专利名称：一种高尔夫杆头的配重块的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种高尔夫杆头的配重块，特别是关于通过添加铬急同时控制镍、钨的混合比例，以提升配重块的防锈耐蚀及亮面均匀度的钨铁镍合金的配重块。
背景技术：
传统高尔夫杆头的配重块，通常是由传统粉末冶金〔powder metallurgy〕制程将钨[19.30g/cm3]、铁[7.8g/cm3]及镍[8.9g/cm3]等高比重、高硬度的金属粉末，经加压成形、烧结而形成适用于高尔夫杆头的钨铁镍配重块。虽然，粉末冶金制程被业界广泛使用，但是该制程仍存在许多缺点，例如制模成本高、成品伸长率低、制程时间长、易热胀冷缩、无法形成精密的图案、文字、型号及商标等。
另一传统高尔夫杆头的配重块，如本申请人的台湾专利第91116681号的「高尔夫球杆头的配重块及其制造方法」的发明专利，其主要是利用精密铸造制程制造钨铁镍合金配重块，并利用特定金属熔融顺序及组成比例有效防止高融点的钨形成沉淀。该精密铸造制程是将镍、铁、钨、硅、锰及铌依30-50％∶30-50％∶20-35％∶1.0％以下∶1.0％以下∶0.5％以下的预定比例，而依序加入1450℃以上的高温熔炉内熔融，以制得钨铁镍合金的高尔夫杆头的配重块。制得的配重块再利用镶埋、焊接等方式，结合于一高尔夫球杆头本体上，该本体是大致以不锈钢的材质所制成，如SUS304、17-4、4130等不锈钢系列。
该精密铸造制程可克服传统粉末冶金制程所产生的上述问题。然而，如图1-图2所示，当镍、铁、钨的混合成份控制不当时，却容易使制得的钨铁镍合金的“γ[铁，镍]”相在基底中析出波来铁〔pearlite〕组织，而造成配重块的耐蚀性低落，并使配重块焊接于杆头本体时，易产生焊接热裂。
在图1中，水平焊道的上方是钨铁镍合金配重块及焊接热裂，水平焊道的下方是杆头本体的基材。
在图2中，则为钨铁镍合金的波来铁组织及焊接热裂的放大图。当波来铁组织析出“γ[铁，镍]”相时，焊接热裂常会发生在该波来铁组织处。
当使用的5.0％重量百分比的氯化钠溶液对钨铁镍合金进行40℃、24小时的盐雾试验，以模拟高腐蚀性的气候环境时，可发现钨铁镍合金的生锈面积常会超过8％左右。
再者，如图3所示，由于钨铁镍合金的表面常有钨的析出[深色部份为波来铁组织，波来铁包围的白色部份则为析出的钨]，因此，该合金形成的“钨+γ[铁，镍]”相亦导致由钨铁镍合金制成的配重块在研磨抛光后产生花纹，使钨铁镍合金制成的配重块，在直接结合于杆头本体的底部表面时，该钨铁镍合金与杆头本体之间的嵌合线明显可见，并且随研磨厚度和角度的差异，造成各成品皆不相同，因此，在制程条件上难以控制。
有鉴于此，本发明改良上述缺点，是在精密铸造一配重块的钨铁镍合金时，通过添加铬，以防止“γ[铁，镍]”相中析出不耐蚀的波来铁；利用适当控制镍、钨的混合比例，使钨能完全固溶于足量的镍中，避免固溶相析出影响制程控制的钨；并通过添加钼，以减少钨铁镍合金配重块在焊接时产生焊接热裂缺陷。利用精密铸造方式制造钨铁镍合金做为高尔夫杆头的配重块时，即可有效提升该配重块的防锈耐蚀性、亮面均匀度、制程优良率及外观。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种高尔夫杆头的配重块，其是在精密铸造时，通过添加铬，以防止在钨铁镍合全配重块的γ(铁，镍)相中析出波来铁，达到提高配重块的防锈耐蚀性的目的。
本发明的第二目的是提供一种高尔夫杆头的配重块，其是在精密铸造时通过控制镍、钨的混合比例，以防止在钨铁镍合金配重块的γ[铁，镍]相中析出钨，配重块直接结合于杆头本体的表面时，可增益杆头成品的制程优良率，达到提升配重块的亮面均匀度、外观及结合组装裕度的目的。
本发明的第三目的是提供一种高尔夫球杆头的配重块，其是在熔炼铸造时，通过添加硅，以防止浇注的熔融金属流动不良，达到提升制程优良率的目的。
本发明的第四目的是提供一种高尔夫杆头的配重块，其是在精密铸造时，通过添加锰、铜、钒或铌，以改善由钨铁镍合金制得的配重块的机械性质，并提高铸造时的流动性及辅助除气效果，达到提升配重块的机械强度的目的。
本发明的目的是这样实现的一种高尔夫杆头的配重块，其特征是它是由精密铸造的钨铁镍合金制成，该钨铁镍合金的重量百分的主要组成为镍30-60％、钨15-30％、铬1.5-10.0％及余量为铁。
该钨及镍的融熔混合的固溶线是符合如下公式Y＝1.26X-38.99％其中，该钨的重量百分比为Y，该镍的重量百分比是等于X。
该钨铁镍合金为另包含有硅1.5％以下。该钨铁镍合金为另包含至少一种改善机械性质的成份。该改善机械性质的成份包括锰1.0％以下、铜4.0％以下、钒1.0％以下或铌1.0％以下。该钨铁镍合金的比重为9.0-10.5g/cm3。该钨铁镍合金的熔点范围是介于1400℃至1500℃之间。该钨铁镍合金另包含至少一种微量掺质。该微量掺质是碳0.1％以下、硫0.1％以下或磷0.1％以下。
本发明通过添加铬，以提升该配重块的防锈耐蚀性，增加高尔夫杆头的使用寿命；通过控制镍及钨的混合比例，以增加配重块的亮面均匀度；通过添加适量的硅，以改善熔融合金的流动性；通过添加适量的锰、铜、钒或铌，以改善配重块的机械性质。
下面结合较佳实施例和附图进一步说明。
图1是传统高尔夫杆头的配重块的钨铁镍合金的波来铁组织及焊接热裂的显微照相图。
图2是图1的波来铁组织及焊接热裂的局部放大的显微照相图。
图3是传统高尔夫杆头的配重块的钨铁镍合金析出的波来铁组织及钨的显微照相图。
图4是本发明的高尔夫杆头的配重块的钨铁镍合金添加铬时的显微照相图。
图5是本发明的高尔夫杆头的配重块的钨铁镍合金的γ[铁，镍]析出钨的固溶线统计图。
具体实施例方式
参阅图4-图5所示，本发明的一种高尔夫杆头的配重块的大部份制造方法是相同于台湾专利第91116681号的传统高尔夫杆头的配重块的制造方法，因而两者制程及条件相同部分不再予详细赘述。
本发明的高尔夫杆头的配重块较佳是利用精密铸造方式制造。在进行精密铸造时，首先是依特定金属熔融顺序及组成比例，将所需成份加入高温熔炉内，温度介于1450-1750℃之间，较佳介于1600-1680℃之间，并同时添加铬及适当控制镍、钨的混合比例，以制得融熔钨铁镍合金；接着，再将该融熔钨铁镍合金浇铸于预定形状、精密图案及文字的预热模具内〔预热温度较佳是设定在950℃至1300℃之间〕，如此即可精密铸造制成高尔夫球杆的配重块。该制得的配重块再利用镶埋、焊接等方式，结合于一高尔夫球杆头本体上，该杆头本体是大致以不锈钢的材质所制成，如SUS304、17-4、4130等不锈钢系列。
在进行精密铸造时，本发明较佳是依序将镍粒、纯铁、钨铁、硅铁及铬等加入一高温熔炉中，以利用先行熔解的镍粒及纯铁的融熔合金进一步降低钨铁的熔化温度，而促使高融点的钨铁在不生成钨沉淀下，顺利熔融于该熔解炉中。
接着，通过适当抽样检测及控制，使制得融熔钨铁镍合金包含镍[Ni]30-60％、钨〔w〕15-30％、硅[Si]1.5％以下及铬〔Cr〕1.5-10.0％〔重量百分比〕，其余为铁。
参阅图4所示，在制造合金时，本发明是通过添加铬1.5-10.0％，以避免在该钨铁镍合金配重块的γ〔铁，镍〕相中析出波来铁组织，以便提升该钨铁镍合金配重块的防锈耐蚀性。
当使用5.0％〔重量百分比〕的氯化钠溶液对该钨铁镍合金进行40℃、24小时的盐雾试验，以模拟高腐蚀性的气候时，可发现该钨铁镍合金的生锈面积仅占该钨铁镍合金总表面积的1％以下。
参阅图5所示，在制造合金时，本发明可控制该钨、及镍的比例，维持在该γ[铁，镍]的固溶线下方，以使钨能完全固溶于足量的镍中。该镍、钨的固溶线符合下列公式Y＝1.26X-38.99％其中，当钨的重量百分比为Y时，镍的重量百分比是可大于或等于X。例如，当镍含量为51.78％时，该足量的镍可完全固溶钨23.5％；当镍含量为46.5％时，足量的镍可完全固溶钨19.6％；及当镍含量为55％时，该足量的镍可完全固溶钨30.3％。
因此，本发明可防止在该钨铁镍合金配重块的γ[铁，镍]相中析出钨，以完全避免该钨铁镍合金表面产生花纹。由于该配重块的表面能形成较佳的亮面均匀度，因此当该配重块直接结合于杆头本体的表面〔特别是以镶嵌方式结合〕，并经抛光加工后，配重块与杆头本体之间的嵌合线以眼睛直接观察是无法分辨，可避免各别杆头本体与配重块的结合差异，而能控制其制程条件一致，并用以提升配重块的附加价值及结合组装裕度。
再者，在制造合金时，本发明是通过添加硅1.5％以下来改善提高铸造时的流动性。
另外，在将铬等上述金属加入高温熔炉后，本发明亦可依需求选择添加适量的锰铁、铜、钒铁及铌铁等成份。本发明选择添加至少一种下列金属，例如锰[Mn]1.0％以下、铜[Cu]4.0％以下、钒[V]1.0％以下、铌[Nb]1.0％以下，其将可用以改善配重块的机械性质，并能有效提高铸造时的流动性及辅助除气效果。
再者，本发明用以制造高尔夫杆头的配重块的钨铁镍合金的预设比重是可选择依不同用途的高尔夫球杆而变化，但其比重较佳是为9.0-10.5g/cm3，及其熔点范围较佳介于1400-1500℃之间，特别是约等于1455℃。
再者，本发明上述精密铸造制程使用的镍粒、纯铁、铬、钼通常是指镍、铁、铬、钼的纯金属〔包含少量杂质〕，而该钨铁、硅铁、锰铁、钒铁及铌铁则分别指钨、硅、锰、钒及铌的铁合金[ferroalloy]。在精密铸造时，本发明是可依实际取得的钨铁、硅铁、锰铁及铌铁的内含元素组成适当调整其个别用量，以使制得的钨铁镍熔融合金能符合上述预设比例，以供制造高尔夫杆头的配重块。
另外，该钨铁镍合金因制程及原料不同，而可能含有部份微量掺质，例如碳〔C〕0.1％以下、硫[S]0.1％以下、磷〔P〕0.1％以下。
如上所述，相较于传统精密铸造制成的高尔夫杆头的配重块容易在γ[铁，镍]相中析出波来铁及钨，而影响耐蚀性、表面均匀度、外观、焊接性质、机械性质及流动性等缺点，本发明确实能通过添加铬、控制镍钨比例等方式，增进高尔夫杆头的配重块的物理化学性质，而具有提升配重块的防锈耐蚀性、亮面均匀度、外观及结合组装裕度的功效。
虽然本发明已以较佳实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，所作各种更动与修改，都属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种高尔夫杆头的配重块，其特征是它是由精密铸造的钨铁镍合金制成，该钨铁镍合金的重量百分的主要组成为镍30-60％、钨15-30％、铬1.5-10.0％及余量为铁。
2.根据权利要求1所述的一种高尔夫杆头的配重块，其特征是该钨及镍的融熔混合的固溶线是符合如下公式Y＝1.26X-38.99％其中，该钨的重量百分比为Y，该镍的重量百分比是等于X。
3.根据权利要求1所述的一种高尔夫杆头的配重块，其特征是该钨铁镍合金为另包含有硅1.5％以下。
4.根据权利要求1所述的一种高尔夫杆头的配重块，其特征是该钨铁镍合金为另包含至少一种改善机械性质的成份。
5.根据权利要求4所述的一种高尔夫杆头的配重块，其特征是该改善机械性质的成份包括锰1.0％以下、铜4.0％以下、钒1.0％以下或铌1.0％以下。
6.根据权利要求1所述的高尔夫杆头的配重块，其特征是该钨铁镍合金的比重为9.0-10.5g/cm3。
7.根据权利要求1所述的一种高尔夫杆头的配重块，其特征是该钨铁镍合金的熔点范围是介于1400℃至1500℃之间。
8.根据权利要求1所述的一种高尔夫杆头的配重块，其特征是该钨铁镍合金另包含至少一种微量掺质。
9.根据权利要求8所述的一种高尔夫杆头的配重块，其特征是该微量掺质是碳0.1％以下、硫0.1％以下或磷0.1％以下。
全文摘要
一种高尔夫杆头的配重块，其是由精密铸造的钨铁镍合金制成，钨铁镍合金是包含重量百分比的镍30－60％、钨15－30％、铬1.5－10.0％、硅1.5％以下及余量为铁。通过添加铬，以提升配重块的防锈耐蚀性，增加高尔夫杆头的使用寿命；通过控制镍及钨的混合比例，以增加配重块的亮面均匀度；通过添加适量的硅，以改善熔融金属的流动性；通过添加适量的锰、铜、钒或铌，以改善配重块的机械性质。
文档编号C22C19/05GK1566382SQ0313749
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月25日 优先权日2003年6月25日
发明者陈建同, 苏晏正 申请人:楠盛股份有限公司