CN111850424A

CN111850424A - 高尔夫杆头合金材料及高尔夫杆头

Info

Publication number: CN111850424A
Application number: CN201910360213.8A
Authority: CN
Inventors: 苏瑞明; 费友仁; 赵志烨
Original assignee: O-Ta Precision Industry Co ltd
Current assignee: O-Ta Precision Industry Co ltd
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2020-10-30

Abstract

一种高尔夫杆头合金材料包括铁、12.5wt％至16wt％的铬、3.5wt％至4.5wt％的镍、2.5wt％至3.5wt％的铜、0.5wt％至0.8wt％的硅、0.5wt％至0.8wt％的锰以及总和为0.15wt％至0.45wt％的钼与铌。高尔夫杆头合金材料可兼具有良好的机械性质，使高尔夫杆头可具有良好的机械性质，不仅符合业界对于高尔夫杆头的要求，还可进一步扩大有效击球区、降低杆头重心及强化打击面板。

Description

高尔夫杆头合金材料及高尔夫杆头

技术领域

本发明涉及一种合金材料及杆头，尤其涉及一种高尔夫杆头合金材料及高尔夫杆头。

背景技术

目前应用在高尔夫球杆的材料，以钛系合金与不锈钢为主要材料，钛系合金例如64钛合金、2041钛合金及15333，不锈钢例如17-4PH不锈钢、465SS不锈钢、431SS不锈钢、450SS不锈钢及455SS不锈钢。

依据高尔夫球杆的种类的不同，高尔夫球杆的杆头可分为木杆的杆头、铁杆的杆头以及推杆的杆头。木杆用于第一击的开球，打击时必须打得远、直、准；为了扩大有效击球区，木杆的杆头造型发展上朝向大型化，球杆整体发展则朝向轻量化，故一般选用钛合金作为木杆的杆头材料。铁杆主要要打直与准，故铁杆的杆头材质主要以不锈钢为主，铁杆的杆头的发展方向为扩大有效击球区及高吸振效果。推杆用于将果岭的球击入洞中，推杆的杆头需能控制球的方向与距离，故在设计上需要使杆头与中管杆配合时打击面不旋转，而在制造上推杆的杆头则使用精密铸造或电脑化数值控制加工(CNC)制程，而在材料上一般选用不锈钢。

目前高尔夫杆头的设计方向趋向于：大型化、低重心以及低空气阻力与凹背式打击面板。藉由大型化的设计，增大杆头的有效击球区，以提高成功击球机率并增加击球距离。藉由低重心、低空气阻力及凹背式打击面板的设计，达到稳定的挥击性与较佳的击球点位置，从而增加扭转惯性及提高击球距离。

由上述可见，为达到成功击球与良好击球点、增加扭转惯性、提高击球飞行角度等目的，目前高尔夫杆头朝扩大有效击球区、降低杆头重心及强化打击面板的方向设计及制造。为能扩大有效击球区、降低杆头重心及强化打击面板，目前工业量产的高尔夫杆头必须具有良好的最大抗拉强度、延伸率等机械性质以及良好的耐腐蚀性。于机械性质方面，木杆的杆头的最大抗拉强度需要大于100千磅力/平方英寸(ksi)且延伸率至少为8％，铁杆的杆头的最大抗拉强度需要大于160ksi且延伸率至少为10％；于耐腐蚀性方面，杆头则需通过盐雾测试(浓度为5％的氯化钠水溶液、测试温度为35℃且测试时间为72小时)。

目前商用高尔夫杆头材料虽然可以符合上述最大抗拉强度、延伸率等机械性质以及耐腐蚀性的要求标准，并能在现阶段扩大有效击球区、降低杆头重心及强化打击面板，但目前商用高尔夫杆头材料的性质仍有所局限，而难以进一步扩大有效击球区、降低杆头重心及强化打击面板。

本“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”中所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中普通技术人员所知道的公知技术。此外，在“背景技术”中所揭露的内容并不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被所属技术领域中普通技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高尔夫杆头合金材料及高尔夫杆头，具有优化的机械性质及耐腐蚀性。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明所采取的技术方案是使高尔夫杆头合金材料包括铬、镍、铜、硅、锰、钼、铌及铁。以高尔夫杆头合金材料的总重量为基准，铬的含量为12.5重量百分比(wt％)至16wt％，镍的含量为3.5wt％至4.5wt％，铜的含量为2.5wt％至3.5wt％，硅的含量为0.5wt％至0.8wt％，锰的含量为0.5wt％至0.8wt％，且钼的含量与铌的含量的总和为0.15wt％至0.45wt％。

在本发明的一实施例中，高尔夫杆头合金材料更包括碳及氮，且以所述高尔夫杆头合金材料的总重量为基准，碳的含量与氮的含量的总和为0.10wt％至0.22wt％。

在本发明的一实施例中，高尔夫杆头合金材料的相组成包括麻田散相、肥粒铁相及沃斯田铁相，且以高尔夫杆头合金材料的的总重量为基准，肥粒铁相的含量为10wt％至15wt％，且沃斯田铁相为10wt％至20wt％。

在本发明的一实施例中，以高尔夫杆头合金材料的总重量为基准，钼的含量与铌的含量的总和为0.25wt％至0.45wt％。

在本发明的一实施例中，以高尔夫杆头合金材料的总重量为基准，碳的含量与氮的含量的总和为0.10wt％至0.20wt％。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明所采取的技术方案是使高尔夫杆头由上述的高尔夫杆头合金材料所制成。

本发明中，由于高尔夫杆头合金材料包含特定含量范围的铬、镍、铜、硅、锰、钼、铌及铁，本发明的高尔夫杆头合金材料可兼具有200ksi以上的最大抗拉强度、180ksi以上的降伏强度、10％以上的延伸率以及HRc 40以上的洛氏硬度等机械性质，从而由本发明高尔夫杆头合金材料所制成的本发明的高尔夫杆头可具有良好的机械性质，不仅符合业界对于高尔夫杆头的扩大有效击球区、降低杆头重心及强化打击面板的需求，还可进一步扩大有效击球区、降低杆头重心及强化打击面板。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1A为经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的扫描式电子显微镜照片，放大倍率为500倍；

图1B为经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的扫描式电子显微镜照片，放大倍率为1000倍；

图2为经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的X射线衍射光谱图；

图3A为经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的穿透式电子显微镜照片(明视野)；

图3B为经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的穿透式电子显微镜照片(微束衍射图形)；

图4为经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的穿透式电子显微镜照片(g＝111的选区衍射)；

图5A为经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的穿透式电子显微镜照片(明视野)；

图5B为经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的穿透式电子显微镜照片(微束衍射图形)；以及

图6为经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的穿透式电子显微镜照片(g＝001的选区衍射)。

具体实施方式

实施例1至5高尔夫杆头合金材料及高尔夫杆头的制备

于大气环境下，依照熔点高低将冶炼原料中的铬(Cr)、镍(Ni)、铜(Cu)、硅(Si)、锰(Mn)、钼(Mo)、铌(Nb)、碳(C)、铁(Fe)依序置入高周波冶炼炉中熔融为金属液，并且在冶炼原料熔化的过程中施予适当的除气及除渣动作。于高周波冶炼炉到达预定浇铸温度后，将金属液灌浇于铸造壳模中，并于冷却及脱模后获得实施例1至5的高尔夫杆头合金材料。在实施例1至5中，预定浇铸温度为1650℃至1700℃，铸造壳模的预热温度为1150℃至1300℃。实施例1至5的高尔夫杆头合金材料的成分比例如表1中所示，表1中的元素N为氮。如表1所示，实施例1至5实施例的高尔夫杆头合金材料的至少包括铁、12.5wt％至16wt％的铬、3.5wt％至4.5wt％的镍、2.5wt％至3.5wt％的铜、0.5wt％至0.8wt％的硅、0.5wt％至0.8wt％的锰以及总和为0.15wt％至0.45wt％的钼与铌。

此外，铸造壳模依照需求可具有相应于高尔夫杆头胚、棒材或板材的形状的膜穴，据此，实施例1至5的高尔夫杆头合金材料可为高尔夫杆头胚、棒材或板材，且棒材的长度及直径例如可为150毫米(mm)及15mm，板材的长度、宽度及厚度例如可为150mm、15mm及5mm。高尔夫杆头胚、棒材及板材均可作为后续测试使用，且高尔夫杆头胚可进一步经由研磨及抛光等处理而制成高尔夫杆头。

另外，于冷却及脱模后，可对实施例1至5的高尔夫杆头合金材料进行热处理制程，热处理制程例如为依序执行固溶温度为1040℃且固溶时间为1小时的固溶处理、深冷温度为-40℃以下且深冷时间为2小时至6小时的深冷处理以及时效温度为480℃且时效时间为2小时至6小时的时效处理。

表1实施例1至5的高尔夫杆头合金材料的成分比例

表2比较例1至8的商用高尔夫杆头合金材料的成分比例

比较例1至8商用高尔夫杆头合金材料

比较例1至8为商用高尔夫杆头合金材料，各比较例的商用高尔夫杆头合金材料的成分比例如表2所示。

表3实施例1至5的高尔夫杆头合金材料的机械性质、炮击测试与盐雾测试结果及相组成比例

表4比较例1至8的商用高尔夫杆头合金材料的机械性质

由表3及4可见，经过热处理的实施例1至5的高尔夫杆头合金材料具有200ksi至215ksi的最大抗拉强度、180ksi至195ksi的降伏强度、10％至15％的延伸率以及HRc 40至HRc 45的洛氏硬度，也就是说，经过热处理的各实施例的高尔夫杆头合金材料同时具有200ksi以上的最大抗拉强度、180ksi以上的降伏强度、10％以上的延伸率以及HRc 40以上的洛氏硬度的特性。反观各比较例的商用高尔夫杆头合金材料，各比较例的商用高尔夫杆头合金材料并不同时具有200ksi以上的最大抗拉强度、180ksi以上的降伏强度、10％以上的延伸率以及HRc 40以上的洛氏硬度的特性。因此，实施例1至5的高尔夫杆头合金材料的机械性质显然优于比较例1至8的商用高尔夫杆头合金材料的机械性质。此外，由表1可见，经过热处理的实施例1至5的高尔夫杆头合金材料均通过3000发的高尔夫球炮击测试。

是以，由本测试例的测试结果可见，实施例1至5的高尔夫杆头合金材料的机械性质优于比较例1至8商用高尔夫杆头合金材料的机械性质。

测试例2耐腐蚀性质

对经过热处理的实施例1至5的高尔夫杆头合金材料实施盐雾测试，以衡量经过热处理的实施例1至5的高尔夫杆头合金材料的耐腐蚀性质。本测试例的盐雾测试所使用的溶液为浓度为5％的氯化钠水溶液、测试温度为35℃且测试时间为72小时。本测试例的量测结果如表1所示。

由表1可见，经过热处理的实施例1至5的高尔夫杆头合金材料均通过测试例的盐雾测试。因此，实施例1至5的高尔夫杆头合金材料具有良好的耐腐蚀性质。

测试例3相组成分析

以扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)、穿透式电子显微镜(Transmission electron microscope，TEM)及X射线衍射仪(X-ray diffractometer，XRD)对经过热处理的实施例1至5的高尔夫杆头合金材料进行相组成分析，以获得各实施例的高尔夫杆头合金材料的相组成。

以下仅就经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的相组成分析结果进行分析说明。经过热处理的其他实施例的高尔夫杆头合金材料的相组成分析结果与经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的相组成分析结果雷同。

图1A及1B为不同放大倍率的经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的扫描式电子显微镜照片。由图1A及1B可见，经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的微结构中包括肥粒铁相F及沃斯田铁相A。经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的相组成比例示于表1中。

图2为经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的X射线衍射光谱图。由图2可见，经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的X射线衍射光谱具有第一特征峰(2θ＝44.3°)及第二特征峰(2θ＝43.5°)。第一特征峰(2θ＝44.3°)可对应为体心立方晶格(Body-Centered Cubic，BCC)的(110)平面，第二特征峰(2θ＝44.3°)可对应为面心立方晶格(Face-Centered Cubic，FCC)的(111)平面。

图3A、3B、4、5A、5B及6为经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的穿透式电子显微镜照片。图3A为明视野(Bright Field，BF)图。图3B为图3A的微束衍射图形(Micro-diffraction Pattern，MDP)。图4为g＝111的选区衍射(Selected Area Diffraction，SAD)图。图5A为明视野(BF)图。图5B为图5A的微束衍射图形(MDP)。图6为g＝001的选区衍射(SAD)图。由图3A可观察到经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料具有低密度差排特征。由图3B可观察到经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料具有对称性高的肥粒铁相的特征。由图5A可观察到经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料具有高密度差排及析出物特征。由图5B可观察到经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料具有对称性低的麻田散铁相的特征。据此，由图3B及5B可见，在经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的体心立方晶格(BCC结构)区域具有两种不同对称性的晶体结构，即肥粒铁相(BCC结构)以及碳含量低的麻田散铁相[Body-Centered Tetragonal(BCT)结构，c/a≒1]。

因此，基于上述SEM、XRD及TEM的分析结果，可证实经过热处理的实施例3的高尔夫杆头合金材料的相组成包括麻田散铁相(BCT结构)、肥粒铁相(BCC结构)及沃斯田铁相(FCC结构)以及微小析出物相。

此外，实施例1至5的高尔夫杆头合金材料的相组成如表1所示。如表1所示，以各实施例的高尔夫杆头合金材料的整体相组成为基准，肥粒铁相(F)为10％至15％，沃斯田铁相(A)为10％至20％，且麻田散铁相(M)为65％至80％。

基于上述，本发明各实施例中，由于高尔夫杆头合金材料包含铬、镍、铜、硅、锰、钼、铌及铁，铬的含量为12.5wt％至16wt％，镍的含量为3.5wt％至4.5wt％，铜的含量为2.5wt％至3.5wt％，硅的含量为0.5wt％至0.8wt％，锰的含量为0.5wt％至0.8wt％，且钼的含量与铌的含量的总和为0.15wt％至0.45wt％，各实施例的高尔夫杆头合金材料可兼具有200ksi以上的最大抗拉强度、180ksi以上的降伏强度、10％以上的延伸率以及HRc 40以上的洛氏硬度等机械性质，从而由各实施例的高尔夫杆头合金材料所制成的高尔夫杆头可具有良好的机械性质，不仅符合业界对于高尔夫杆头的扩大有效击球区、降低杆头重心及强化打击面板的需求，还可进一步扩大有效击球区、降低杆头重心及强化打击面板。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种高尔夫杆头合金材料，其特征在于，包括铬、镍、铜、硅、锰、钼、铌及铁，以所述高尔夫杆头合金材料的总重量为基准，铬的含量为12.5wt％至16wt％，镍的含量为3.5wt％至4.5wt％，铜的含量为2.5wt％至3.5wt％，硅的含量为0.5wt％至0.8wt％，锰的含量为0.5wt％至0.8wt％，且钼的含量与铌的含量的总和为0.15wt％至0.45wt％。

2.如权利要求1所述的高尔夫杆头合金材料，其特征在于，所述高尔夫杆头合金材料更包括碳及氮，以所述高尔夫杆头合金材料的总重量为基准，碳的含量与氮的含量的总和为0.10wt％至0.22wt％。

3.如权利要求1所述的高尔夫杆头合金材料，其特征在于，所述高尔夫杆头合金材料的相组成包括麻田散相、肥粒铁相及沃斯田铁相，以所述高尔夫杆头合金材料整体相组成为基准，肥粒铁相的含量为10％至15％，且沃斯田铁相为10％至20％。

4.如权利要求1所述的高尔夫杆头合金材料，其特征在于，以所述高尔夫杆头合金材料的总重量为基准，钼的含量与铌的含量的总和为0.25wt％至0.45wt％。

5.如权利要求2所述的高尔夫杆头合金材料，其特征在于，以所述高尔夫杆头合金材料的总重量为基准，碳的含量与氮的含量的总和为0.10wt％至0.20wt％。

6.如权利要求1所述的高尔夫杆头合金材料，其特征在于，所述高尔夫杆头合金材料的最大抗拉强度为200ksi以上。

7.如权利要求1所述的高尔夫杆头合金材料，其特征在于，所述高尔夫杆头合金材料的降伏强度为180ksi以上。

8.如权利要求1所述的高尔夫杆头合金材料，其特征在于，所述高尔夫杆头合金材料的延伸率为10％以上。

9.如权利要求1所述的高尔夫杆头合金材料，其特征在于，所述高尔夫杆头合金材料的洛氏硬度为HRc40以上。

10.一种高尔夫杆头，其特征在于，所述高尔夫杆头是由如权利要求1至9中任一权利要求所述的高尔夫杆头合金材料所制成。