[发明专利]高尔夫杆头的铁铬镍合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁合金，特别是涉及一种用于高尔夫杆头的铁铬镍合金。

背景技术

高尔夫球杆依用途主要分为木杆、铁杆，以及推杆，其中，木杆主要用于开球，以打得远、打得直且击球失误率低为需求。因此，木杆的杆头基本上朝大型化发展，以扩大有效击球区与轻量化。由于钛合金具有高比强度及低比重的特性，可让杆头的甜密区较大，并保持方向的稳定性，所以为木杆杆头常用的材料；此外，还有例如用于球道上长距离击打的球道木杆，其杆头的体积则较小，一般则以不锈钢材质为多。

推杆则使用在果岭上推球入洞，主要以控制球的方向为主，所以杆头设计时以平衡、重心、瞄准与造型美为首要，且须维持球头与中管杆配合而在打击时不致令球旋转。一般推杆杆头在制造上以精密铸造为主，近年来更发展出直接使用计算机数值控制(CNC)系统来加工成型，以维持设计重心的位置及保持均匀性。

铁杆用于击球到果岭或预定地点，必须打得准并稳定掌握击球的飞行距离，杆头材质主要以不锈钢为主，外观造型也较趋向扩大甜密区发展，所以新材质、新结构与复合材料及具吸振效果的产品开发为其重要发展方向。此外，铁杆也包括砂坑杆或挖起杆，此类铁杆的杆头通常具较大的倾斜角，击球曲度较高，强调逆旋转速度(backspin)，所以通常是呈上薄下厚的实心板块状。大致来说，铁杆杆头构造上主要包含杆头本体、打击面板及配重块等构件，可选择由相同合金材料一体成型制成，或由不同的合金材料分别制成后，再加以组装制成；而合金的制造一般是用精密脱蜡铸造法与锻造加工法两种工艺方法制作的，另外也有采用表面镀层或镶板加工制作的，整体而言，锻造加工法或镶板加工的制程成本相对较精密脱蜡铸造法来的高。

由于铁杆主要是用以将球击至目标点，所以必须兼具长距离打击及打击准确性等特点。因此，就铁杆杆头而言，必须在限定的重量限制下，以较佳的耐蚀材料寻求适当机械强度、高比强度(机械强度与密度比值)，或形状的设计态样。

早期，铁杆杆头使用304不锈钢为构成材料，依不同加工或热处理制程使杆头具有40-60％延伸率，并获得较佳的击球感，只是用304不锈钢为材料制作的杆头降伏强度仅200-280MPa、抗拉强度仅480-550MPa，使用过程易发生变形，而使击球角度发生变化；所以接着发展出用锻造软铁(S25C)作为铁杆杆头材料，用锻造软铁制作的铁杆杆头具备20-35％的延伸率、降伏强度270-350MPa、抗拉强度480-550MPa，而普遍被职业选手认定是目前较为优异的选择，但因为软铁容易生锈，所以还必须在其合金表面进行电镀处理，而有制程繁复的缺点。另外，就杆头设计与价格而言，也常使用高强度的马氏体(martensite)不锈钢，如431，或是沉淀硬化型不锈钢，如17-4，作为杆头材料，只是马氏体不锈钢使用温度约650-800℃的退火处理时，虽然可获得20％左右的延伸率的改善，却会失去马氏体型材料应有的强度，而沉淀硬化型不锈钢则必须多施予退火处理，或是再配合施予固溶处理与时效析出处理，因此制程上也是较为繁复。

整体而言，在固定重量的限制、与抗蚀性、机械强度的需求下，目前较佳的高尔夫球铁杆的杆头材质应具备以下三项条件：

1.具备550±30MPa的抗拉强度，且越高越好。

2.具备20±5％的延伸率，且越高越好。

3.通过35±3℃、48-72小时的5％氯化钠(NaCl)环境测试(盐雾试验)。

因此，近期在铸造型高尔夫铁杆头材质的研究上也多有发展，如图1、图2、图3所示，详列出目前常用的合金材料的特性，及其合金元素的比例、热处理条件，并大略可归纳为四大类，其中，第一类是高延伸率(35-45％)的合金，包括304、N60、与中国台湾专利第524703号等等，特点在于此类合金强度介于550-970MPa、材质较软，容易调整杆身角度(±2度)，打击感佳，以及具备较佳的车削加工特性；而此类的发展是以朝向图4中所示A区靠近为佳，在具有高延伸率的条件下进而改善合金强度，例如中国台湾专利第142666、166510号、美国专利第6,617,050就是以高延伸率(35-78％)为发明主轴、而以铁铝锰合金为基础发展来制得较高延伸率的合金来做为高尔夫铁杆头。

第二类是非不锈钢系列，包括碳钢与低合金钢，分布于图4中斜线L的左方；其特点是铸造性良好、材质较软与易车削加工，容易调整杆身角度(±2度)，打击感佳，因此是目前常使用的高尔夫铁杆头的材料，但因为容易生锈而必须另外进行表面处理增加杆头的抗蚀性。