔；再者，该低硬度的特性将使杆头具有较大的可塑性，而易于进行调角。

其中，该高尔夫球杆头于铸造完成后，若进一步与一击球面板进行焊接时，是于焊接后选择以高温回火处理，以去除焊接产生的应力。

综上所述，通过前述的工艺，便可获得本案的高尔夫球杆头用的合金，该合金主要包含以重量百分比计15～18％的铬、2.5～4.0％的铜及5.0～6.0％的镍，残余部分为铁及不可避免的杂质所构成，其中，铜/镍比是为0.4～0.8，且该合金同时具有沃斯田铁相、肥粒铁相及麻田散铁相的组织。借此，以使该高尔夫球杆头用的合金具有低硬度、高延性及高耐蚀性，有利于高尔夫球杆头的调角。其中，该合金较佳的是另包含0.65～0.81％的硅、0.66～0.78％的锰及0.002～0.125％的钼，以适当调整该合金的特性。

请参照表四至表六所示，表四为本案与现有SUS17-4PH不锈钢的组成差异表。表五为本发明的高尔夫球杆头用的合金的各种不同实施例的成分表。表六为本发明各种不同实施例的机械性质表。

由结果可明显得知，本案通过提高镍的组成，并同时控制铜/镍比介于0.4～0.8之间，可以降低合金的硬度，并可降低该合金的降伏强度，有利于高尔夫球杆头的调角。

表四、本发明及现有高尔夫球杆头合金的组成比例的对照表(单位为wt％)。

规格	铜Cu	镍NI	铬Cr	铁Fe	铜/镍比
						SUS17-4PH	3.0-5.0	3.0-5.0	15.5-17.5	Bal.	-
本发明合金	2.5～4	5～6	15～18	Bal.	0.4～0.8

表五、本发明及现有高尔夫球杆头合金的物理性质的对照表。

表六、本发明及现有高尔夫球杆头合金的机械性质的对照表。

请再参照图2及图3，其是将本发明的高尔夫球杆头合金于铸造后，以10g K₃Fe(CN)₆+10g KOH+100ml H₂O的腐蚀液进行腐蚀后的合金材料的金相组织图。该图2及图3分别为本发明的合金200倍及500倍放大的显微组织图，由图可得知其为包含肥粒铁、奥斯田铁及麻田散铁三相共存的Fe-Cr-Ni合金，亦即同时拥有三相的强度及延性等特点。可验证本案的合金通过适当控制铜/镍比，确实可使该合金同时具有肥粒铁、奥斯田铁及麻田散铁三相共存的结构。当然，本领域技术人员也可以根据实际的工艺的需求，增加热处理步骤来调整三相的比例，以得到特定的机械性质。

综上所述，本发明高尔夫球杆头合金是以特定比例的铜/镍比制作该合金，以降低该合金的硬度、抗拉强度及降伏强度，使得该合金用于制作高尔夫球杆头具有易于调角的优点。

本发明高尔夫球杆头合金是以特定比例的铜/镍比制作该合金，使得该合金同时具有沃斯田铁相、肥粒铁相及麻田散铁相的组织。

本发明高尔夫球杆头合金的制作方法是通过调整特定的铜/镍比，用以制作出前述具有低硬度的三相不锈钢合金。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施范围；故，凡依本发明申请专利范围及创作说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims

1.一种高尔夫球杆头合金，其特征在于，包含：

以重量百分比计2.5～4.0％的铜、5.0～6.0％的镍、15～18％的铬，残余部分为铁及不可避免的杂质所构成，其中，铜/镍比为0.4～0.8，且该合金同时具有沃斯田铁相、肥粒铁相及麻田散铁相的组织。

2.如权利要求1所述的高尔夫球杆头合金，其特征在于，该合金中包含有以重量百分比计2.8～3.5％的铜。

3.如权利要求1所述的高尔夫球杆头合金，其特征在于，该合金中包含有以重量百分比计15.5～17％的铬。

4.如权利要求1所述的高尔夫球杆头合金，其特征在于，该合金中另包含有以重量百分比计0.65～0.81％的硅。

5.如权利要求1所述的高尔夫球杆头合金，其特征在于，该合金中另包含有以重量百分比计0.66～0.78％的锰。

6.如权利要求1所述的高尔夫球杆头合金，其特征在于，该合金中另包含有以重量百分比计0.002～0.125％的钼。

7.如权利要求1所述的高尔夫球杆头合金，其特征在于，该合金中另包含有以重量百分比计0.027％以下的磷、0.019％以下的硫及0.06％以下的碳。

8.一种高尔夫球杆头合金的制造方法，其特征在于，包含：

一个熔融步骤，依序将母合金、铬铁、铜及镍加入高温熔炉中，使该些金属熔融混合；

一个比例维持步骤，使该些熔融后的混合金属包含有以重量百分比计2.5～4.0％的铜、5.0～6.0％的镍及15～18％的铬，且铜/镍比是为0.4～0.8，残余部分为铁及不可避免的杂质所构成，并维持该比例，使该熔融混合金属可形成兼具有沃斯田铁相、肥粒铁相及麻田散铁相的合金；及

一个杆头铸造步骤，将该合金进行精密铸造以形成一个高尔夫球杆头。

9.如权利要求8所述的高尔夫球杆头合金的制造方法，其特征在于，该母合金除铁以外包含以重量百分比计0.04％的碳、0.80％的硅、1.00％的锰、6.38％的镍、22.9％的铬、0.90％的钼、0.03％的磷及0.01％的硫。

10.如权利要求8所述的高尔夫球杆头合金的制造方法，其特征在于，该比例维持步骤中，该铜的重量百分比是为2.8～3.5％。

11.如权利要求8所述的高尔夫球杆头合金的制造方法，其特征在于，该比例维持步骤中，该铬的重量百分比是为15.5～17％。

12.如权利要求8所述的高尔夫球杆头合金的制造方法，其特征在于，该比例维持步骤中，该些熔融后的混合金属另包含有以重量百分比计0.027％以下的磷、0.019％以下的硫及0.06％以下的碳。

13.如权利要求8所述的高尔夫球杆头合金的制造方法，其特征在于，于该熔融步骤中，进一步加入硅铁，且该比例维持步骤中，该些熔融后的混合金属另包含有以重量百分比计0.65～0.81％的硅。

14.如权利要求8所述的高尔夫球杆头合金的制造方法，其特征在于，于该熔融步骤中，进一步加入锰铁，且该比例维持步骤中，该些熔融后的混合金属另包含有以重量百分比计0.66～0.78％的锰。

15.如权利要求8所述的高尔夫球杆头合金的制造方法，其特征在于，于该熔融步骤中，进一步加入钼铁，且该比例维持步骤中，该些熔融后的混合金属另包含有以重量百分比计0.002～0.125％的钼。