CZ281782B6 - Elektrolyticky pokovený polotovar pro mince, medaile a známky, a způsob jeho výroby - Google Patents

Abstract

Polotovar sestává z jádra z prvního kovového materiálu, kterým je alespoň jeden kov ze skupiny zahrnující železo, nízkouhlíkovou ocel, nerezavějící ocel, poniklovanou ocel, nikl, zinek a zinkové slitiny, měď a měděné slitiny, hořčík a hořčíkové slitiny a předzpracovaný hliník a hliníkové slitiny. Jádro polotovaru má vytvořeny protilehlé lícní plochy a venkovní boční hranu a je obaleno elektrolytickým povlakem. Povlak obsahuje 0,5 až 8 hmot % cínu a zbytek je měď. Povlak má na lícní ploše určené k ražbě tloušťku od 5 .sub./.n.um až do 50 .sub./.n.um. Způsob výroby polotovaru zahrnuje vytvoření jádra a jeho elektrolytické pokovení, přičemž před pokovenímm se polotovar může opláchnout ve zředěné kyselině. Před nebo po pokovení se může polotovar také žíhat, například v redukční atmosfeře po dobu 15 minut při teplotě 700 stupňů C za přítomnosti vodíku.ŕ

Description

Oblast techniky

Tento vynález se týká kovových slitinových mincí, medailonů, upomínkových předmětů, peněžních známek, nebo pamětních mincí, a polotovarů pro jejich výrobu. Vynález řeší zejména tyto výrobky a polotovary a jejich výrobu se zlepšenou odolností proti opotřebení v porovnání s mincemi ze slitin mědi nebo pokovených či plátovaných mědí, při současném udržení měděného lesku a vzhledu.

Vynález se konkrétně týká mince, sestávající z jádra polotovaru z prvního kovového materiálu, které má své protilehlé lícní strany i boční hranu zcela pokryté povlakem z druhého kovového materiálu. Mince je alespoň na jedné lícní straně opatřena ražbou insignií, přičemž první kovový materiál je alespoň jeden kov, vybraný ze skupiny, zahrnující železo, nízkouhlíkovou ocel, nerezavějící ocel, nikl, poniklovanou ocel, zinek a zinkové slitiny, měď a měděné slitiny, hořčík a hořčíkové slitiny a předzpracovaný hliník a hliníkové slitiny.

Vynález rovněž řeší způsob výroby této mince, při němž se nejprve vytvoří jádro polotovaru z prvního kovového materiálu o předepsaném rozměru, s protilehlými lícními stranami a vnější boční hranou, pak se jádro polotovaru zcela pokryje druhým kovovým materiálem, načež se provede alespoň na jedné lícní straně polotovaru vyformováni insignií.

V nedávné době stoupající cena mincovních kovů přiměla mnoho zemí k ražbě relativné levných slitinových mincí při úsilí o snížení výrobních nákladů. Byly použity s různým úspěchem různé slitiny médi a zinku stejné jako niklu, hliníku a jiných kovů.

Pravost mincí je často posuzována veřejností podle jejich vzhledu, kde se očekává lesk v barvě zlata, stříbra nebo mědi v závislosti na jejich vyražené hodnotě. Je žádoucí, aby mince neměnily barvu stářím a aby případně nekorodovaly. Kromě vyvarování se těchto nežádoucích rysů má mít každá nová mince přijatelnou váhu a mohou se od ní vyžadovat jisté elektrické a magnetické vlastnosti umožňující, aby byla přijatelná pro použití v prodejních strojích.

Další materiálové požadavky na mince jsou ty, že nesmí být snadno padélatelné, mají vykazovat jisté specifické vlastnosti pro možnost jejich použití ve strojích na třídění minci, musí být schopné získat dobrý otisk ražby a po ražbě musí mít dostatečnou tvrdost povrchu, aby se předešlo nežádoucímu opotřebeni, a mají být levné.

Kanadský patent č. 1,219 708 z 31. března 1987 a U. S. patent č. 4,579 761 z 1. dubna 1986 popisují způsob výroby zlatistých mincí a mincovních polotovarů s elektrolytickým povlakem, obsahujících asi 8 až 16, nejlépe 11 až 14, % hmot, cínu a zbytek měď. Tloušťka pokovení na líci jádra je kolem 10 až 150 μιη, nejlépe asi 30 až 50 μιη. Mince a polotovary mají zlatý vzhled a jsou vhodné pro náhradu zlatých mincí.

-1CZ 281782 B6

Kvůli vysoké ceně rafinované mědi, mincovního bronzu, definovaného jako skupina slitin, obsahujících více než 95 % mědi, 1 až 4 % zinku a 0 až 1 % cínu, a majícího charakteristickou měděné červenou barvu, nebo jiných měděných slitin, jsou mince v běžném používáni drahé. Rozdíl mezi vyraženou hodnotou mince a jejími výrobními náklady je pak malý nebo má deficitní hodnotu. Použití čistého měděného pokovení na jádro ocelové nebo zinkové vytváří mince, podléhající korozi a jejichž vzhled je problematický. Předpokládá se, že je to vlivem hrubého rozměru zrna, pórovitosti pokovení a vlastní slabé odolnosti proti opotřebení takové médi.

Proto cílem tohoto vynálezu je poskytnout minci s dostatečnou odolností proti korozi a opotřebení, která je relativně levná při výrobě a která má měděný lesk a vzhled, vhodný pro náhradu mincí z poměrně drahé mincovní bronzové slitiny.

Cílem vynálezu je také poskytnout minci z měděné slitiny, která má vhodné charakteristiky pro použití v obchodních strojích.

Podstata vynálezu

Mince, sestávající z jádra polotovaru z prvního kovového materiálu, které má své protilehlé lícní strany i boční hranu zcela pokryté povlakem z druhého kovového materiálu a je alespoň na jedné lícní straně opatřena ražbou insignií, přičemž první kovový materiál je alespoň jeden kov vybraný ze skupiny zahrnující železo, nízkouhlíkovou ocel, nerezavějící ocel, nikl, poniklovanou ocel, zinek a zinkové slitiny, měď a měděné slitiny, hořčík a hořčíkové slitiny a předzpracovaný hliník a hliníkové slitiny, má podle vynálezu povrchovou tloušťku druhého kovového materiálu alespoň na jedné lícní straně od 5 μπι do 50 μπι, přičemž druhý kovový materiál obsahuje 0,5 až 8 % hmot, cínu a zbytek je měd.

Je výhodné, když první kovový materiál je nízkouhlíková ocel a druhý kovový materiál sestává z 2 % hmot, cínu a zbytek je měď a případné příměsi.

Podstatou vynálezu je rovněž způsob výroby této mince, při němž se nejprve vytvoří jádro polotovaru z prvního kovového materiálu o předepsaném rozměru, s protilehlými lícními stranami a vnější boční hranou, pak se jádro polotovaru zcela pokryje druhým kovovým materiálem, načež se provede alespoň na jedné lícní straně polotovaru vyformování insignií. Podle vynálezu se jádro alespoň na jedné lícní straně polotovaru elektrolyticky pokoví.

Je výhodné, když se jádro polotovaru před elektrolytickým pokovením žíhá.

Jiný způsob podle vynálezu doporučuje jádro polotovaru po elektrolytickém pokovení, ale před ražbou žíhat.

Je rovněž výhodné, když se žíháni provádí v redukční atmosféře po dobu do 15ti minut při asi 700 °C za přítomnosti redukčního plynu, například vodíku a když se jádro polotovaru před elektrolytickým pokovením opláchne ve zředěné kyselině.

-2CZ 281782 B6

Ve shodě s předkládaným vynálezem má bronzová slitina s nízkým obsahem cínu, připojená na jádra polotovarů, jemnější zrnění než měděné povlaky a tak poskytuje lepší ochranu proti korozi. Cínovo - měděná slitina poskytuje lepší ochranu než čistá měd díky menšímu koroznímu galvanickému článku mezi kovy a díky hustšímu elektrolytickému povlaku.

Přidání cínu v rozsahu 0,5 až 8 % značné zvyšuje odolnost slitinového povlaku proti opotřebení při použití mincí jako obéživa.

Přehled obrázků na výkresech

Postup podle vynálezu a výrobky takto vyráběné budou nyní popsány s odkazy na následující příklady, ve spojitosti s vyobrazením, kde je graf, ukazující úbytek tloušťky vrstvy v závislosti na čase.

Příklady provedení vynálezu

Ačkoliv se předcházející popis a následující příklady vztahují na polotovary mincí, budou pod zde používaným pojmem mince v popisu i v nárocích myšleny současné mince, medailony, upomínkové předměty, peněžní známky, nebo pamětní mince a taktéž jejich polotovary. Dále ačkoliv je kovový materiál jádra polotovaru popsán v následujících příkladech jako nízkouhlíková ocel, je třeba chápat, ze materiál kovového jádra může sestávat na příklad ze železa, nízkouhlíkové oceli, nerezavějící oceli, niklu, niklem pokovené oceli, zinku, nebo slitiny zinku, médi nebo různých slitin médi, obsahujících zinek a/nebo nikl a/nebo cín, a z hliníku nebo hliníkových slitin vhodné předzpracovaných.

Jádro polotovaru musí být dostatečně měkké, aby mohlo být deformováno razícím nástrojem a jádro může být výhodně před nebo po pokovení vyžiháno, aby byla dána polotovaru s elektrolytickým povlakem uspokojivě nízká tvrdost pro ražbu. Žíhání po elektrolytickém pokovení je také výhodné v tom, že může být použito k tvorbě metalurgického spojení pomocí vzájemné difúze mezi elektrolytickým povlakem médi s nízkým obsahem cínu a materiálem jádra.

Příklad

Dávka mincovních polotovarů, vyrobených z nízkouhlíkové oceli a vážících 949 gramů, se vloží do perforovaného rotačního horizontálního válce o délce 15 cm a průměru 10 cm. Válec nejprve projde čistícím cyklem, sestávajícím se z postupných lázní v 10% roztoku detergentu, studené vodě, v 10% kyselině chlorovodíkové a v druhé studené vodě. Polotovary v pokovovacím válci se pak ponoří do alkalické kyanidové bronzové elektrolytické pokovovací lázně obsahující mědí, cín, hydroxid draselný a kyanid draselný. V lázni se použije proud 15 ampér po dobu přibližné 1,8 hodiny, zatím co teplota lázně je udržována mezi asi 55 °C a 60 ’C.

Bylo zjištěno, že takové povlaky jsou metalurgicky spojené s ocelovým polotovarem a mají jemnější zrnění vrstvy než čistá měď jednoduše připojená a žíhaná.

-3CZ 281782 B6

Bronzem potažené ocelové mincovní polotovary, připravené pomocí postupu podle vynálezu, byly porovnávány s ocelovými polotovary potaženými mědí a s polotovarem kanadské jednocentové mince z hlediska odolnosti proti korozi a opotřebení.

Po vyjmutí z lázně byl zjištěn přírůstek celkové hmoty mincovních polotovarů 58,7 gramů, což je 5,82 % z celkové váhy vložených polotovarů. Mokré analýzy polotovarů ukázaly, že mají povlak obsahující 2,12 % hmot. cínu.

Po pokovení byly mincovní polotovary žíhány v redukční atmosféře při mincovních s a tloušťkou na obvodu

700 °C po dobu 15 minut polotovarech byl bronzu na jejich lícních přibližně 30 μιη.

za přítomnosti vodíku. Na zjištěn elektrolytický povlak stranách přibližně 21 μιη

Bylo zjištěno, že takový povlak byl metalurgicky spojený s ocelovým polotovarem, zrnění povlaku bylo jemné a povlak poskytoval zlepšenou odolnost proti korozi a proti opotřebení v porovnání s čistou mědi podobné připojenou.

Mincovní polotovary z oceli, potažené bronzem, připravené postupem podle tohoto vynálezu, byly vyhodnocovány spolu s polotovary z oceli potažené médi a s kanadským polotovarem jednocentové mince z hlediska odolnosti proti korozi a opotřebení. Test na korozi byl proveden ponořením mincovních polotovarů do lázně 2% NaCl a test na opotřebení byl proveden opotřebováváním polotovarů v rotujícím bubnu.

Parametry vzorků testovaných mincí jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1

číslo vzorku	vzorek	průměr (mm)	tloušťka (mm)	P váha (g)	o k o v e n tloušťka (um)	í váha (%)	složení (%)
1	C-B-S	18,56	0,98	2,22	líc:21 hrana:30	5,78	100 Cu
2	B-B-C	18,57	0,98	2,22	lic:21 hrana:31	5,83	2,1 Sn 97,9 CU
3	Kanad. cent	19,05	1,38	2,50	—	—	1,5 Zn 0,5 Sn

98,0 Cu

Mince nebo polotovary byly při korozním testu ponořeny na 4 hodiny do roztoku 2% NaCl. Výsledek korozního testu na 10ti vzorcích každého typu polotovaru je uveden v tabulce 2.

_4_

Tabulka 2

č.	vzorku vzorek	na lícních stranách	na hraně
1	ocel potažená mědí	11 rezových skvrn/ 10 polotovarů	7 rezových skvrn/ 10 polotovarů
2	ocel potažená bronzem	0/10 polotovarů	0/10 polotovarů
3	Kanad. cent	0/10 mincí	0/10 mincí

Tmavé rezové skvrny byly nalezeny pouze na vzorcích z oceli s vrstvou mědi. Všechny rezové skvrny byly menšího rozměru než 1 mm.

Dále byl proveden test opotřebení. Rotační buben pro test opotřebení se naplní 16ti vzorky polotovarů každého typu. Při tomto testu se vzorky zkouši v rotačním válci, který má plátno obložené zespodu gumou a vyvýšeními na obvodu, aby docházelo k nadskočení každou otáčku, a vkládaci otvor na jedné straně. Na počátku se jednotlivé kusy váží, ponoří se do syntetického vypocovacího roztoku, uzavřou se do válce a rotují v testovacích cyklech, které se opakují v 100 hodinových intervalech. Celková průměrná ztráta tloušťky povrchu vzorků v závislosti na trvání testu až do 300 hodin, je zobrazena na obrázku. Ocelové vzorky s vrstvou bronzu ukazují lepší odolnost proti opotřebení než ocelové polotovary s vrstvou médi a než kanadské jednocentové vzorky, přičemž poslední dva typy vzorků vykazuji podobnou odolnost proti opotřebení po 300 hodinách testu.

Obecné byly ocelové polotovary s vrstvou bronzu lepší oproti ocelovým polotovarům jak při testu na korozi, tak na opotřebení.

Ocelová jádra polotovarů byla dostatečně měkká, aby přijala jasný otisk od razícího nástroje aniž by způsobovala nežádoucí opotřebení razidla. Elektrolyticky nanesená obalující vrstva slitiny prokázala dostatečnou tvrdost povrchu, takže výraz ražby nebyl poškozen ani po prodloužených testech na opotřebení.

Tento vynález je vhodný jak pro výrobů mincí jakožto zákonného platidla, tak pro výrobu medailonů, upomínkových předmětů, peněžních známek, nebo pamětních mincí.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Mince, sestávající z jádra polotovaru z prvního kovového materiálu, které má své protilehlé lícní strany i boční hranu zcela pokryté povlakem z druhého kovového materiálu a je alespoň na jedné lícní straně opatřena ražbou insignií, přičemž první kovový materiál je alespoň jeden kov, vybraný ze skupiny, zahrnující železo, nízkouhlíkovou ocel, nerezavějící ocel, nikl, poniklovanou ocel, zinek a zinkové slitiny, měď a měděné slitiny, hořčík a hořčíkové slitiny a předzpracovaný hliník a hliníkové slitiny, vyznačující se tím, že povrchová tloušťka druhého kovového materiálu je alespoň na jedné lícní straně od 5 um do 50 um, přičemž druhý kovový materiál obsahuje 0,5 až 8 % hmot, cínu a zbytek je mědí.
2. 2. Mince podle nároku 1, vyznačující se tím, že první kovový materiál je nízkouhlíková ocel a druhý kovový materiál sestává z 2 % hmot, cínu a zbytek je měď a příměsi.
3. 3. Způsob výroby mince podle nároků 1 až 2, při němž se nejprve vytvoří jádro polotovaru z prvního kovového materiálu o předepsaném rozměru, s protilehlými lícními stranami a vnější boční hranou, pak se jádro polotovaru zcela pokryje druhým kovovým materiálem, načež se provede alespoň na jedné lícní straně polotovaru vyformováni insignií, vyznačuj ící se tím, že se jádro alespoň na jedné lícní straně polotovaru elektrolyticky pokoví.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že se jádro polotovaru před elektrolytickým pokovením žíhá.
5. 5. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že jádro polotovaru se po elektrolytickém pokovení, ale před ražbou žíhá.
6. 6. Způsob podle nároků 4 a 5, vyznačující se tím, že žíhání se provádí v redukční atmosféře po dobu do 15ti minut při asi 700 °C za přítomnosti redukčního plynu, například vodíku.
7. 7. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se jádro polotovaru před elektrolytickým pokovením opláchne ve zředěné kyselině.