合金及高尔夫球杆头与打击面板的制造方法

技术领域

本发明关于一种合金，尤其是一种具有高强度的用于成型高尔夫球杆头的合金，以及该合金的高尔夫球杆头与打击面板的制造方法。

背景技术

不锈钢因兼具良好的强度、耐蚀性以及不易生锈等特性，所以被用以作为成型高尔夫球杆头的材料之一，例如，现有用以成型高尔夫球杆头的不锈钢合金包含以重量百分比计0.1～0.15％的碳、0.5～1％的硅，3.5～4.5％的镍，14.5～15.5％的铬、2～2.5％的钼以及平衡量的铁。如此，该现有的不锈钢合金所制成的高尔夫球杆头可具有较佳的强度，可以具有较佳的耐蚀性。但是，该现有不锈钢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。

有鉴于此，现有的不锈钢合金确实仍有加以改善的必要。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种合金，可使该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与打击面板的制造方法，使高尔夫球杆头的杆头本体或打击面板具有较佳机械性质。

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。

本发明的合金，用于成型一高尔夫球杆头，包含：以重量百分比计12～14％的铬、4.5～5.5％的镍、1～2％的硅、0.5～1％的锰、0.5～1％的钼、0.1～0.15％的碳、平衡量的铁及不可避免的杂质。

本发明的高尔夫球杆头制造方法，包含：以该合金制成一高尔夫球杆头半成品；及对该高尔夫球杆头半成品依序以1000～1100℃进行一固溶处理60～120分钟，以-73～-100℃进行一深冷处理470～490分钟及以450～524℃进行时效处理230～250分钟。

本发明的高尔夫球杆头的打击面板制造方法，包含：以该合金制成一打击面板半成品；及对该打击面板半成品依序以1000～1100℃进行一固溶处理60～120分钟，以-73～-100℃进行一深冷处理470～490分钟及以450～524℃进行时效处理230～250分钟。

因此，本发明的合金，相较于现有不锈钢合金，通过提高硅、镍含量并降低铬、钼含量以形成特定的元素组成配比，可以提升该合金所制成的高尔夫球杆头强度。此外，本发明的高尔夫球杆头制造方法及打击面板制造方法，以本发明合金成型该高尔夫球杆头半成品或打击面板半成品后，依序对该高尔夫球杆头半成品或打击面板半成品进行固溶处理、深冷处理以及时效处理等加工后，所形成的高尔夫球杆头或打击面板，可以进一步提升该高尔夫球杆头或打击面板的机械性质，为本发明的功效。

其中，该合金可以包含以重量百分比计为12～13％的铬。如此，可以使该合金具有较佳的耐腐蚀耐锈能力的功效。

其中，该合金可以包含以重量百分比计为4.5～5.2％的镍。如此，可以使该合金具有较佳的可塑性及韧性的功效。

其中，该合金可以包含以重量百分比计为1.3～1.8％的硅。如此，可以提升该合金的屈服强度，以及避免过多的硅造成高尔夫球杆头硬度及伸长率的下降。具有使该合金兼具较佳的屈服强度以及伸长率的功效。

其中，该合金可以包含以重量百分比计为12～13％的铬、4.5～5.2％的镍及1.3～1.8％的硅。如此，该合金的镍与铬可以形成一较佳比例，且具有适当比例的硅。如此，可以进一步提高该合金对非氧化性介质的耐蚀性，以及具有较佳机械性质的功效。

其中，可以对该深冷处理后的高尔夫球杆头半成品及打击面板半成品，以472℃进行该时效处理240min。如此，可以具有制成更佳机械性质的高尔夫球杆头或打击面板的功效。

其中，依序经该固溶处理、该深冷处理及该时效处理后的高尔夫球杆头半成品及打击面板半成品的抗拉强度可以为220～250Ksi，屈服强度为180～210Ksi，伸长率为5～15％及硬度为44～50HRC。如此，可以具有制作出良好机械性质的高尔夫球杆头或打击面板的功效。

附图说明

图1：比较不同温度时效处理后的高尔夫球杆头抗拉强度直方图；

图2：比较不同温度时效处理后的高尔夫球杆头屈服强度直方图；

图3：比较不同温度时效处理后的高尔夫球杆头伸长率直方图；

图4：比较不同温度时效处理后的高尔夫球杆头硬度直方图。

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，并配合附图作详细说明；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。

本发明合金的一较佳实施例，包含铬(Cr)、镍(Ni)、硅(Si)、锰(Mn)、钼(Mo)、碳(C)，平衡量的铁(Fe)及不可避免的杂质。如此，该合金可以用以成型为高尔夫球杆头的一杆头本体或一打击面板。

具体而言，该合金包含重量百分比计12～14％的铬、4.5～5.5％的镍、1～2％的硅、0.5～1％的锰、0.5～1％的钼及0.5～0.15％的碳。其中，铬金属为决定不锈钢性质的重要金属元素，可以使该合金具有较佳的耐腐蚀耐锈能力。较佳地，该合金可以包含重量百分比计12～13％的铬。镍金属可以影响钢的晶体结构，详言之，镍可以使该合金形成奥氏体结构，进而使该合金具有较佳的可塑性及韧性。另外，该合金中可以具有重量百分比计4.5～5.2％的镍，以使镍与铬形成一较佳比例，可以进一步提高该合金对非氧化性介质(例如，稀土元素、磷酸等)的耐蚀性。

硅可以提升该合金的抗氧化能力，以避免该合金产生锈蚀。另外，硅可以提升合金中奥氏体的硬度及强度，即，添加硅可以提升该合金的屈服强度。值得注意的是，马氏体可以使不锈钢具有良好的硬度及韧性，添加过多的硅会减少该合金的马氏体的形成，进而造成高尔夫球杆头硬度的下降。并且，添加硅虽然有助于该合金的屈服强度的提升，但是，硅与该合金的伸长率成负相关。因此，该合金较佳地包含重量百分比1.3～1.8％的硅，以使该合金可以兼具较佳的屈服强度以及伸长率。此外，该合金中添加锰及碳可用以稳定奥氏体的形成，而添加钼可以提升该合金的耐蚀性。因此，在另一实施例中，该合金可以包含重量百分比计12～13％的铬、4.5～5.2％的镍、1.3～1.8％的硅、0.5～1％的锰、0.5～1％的钼、0.1～0.15％的碳、平衡量的铁及不可避免的杂质。

本发明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。例如，可以将该合金浇铸形成一高尔夫球杆头半成品。或者，可以将该合金形成一板胚后，以该板胚制作一打击面板半成品。该高尔夫球杆头半成品或该打击面板半成品可以1000～1100℃进行一固溶处理60～120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，不仅可以提升该合金的强度，也有助于提升后续的热处理效果。继续将固溶处理后的高尔夫球杆头半成品或该打击面板半成品以-73～-100℃进行一深冷处理470～490分钟。即，将固溶处理后的高尔夫球杆头半成品或该打击面板半成品进行冷却，以将奥氏体转变为马氏体借此以提高硬度。继续将深冷处理后的高尔夫球杆头半成品或该打击面板半成品以450～524℃进行时效处理230～250分钟，该时效处理可以进一步提升该高尔夫球杆头半成品或该打击面板半成品的机械性质，如此，可以获得具有良好强度的一高尔夫球杆头或一打击面板。

为了证实以本发明合金的组成确实具有良好的强度，以下以制作高尔夫球杆头为例，遂测量如表1所示的现有的不锈钢合金(第1组)以及本发明的合金(第2组)分别制作成该高尔夫球杆头半成品后，再经1040℃的固溶处理90min、-73℃深冷处理480min及472℃的时效处理240min后的机械性质，其结果如表2所示。

表1、本试验各组合金的组成配比(重量％)

表2、各组合金的机械性质

依据上述试验结果可知，以本发明合金(第2组)制成的高尔夫球杆头的抗拉强度、屈服强度及硬度，皆高于现有不锈钢合金(第1组)制成的高尔夫球杆头，显示本发明合金制成的高尔夫球杆头确实具有高强度。另外，经测试本发明合金制成的高尔夫球杆头的具有5～15％的伸长率，如此，该高尔夫球杆头具有较佳的韧性。并且，本发明合金制成的高尔夫球杆头的密度为7.63～7.70g/cm

此外，分别对现有不锈钢合金(第1组)制成的高尔夫球杆头与本发明合金(第2组)制成的高尔夫球杆头进行炮击测试，现有不锈钢合金的高尔夫球杆头在经过约2700下炮击后，杆头打击面(face)以及底部(sole)即产生破裂。而本发明合金的高尔夫球杆头之打击面及底部则可以承受4000～4900下炮击而不会产生破裂。显示相较于现有不锈钢合金，本发明合金可以制成具有良好强度的高尔夫球杆头或打击面板。

请参照图1～图4所示，为测量以表3所示的各组本发明合金制成一杆头半成品后，该杆头半成品分别经1040℃的固溶处理90min、-73℃深冷处理480min及以如表4所示的不同时效温度(A～D组)进行时效处理240min后，形成一高尔夫球杆头的机械性质。

表3、各组本发明合金的组成配比(重量％)

表4、各组时效处理的时效温度

其中，如表3所示，第3组的合金，包含接近上述铬、镍、硅、锰、钼、碳的重量百分比范围下限的组成，以及平衡量的铁。另外，第4组的合金，包含接近上述铬、镍、硅、锰、钼、碳的重量百分比范围上限的组成，以及平衡量的铁。据此，图1～图4分别显示，具有上述下限配比(第3组)及上限配比(第4组)的合金组成的高尔夫球杆头的抗拉强度(图1)、屈服强度(图2)、伸长率(图3)及硬度(图4)。

由图1～图4可知，以本发明合金的组成配比的范围，确实可以制作出高于现有的不锈钢合金机械性质的高尔夫球杆头。值得注意的是，经过B组的时效温度进行时效处理240min后，该高尔夫球杆头的屈服强度(图2，B3、B4)高于其他时效温度处理后的高尔夫球杆头(图2，A3、A4、C3、C4、D3、D4)。因此，该杆头半成品分别以1040℃进行该固溶处理90min、以-73℃进行该深冷处理480min及以472℃进行该时效处理240min后，可以制成具有更佳的机械性质的高尔夫球杆头。

综上所述，本发明的合金，相较于现有不锈钢合金，通过提高硅、镍含量并降低铬、钼含量以形成特定的元素组成配比，可以提升该合金所制成的高尔夫球杆头强度。此外，本发明的高尔夫球杆头制造方法及打击面板制造方法，以本发明合金成型该高尔夫球杆头半成品或打击面板半成品后，依序对该高尔夫球杆头半成品或打击面板半成品进行固溶处理、深冷处理以及时效处理等加工后，所形成的高尔夫球杆头或打击面板，可以进一步提升该高尔夫球杆头或打击面板的机械性质，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包含权利要求书所记载的文义及均等范围内的所有变更。