本发明专利技术是关于一种使用钛合金来制造高尔夫球头的方法，尤其有关一种使用含铋的钛合金来制造高尔夫球头的方法。本发明专利技术揭示了利用铸造性优良的含铋钛合金进行高尔夫球头铸造，并进行机械性质的评估，开发出新型高强度易铸造含铋钛合金－特别是高强度、低弹性模数钛合金－的高尔夫球头铸造方法，以取代铸造品良率不佳的传统钛合金高尔夫球头铸造方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种使用钛合金来制造高尔夫球头的方法，尤其有关一种 使用含铋的钛合金来制造高尔夫球头的方法。繁汉不目前使用钛合金来制造高尔夫球头己经广为业界所实行，其中包含以高周波熔炼炉(VIM)或真空电弧熔炼炉(VAR)通过离心方式来铸造高尔夫球头的 座(crown)的步骤。铸造时使用壳模。壳模的制造包含射蜡来形成蜡模，浸浆、 干燥、脱蜡及烧结，以形成不易与熔融钛反应的氧化锆或氧化钇的壳模。虽 然已经以离心方式来改善钛合金在壳模内的流动性，但高尔夫球头铸造缺陷 仍常发生，包括金属穿透、壳裂、砂孔、字崩、縮孔、未浇满、结铁粒及黑 壳等。
技术实现思路
本专利技术的一主要目的即在提供一种可减少高尔夫球头铸造缺陷发生的使 用钕合金来制造高尔夫球头的方法。本专利技术的另一目的即在提供一种高尔夫球头，其至少一部份是由含铋的 钛合金铸造制成。依本专利技术所完成的一种使用钛合金来制造高尔夫球头的方法包含以一钛 合金铸造高尔夫球头的一部份，其特征在于该钛合金包含至少0.01%的铋，以 该钛合金全部的重量为基准。依本专利技术所完成的一种高尔夫球头其至少一部份为含铋的钛合金所制 成，该含铋的钛合金包含以该钛合金全部的重量为基准至少0.01%的铋。较佳的，该钛合金包含0.1 10%的铋，以该钛合金全部的重量为基准。 更佳的，该钛合金包含0.5 5%的铋，以该钛合金全部的重量为基准。最佳的， 该钛合金包含1 3%的铋，以该钛合金全部的重量为基准。 较佳的，该钛合金基本上由铋及钛所组成。较佳的，该钛合金基本上由铋、钛及选自下列族群的至少一金属所组成，该族群基本上是由Mo， Al， V， Sn， Cr， Zr， Fe， Nb， Ta， Si， Hf及Cu所组成。较佳的，本专利技术进一步包含将含铋钛合金的铸造件进行修整(fmishing)， 以使得修整后所得到的铸造件具有一表面其平均粗糙度小于1 pm，以小于O.l jam为更佳。较佳的，该高尔夫球头以钛合金铸造的部份为球头座(crown)。 较佳的，该高尔夫球头以钛合金铸造的部份为击球面板(faceplate)。具体实施方式由于其高强度、低弹性模数、低密度及抗蚀性佳等特性，自1990年代以 来Ti-6Al-4V已取代传统的柿木及17-4PH钢合金，广泛的使用在高尔夫球头 上的座(crown)和打击面(face),为了扩大甜蜜区、抑制总重量及增加MOI值， 球头大小从原本的200cc增大至450cc，座(crown)的部分也愈做愈薄，配重的 设计也导致外型也愈来愈复杂。U.S. Pat. No. 2003-0036442也将座(crown)的厚 度降低至0.8 mm以下，对于Ti-6A1-4V铸造而言困难度相当高。根据U.S. Pat. No. 4830823的结果，添加1.5至4 wt。/。的铝及1至3 wtM的钒(典型的为 Ti-3A1-2.5V)，明显的增加了纯钛的铸造性，然而强度却只有Ti-6A1-4V的60% (Ti-3A1-2.5V为621MPa; Ti-6A1-4V为1100MPa),并不能满足高尔夫球头的 使用。近年来一些知名品牌如Callaway, Taylormade等陆续的推出新的高尔夫 球头，许多部分已由卩钛合金所构成，如Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo， Ti-15V-3Zr-3Al-3Sn等，原因是这些卩合金具有高强度、低弹性模数，最直接 的好处除了提升反发系数之外，更提供设计者有更大的空间进行最佳的力学 设计。然而这些合金由于高合金元素的添加，并不适合铸造，因此开发新型 高强度易铸造的合金是刻不容缓的事。本案专利技术人近年来的研究中，在铸造性方面近年来提出借着金属铋的添 加大幅度的提升了纯钛及钛合金的铸造性，添加lwto/。的铋相较于纯钛铸造性 增加了 34.4 % (已获得美国专利，U.S. Pat. No. 6409852，其内容以参考方式被 并入本案)。铋的添加也大幅度的提升了钛合金的铸造性，例如 Ti-6Al-7Nb-lBi、 Ti-6Al-4V-lBi、 Ti-7.5Mo-lBi及Ti-15Mo-lBi铸造性皆比目 前正为高尔夫球头铸造使用的Ti-6A1-4V佳，这些结果可见本案专利技术人的美国 专利申请案公开号2004-0136859 (其内容以参考方式被并入本案)。另外本案 专利技术人在钛合金的合金设计方面也有最新的研究结果，近年来的研究中，发 现具有a"相的Ti-Mo合金(典型成分为Ti-7.5Mo)展现极为优秀的强度、弹性 模数及延性的组合，其强度/弹性模数的比值(为机械性质的主要指标之一)明 显高于传统的Ti-6A1-4V及几乎所有已开发的钛合金，为一具开发潜力的最新 型钛合金(已获得美国专利，U.S. Pat. No. 6409852，其内容以参考方式被并入 本案)。在P钛合金方面Ti-15Mo-lBi除了具有高强度低弹性模数之外，具有 优良的冷加工性，可直接冷加工约90% (美国专利申请中)。本专利技术揭示了利用铸造性优良的含铋钛合金进行高尔夫球头铸造，并进 行机械性质、反发系数及耐久性(durability)性质评估，以开发出更新型高强度 易铸造含铋钛合金一特别是高强度、低弹性模数钛合金一 以取代过去铸造性 不佳的传统钛合金。下表1列出美国专利申请案公开号2004-0136859所揭示的纯钛及多种钛 合金的铸造性的测试结果表l.以掺入Bi对纯钛及多种钛合金的铸造性的改良(铸件长度)结果Ti合金组成(wf1/。)铸件长度(mm)铸件长度的改良(％)Ti-7.5Mo11.5—Ti-7.5Mo-lBi15.433.9Ti-7.5Mo-3Bi13.618.3Ti-7.5Mo-5Bi12.04.3Ti-7.5Mo-lFe7.3—Ti-7.5Mo-lFe-lBi13.179.5Ti-7.5Mo-2Fe8.3—Ti-7.5Mo-2Fe-0.1Bi11.133.7Ti-7.5Mo-2Fe-0.5Bi12.753.0Ti-7.5Mo-2Fe-lBi13.562.7Ti-7.5Mo-3Fe6.9— <table>table see original document page 8</column></row><table><table>table see original document page 9</column></row><table>从表1可知铋的掺入可显著改善纯钛及多种钛合金的铸造性。此外XRD及弯曲试验测试中(结果如表2),也显示添加1、 3及5wt%铋不会造成纯钛结构改变，反而使弯曲强度增加约30%，弹性模数(Bending modulus)则有些微的降低从105至97GPa。表2铋对纯钛、Ti-6A1-4V及Ti-7.5Mo结构及机械性质影响<table>table see original document page 10</column></row><table>上述结果证明本专利技术率先使用含铋钛合金来铸造高尔夫球头将可克服已 知技艺以钛合金来铸造高尔夫球头的容易产生缺陷的问题，而且含铋钛合金 所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种使用钛合金来制造高尔夫球头的方法，包含以一钛合金铸造高尔夫球头的一部份，其特征在于该钛合金包含至少０．０１％的铋，以该钛合金全部的重量为基准。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑾惠，朱建平，李智铭，
申请(专利权)人：陈瑾惠，朱建平，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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