高尔夫球杆头合金及高尔夫球杆头制造方法与流程

1.本发明关于一种高尔夫球杆头合金，尤其是一种具有高强度的高尔夫球杆头合金，以及以该高尔夫球杆头合金制造高尔夫球杆头的方法。


背景技术：

2.钛合金(例如，ti-72s)因兼具良好的强度、耐蚀性以及耐热性，所以被广泛的用以作为高尔夫球杆头合金，例如上述ti-72s的高尔夫球杆头合金包含以重量百分比计为6.5～7.5％的铝、1.55～1.95％的铁、0.12～0.16％的硅、0.11～0.15％的氧，其余比例为钛及不可避免的杂质，如此，该现有高尔夫球杆头合金所制成的高尔夫球杆头可以具有一预定的强度，为使用者带来合适的打感。
3.但是，上述现有高尔夫球杆头合金在铸造的过程中，由于上述高尔夫球杆头合金中的特定金属比例组成，而容易造成高尔夫球杆头合金的偏析现象，即，该高尔夫球杆头合金所制造的高尔夫球杆头中，容易造成该高尔夫球杆头的晶粒内部形成原子分布不均匀，因此，以该高尔夫球杆头合金铸造成高尔夫球杆头时容易产生该偏析现象的缺陷，并会造成高尔夫球杆头强度的降低，进而造成高尔夫球杆头生产良率的下降。
4.有鉴于此，现有的高尔夫球杆头合金确实仍有加以改善的必要。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明的目的是提供一种高尔夫球杆头合金，可以提升以该高尔夫球杆头合金所制成高尔夫球杆头强度。
6.本发明的次一目的是提供一种高尔夫球杆头制造方法，可以提升高尔夫球杆头生产良率。
7.本发明全文所记载的组件及构件使用“一”或“一个”的量词，仅是为了方便使用且提供本发明范围的通常意义；于本发明中应被解读为包括一个或至少一个，且单一的概念也包括复数的情况，除非其明显意指其他意思。
8.本发明的高尔夫球杆头合金，包含：以重量百分比计为7～8％的铝、2～ 3％的钼、1.4～2.0％的铬、0.5～1.1％的钒、0.35～1％的硅，其余为平衡量的钛及不可避免的杂质。
9.据此，本发明的高尔夫球杆头合金，通过铝、钼、铬、钒及硅的组成配比，可以析出较多的第二相，进而使本发明的高尔夫球杆头合金具有较佳的抗拉强度、降伏强度及硬度，从而使得以该高尔夫球杆头合金制造获得的高尔夫球杆头具有较佳的强度，并且，通过本发明高尔夫球杆头合金的组成 (如，以铬代替现有高尔夫球杆头合金中的铁，及含有钼及钒)，可以避免合金晶体中原子排列上的不均匀现象，以避免偏析现象以及差排滑移等缺陷产生，有助于提升该高尔夫球杆头合金的强度，使由该高尔夫球杆头合金制造的高尔夫球杆头(或其打击面板)在打击时不易变形或破裂，进而可以实现提升高尔夫球杆头质量的功效。此外，以本发明的高尔夫球杆头合金制造高尔夫球杆头时，可以避免制作出来的高尔夫球杆头形成缺陷，以及制作出高强度的高尔夫球杆头，可以实现提升该高尔夫球杆头生产
良率的功效。
10.本发明的高尔夫球杆头制造方法，包含：以上述的高尔夫球杆头合金制成一高尔夫球杆头；及于400～700℃加热该高尔夫球杆头0.5～1.5小时进行时效处理。
11.本发明的另一高尔夫球杆头制造方法，包含：以上述的高尔夫球杆头合金制成一打击面板；将该打击面板焊接于一杆头本体以形成一高尔夫球杆头；及将该打击面板焊接于一杆头本体以形成一高尔夫球杆头；及于400～ 700℃加热该高尔夫球杆头0.5～1.5小时进行时效处理。
12.因此，本发明的高尔夫球杆头制造方法，通过以本发明的高尔夫球杆头合金制造高尔夫球杆头，可以避免制作出来的高尔夫球杆头具有偏析现象以及差排滑移等缺陷，以及制作出高强度的高尔夫球杆头，可以实现提升该高尔夫球杆头生产良率的功效。
13.其中，该高尔夫球杆头合金可以包含以重量百分比计为2.2～2.8％的钼。如此，该高尔夫球杆头合金可以通过钼的调整，以具有高降伏强度，具有可以制成高强度高尔夫球杆头的功效。
14.其中，该高尔夫球杆头合金的钼当量可以为-6.20～-1.38。如此，通过调整该钼当量，可以使该高尔夫球杆头合金产生β相，具有使该高尔夫球杆头合金制成该高尔夫球杆头时形成α β相的功效。
15.其中，该高尔夫球杆头合金的铝当量可以为7.7～8.7。如此，通过调整该铝当量，可以使该高尔夫球杆头合金产生β相，具有使该高尔夫球杆头合金制成该高尔夫球杆头时形成α β相的功效。
16.其中，进行时效处理后的高尔夫球杆头的相组织可以包含70～90％的α相、5～15％的β相及10～26％的ti3al相。如此，可以使该高尔夫球杆头合金包含除了α相 β相以外的第二相，具有增加降伏强度以及硬度上升的功效。
17.其中，于450～550℃加热该高尔夫球杆头0.5～1.5小时进行时效处理。如此，可以避免制作出来的高尔夫球杆头具有偏析现象以及差排滑移等缺陷，以及制作出高强度的高尔夫球杆头，可以实现提升该高尔夫球杆头生产良率的功效。
具体实施方式
18.为让本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文列举本发明的较佳实施例，作详细说明如下：
19.本发明的高尔夫球杆头合金的一较佳实施例，包含：以重量百分比计为 7～8％的铝(al)、2～3％的钼(mo)、1.4～2.0％的铬(cr)、0.5～1.1％的钒 (v)、0.35％～1的硅(si)、其余为平衡量的钛(ti)及不可避免的杂质，该高尔夫球杆头合金较佳可以包含2.2～2.8％的钼，另外，该不可避免的杂质可以包含钨(w)、锡(sn)、氧(o)、铌(nb)、钽(ta)、镍(ni)、钴(co)、锰(mn)、锆(zr)中的至少一种元素。
20.详言之，铬、硅、钼及钒可以使该高尔夫球杆头合金具有预定的强度，且，钼及钒可以提供该高尔夫球杆头合金较佳的塑变性，以利后续的加工铸造作业，此外，该钼及钒可以避免以该高尔夫球杆头合金进行加工铸造时发生偏析现象。
21.其中，钼当量([mo]
eq
)及铝当量([al]
eq
)影响该高尔夫球杆头合金中的α相及β相的组成，该钼当量及该铝当量指将可以与钼金属或铝金属产生同样效果的不同金属元素，
分别如下式以一倍率进行表示后，当一合金中具有上述可以与钼金属或铝金属产生同样效果的各元素时，将各元素的重量百分比分别乘以该倍率后相加，即为该合金中钼金属或铝金属所能实现的总效果。该高尔夫球杆头合金的钼当量如式1所示。
[0022]
式1：
[0023]
[mo]
eq
＝1mo 1.25v 0.59w 0.28nb 0.22ta 1.93fe 1.84cr 1.5cu 2.46n i 2.67co 2.26mn 0.3sn 0.47zr 3.01si-1.47al
[0024]
该高尔夫球杆头合金的铝当量如式2所示。
[0025]
式2：
[0026]
[al]
eq
＝1al 1/3sn 1/6zr
[0027]
通过调整该高尔夫球杆头合金的组成配比，可以使该高尔夫球杆头合金具有符合预定的钼当量及铝当量，在本实施例中，该钼当量为-6.20～-1.38，该铝当量为7.7～8.7，该钼当量及该铝当量可以使该高尔夫球杆头合金增加β相，以形成α β相，如此，可以以该高尔夫球杆头合金制成高降伏强度的高尔夫球杆头，具有形成良好强度的高尔夫球杆头的作用。
[0028]
为了证实本发明高尔夫球杆头合金所制成的高尔夫球杆头，确实具有良好的强度，遂测量如表1所示的现有ti-72s合金(第1组)及本发明的一实施例(第2组)制作成高尔夫球杆头后，分别经600℃的时效温度进行时效处理1小时后的机械性质，其结果如表2所示。
[0029]
表1、本试验各组高尔夫球杆头合金的组成配比
[0030]
组别almovcrsionfeti17.25
‑‑‑
0.140.130.011.83bal27.412.540.761.620.350.130.02-bal
[0031]
表2、各组合金的机械性质
[0032]
组别抗拉强度(ksi)降伏强度(ksi)杨氏系数(gpa)第1组155～175145～165110～130第2组176～185170～180110～130
[0033]
依据上述试验结果可以得知，以本发明高尔夫球杆头合金制成的高尔夫球杆头之抗拉强度及降伏强度，皆高于现有高尔夫球杆头合金ti-72s所制成的高尔夫球杆头，显示本发明高尔夫球杆头合金制成的高尔夫球杆头确实具有高强度。
[0034]
值得注意的是，合金在固态下具有两种异构体，分别为常温下α相以及高温下的β相，在合金升温的过程中会形成α相及β相之间的相变，而当以预定的时效温度下对合金进行热处理时，可以使合金析出α相 β相以外的第二相，该第二相指α相及β相以外其他相的总称，该第二相的存在有助于增加降伏强度以使材料的硬度上升，即称为析出硬化 (precipitation hardening)，经观察本发明高尔夫球杆头合金，在600℃的时效温度下进行加热后的相组织可以得知，该高尔夫球杆头合金包含70～ 90％的α相、5～15％的β相及10～26％的ti3al相，另外，在500℃的时效温度下进行加热后的相组织可以得知，该高尔夫球杆头合金包含60～80％的α相、5～15％的β相及15～26％的ti3al相，如此，该高尔夫球杆头合金可以通过析出10～25％的ti3al相而具有良好的降伏强度及硬度。另外，继续观察现有ti-72s合金及本发明高尔夫球杆头合金的一实施例，在600℃及 500℃的时效温度下所
形成的相组织的比例，以观察第二相的析出情形，其结果如表3所示。
[0035]
表3、各组合金的相比例
[0036][0037]
依据上述结果可以得知，现有的高尔夫球杆头合金ti-72s(第1组)析出的第二相仅有0.5％(ti5si3)，而本发明高尔夫球杆头合金析出的第二相具有12.8～28.8％(ti3al、ti5si3及拉佛斯相)，显示本发明高尔夫球杆头合金确实可以析出较多的第二相而具有高强度。此外，合金晶体中的原子因局部不规则的排列，而造成晶体晶格排列的错位移动称为差排滑移 (dislocation)，差排滑移被视为合金中的缺陷，会造成金属的变形，如果可以避免差排滑移的发生就可以使金属硬化，因此，本发明高尔夫球杆头合金具有较佳的强度，即显示本发明高尔夫球杆头合金组成也可以避免差排滑移的发生，以降低合金缺陷的发生，在制成高尔夫球杆头时，相较于现有 ti-72s合金，本发明高尔夫球杆头合金可以形成较佳的机械性质(抗拉强度及降伏强度)，以及避免制作出来的高尔夫球杆头具有偏析现象以及差排滑移等缺陷，以提高以该高尔夫球杆头合金所制成的高尔夫球杆头的品质。
[0038]
举例而言，本发明高尔夫球杆头合金可以用以制造一高尔夫球杆头，或者用以制造该高尔夫球杆头的一部分组件，本发明不予限制，在本实施例中，该高尔夫球杆头合金用以制造高尔夫球杆头的一打击面板，可以依据杆头的种类及型号，将该高尔夫球杆头合金铸造成具有预定形状的打击面板。继续将该打击面板焊接于一杆头本体以形成该高尔夫球杆头，以400～700℃加热该高尔夫球杆头0.5～1.5小时进行时效处理，较佳地，以450～550℃加热该高尔夫球杆头0.5～1.5小时进行时效处理，借此使该打击面板的机械性质以及塑
性产生变化，以使该打击面板具有176～200ksi的抗拉强度、170～ 190ksi的降伏强度以及4.39～4.43g/cm3的密度，而具有良好的机械性质。另外，通过将该打击面板焊接于该杆头本体后再进行时效处理，可以避免该打击面板产生尺寸上的改变而无法焊接于该杆头本体上。
[0039]
表4、不同时效温度的机械性质
[0040]
时效温度抗拉强度(ksi)降伏强度(ksi)杨氏系数(gpa)600℃176～185170～180110～130500℃186～200181～190131～150
[0041] 此外，测量本发明的一实施例(表1第2组)分别经500℃及600℃之时效温度进行时效处理1小时后的机械性质，其结果如表3所示，当以500℃加热该高尔夫球杆头1小时进行时效处理时，相较于600℃的时效温度进行时效处理1小时，可以使该高尔夫球杆头具有更佳机械性质。
[0042]
综上所述，本发明高尔夫球杆头合金，通过铝、钼、铬、钒及硅的组成配比，可以析出较多的第二相，进而使本发明的高尔夫球杆头合金具有较佳的抗拉强度、降伏强度及硬度，因而以该高尔夫球杆头合金制造获得的高尔夫球杆头具有较佳的强度，并且，通过本发明高尔夫球杆头合金的组成(如，以铬代替现有高尔夫球杆头合金中的铁，及含有钼及钒)，可以避免合金晶体中原子排列上的不均匀现象，以避免偏析现象以及差排滑移等缺陷产生，有助于提升该高尔夫球杆头合金的强度，使由该高尔夫球杆头合金制造的高尔夫球杆头(或其打击面板)在打击时不易变形或破裂，进而可以实现提升高尔夫球杆头质量的功效。此外，以本发明的高尔夫球杆头合金制造高尔夫球杆头时，可以避免制作出来的高尔夫球杆头形成缺陷，以及制作出高强度的高尔夫球杆头，可以实现提升该高尔夫球杆头生产良率的功效。
[0043]
虽然本发明已利用上述较佳实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种更动与修改仍属本发明所保护的技术范畴，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。