高尔夫球杆头合金及高尔夫球杆头合金板材的制造方法

技术领域

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及高尔夫球杆头合金板材的制造方法。

背景技术

钛合金因兼具良好的强度、耐蚀性以及耐热性，所以被广泛的用以作为成型高尔夫球杆头的材料，例如，现有用以成型高尔夫球杆头的钛合金包含5.5～6.75重量份的铝、3.5～4.5重量份的钒，1～2重量份的铬，0.4重量份以下的铁、0.05～0.15重量份的硅以及平衡量的钛。如此，该现有的钛合金所制成的高尔夫球杆头可具有较佳的强度，可以具有较佳的耐磨性及抗变形能力。但是，该现有钛合金所制成的高尔夫球杆头的强度，依然无法负荷用户越来越强的击球力道。

现有的高尔夫球杆头合金确实仍有加以改善的必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种高尔夫球杆头合金，可使该高尔夫球杆头合金所制成高尔夫球杆头本体或打击面板具有较佳强度。

本发明的次一目的是提供一种高尔夫球杆头的合金板材的制造方法，该板材具有较佳强度，可以用以制成打击面板。

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。

本发明的高尔夫球杆头合金，包含：5.5～6.75重量份的铝、3.5～4.5重量份的钒、1～2重量份的铬、0.15～0.25重量份的铁、0.05～0.15重量份的硅、小于或等于0.05重量份且不为0的氮、0.25～0.45重量份的氧以及平衡量的钛。

本发明的高尔夫球杆头合金板材的制造方法，包括：提供一如权利要求1的高尔夫球杆头合金以作为一合金基材；将该合金基材形成1～5mm厚度的一板胚；将该板胚以700～1000℃进行一固溶处理3～9分钟；及将固溶处理后的板胚以500～700℃进行时效处理30～90分钟。

因此，本发明的高尔夫球杆头合金，通过提高氧元素的含量，以使该合金形成特定的组成配比，借此，使氧元素可以达到有效量，以占据钛晶体晶格的间隙位置，以阻挡差排滑移而使得合金的变形不易发生，可以实现提高该尔夫球杆头合金的强度的功效。此外，本发明高尔夫球杆头合金板材的制造方法，依序进行固溶处理以及时效处理等热处理加工后，所形成的合金板材，可以进一步提升该高尔夫球杆头合金的机械性质，以制成具有较佳强度的打击面板，为本发明的功效。

其中，可以将该板胚以830～930℃进行该固溶处理5～7分钟。如此，该固溶处理可以使该合金中的多种相可以溶入合金的固溶体中，可以具有有助于提升后续的热处理效果的功效。

其中，可以将固溶处理后的板胚以600～700℃进行时效处理45～75分钟。如此，可以具有进一步提升该板胚机械性质的功效。

其中，可以将固溶处理后的板胚以600℃进行时效处理60分钟。如此，可以使该合金板材具有更佳的机械性质的功效。

附图说明

图1：本发明一实施例的合金相图。

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，下文列举本发明的较佳实施例，并配合所附图式作详细说明；此外，在不同图式中标示相同符号者视为相同，会省略其说明。

本发明高尔夫球杆头合金的一较佳实施例，包含铝(Al)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、硅(Si)、氮(N)、氧(O)以及平衡量的钛(Ti)。如此，该高尔夫球杆头合金可以形成一钛合金，该高尔夫球杆头合金可成型为高尔夫球杆头的一杆头本体或一打击面板，本发明不予限制。

具体而言，该高尔夫球杆头合金包含5.5～6.75重量份的铝、3.5～4.5重量份的钒、1～2重量份的铬、0.15～0.25重量份的铁、0.05～0.15重量份的硅、小于或等于0.05重量份且不为0的氮、0.25～0.45重量份的氧以及平衡量的钛。其中，铝金属可以稳定钛合金的α相，可以提升高尔夫球杆头合金制成杆头的成型率。钒可以溶入合金晶格后可维持晶格的稳定，故于高尔夫球杆头合金中添加钒，可提升该杆头的强度，且钒还可以提供该高尔夫球杆头合金较佳的塑变性，以利进行加工作业。

另外，合金晶体中的原子会因为局部不规则的排列，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。而铁原子可对上述差排滑移形成阻碍，因此，添加铁可以提升合金的抗拉强度。另外，铬及硅可以使该高尔夫球杆头合金所形成的杆头具有预定的强度。

值得注意的是，氧为α相的稳定元素，可以提升高尔夫球杆头合金制成杆头的成型率外，氧元素可以占据钛晶体晶格的间隙位置(Interstitial)。进一步讲，合金的强度即为合金的抗变形能力，而合金的差排滑移会造成合金的变形，因此，当氧元素占据晶格的间隙位置后，可以阻挡差排滑移而使得合金的变形不易发生，而可以实现提升强度的效果。此外，一般在形成合金的过程中，氧元素通常为不可避免的杂质，而仅占非常微小的量。相较于此，本发明高尔夫球杆头合金中通过将氧添加至0.25～0.45重量份，可使该合金具有较佳的强度。

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。该高尔夫球杆头合金可以压制形成多个合金锭，并可以将该多个合金锭以1400～1900℃熔炼形成一合金棒，如此，通过小体积的多个合金锭形成大体积的合金棒，相较于直接熔制成一大体积的合金棒，可以提升该合金棒的金属分布均匀性。在本实施例中，继续可以将该合金棒形成一板胚，可用以制作高尔夫球杆头的打击面板。例如可以锻打或者热轧等方式形成1～5mm厚度的该板胚，本发明不予限制。

继续将该板胚以700～1000℃进行一固溶处理3～9分钟，该固溶处理可以使该合金中的多种相可以溶入合金的固溶体中，如此，不仅可以提升合金的强度，也有助于提升后续的热处理效果。继续将固溶处理后的板胚以500～700℃进行时效处理30～90分钟，该时效处理可以进一步提升该板胚的机械性质。如此，可以获得一合金板材。在另一实施例中，可以830～930℃进行该固溶处理5～7分钟，以600～700℃进行时效处理45～75分钟以获得该合金板材。

为了证实以本发明高尔夫球杆头合金组成确实具有良好的强度，遂测量如表1所示的现有钛合金(第1组)以及本发明的钛合金(第2、3组)分别经930℃的固溶处理后，进行600℃时效处理后的机械性质，其结果如表2所示。

表1、本试验各组高尔夫球杆头合金的组成配比(重量份)

表2、各组的机械性质

依据上述试验结果可知，以本发明高尔夫球杆头合金(第2、3组)的抗拉强度及降伏强度，都高于现有钛合金(第1组)。再者，相较于现有钛合金，本发明高尔夫球杆头合金通过将氧添加至0.25～0.45重量份，进而可以提升本发明高尔夫球杆头合金制成的高尔夫球杆头的强度。另外，请参照图1所示，本发明第2组高尔夫球杆头合金的相图显示，在700℃进行时效处理时可以使该第2组的合金具有最大比例的α相(约85％)，以及具有适当比例的β相的组成。α相可以提供合金强度，而β相可以提供合金延展性。因此，本发明高尔夫球杆头合金第2组的合金组成，于特定的加工条件下可以维持强度。

此外，分别对现有钛合金(第1组)制成的合金板材与本发明高尔夫球杆头合金(第2组)制成的合金板材进行炮击测试，现有钛合金的合金板材在经过1250下炮击测试后，炮击面凹陷0.2mm。而本发明高尔夫球杆头合金的合金板材在经过1250下炮击测试后，炮击面凹陷0.15mm。显示相较于现有钛合金，本发明高尔夫球杆头合金板材可以制成具有良好强度的打击面板。

另外，测量本发明的实施例(表1的第2、3组)分别经600℃及650℃的时效温度进行时效处理60分后的机械性质，其结果如表3所示，不论是第2组还是第3组的合金组成，当以600℃的时效温度进行时效处理60分，相较于650℃的时效温度进行时效处理60分，可以使该合金板材具有更佳的机械性质。

表3、不同时效温度的机械性质

综上所述，本发明的高尔夫球杆头合金，通过提高氧元素的含量，以使该合金形成特定的组成配比，借此，使氧元素可以达到有效量，以占据钛晶体晶格的间隙位置，以阻挡差排滑移而使得合金的变形不易发生，可以实现提高该尔夫球杆头合金的强度的功效。此外，以本发明高尔夫球杆头合金，依序进行固溶处理以及时效处理等热处理加工后，所形成的合金板材，可以进一步提升该高尔夫球杆头合金的机械性质，以制成具有较佳强度的打击面板，为本发明的功效。

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的内，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包含权利要求所记载的文义及均等范围内的所有变更。并且，上述的多个实施例能够组合时，则本发明包含任意组合的实施态样。