TW580404B - Alloy material for a golf club head and manufacturing method therefor - Google Patents

Description

580404 五、發明說明（l) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種高爾夫球桿頭合金及並 別是關於利用預定組.成比例之鐵等各種元素構成 田鐵相及肥粒鐵相之合金材質，@時利用氮元素^上、= 混合組成相，如此使製得之高爾夫球桿頭易於調角、^ 化鏽蝕及具有較高焊接相容性。 十乳 【先前技術】

習用高爾夫球桿頭構造及其材質，其桿頭通常係以低 度之軟鐵類材質製成，例如低碳鋼或低合金鋼，如此浐 之低硬度特性將可使一體成型之套頸易於進行調整傾^ 以滿足產品及使用者之需求。雖然，上述軟鐵類材質可 製成之桿，具有套頸易於調角之優點，但該軟鐵類材質卻 具有易於氧化而不耐鏽餘〔孔I虫、均勻鏽钱〕之缺點 另一習用高爾夫球桿頭構造及其材質，其桿頭係可選 以不鏽鋼材質製成，例如SUS17-4PH或SUS431Cast等規 之不鏽鋼，如此製得之桿頭將具有低硬度及較佺機械性" 質’以使套頸易於調角及耐孔蝕及均勻鏽蝕。如中華民國 公告第3 6 3 8 9 5、4 3 8 6 1 0及4 6 0 3 0 6號發明專利，其分.別揭^

以 SUS17 - 4PH、SUS15 - 5PH、SUS13 - 8PH、SUS2 55、、SUSm(T 等規格之不鏽鋼材質製成一桿頭，該桿頭能選擇與高硬度 材負製成一擊球面板焊接結合形成一高爾夫球桿頭成品， 該擊球面板之高硬度材質係可選自：〔1〕麻田散鐵相σ 〔martensite〕組成之合金；〔2〕兼具麻田散鐵相及沃 斯田鐵相〔austeni te〕之合金；〔3〕肥粒鐵相

成之合金；及 ’上述各種不 角及耐鏽钱之 硬度材質間卻 頭與不同材質 易在焊接位置 成品良率。特 常不添加額外 不鏽鋼材質之 影響更為嚴重 球桿頭構造及 發明改良上述 種元素構成兼 利用特定比例 混合組成相， 耐蝕性及高焊 化鏽餘及具有 目的係提供一 頃定組成比例 戴相之合金材 :口此製得之高 秦相容性，而 良及增加焊接 之鐵合金等高 高爾夫球桿頭 不鏽鋼材質與 容性不佳之缺 板進行焊接結 裂痕等缺陷， 量焊接製程而 度較傳統氬焊 問題對該製程 有必要進一步 係利用預定組 及肥粒鐵相之 上述沃斯载 爾夫球桿字 性，而能方便 性。 頭合金^及其製 素構成兼具沃 氮元素穩定上 兼具低硬度、 方便套頸調 五、發明說明（2) 〔ferrite〕組〉 硬度材質。雖然 具有上述易於調 該擊球面板之高 點，因此當該桿 合時，其非常容 並進而影響桿頭 言，由於製程中 為窄，因而上述 之桿頭成品良率 改良習用高爾夫 有鑑於此，本 成比例之鐵等各 合金材質，同時 相及肥粒鐵相之 兼具低硬度、高 套頸調角、耐氧, 【發明内容】 本發明之主要 造方法，其中以^ 斯田鐵相及肥粒$ 述混合組成相，士 向耐钱性及高焊名 角、提升耐鏽姓七 〔4〕高硬化能 鏽鋼材質能使 優點，然而該 仍具有焊接相 之上述擊球面 〔焊道〕發生 別是，對高能 焊料且焊道寬 低焊接相容性 。因此，確實 其材質。 缺點，其主要 具沃斯田鐵相 之氮元素穩定 如此製得之高 接相容性等特 較高焊接相容 種高爾夫球桿 之鐵等各種元 質，同時利用 爾夫球桿頭將 使本發明具有 相容性之功致 580404 五、發明說明（3) 根據本發明之高爾夫球桿頭合金及其製造方法，其係包 含下列步驟：依序將母合金、矽鐵、錳鐵、鉻鐵、鉬鐵、 銅、録加入高溫溶爐中；使鐵以外之碳、矽、錳、銅、 鎳、鉻、鉬及氮之重量比維持在S〇. 〇7% : 〇% : $ 2. 0% ： ^1. 〇〇/〇 ： 4. 0 0% : 19. 5 J.24. 5% ： 2. 0 J.4. 〇% : 〇· 0 7至0· 23%，以供形成兼具沃斯田鐵相及肥粒鐵相之 ^ t ΐ材質；利用該合金材質精密鑄造成預定形狀之高爾 无'桿頭，及當該桿頭焊接結合不同材 選擇以高溫回火處理，供去除焊接產生之應力。 $ 【實施方式】 為讓本j明之上述和其他目的、特徵和優點能更 詳細說明如下： 之R貝知例，並配合所附圖式，作 弟1圖係揭示本發明黑用土 + 流程方塊圖。 μ夫球桿頭合金及其製造方法^ 本發：高爾夫球桿頭合金及其製造方法係包含下牛’ '卜i依將母合金、石夕鐵、猛鐵、鉻鐵、翻鐵、銅、二 入…爐中；使鐵以外之碳、"载釣鎳加 及氬之重量比維持在各〇.〇7% : n ^、鉬 1. 0% · 4· 0 至7· : 19· 5 至24· 5% : 2 ^ 至4 ” 。〇 ^ 0/3%，以供形成兼具沃斯田鐵 稃 材質；利用該合金材質萨宓铃、&上 孰不目之穩疋合金 頭；及當該桿頭焊接处I =成預定形狀之高爾夫球桿 高溫回火處理，:= 之擊球面板時，選擇以 云除绰接產生之應力。

580404 五、發明說明（4) 4夢，弟1圖所示，本發明高爾夫球桿頭合金及其製造 法之弟一步驟係依序將母合金、矽鐵、錳鐵、鉻鐵、鉬 鐵、銅、、鎳加入高溫熔爐中。本發明主要係選擇使用母合 ^ 矽鐵猛鐵、鉻鐵、鉬鐵、銅、鎳等配料，以溶融形 成具有特定組成比例及特定組成相之碳、矽、錳、銅、 ，:鉻、鉬、氮及鐵等元素之合金材質，供做為高爾夫球 干碩之基材〔matrix〕，而該母合金除鐵以外係包含 0. 04% 之碳、0·8〇% 之矽、1〇〇% 之錳、6·38% 之鎳、22·9% 之鉻、0· 90%之鉬、〇. 〇3%之磷及〇· 〇1%之硫。再者，上述 配料亦可依而求選擇變換成其他配料，以炼融形成具有相 同組成比例之鐵合金材質。同時，為了避免在配料熔融時 务生沈i現象及防止製成之桿頭成品良率低落之問題，本 發明較佳係依特定溶融順序將母合金、石夕鐵、猛鐵、鉻 :、鉬：二銅、鎳等配料加入高溫㈣〔例如高〕 中進行合至熔煉製.呈。再者，本發明較佳係使用呈細》不 規則狀之上述配料，及久~^ & μ , 慢的…解爐：，=免:口 量多次之方式緩 备r 以避免因大ϊ加入配料而突發架橋現 全熔融而黏結成團塊狀，致使高溫熔爐内部 產生二八或氣泡〕，及降低熔爐之危險性。 圖、表一及表二所示，本發明高爾夫球桿 頭s i及/、衣造方法之第二步驟係使鐵以外之碳、矽、 猛、銅、錄、鉻、飽及氮之重量比維持在就: $ 1. 0% : $2. 0% : $1. 〇% : 4. 〇 至7. 〇% : 19 5 至24 5% 至4. 0% : 0. 0 7至〇. 2 3%，以供带成善目♦ ’ · 仏t成兼具沃斯田鐵相及肥粒

580404 五、發明說明（5) 鐵相之穩定合金材質。當上述配料依序加入高溫熔爐以 成：^谷融合金後，接著則取樣測量溶融合金之重量組成比 例’以確保鐵以外之碳、矽、錳、銅、鎳、鉻、鉬及 重量比維持在 $0.07% : $1.0% : : $1()% :4^ 7. 〇/β .19. 5 至 24.5% :2.0 至4.0% :〇.〇?至 〇23 %〔其餘 成則為60. 20至70. 36%的鐵〕之較佳預定組成比例，以俤 該熔融合金能冷卻固化形成兼具沃斯田鐵相 之 :auStenite〕及肥粒鐵相〔ferrUe〕之合金材質。 疋，如表一所示，相較於習用高爾夫球/ ¥^7；7^SUS431CaSt) ^ 比例i筒一 i明之合金材質係額外具有〇.07至〇.m組成 相及肥i=f，上迹特定比例之氮元素係可穩定沃斯田鐵 :右ί 並進而使該合金製成之物件〔如桿/ 如處理範圍，以供消除谭接產生之應： 構成录具沃斯田鐵相及：：鐵2種兀素 元素穩定上述混合組成相，金材質，利用氮 粒鐵相及沃斯田鐵相之優點：：：=質能兼具肥 低硬度，及沃斯田鐵m巴粒鐵相之耐孔.蝕性及 同時降低兩種鐵相之 ^句鱗姓性及耐衝擊性〕，並 生σ相脆化問題，、把列如肥粒鐵相之低韌性及易發 別是，如表-所干=田鐵相之易發生孔钱問題〕。特 —所不，當本發明使沃斯田鐵相及肥粒鐵相之 第10頁 C：\L〇^5\F1veContlnents\PK8933.ptd 580404 五、發明說明（6) 體積百分比維持在230% : 230%時，將可使兩種鐵相之優 點達到最大，及使其缺點減至最低，如此該合金材質將具 有適當之低硬度、高耐鏽蝕性〔不易氧化生鏽、孔蝕或均 勻鏽蝕〕、高焊接相容性、高機械性質、高鑄造性、高延 展性及高抗拉強度等。 表一、本發明及習用高爾夫球桿頭合金之組成比例之對照 表〔單位為wt%〕。 规 狢 矽Si 效Μη *Cu Λνι *Cr 弟Mo 氮N *Fe 本發拐材贸 0.07 ^ ιό 1 2.0 ^ l.o 1 4.0-7.0 195-24.5 2.0-4.0 0.07-023 Bal. SUS17-4PH 0.07 \ 1.0 t 1.0 1 3.0-5.0 3.0-5.0 153-17.5 - - Bal/ SUS43 ICast 0.3* 1.5 t 1.0 1 - 2.0 1 18D-21.0 - - Bal. 3020 0.15-025 0.2-0.8 0.65-095 - 0.4-0.7 0.4-0.7 0.15-025 - Bal. 表 表 本發明及習用高爾夫球桿頭合金之物理性質之對照 材名# 分長丰 toisile stren?4i fKg’inm” yield strengfli ebn^tion (% mSOtmm 】 q>ecificstDeiigth i K^nuuVsfcm^ J hardness 本發明材質 70 55 30 8.95 HRC 14-22 SU317-4PH 9S 85 12 12.65 HRC 28-38 SUS431Cast 61 42 18 8.74 HRC 20-28 8620 60 42 15 7.69 HRB 85-95 請再參照第1圖所示，本發明高爾夫球桿頭合金及其製 造方法之第三步驟係利用該合金材質精密鑄造成預.定形狀 之高爾夫球桿頭。當上述熔融合金依特定金屬熔融順序及 組成比例製備完成，且其取樣測量之比重符合預定比重值 後，在出爐前進行除氣及除渣後，即可將其直接澆注進入

第11頁 C:\Loyo-5\Fi ve Cont inents\PK8933.ptd 580404 五、發明說明（7) 用以精密鑄造之一模具内，供製造預定形狀之高爾夫球 頭〔及/或其擊球面板〕，如此完成澆鑄之高爾夫球桿頭 不需經由熱處理，即可進行震殼、去澆口、切邊、研磨、 調角、磨光等步驟以製成鐵桿或木桿之桿頭成品，且製 桿頭之材質將兼具沃斯田鐵相及肥粒鐵相之混合组成相， 進而具有適當之低硬度、高耐錯則生〔不易氧化生鑛、孔 蝕或均勻鏽蝕〕、高焊接相容性、高機械性質、高鑄造 性、尚延展性及高抗拉強度等特性〔如表二所示〕， 是本發明合金材質之高鑄造性、低硬度及高焊接性之特 性，更能達到下列優點：〔1〕使桿頭在鑄造時具有較佳 流動性及成型性，以減少產生渣孔及氣孔；〔2〕使桿頭 具有適中硬度及稍大可塑性，以便其套頸形成較大可調角 度範圍，而易於進行調角；及〔3〕桿頭能與不同材質之 擊球面板進行高相容性之焊接結合，以滿足不同產品及使 用者之需纟。再者’精密鑄造之模具不但能形成高爾 桿=預定形狀…能在模具上同時加工形成較為二 之圖木、文字、型號及/或商標，因此利用本發明之方法 製成之南爾夫球桿頭亦可藉由精密鑄造直接形 字、型號及/或商標。 請再參照第1圖所示，本發明高爾夫球桿頭合金及其製 造方法之弟四步驟係當該桿頭焊接結合不同材質之擊球面 板時’選擇以高溫回火處理’供去除焊接產生之應力。由 本發明5金材質製成之桿頭係可選擇·· .〔 Η直接在製程 中一體成形製成擊球面板；〔2〕利用焊接結合相同材質

^Π· 580404

五、發明說明（8) 製成之一擊球面板；或〔3〕利用焊接結合不同材質製成 之一擊球面板。特別是，當焊接結合不同材質製成之擊球 面板時，本發明合金材質之高焊接相容性將能大幅提升焊 接品質。例如，當本發明合金材質製成之桿頭與高強度的 麻時效鋼製成之擊球面板以高能量之雷射焊接製程〔^率 20 0 0至3 0 0 0W ;速度0·6至1.8m/min〕進行焊接結合時，本 發明之合金材質將與麻時效鋼材質在該桿頭與擊球面板間 之焊接位置〔焊道〕以約1:1之稀釋比〔dilutic)n θ rat i ο〕形成焊接熔融結合，如此當完成焊接時，焊道之 合金混合組成相除包含沃斯田鐵相及麻田散鐵才目 〔martensite〕夕卜， 艾斫出形成-15%之肥粒鐵 …—丨U /U〜L風 相’藉由低硬度之肥粒鐵相，本發明即可使桿頭盥擊球面 板間之焊道形成高焊接相容性，以有效避免產生^痕等缺 陷。 < < ' 再^，當完成上述異質焊接製程後，較佳則以3〇〇至4^^ °C之高溫回火處理約2小時，供進一步去除焊接產生之應 力，熱處理後同樣進行研磨、調角、冑光等步驟以製成'散 桿或木桿之桿頭成品。另外，由於本發明合金材質兼且沃 請再參照第1圖所示，本發明高爾夫球桿頭合金及其製 目之混合組成才目’且進-步利用氮元素 穩疋上述此合組成相，因此即使熱處理的條件驟升.至75〇 C、3小時，Μ元素及沃斯田鐵相仍可防止肥粒鐵相發 =相匕問：’故上述異質焊接後之3〇〇至4〇 溫回 火處理確貫不會損害本發明桿頭之機械性質。

580404 五、發明說明（9) 造方法係利用 田鐵相及肥粒 素穩定上述混 低硬度、高耐 用高爾夫球桿 焊接結合度不 金及其製造方 耐鐵姓性及增 雖然本發明 發明’任何熟 内，當可作各 後附之申請專 預定組成比 鐵相之合金 合組成相’ 蝕性及高焊 頭之軟鐵類 佳等缺點， 法確實能在 加焊接相容 已以較佳實 習此技藝者 種更動與修 利範圍所界 例之鐵等各籀-士 ,.^ π 種70素構成兼具沃斯 ,刊用特定比例之氮元 拉知六α 爾夫球桿頭將兼具 接相谷性等極伟 i& 佳特性。相較於習 或不鏽鋼等合金 第1圖之本發明高爾夫球桿 方便套頭調角下， 頭口 性之功效。 τ /、有k升 施例揭示，然其並非用以限定本 ，在不脫離本發明之精神和範圍 改，因此本發明之保護範 定者為準。 軏圍當視

C:\Lo^o-5\Five Com inents\PK8933.ptd 第14頁 580404

C:\Logo-5\F1Ve Con 11nen t s\PK8933.ptd 第15頁

Claims (1)

1. M0404 六 、申請專利範圍 1、 ~種高爾夫球捍頭合金，其係依序將母合金、矽、 ，鐵、鉻鐵、鉬鐵、銅、鎳熔融成合金材質，=二 鑄造成高爾夫球桿頭，如此該桿頭之材質兼具&抢 鐵相及肥粒鐵相，及該合金材質除鐵以外之^ 田 鞋、銅、錄、鉻、19及氮之重量比係維持在‘〇二。、 $1.0% · -2.0% : ^ΐ·〇% :4·〇 至 7·〇% :19.5 至 9〇 5〇/〇 ·· 2. 0 至4· 0% : 〇· 〇7 至〇· 23%。 · 4· 2、 依申請專利範圍第1項所述之高爾夫球桿頭合金，复 中該母合金除鐵以外係包含〇· 〇4%之碳、〇·8〇%之矽其 !· 00% 之錳、6· 38% 之鎳、22· 9 % 之鉻、0· 90% 之鉬、、 0.03%之鱗及〇· 〇1%之硫。 3、 依申請專利範圍第丨項所述之高爾夫球桿頭合金，苴 中佔0· 07至0. 23%重量比之氮元素係用以穩定沃斯田、 鐵相及肥粒鐵相之混合組成相，以減緩肥粒鐵相 σ相脆化現象。 4、 依申請專利範圍第1項所述之高爾夫球桿頭合金，^其 中沃斯田鐵相及肥粒鐵相之體積百分比係介於-3 :-30%。 ~ 〇 依申請專利範圍第1項所述之高爾夫球桿頭合金，其 中鑄造形成之桿頭係可焊接結合不同材質之一擊球^ 板。 依申請專利範圍第5項所述之高爾夫球桿頭合金，其 中該桿頭與該擊球面板焊接結合後，以3〇〇至4〇〇之 南溫回火處理，以去除焊接產生之應力。

   580404 六、申請專利範圍 7、 依申請專利範圍第1項所述之高爾夫球桿頭合金，其 中f該合金完全熔融後取樣測量組成比例，使鐵以外 之被、矽、錳、銅、鎳、鉻、鉬及氮之重量比維持在 ^0· 07% : $1· 0% : $2· : ⑽：4· 〇 至尺 : 19· 5 至24· 5% : 2· 0 至4· 0% : 〇· 〇7 至〇· 23% 之預定值。 8、 一種高爾夫球桿頭合金之製造方法，其係包含： 依序將母合金、矽鐵、錳鐵、鉻鐵、鉬鐵、銅、鎳加 入高溫溶爐中； 使鐵以外之碳、矽、猛、銅、鎳、鉻、鉬及氮之重量 比維持在 $〇· 07% : $1· 〇% : $2· 0% : S1· : 4· 0 至 7· 0% : 19. 5 至24· 5% : 2· 0 至4· 0% : 0· 0 7 至〇· 23%，以 供形成兼具沃斯田鐵相及肥粒鐵相之穩定合金材質； 及 將利用該合金材質精密鑄造成預定形狀之高爾夫球桿 頭' 觸 9、 依申請專利範圍第8項所述之高爾夫球桿頭合金，其 中該母合金除鐵以外係包含〇· 〇4%之碳、〇· 80%之矽、 1. 0 0%之錳、6· 38%之鎳、22. 9%之鉻、0· 90%之鉬、 0 · 0 3 %之磷及〇 · 〇 1 %之硫。 1 0、依申請專利範圍第8項所述之高爾夫球桿頭合金之製 造方法，其中佔〇, 〇7至〇· 23%重量比之氮元素係用以 穩定沃斯田鐵相及肥粒鐵相之混合組成相，以減缓肥 粒鐵相發生〇·相脆化現象。 11、依申請專利範圍第8項所述之高爾夫球桿頭合金之製

   C:\Lo^o- 5\F i ve Con t i nen t s\PK8933.p td 第17頁 580404 六、申請專利範圍 造方法，其中沃斯田鐵相及肥粒鐵相之體積 維持在d〇H30%。 刀比係 1 2、2申請專利範圍第8項所述之高爾夫球桿頭合金之掣 造方法，其中鑄造形成之桿頭係可焊接結合不 之一擊球面板。 貝 13、依申請專利範圍第12項所述之高爾夫球桿頭合金之制 1方法巾該桿頭與該擊球面板焊接 衣 3。00至4G(rc之高溫回火處理，以去除焊接產生之應力 14 依申請專利範圍第8項所述之高猫土丄L 造方法，其中在該合金完全炫U =桿頭合·金之製 ，使鐵以外之碳、石夕、锰、鋼、2樣測量組成比例 量比維持在$〇· 07% : ‘1. 〇% : 、路、顧及氮之重 r定:r9.5 至 24.5%:2.° 至^ ^2· 〇% ： ^1.0% ： 4.

   C: \Logo--5\Fi ve Cont inents\PK8933.ptd 第18頁