NO752897L

NO752897L -

Info

Publication number: NO752897L
Application number: NO752897A
Authority: NO
Inventors: A G Mcmullen; M J H Ruscoe; M A Clegg; R L Prowse
Original assignee: Sherritt Gordon Mines Ltd
Priority date: 1974-09-16
Filing date: 1975-08-20
Publication date: 1976-03-17
Also published as: FI752505A; PH12701A; FR2284292A1; IT1042560B; CH616062A5; CA1015905A; DE2540213C2; ZA755309B; JPS5155740A; GB1477981A; BR7505806A; NL7510884A; HU172896B; NL172132C; BE833428A; DE2540213A1; SE7510242L; FR2284292B1; AU8440575A; US3940254A

Description

Nikkelbelagt, myntplate av jernlegering

og fremgangsmåte for dens fremstilling.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et to-komponent emne som passer for fremstilling av mynter, medaljonger og lignende artikler og en fremgangsmåte for fremstilling av et slikt emne. Mer bestemt vedrører oppfinnelsen et myntemne som har en kjerne av stål med lavt kullinnhold som er fullstendig innkapslet i et nikkelbelegg. Egenskapene i myntplaten etter myntslåingen er tilstrekkelig like en mynt av rent nikkel at den myntslåtte platen behandles som en mynt av mange mynt-diskriminerende innretninger som kan skille mellom en ekte nikkelmynt og en falsk mynt eller en upreget plate. Myntplaten fremstilles ifølge oppfinnelsen ved en fremgangsmåte som både omfatter elektroplettering og ut-gløding.

Metallisk nikkel som på grunn av sin motstand mot anløping, sin holdbarhet og tiltrekkende overflateegenskaper anvendes i mange land som materialer for mynter. Nylig har imidlertid metallverdién i enkelte nikkelmynter nærmet seg og i enkelte tilfelle oversteget myntens påførte verdi på grunn av en rask stigende verdi på metallisk nikkel. Nikkelmynter har som et resultat storte sett forsvunnet fra sirkulasjon i enkelte land til tross for lover som forbyr nedsmelting og eksport av slike mynter.

Det er gjort forsøk på å legere eller på annen måte fortynne nikkel med billigere elementer for å fremstille mynter som har de ønskede kvaliteter i rene nikkelmynter, men som har en lavere metallverdi. Selv om mange legeringer er blitt under-søkt, har vanligvis de resulterende mynter egenskaper som er mindre ønskelige enn mynter som er fremstilt av rent nikkel. F.eks. vil mynter som består av nikkel-kopper eller nikkel-sink legeringer se ut som rene nikkelmynter når de er nymyntet, men de har en tendens til å bli anløpne og matte i bruk. Nikkel-legeringsmynter har også vanligvis egenskaper som er tilstrekkelig forskjellige fra egenskapene i rene nikkel-mynter til at mekaniske eller elektriske innretninger som diskriminerer mellom ekte nikkelmynter og falske mynter eller upregede plater avslår dem, noe som forhindrer anvendelsen av legeringsmynter samtidig med nikkelmynter med samme størrelse og påførte verdi.

Mynt-diskriminerende innretninger som er meget brukt i mynt-opererte kjøpemaskiner underkaster en mynt flere prøver på grunnlag av myntens størrelse, vekt, elastisitetsmodul og magnetisk egenskap.

Diskriminering på grunnlag av magnetiske egenskaper utføres vanligvis ved å la mynten eller den upregede platen rulle ned et skråplan og gjennom det magnetiske felt i en permanent magnet som er plassert under og nær den nedre ende av skråplanet. I Canada og andre land som anvender nikkelmynter, er diskrimina-toren justert slik at banen for en ikke-magnetisk mynt eller en upreget plate som ruller av enden av skråplanet ikke påvirkes av magneten slik at mynten eller platen faller i en "avslått" skuff. Hvis på den annen side mynten eller platen er meget magnetisk, vil banen bli sterkt påvirket av magneten og den vil likeledes falle inn i "avslått" skuffen. Banen til en ren nikkelmynt som påvirkes i'noen grad av magneten, er imidlertid meget mindre påvirket enn.en mynt eller plate som består av jern eller annet sterkt magnetisk materiale slik at nikkelmynten vil falle inn i "godtatt" skuffen. En annen type magnetisk prøve anvender tiltrekningskraften mellom mynten og en liten magnet som er plassert opptil den flate siden av mynten. Hvis tiltrekningskraften mellom magneten og mynten er stor, som den vil være hvis mynten er laget av stål for eksempel, forhindres i en innretning mynten fra å rulle ned skråplanet, i en annen innretning skyves den sidelengs og i hvert tilfelle blir den derved avslått. Hvis mynten imidlertid er ikke-magnetisk eller tiltrekningskraften ikke er tilstrekkelig til å holde mynten, som er tilfelle for en nikkelmynt, vil den fortsette rett ned skråplanet og bli godtatt.

Det er meget ønielig at mynter som skal anvendes som substitutt for rehe nikkelmynter har egenskaper som tilsvarer egenskapene i rene nikkelmynter. Slike substituttmynter bør helst se ut, slites og anløpes som nikkel, men de bør også ha tilsvarende magnetiske egenskaper slik at de godtas i mynt-diskriminerende innretninger som anvender magnetiske prøver. Hvis de har slike egenskaper, vil de kunne innføres i penge- . sirkulasjonen med små ulemper for fremstillerne og for brukerne av mynt-opererte kjøpemaskiner som er tilpasset til å godta rene nikkelmynter.

Det er et formål med denne oppfinnelsen å tilveiebringe en myntplate som er vesentlig lavere i pris enn en myntplate av samme størrelse og form som består av rent nikkel,

men som har et utseende, og som slites og anløpes på tilsvarende måte som en ren nikkelmyntplate og som kan preges med dype og klare preg uten unødig slitasje av myntpressene. Myntplaten som er preget har likeledes magnetiske egenskaper som tilsvarer rene nikkelmynter av samme form og størrelse i tilstrekkelig grad til at de'nye myntene godtas av de fleste mynt-diskriminerende innretninger som godtar rene nikkelmynter.

Det er et videre formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte hvoretter slike myntplater kan fremstilles.

Grovt sett består myntplaten som oppfinnelsen ved-rører av en kjerne som er dannet av stål med lavt karboninnhold med et karboninnhold mindre enn 0,03 vektprosent, et kontinuerlig belegg av nikkel som fullstendig omslutter den nevnte kjernen, hvor det nevnte belegg har en tykkelse på minst 0,05 w®P a myntens

to sideflater og en 2 til 4 ganger større radial tykkelse på myntens kant, et lag av interdiffundert nikkel og jern som metallurgisk binder det nevnte belegg til den nevnte kjernen, hvor den nevnte myntplaten har en hardhet på mindre enn 65 på Kockwell 3OT hardhetsskala og hvor nevnte mynteplate har en indusert magnetismeverdi B i et felt på 150 ørsted på mindre enn ca. 4000 gaus målt på en akse gjennom senteret og normalt til overflaten av myntplaten slik at den nevnte myntplaten etter preging vil bli godtatt av stort sett alle myntdiskriminerende innretninger som anvender en testing av magnetiske egenskaper og som godtar rene nikkelmynter.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter grovt sett først å tilveiebringe et kjernestykke som har motstående, hovedsakelig plane overflater og en felles sidekant og det nevnte stykke består av stål som inneholder mindre enn ca. 0,03 vektprosent karbon; og elektrolytisk plettere nevnte kjernestykke med et kontinuerlig belegg av nikkel på ikke mindre enn 0,05 mm i tykkelse på overflaten av det nevnte stykke og en 2 til 4 ganger større radial tykkelse på sidekanten av det nevnte stykke og oppvarme det nevnte nikkelbelagte kjernestykke for å utgløde kjernen for å redusere hardheten av denne til mindre enn 65 og fortrinnsvis til mindre enn 45 Rockwell 3OT hardhetsskalaen og å danne et lag av interdiffundert nikkel og jern som metallurgisk binder det nevnte belegg av nikkel til den nevnte kjerne.

Utgangsmaterialet for myntplaten ifølge oppfinnelsen er stål med lavt karboninnhold. Stålet må inneholde mindre enn 0,03 vektprosent karbon. Et høyere karboninnhold er ikke ønskelig fordi det gjør materialet for hardt til tilfredsstillende utmyn-ting. For å lette utmyntingen bør fortrinnsvis karboninnholdet være 0,01 % eller mindre. I tillegg til karbon, kan utgangsmaterialet inneholde andre legeringselementer som vanligvis finnes i mindre mengder i stål med lavt karboninnhold. Utgangsmaterialet kan f.eks. inneholde små mengder silisium, mangan og nikkel. Forutsatt at utgangsmaterialet opprinnelig har en hardhet på mindre enn 65 Rockwell 30T, fortrinnsvis mindre enn 45»eller er i stand til å utglødes til en slik hardhet, er materialet tilfredsstillende for formålet ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Stålet med lavt karboninnhold formes til den ønskede tykkelse f.eks. ved valsing og videre bearbeides gjennom utstan-sing og om ønskelig en kantdannende operasjon som fremstiller stykker av en slik størrelse at når stykkene belegges med den foreskrevne mengde nikkel, vil de ha den foreskrevne størrelse på den ferdige myntplate. I de fleste tilfelle, vil myntplaten være sirkulær, men oppfinnelsen har også til formål å tilveiebringe andre formål såsom firkanter, heptagoner osv i

Kjernestykkene utstyres fortrinnsvis med reiste kanter for å gi en kanttykkelse som er større enn tykkelsen på andre deler av den ferdige myntplate, ikke bare for å gjøre det lettere å stable myntene, men også for å gi en bedre beskyttelse mot slitasje i den sentrale del av den ferdige mynt. De kantede stykkene behandles deretter gjennom elektroplettering hvor et kontinuerlig lag eller belegg av nikkel tilføres platens to motstående sider og sidekantene.

Elektroplettering av nikkel på stykkene kan utføres i et pletteringsbad. En slik type apparat består av en sylin-drisk tønne som roterer rundt en horisontal akse i en tank som er fylt med pletteringsoppløsning. Fleksible katodestenger mon-teres internt i tønnen og kurver som inneholder anodestykkene festes i tanken utenfor tønnen. Katodestengene og anodekurvene forbindes til den negative og positive pol til en likestrømskilde. Potensialforskjellen mellom anoden og katoden holdes fortrinnsvis i området 5-20 volt.

Kjernestykkene forbindes med katodestengene når de beveger seg inne i den roterende tønnen. Elektrolytten er en standard nikkelpletteringselektrolytt såsom nikkelsulfamat eller Watfs oppløsning. Mengden nikkel som belegges på kjernestykkene kan varieres etter ønske ved å forandre strømtettheten eller pletteringstiden. Av økonomiske grunner er det foretrukket å belegge kjernestykkene med den minimumsmengde nikkel som vil gi tilfredsstillende slitasje og korrosjonsmotstand samtidig som man får de ønskede magnetiske egenskaper. Av denne grujun er det vanligvis nødvendig at nikkellaget på sideflatene i myntplaten minst bør ha en tykkelse på 0,05 mm. Et tykkere nikkel-lag kan imidlertid være nødvendig i noen tilfelle, for å være sikker på at de ferdige myntplatene har de kommersielle spesifi-kasjoner som kreves og har de ønskede magnetiske egenskaper.

Det siste krav diskuteres i detalj nedenunder.

Nikkellaget som pletteres på kjernegtykket har større tykkelse på kanten enn i sentrum av hver av platens sideflate.

I denne sammenheng betyr tykkelsen av belegget på kanten tykkelsen målt radialt utover ved midten av kjernestykkets kant og at tykkelsen på belegget på sideflatene betyr tykkelsen målt aksialt utover ved sentrum av myntplatens sideflate. Forholdet mellom tykkelsen av nikkelbelegget på kanten av kjernestykket og tykkelsen av nikkelbelegget på sideflaten av stykkene styres i hoved-trekkene av dimensjonen av tønnen og størrelsen av stykkene. Vanligvis er forholdet i området 2:1 til 4;1» Det vil si at tykkelsen av belegget på kanten (målt radialt) er to til fire ganger tykkelsen av belegget på hver av sideflatene av platen. Man har vanligvis funnet at tykkelsesforholdet kant/sideflate reduseres når tønnediameteren økes og når diameteren av kjernestykket reduseres. Siden tykkelsen av nikkel på kjernestykkets sideflate er mindre enn på kantene, behøver nikkeltykkelsen på sideflatene bare bestemmes etter pletteringen for å forsikre at det minimalt påkrevde belegg på 0,05 mm er oppnådd.

Etter elektropletteringen, utglødes de nikkelbelagte kjernestykker for å redusere hardheten i myntplaten til mindre enn 65, og fortrinnsvis mindre enn 45P& Rockwell 3OT hardhetsskala og, på samme tid, for å forårsake atomisk interdiffundering av metallene ved overflaten av kjernen og nikkelbelegget. De betingelser som passer best for denne operasjonen er temperaturer fra ca. 800°C til ca. 1000°C, en behandlingstid fra 10 til 40 minutter og en reduserende atmosfære f.eks. en hydrogenatmosfære. Ved mikroskopisk eksaminering, ser man at de utglødede stykker har et lag mellom nikkelbelegget og kjernen av interdiffundert nikkel og jern av endelig tykkelse, vanligvis 0,01 mm. Nikkelbelegget er således metallisk bundet til kjernen over hele overflaten mellom belegget og kjernen. Den pletterte og utglødede myntplaten kan preges i myntpresser med et dypt og klart preg uten unødvendig slitasje for myntpressen og det pregede nikkelbelegg har utmerket slite og korrosjonsmotstand.

Magnetismen som kan induseres med et påført felt på 150 ørsted i den utglødede myntplate bør være mindre enn 4000 gaus målt på en akse gjennom senteret av og perpendikulært på myntplatens sideflate. Den induserte magnetisme i en myntplate under et påført felt av 150 ørsted kan måles ved i og for seg kjente fremgangsmåter under anvendelse av en Walker-raodell MH-i Hysterese-skriver. I de fleste tilfelle, under forutsetning av at nikkellaget på sideflaten av myntplaten er minst 0,05 mm, vil platene og myntene som er preget av disse, ha de ønskede magnetiske egenskaper. Skulle imidlertid den induserte magnetisme B i en spesiell plettert og utglødet myntplate som møter minimumskravene med hensyn til pletteringstykkelse være over ca. 4000 gaus (målt på aksen gjennom senteret av og normalt på sideflaten av myntplaten i et felt på I50 Ørsted), kan verdien av "B" reduseres ved å øke tykkelsen på nikkellaget som er belagt på myntplaten.

Magnetismen må være under >*det ovenfor nevnte nivå for å forsikre at myntplaten, etter preging, godtas av de fleste eksisterende mynt-diskriminerende innretninger som anvender mag netiske tester. I slike innretninger bestemmer, som tidligere nevnt, størrelsen av tiltrekningskraften som utvikles mellom en innlagt mynt og en permanent magnet om den pålagte mynt skal godtas eller avslås av innretningene. Forbausende nok, har man funnet at de fleste mynt-diskriminerende innretninger som anvender magnetiske tester ikke kan skille mellom mynter som er preget fra myntplater ifølge oppfinnelsen og likedannede rene nikkelmynter til tross for vesentlige forskjeller i kon-struksjonen på disse innretningene. Noen innretninger bestemmer f.eks. tiltrekningskraften mellom en permanent magnet og en mynt i den radiale retning, mens andre bestemmer tiltrekningen mellom en magnet og en mynt langs myntens sylindriske akse. Den magnetiske induksjon av de permanente magneter i de forskjellige innretninger varierer betydelig med hensyn til gaplengden mellom magnetene og myntene når disse passerer gjennom innretningene. Til tross for disse forskjeller, godtas mynter som er preget fra myntplater ifølge oppfinnelsen av de fleste mynt-diskriminerende innretninger som godtar rene nikkelmynter av samme størrelse, form og vekt. ;Etter utglødning, må myntplatene poleres for å gi den en jevn overflate som passer for preging. Pregingen består vanligvis av å presse myntplatene samtidig mellom obverse og reverse former for å gi en fullstendig design som blant annet omfatter en rillet kant om man ønsker dette. ;Eksempel 1;Dette eksempel beskriver en fremgangsmåte for å fremstille myntplater ifølge oppfinnelsen. 2642,3 gram av mynt-formede stålstykker som har et karboninnhold på 0,01 vektprosent og som har en gjennomsnittsvekt på 4»33gram blir plassert i en perforert polypropylen horisontal forniklingstønne 3^*5cm lang og 15»25 cm i diameter. Etter påfyllingen, ble tønnen og innholdet underkastet følgende behandling: en 15 minutters nedsenkning i varmt vaskemiddel, en 2 minutters skylling i varmt vann, en 2 minutters skylling i kaldt vann, en ny 2 minutters skylling i kaldt vann, en 4 minutters nedsenkning i 10 fo HC1 og 2 minutters skylling i kaldt vann.

Tønnen og innholdet ble deretter plassert i et for-niklingsbad som inneholdt ca4 150 liter nikkelsulfamatelektrolytt som inneholdt 79»! 'g/l nikkel, 1,34 g/l kloridioner og 2415g/l borationer. Oppløsningen hadde en pH på 4»0 og ble holdt på en temperatur på 49°C»Fire anodekurver ble nedsenket i badet og hver kurv var fremstilt av titaniumnetting og inneholdt ca. 9000 gram nikkelanoder. Potensialforskjellen mellom anode og katode var 6,0 volt og strømmen som gikk mellom dem var 30 amp. likestrøm.

Tønnen ble rotert med 6 omdreininger i minuttet i 18,6 timer og ble deretter fjernet fra badet og underkastet en kald skylling i to minutter og en varm skylling i to minutter. Innholdet i tønnen ble deretter helt ut og tørket med varm luft.

Dimensjonene på en representativ myntplate før og etter forniklingen er gjengitt i den følgende tabell:

Resultatene viser at nikkellaget som er avsatt på kantene på stålstykkene er noe mindre enn 4 ganger tykkere enn belegget på sideflatene.

Myntplatene ble deretter utglødet ved 990°C i 17 minutter i en hydrogenatmosfære. Den induserte magnetiske verdi B i en typisk utglødet myntplate i et påført felt på 150 ørsted ble målt på en akse gjennom senteret av og normalt på sideflaten på myntplaten og, for sammenligningens skyld, ble B-verdien for en av stålplatene før fornikling og utgløding og for en ren nikkelmyntplate med samme form og størrelse bestemt. Resultatene er vist i tabell II.

Claims

Myntplate som passer for preging av en mynt, medaljong eller en lignende gjenstand, karakterisert ved at den består av en kjerne som er dannet av stål med lavt karboninnhold som har et karboninnhold mindre enn 0,03 vektprosent, et kontinuerlig belegg av nikkel som fullstendig inn-kapsler nevnte kjerne, hvor det nevnte belegg har en tykkelse på minst 0,05 111111P ^ hver av de motsatte sideflater av myntplaten og en tykkelse, målt radialt, på 2 til 4 ganger tykkelsen på sideflatene ved kanten av myntplaten, et lag av interdiffundert nikkel og jern som metallurgisk binder det nevnte belegg til den nevnte kjerne, hvor den nevnte >myntplate har en hardhets-verdi på mindre enn 65 på Rockwell yj? hardhetsskalaen og den nevnte myntplate har en indusert magnetisk verdi B i et felt på 150 ørsted på mindre enn 4000 gaus målt på en akse gjennom senteret av og normalt på sideflatene av myntplaten slik at den nevnte myntplate etter preging vil godtas av stort sett alle mynt-diskriminerende innretninger som anvender testing av magnetiske egenskaper og som er tilpasset til å godta rene nikkel-mynter .
2. Myntplate ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte kjerne av bløtt stål inneholder mindre enn 0,01 vektprosent karbon.
3» Myntplate ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at hardhetsverdien er mindre enn 45 Pa Rockwell 30T hardhetsskala.
4» Fremgangsmåte for fremstilling av en myntplate som kan preges til en mynt, en medaljong eller en lignende gjenstand karakterisert ved at det tilveie-bringes et kjernestykke som har motsatte, hovedsakelig plane overflater og en felles sidekant og det nevnte stykke består av bløtt stål som inneholder mindre enn ca. 0,03 vektprosent karbon, og elektrolytisk plettere det nevnte kjernestykke med ét kontinuerlig belegg av nikkel med en tykkelse på ikke mindre enn 0,05 ^ på sideflatene av det nevnte stykke og 2 til 4 ganger sideflatetykkelsen på sidekanten av det nevnte stykke og å oppvarme den nevnte nikkelbelagte kjerne for å utgløde kjernen for å redusere hardheten av denne til mindre enn ca. 65 på Rockwell 3OT hardhetsskalaen og samtidig å danne et lag av interdiffundert nikkel og jern som metallurgisk binder det nevnte belegg av nikkel til den nevnte kjerne.
5» Fremgangsmåte ifølge krav 3»karakterisert ved at det nevnte nikkelbelagte kjernestykke oppvarmes til

en temperatur på 800 til 1000°C i ca. 10-40 minutter i en reduserende atmosfære.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 3»karakterisert ved at karboninnholdet i kjernestykket er mindre enn 0,01 vektprosent.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det belagte kjernestykke utglødes for å redusere hardheten til mindre enn 45 målt på Rockwell JOR hardhetsskala.