EP0572920A1 - Verwendung einer Kupferbasislegierung als Münzwerkstoff - Google Patents
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Classifications
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- A—HUMAN NECESSITIES
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- A44C—PERSONAL ADORNMENTS, e.g. JEWELLERY; COINS
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- C22C—ALLOYS
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- C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
Definitions
- the invention relates to the use of a nickel-free copper-based alloy as a gold-colored material for coins.
- the individual denominations differ through well-coordinated differences in dimension, weight, material and color.
- the highest nominal value occupies the space with the largest diameter. If such a system is expanded upwards, the new coin cannot be made even larger for reasons of manageability.
- the diameter can be reduced or the thickness increased and / or a gold-yellow material can be chosen instead of the usual silver color and based on the appreciation of gold.
- gold unlike gold, all yellow base metals tarnish more or less when used. There is therefore a need for a yellow base material with a high tarnish resistance, which is suitable as a coin material. Such material is already known.
- Coins with a high face value offer a special incentive for counterfeiters for the still increasing purchase of goods and services via machines.
- a high-quality coin should therefore have a characteristic that is typical for this coin and can be queried with suitable coin validators. This often requires considerable effort.
- the copper-zinc alloy CuZn20Al2 standardized in DIN 17660 has a nice yellow color and this alloy is used because of its good corrosion properties for condensers and heat exchangers as well as for sea water pipes. Alloy CZ 110 of British Standard 1541 corresponds to this special brass. According to the two standards, this copper-zinc alloy has the following composition: TABLE 1 composition Standard abbreviation / Cu Zn Al As Fe Mg Mn Ni P Pb DIN 17660 min. 76.0 rest 1.8 0.020 - - - - - - CuZn 20 Al 2 max. 79.0 2.3 0.035 0.07 0.005 0.1 0.1 0.01 0.07 BS1541 min.
- CuZn20Al2 contains a deliberate addition of approx. 0.03% by weight arsenic to avoid the dezincification that is possible with the usual use.
- Dezincing is a type of corrosion in which the copper, initially dissolved together with the zinc, is deposited again on the brass as a mostly spongy mass, while the zinc remains largely in solution. Therefore, to inhibit dezincification of the alloy CuZn20Al2 arsenic is added.
- Arsenic is often equated with poison in public. Even if the arsenic was not removed from the metal, an arsenic-containing coin would not be tolerable among the population. In normal use, however, coins are not as corrosively stressed as condensers, heat exchangers or seawater pipes, so that dezincification would not occur at all. You can therefore do without an arsenic supplement.
- the invention relates to the use of a copper-based alloy with 18.7 to 22.2% by weight of zinc, 1.8 to 2.3% by weight of aluminum and copper as the remainder, including unavoidable, production-related impurities as a material for coins.
- the alloy CuZn20Al2 both with and without arsenic, has advantages over the yellow materials previously used for coins. By the If the arsenic added to avoid dezincification was omitted, no deterioration in tarnish resistance was found.
- Nickel-free coin systems are already known in some countries or are to be introduced there to protect the population from a nickel allergy.
- the limit for the safety of a nickel-containing material is assumed to be less than 0.5 ⁇ g per cm2 and week in a synthetic human sweat.
- This sweat has the following composition: TABLE 3 Synthetic sweat % By weight Sodium chloride 0.5 Lactic acid 0.1 urea 0.1 water ad 100 Adjust pH to 6.5 with ammonia water
- the arsenic-free CuZn20Al2 alloy is ideally suited as a coin metal.
- the copper-zinc alloy used with approx. 20% zinc and 2% aluminum has a golden yellow color, is good tarnish-resistant and is considered to be nickel-free.
- the material can also be plated with nickel for the production of machine-safe coins, and if the nickel layer is on the inside, such a version is still considered to be nickel-free.
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kupferlegierung mit 18,7 bis 22,2 Gew.-% Zink, 1,8 bis 2,3 Gew.-% Aluminium und Kupfer als Rest, einschließlich unvermeidbarer, herstellungsbedingter Verunreinigungen als Werkstoff für Münzen als Münzmetall. Diese Legierung hat eine goldgelbe Farbe, ist sehr anlaufbeständig und verursacht keinerlei Nickelallergien.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer nickelfreien Kupferbasislegierung als goldfarbener Werkstoff für Münzen.
- In etablierten Münzsystemen unterscheiden sich die einzelnen Nennwerte durch gut abgestimmte Unterschiede in Dimension, Gewicht, Werkstoff und Farbe. Im allgemeinen belegt der höchste Nominalwert den Platz mit dem größten Durchmesser. Wird ein solches System nach oben erweitert, dann kann man aus Gründen der Handhabbarkeit die neue Münze nicht noch größer machen. In einem solchen Fall kann man den Durchmesser verkleinern oder die Dicke vergrößern und/oder statt des üblichen silbernen Farbtons und in Anlehnung an die Wertschätzumg des Goldes einen goldgelben Werkstoff wählen. Alle gelben unedlen Metalle laufen aber, im Gegensatz zu Gold, im Gebrauch mehr oder weniger stark an. Es besteht deshalb ein Bedürfnis nach einem gelben unedlen Werkstoff mit hoher Anlaufbeständigkeit, der als Münzwerkstoff geeignet ist. Solche Werkstoff sind bereits bekannt.
- Für den noch zunehmenden Erwerb von Waren und Dienstleistungen über Automaten bieten Münzen mit hohem Nennwert einen besonderen Anreiz für Fälscher. Eine hochwertige Münze sollte daher ein für diese Münze typisches Merkmal besitzen, das mit geeigneten Münzprüfern abgefragt werden kann. Hierzu ist ein oftmals erheblicher Aufwand erforderlich.
- In den letzten Jahren wird vermehrt über das Auftreten von Nickelallergien durch den Umgang mit nickelhaltigen Werkstoffen berichtet. Zwar ist bisher selbst bei berufsbedingtem ständigem Umgang mit nickelhaltigen Münzen nur in Ausnahmefällen eine Nickelallergie festgestellt worden.
- Nach dem derzeitigen Erkenntnisstand soll ein Werkstoff zur Herstellung von höherwertigen Münzen neben der üblichen Forderung nach guter Prägbarkeit folgende Eigenschaften haben:
- 1. eine gelbe Farbe
- 2. eine gute Anlaufbeständigkeit
- 3. er soll sich zur Herstellung von automatensicheren Münzen eignen und
- 4. er soll nickelfrei sein.
- Die in DIN 17660 genormte Kupfer-Zink-Legierung CuZn20Al2 hat eine schöne gelbe Farbe und diese Legierung wird wegen ihrer guten Korrosionseigenschaft für Kondensatoren und Wärmeaustauscher sowie für Seewasserleitungen eingesetzt. Die Legierung CZ 110 des British Standard 1541 entspricht diesem Sondermessing. Nach den beiden Normen hat diese Kupfer-Zink-Legierung folgende Zusammensetzung:
TABELLE 1 Zusammensetzung Standard Kurzzeichen/ Cu Zn Al As Fe Mg Mn Ni P Pb DIN 17660 min. 76,0 Rest 1,8 0,020 - - - - - - CuZn 20 Al 2 max. 79,0 2,3 0,035 0,07 0,005 0,1 0,1 0,01 0,07 BS1541 min. 76,0 Rest 1,30 0,02 - - - - - - CZ110 max. 78,0 2,30 0,06 0,06 0,075 Charge ohne As 77,7 Rest 1,95 <0,001 0,016 <0,005 <0,01 <0,01 <0,002 <0,01 mit As 77,7 Rest 1,95 0,03 0,016 <0,005 <0,01 <0,01 <0,002 <0,01 - CuZn20Al2 enthält einen gewollten Zusatz von ca. 0,03 Gew.-% Arsen zur Vermeidung der beim üblichen Verwendungszweck möglichen Entzinkung.
- Unter Entzinkung versteht man eine Korrosionsart, bei der das zunächst gemeinsam mit dem Zink in Lösung gegangene Kupfer sich wieder auf dem Messing als meist schwammige Masse abscheidet, während das Zink weitgehend in Lösung bleibt. Deshalb wird zum Hemmen der Entzinkung der Legierung CuZn20Al2 Arsen zulegiert.
- Arsen wird in der Öffentlichkeit häufig mit Gift gleichgesetzt. Selbst dann, wenn das Arsen nicht aus dem Metall herausgelöst wird, wäre eine arsenhaltige Münze bei der Bevölkerung nicht tolerierbar. Münzen werden allerdings im normalen Gebrauch nicht so korrosiv beansprucht, wie etwa Kondensatoren, Wärmeaustauscher oder Seewasserleitungen, so daß es gar nicht zu einer Entzinkung kommen würde. Deshalb kann man auf einen Arsenzusatz verzichten.
- Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kupferbasislegierung mit 18,7 bis 22,2 Gew.-% Zink, 1,8 bis 2,3 Gew.-% Aluminium und Kupfer als Rest, einschließlich unvermeidbarer, herstellungsbedingter Verunreinigungen als Werkstoff für Münzen.
- Eine Legierung der genannten Zusammensetzung ohne Arsenzusatz wurde in Form von Münzplättchen mit der bekannten arsenhaltigen Legierung verglichen. Da eine standardisierte Prüfmethode nicht vorliegt, wurde eine Methode angewendet, bei der Probestücke des Werkstoffs für eine bestimmte Zeit einer definierten Atmosphäre ausgesetzt werden, und die durch Anlaufen beobachteten Farbänderungen subjektiv beurteilt werden. Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt:
- Es zeigt sich, daß die Legierung CuZn20Al2 sowohl mit als auch ohne Arsen gegenüber den schon bisher für Münzen genutzten gelben Werkstoffen Vorteile aufweist. Durch das Weglassen des zur Vermeidung der Entzinkung zulegierten Arsens wurde keine Verschlechterung der Anlaufbeständigkeit festgestellt.
- Für Automatenmünzen haben sich insbesondere in der Bundesrepublik Deutschland seit mehr als 20 Jahren dünne Nickeleinlagen in einer Kupfernickelaußenschicht bewährt, nämlich bei den Zwei- und Fünfmarkstücken. Wenn das Nickel nicht an der Außenschicht vorliegt, besteht keine Gefahr einer Nickelallergie. Es wurde deshalb ein Werkstoff durch Walzplatieren hergestellt, der einen Kern aus Nickel in einer Dicke von 7 % der Gesamtdicke enthält und dessen äußere Lage aus der vorgenannten arsenfreien Legierung CuZn20Al2 besteht.
- Nickelfreie Münzsysteme sind schon in einigen Ländern bekannt oder sollen dort eingeführt werden, um die Bevölkerung vor einer Nickelallergie zu schützen. Als Grenzwert für die Unbedenklichkeit eines nickelhaltigen Werkstoffs wird eine Abgabe von weniger als 0,5 µg pro cm² und Woche in einem synthetischen menschlichen Schweiß angenommen. Dieser Schweiß hat folgende Zusammensetzung:
TABELLE 3 Synthetischer Schweiß Gew.-% Natriumchlorid 0,5 Milchsäure 0,1 Harnstoff 0,1 Wasser ad 100 pH-Wert auf 6,5 mit Ammoniakwasser einstellen - Es wurden Proben der erfindungsgemäß verwendeten arsenfreien CuZn20Al2-Legierung und auch der arsenhaltigen Legierung, die nur geringfügige Mengen an Nickel als erschmelzungsbedingte Verunreinigungen enthalten, geprüft (sh. Tabelle 1, Chargen ohne und mit As). Auch die Probe mit einer einplattierten Nickelschicht lag eindeutig unter 0,5 µg Ni pro cm² und Woche. Eine zur Prüfung des Ergebnisses durchgeführte Rechnung ergab unter Zugrundelegung der am Rand der Münze freiliegenden Fläche des plattierten Nickels und einer an reinem Nickel gefundenen Abgabe von 45 µg Nickel pro cm² und Woche eine theoretische Abgabe von 0,05 µg Nickel pro cm².
- Selbst eine Münze aus dem erfindungsgemäß verwendeten Material mit einem einplattierten Nickelkern würde daher noch als unbedenklich anzusehen sein.
- Zuammenfassend wird festgestellt, daß die arsenfreie CuZn20Al2-Legierung sich hervorragend als Münzmetall eignet. Die verwendete Kupfer-Zink-Legierung mit im ca. 20 % Zink und 2 % Aluminium hat eine goldgelbe Farbe, ist gut anlaufbeständig und gilt als nickelfrei. Der Werkstoff läßt sich auch zur Herstellung automatensicherer Münzen gut mit Nickel plattieren, wobei dann, wenn die Nickelschicht innen liegt, auch eine solche Ausführung noch als nickelfrei gilt.
Claims (2)
- Verwendung einer Kupferbasislegierung mit 18,7 bis 22,2 Gew.-% Zink, 1,8 bis 2,3 Gew.-% Aluminium und Kupfer als Rest, einschließlich unvermeidbarer herstellungsbedingter Verunreinigungen, als Werkstoff für Münzen.
- Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungen maximal 0,001 Arsen, 0,016 Eisen, weniger als 0,005 Magnesium, weniger als 0,01 Mangan, weniger als 0,01 Nickel, weniger als 0,002 Phosphor und weniger als 0,01 Blei, jeweils in Gew.-%, ausmachen.
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