CN1065426A

CN1065426A - 用于硬币、奖章及纪念章的电镀的坯料

Info

Publication number: CN1065426A
Application number: CN 91102037
Authority: CN
Inventors: 米特苏艾·亚尤达; 迈克尔·约翰·哈维·拉科; 阿兰·H·李
Original assignee: Sherritt Gordon Mines Ltd
Current assignee: Viridian Inc Canada
Priority date: 1990-04-02
Filing date: 1991-04-01
Publication date: 1992-10-21

Abstract

一种电镀坯料，可以在其至少一个表面上压铸出图形、徽案以形成硬币、奖章或纪念章，所述坯料具有正反的两面和侧边缘及包含有0.5～8％重量的锡及余额为铜的电镀层，完全包围住所述的坯料。在至少所述的要被压铸的面形成的镀层厚度为5μm～ 50μm左右。

Description

本发明涉及合金硬币、奖章或纪念章及制造这些硬币、奖章或纪念章用的坯料。更具体地说，本发明涉及硬币、奖章或纪念章及制造这些硬币、奖章或纪念章的坯料，与铜合金或镀铜或包铜的硬币相比具有更好的耐磨性，同时保持了铜的光泽及外观。

近年来，由于造币金属成本的上升，促使许多国家寻求造价相对较低的合金硬币以降低生产成本。各种铜和锌以及镍，铝和其它金属的合金都被采用并取得不同程度的成果。

大众通常是根据硬币的外观来判断其完美性，根据它们的面值，其外观分别被期望为具有金、银或铜的光泽。很重要的一点是随着年代的增加或者遇有腐蚀的话，硬币的颜色不会改变。除应避免这些不良性质之外，任何新的硬币的重量也必须合乎要求并具有电和磁的特性，以便它们可以在自动售货机中使用。

对新合金硬币的其它要求是它们必须不易于伪造，并具有供硬币选择装置用的特别特征，必须具有较好的铸造外观，同时表面要有足够的硬度避免过度磨损。另外，造价也应较低。

1887年3月31日授权的加拿大专利NO.1，219，708及1986年4月1日授权的美国专利NO.4，579，761披露了一种用于生产具有金色光泽的硬币及硬币坯料的工艺，在这些硬币及硬币坯料上含有重量为8-16%最好为11～14%的锡，余额为铜的电镀层。在核心表面的镀层厚度大约为10～150μm，最好为30～50μm。这种硬币及坯料具有金色的外观，很适合于替代金币。

由于精铜成本较高，造币用的称作合金族的，是组成为95%以上的铜及1%～4%的锌及0～1%的锡且具有铜的特征性红色的锡铜合金或当今使用的其它种铜合金硬币是较为昂贵的，发行硬币所得到的利润，即硬币面值和硬币的生产成本之差正在变小或则出现亏损值。过去试图在价值较低的核心上镀纯铜生产硬币遇到了易腐蚀、易磨损的难题。据信这是由于铜的微粒较粗，有沉积孔隙及较差的耐磨损性造成的。

因此，本发明的目的就是要提供一种具有令人满意的耐腐蚀及耐磨损性能的生产成本相对较低且具有铜的光泽及外观，适合于取代生产成本相对较高的锡铜合金硬币的硬币。

本发明另外方面的目的就是提供一种具有适当的特性适合于在由硬币操作的自动售货机中使用的铜合金硬币。

按照本发明，一种与核心坯料结合的低锡青铜合金。具有细小微粒的微密镀层所以有较好的抗腐蚀性。由于在两种金属之间只有较微弱的电化锈蚀及密度更大的电镀层，可以认为所提供的锡铜合金与纯铜相比较能更好地保护所述的钢基板。

加入范围在0.5～8%的锡，极大地增加了当作为流通硬币时其合金镀层的耐磨性。

前述的目的及其它目的可通过一个电镀的并在其至少一面能够铸造上图案的硬币坯料得到，它包括：由第一种金属材料构成的核心坯料，所述核心坯料具有正反两面及周围的侧边缘，所述表面的至少一面可用铸造压模压铸，以及一个第二种金属材料的电镀层将所述的核心坯料包裹。在至少所述的可压铸的表面形成厚度为5μm～50μm左右的表面层，所述的第二种金属材料含有重量为0.5～8.0%左右最好为2%～8%的锡，余额为铜及附带的杂质。

这种物体可通过这样一种工艺制造：包括：提供一种具有规定大小的第一种金属材料的核心坯料，它有正反两面及周围侧边缘，在所述面的至少一面是可通过铸造压模压铸的，用第二种金属材料对所述核心坯料电镀使其完全包裹所述的核心坯料。借此，在至少所述的可压铸面形成厚度为5μm～50μm左右的冶金地粘着的表面，所述的第二种金属材料含有重量为0.5%～8.0%，左右，最好为2%～8%左右的锡，余额为铜及附带的杂质。

现在参照下面的实施例及附图对本发明的方法及用该方法生产的产品进行描述，其中，

图1是显示经过退火处理的与铜结合的钢（C-B-S）及按本发明方法生产的与锡铜合金的钢（B-B-S）的显微结构;

图2是显示时间进程中由于磨损造成的厚度损失。

尽管前述的描述及下面的实施例涉及的是硬币坯料，但是应当理解。在说明书及权利要求中便用的词“硬币”意在包括硬币，奖章及纪念章及用于它们的坯料。此外，尽管下面实例中，核心坯料的金属坯料的金属材料被举例为低碳钢，应当理解，所述的核心材料可以包括如铁、低碳钢、不锈钢、镍、镀镍钢、锌，或者锌，铜合金或各种含有锌和/或镍和/或锡的铜合金，以及铝或适当地予处理后的铝合金。

所述的核心坯料必须足够的软以便在铸造过程中由硬币铸模成型，比较好的是，所述核心也可在电镀前或电镀后进行退火，使坯料及其镀层具有比较满意的较低的硬度以便造币。在电镀后进行退火也有利于通过在电镀的低锡铜层与核心材料之间的相互扩散产生一种冶金的结合。如果核心材料同锌一样已足够软适于压铸，也可不用退火。

在退火前或后，可对所述核心坯料抛光使带镀层的坯料具有满意的光泽。

实例1

将一批压边的由低碳钢制成的重量约949克的硬币坯料装入多孔的，可旋转的、水平长度为15cm，直径为10cm的电镀套筒。所述套筒首先经过清洗过程，包括按顺序地在含有10%洗涤剂的溶液中，冷水，含有10%盐酸的溶液和第二次冷水清洗后，然后将所述坯料浸入含有铜、锡氢氧化砷及氰化钾的碱性的氰化物的锡铜电镀液中。一个1.5安培的电流加于电镀液持续1.8小时左右，而电镀液的温度保持在55℃～60℃之间。

将坯料从电镀液取出后，发现坯料的总重量增加了58.7g的量，相当于其总重量的5.82%。对所述的这些坯料的湿法分析表明已镀上了2.12%重量的锡。

电镀后，硬币坯料在有氢存在的700℃温度的还原空气中退火15分钟。发现硬币坯料在其面上的电镀厚度接近21μm，在其边缘接近30μm。

这种镀层是冶金地粘着到钢质坯料上的，与图1显微结构显示的与类似粘着的纯铜相比具有更精细微粒的沉积。

按本发明的方法制备的与锡铜合金结合的钢质硬币坯料和与铜结合的钢质坯料及加拿大一分硬币坯料一起进行耐腐蚀及耐磨损性评测。

硬币试验样本的参数如表1所示。

在腐蚀试验中，硬币或坯料被浸入2% NaCl溶液中4小时。在每种10个坯料样本进行腐蚀试验结果如表2所示。

黑色锈点只出现在镀铜的钢质样本上，所有锈点的大小都小于1毫米。

实例3

每种坯料取16个样本在旋转桶中做磨损试验。在试验中，样本在具有由橡胶作衬基的布质衬里的旋转的园柱型桶中滚动，在桶的周围边缘有一个凸起，使样本每转一次产生翻滚。在侧面有一个装入孔。在开始时，对每件样本称量，浸入人造汗水中，封入圆柱型桶中旋转，每隔100个小时重复试验周期。在长边300小时试验过程中，样本累加的平均表面厚度损失作为试验时间的函数如图2所示。镀有锡铜合金的钢质样本与镀铜的钢质样本及加拿大一分硬币样本相比显示了更好的耐磨性，在整个300小时的试验时间间隔中，后二种样本耐磨性很相似。

总的来说，镀锡铜合金钢质坯料在耐腐蚀及耐磨损试验中都优于镀铜钢质坯料。

所述钢质核心坯料是足够软的，以便清晰地显现铸模中压铸的图案而不在这种铸造中产生过分的磨损，电镀合金层则显现足够的表面硬度使得在延长的磨损试验中，压铸的图案不会磨损掉。

虽然本发明特别适于生产法定货币中的硬币，但应当理解，在生产奖章，纪念章和金属标鉴时也是很有用的。本发明的其它实施例对本领域的技术人员来说是显而易见的，本发明的范围由附后的权利要求书所限定。

Claims

1、一种电镀的在至少一个面有压铸图案的坯料，包括：

第一种金属材料的核心坯料，所述的核心坯料具有正反两面，及侧边缘，所述的面的至少一面可用铸造压模压铸，以及

第二种金属材料的电镀层，完全包裹住所述的核心坯料，并在所述的至少一个可压铸面提供大约5μm～大约50μm的表面厚度，所述的第二种金属材料含有0.5%～8.0%左右重量的锡，余额为铜。

2、权利要求1所述的坯料，其中所述的第一种金属材料是从下面一组包括铁、低碳钢不锈钢，镍，镀镍钢，锌及锌合金，铜及铜合金，镁及镁合金以及经过予处理的铝及铝合金中选出的至少一种。

3、权利要求2所述的坯料，其中所述的第二种金属材料含有重量为2%左右的锡，余者为铜。

4、一种电镀的硬币，在其至少一个面上有压铸的图案，包括：由第一种金属材料构成的具有正反而及侧边缘的硬币坯料，具有足够的软度在铸造中易于用硬币压模成型，及第二种金属材料的电镀层完全包裹住所述的坯料，它包含有重量为0.5%～8.0%左右的锡，余额为铜，面的厚度为5μm～50μm左右，在电镀镀层后用压铸的方式形成所述的图案。

5、权利要求4所述的硬币，其中第一种及第二种材料经热处理后互相扩散形成冶金结合。

6、权利要求5所述硬币，其中第一种金属材料是从一组包括铁低碳钢，不锈钢，镍、镀镍钢，锌及锌合金，铜及铜合金，镁及镁合金，及经过予处理的铝及铝合金中选出的至少一种。

7、权利要求5所述的硬币，其中所述的第一种金属材料包括铁低碳钢或不锈钢。

8、权利要求5所述的硬币，其中第一种金属材料包括镍，镍合金或镀镀镍钢。

9、权利要求5所述的硬币，其中第一种金属材料包括锌或锌合金。

10、权利要求5所述的硬币，其中第一种金属材料包括铜或铜合金。

11、权利要求5所述硬币，其中第一种金属材料包括镁或镁合金。

12、权利要求5所述的硬币，其中第一种金属材料包括铝、或铝合金。

13、权利要求5所述的硬币，其中第一种金属材料是低碳钢而第二种金属材料包含重量为2%左右的锡、余额为铜。

14、一种在至少一个面上具有压铸图案的电镀的硬币，包括：

从低碳钢及不锈钢材料中选出的核心坯料，具有正反两面和侧边缘，在至少一个所述的面上是可通过铸造压铸的，并且有铜合金的电镀层完全包裹住所述的核心坯料，在至少所述的可压铸面上形成5μm～50μm左右厚度的表面层，所述铜合金含有重量为0.5%～8.0%左右的锡。余额为铜。所述图案被压铸在至少所述的可压铸表面上。

15、权利要求14所述的硬币，其中所述的铜合金镀层和所述的核心坯料材料由于热处理形成冶金的结合。

16、一种能够在至少一个面上具有压铸图案的坯料的生产方法包括：

提供一种第一种金属材料的具有规定大小的核心坯料，具有正反两面和周围边缘，至少所述的一个面可用铸造压模压铸，

对所述坯料同第二种金属材料电镀以完全包裹住所述的核心坯料，在至少所述的可压铸面形成5μm～50μm左右的表面厚度，所述的第二种金属材料含有重量为0.5%～8.0%左右的锡，余额为铜及附带的杂质，及

在所述的电镀的可压铸的面上压铸所述的图案。

17、权利要求16的方法，其中所述的核心坯料在电镀前在稀释酸中清洗。

18、权利要求16的方法，其中所述的核心坯料在电镀前进行退火。

19、权利要求16的方法，其中所述的核心坯料在电镀后和铸造前进行退火，以在电镀层和核心材料之间形成冶金的结合。

20、权利要求19的方法，其中所述的退火是在700℃的还原空气中有还原气体如氢气存在下进行的。

21、一种生产至少一个面上具有压铸图案的电镀的硬币的方法包括：提供一种由第一种金属材料构成的具有正反两面及侧边缘的及规定大小的硬币坯料，它具有足够的软度以便易于在硬币铸造压模中成型;对所述的硬币坯料用第二种金属材料电镀，完全包裹住所述坯料。镀层具有大约5μm～50μm的表面厚度，所述的第二种金属材料含有重量为0.5～8%左右的锡，余额为铜。在所述的电镀的坯料的至少一个面上用至少一种硬币铸造压模压铸其表面形成图案。

22、权利要求21的方法，包括在电镀前利用退火软化所述硬币坯料步骤。

23、权利要求22的方法，包括在电镀后及在其上形成图案前利用退火软化所述坯料的步骤。