PL166521B1

PL166521B1 - Pólfabrykat monety i sposób wytwarzania pólfabrykatu monety PL PL

Info

Publication number: PL166521B1
Application number: PL91289677A
Authority: PL
Inventors: Mitsuhiro Yasuda; Michael J H Ruscoe; Allan H Lee
Original assignee: Sherritt Gordon Ltd
Priority date: 1990-04-02
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1995-05-31
Also published as: PL289677A1; EP0450883A3; DE69119641T2; RU2091236C1; EP0450883B1; KR0139222B1; KR910017986A; CS9100802A2; JP2826201B2; CA2013639C; PL167438B1; CZ281782B6; JPH0688289A; ZA912174B; CA2013639A1; ATE138426T1; EP0450883A2; DE69119641D1; AU7394991A; AU651338B2

Abstract

1. Pólfabrykat monety, zawierajacy metalowy rdzen oraz pokrywajaca rdzen galwani- czna powloke stopowa zawierajaca miedz i cyne, przy czym rdzen ma obwodowa krawedz boczna oraz dwie przeciwlegle powierzchnie czolowe, z których jedna jest dostosowana do wybicia oznakowania, znamienny tym, ze galwaniczna powloka stopowa (Cu-Sn) ma grubosc od 5 do 50 µ m na co najmniej czolowej powierzchni rdzenia (Fe) do wybicia oznakowania i zawiera cyne w ilosci okolo 0,5-4,0% wagowych, a reszte stanowi miedz. 4. Sposób wytwarzania pólfabrykatu monety, w którym przygotowuje sie rdzen metalowy o okreslonym ksztalcie, posiadajacy przeciwlegle powierzchnie czolowe, z których jedna jest dostosowana do wybicia oznakowania, oraz obwodowa krawedz boczna, nastepnie nanosi sie galwanicznie na rdzen powloke stopowa zawierajaca cyne i miedz, do calkowitego pokrycia rdzenia pólfabrykatu, znamienny tym, ze nanosi sie galwaniczna powloke stopowa na rdzen wytwarzajac powierzchniowa powloke o grubosci od 5 do 50 µm na co najmniej czolowej powierzchni rdzenia do wybicia oznakowania, przy czym jako powloke stopowa stosuje sie cyne w ilosci okolo 0,5-4,0% wagowych, a reszte stanowi miedz i przypadkowe zanieczyszczenia. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest półfabrykat monety i sposób wytwarzania półfabrykatu monety.

W ostatnich latach wzrost ceny metali do produkcji monet zmusił wiele krajów do bicia monet ze względnie tańszych stopów monetarnych w celu obniżenia kosztów produkcji. Zastosowano z różnym powodzeniem rozmaite stopy miedzi i cynku oraz nikiel, aluminium oraz inne metale.

Ludzie często oceniają prawdziwość monet na podstawie ich wyglądu, który zgodnie z oczekiwaniami powinien mieć połysk złoty, srebrny lub miedziany, zależnie od materiału, z jakiego wykonane są ich części czołowe. Istotne jest, aby monety nie zmieniały barwy z czasem lub nie korodowały, ponadto powinny również wykazywać odpowiednią wagę oraz mieć właściwości elektryczne i magnetyczne zapewniające możliwość ich stosowania w automatach sprzedających.

Nowe stopowe monety nie mogą być ponadto łatwe do podrobienia, powinny mieć odpowiednie właściwości umożliwiające zastosowanie urządzeń do sortowania monet, muszą

166 521 zapewniać uzyskanie prawidłowego wzoru przy wybijaniu monet, przy wykazywaniu odpowiedniej twardości powierzchni zapobiegającej przedwczesnemu zużyciu, a ponadto powinny być tanie.

W kanadyjskim opisie patentowym nr 1 219 700 oraz w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 579 761 ujawniono prefabrykat oraz sposób wytwarzania półfabrykatów do wytwarzania monet o złotawym wyglądzie z powłoką galwaniczną zawierającą około 8-16%, korzystnie około 11-14% wagowych cyny, a jako resztę miedź. Grubość powłoki na powierzchniach czołowych półfabrykatów lub monet wynosi około 10-150 μm, korzystnie około 30-50 gm. Półfabrykaty mają złoty wygląd i nadają się do wytwarzania monet zastępujących monety ze złota.

Z uwagi na wysoki koszt rafinowanej miedzi, monety z czystej miedzi oraz ze stopów miedzi są drogie, tak, że dochody państwa z bicia monet stanowiące różnicę między wartością obiegową monety i kosztami jej produkcji stają się niewielkie, a nawet stanowią wielkość ujemną. Przy próbach wytwarzania powłok galwanicznych z czystej miedzi na rdzeniach o mniejszej wartości stwierdzono, że wytwarzane monety stwarzają problemy związane z korozją i zużyciem.

Spowodowane to jest grubym uziamieniem, porowatością powłoki oraz z natury słabą odpornością miedzi na zużycie.

Półfabrykat monety, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że powłoka galwaniczna ma grubość od 5 do 50 μ m na co najmniej czołowej powierzchni rdzenia do wybicia oznakowania i zawiera cynę w ilości około 0,5-4,0% wagowych, a resztę stanowi miedź.

Korzystnie rdzeń zawiera co najmniej jeden metal wybrany z grupy obejmującej żelazo, stal niskowęglową, cynk i stopy cynku, miedź i stopy miedzi, magnez i stopy magnezu oraz poddane obróbce wstępnej aluminium i stopy aluminium.

Korzystnie powłoka galwaniczna zawiera cynę w ilości około 2% wagowych, a resztę stanowi miedź.

Sposób wytwarzania prefabrykatu monety, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że nanosi się galwaniczną powłokę stopową na rdzeń wytwarzając powierzchniową powłokę o grubości od 5 do 50 gm na co najmniej czołowej powierzchni rdzenia do wybicia oznakowania, przy czym jako powłokę stopową stosuje się cynę w ilości około 0,5-4,0% wagowych, przy czym resztę stanowi miedź i przypadkowe zanieczyszczenia.

Korzystnie przed naniesieniem powłoki stopowej płucze się rdzeń w rozcieńczonym kwasie.

Korzystnie przed naniesieniem powłoki stopowej rdzeń wyżarza się.

Korzystnie rdzeń półfabrykatu z galwaniczną powłoką stopową wyżarza się po naniesieniu powłoki stopowej wytwarzając wiązanie między powłoką galwaniczną i rdzeniem.

Korzystnie wyżarza się rdzeń z powłoką galwaniczną w atmosferze redukującej przez okres nie dłuższy niż 15 minut w temperaturze około 700°C w obecności gazu redukującego, zwłaszcza wodoru.

Sposób wytwarzania półfabrykatu monety według wynalazku pozwala wytworzyć półfabrykat z powłoką galwaniczną z brązu niskocynowego połączonego z rdzeniem stalowym, o drobniejszym uziarnieniu, zapewniającą dzięki temu lepszą odporność korozyjną i odporność na zużycie. Wykazano, że stop cynowo-miedziowy zapewnia lepszą ochronę podłoża niż czysta miedź, gdyż para tych metali stanowi słabsze ogniwo korozyjne , a takee z uwagi na większą gęstość warstwy osadzanej galwanicznie.

Prefabrykaty monet uzyskane tym sposobem przewyższają prefabrykaty monet z powłoką z miedzi i monet kanadyjskich jednocentówki pod względem odporności na korozję i zużycie.

Półfabrykaty z rdzeniem stalowym są na tyle miękkie, że można na nich wybijać wyraźnie znaki za pomocą tłocznika mennicznego, nie powodując przedwczesnego zużycia tych tłoczników. Galwaniczna powłoka stopowa miedzi z cyną wykazuje na tyle dużą twardość powierzchniową, że wybite na niej oznakowanie nie ściera się w czasie długotrwałej próby zużycia.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1A przedstawia zgład metalograficzny znanego prefabrykatu w powiększeniu, fig. 1B - zgład

166 521 metalograficzny prefabrykatu według wynalazku, w powiększeniu, fig. 2 - wykres zależności średniego ubytku grubości w funkcji czasu trwania próby dla trzech różnych monet wykonanych z prefabrykatów znanych (1, 2) i prefabrykatów według wynalazaku (3).

Na fig. 1A przedstawiono zgład metalograficzny prefabrykatu monety znanej ze stanu techniki i posiadającej rdzeń Fe z żelaza pokryty galwaniczną powłoką Cu zawierającą miedź.

Na fig. 1B przedstawiono zgład metalograficzny prefabrykatu monety będącej przedmiotem wynalazku, która składa się z rdzenia Fe, w tym przypadku z żelaza, i powłoki galwanicznej Cu-Sn zawierającej cynę i miedź. Powłoka galwaniczna Cu-Sn prefabrykatu monety według wynalazku, zawiera około 0,5-4,0% wagowych cyny, a resztę stanowi miedź, korzystnie około 2% wagowych. Grubość powłoki galwanicznej Cu-Sn na części czołowej prefabrykatu monety wynosi od 5 do 50 gm.

Przedstawiony prefabrykat może służyć do wytwarzania monet, medalionów, żetonów.

Ponadto metalowym materiałem rdzeniowym może być np. żelazo, stal nierdzewna, nikiel, stal niklowa, cynk lub stopy cynku, miedź lub różne stopy miedzi zawierające cynk i/lub nikiel i/lub cynę, oraz aluminium lub stopy aluminium poddane odpowiedniej obróbce wstępnej.

Rdzeń korzystnie wyżarza się przed lub po powlekaniu galwanicznym, tak aby uzyskać półfabrykat z powłoką galwaniczną o zadawalająco niskiej twardości umożliwiającej bicie. Wyżarzanie po galwanizacji jest również korzystne z tego względu, że może być wykorzystywane do wytwarzania metalurgicznego wiązania w wyniku wzajemnej dyfuzji między galwaniczną niskocynową powłoką z brązu i materiałem rdzeniowym.

Sposób wytwarzania półfabrykatów monet według wynalazku przedstawiono w przykładach.

Przykład I. Porcję rdzeni półfabrykatów w postaci krążków ze stali niskowęglowej o masie 949 g ładuje się do perforowanego obrotowego, poziomego bębna do galwanizacji o długości 15 cm i średnicy 10 cm. Bęben przepuszcza się najpierw przez cykl czyszczenia, obejmujący kolejno mycie w 10% roztworze detergentu, zimnej wodzie, 10% kwasie solnym i po raz drugi w zimnej wodzie. Rdzenie półfabrykatów zanurza się następnie do alkalicznej kąpieli cyjankowej do brązowania galwanicznego, zawierającej miedź, cynę, wodorotlenek potasowy i cyjanek potasowy. Przez kąpiel przepuszcza się prąd o natężeniu 15A w ciągu około 1,8 godziny, utrzymując temperaturę kąpieli w zakresie 55-60°C.

Po wyjęciu z kąpieli półfabrykaty monet waży się. Stwierdzono, że w tym konkretnym przypadku ich masa zwiększa się o 58,7 g, co odpowiada 5,82% całkowitej masy wsadu rdzeni półfabrykatów. Analiza na mokro wykazała, że w powłoce osadza się 2,12% wagowych cyny.

Po galwanizacji półfabrykaty monet wyżarza się w atmosferze 700°C przez maksimum 15 minut, w obecności wodoru. Stwierdzono, że grubość powłoki galwanicznej Cu-Sn z brązu na powierzchniach czołowych wynosi około 21 gm, a wokół obrzeży około 30 gm.

Stwierdzono także, że powłoki te są metalurgicznie związane ze stalowym rdzeniem Fe półfabrykatu oraz są drobniej uziarnione i wykazują zwiększoną odporność korozyjną i odporność na zużycie w porównaniu z podobnie wiązanymi powłokami Cu z czystej miedzi.

Przykład II. Półfabrykaty monet z rdzeniem ze stali, połączonym z powłoką galwaniczną Cu-Sn z brązu wytworzone sposobem według wynalazku, porównano z półfabrykatami z rdzeniem połączonym ze znaną powłoką galwaniczną Cu, zawierającą miedź oraz z półfabrykatami monet jednocentówki kanadyjskiej pod względem odporności korozyjnej i odporności na zużycie. Półfabrykaty moment zanurzono w kąpieli 2% NaCl w próbie korozyjnej oraz bębnowego w próbie zużycia.

Parametry badanych krążków monet, podano w tabeli 1, przy czym jednocentowa moneta kanadyjska jest oznaczona cyfrą 1, znany półfabrykat monety z powłoką galwaniczną Cu zawierajacą miedź jest oznaczony cyfrą 2, zaś półfabrykat monety według wynalazku oznaczony jest cyfrą 3.

Przykład III. W próbie korozyjnej, monety i półfabrykaty zanurzano w 2% roztworze NaCl przez 4 godziny. Wyniki próby korozyjnej na 10 próbach półfabrykatów każdego typu podano w tabeli 2, przy czym oznaczenie próbek jest takie same, jak odnośnie przykładu II.

166 521

Tabela 1

Próbka	Średnica /mm/	Grubość /mm/	Masa /g>	Powłoka
grubość /pm/	masa %	skład %
1	19,05	1,38	2,50	-	-	1,5 Zn 0,5 Sn 98,0 Cu
2	18,56	0,98	2,22	czoło: 21 brzeg: 30	5,78	100 Cu
3	18,57	0,98	2,22	czoło: 21 brzeg: 31	5,83	2,1 Sn 97,9 Cu

Tabela 2

Próbka	Występowanie plam korozyjnych
Na powierzchniach czołowych	Na krążkach
1	0 plam/10 krążkach	0 plam/10 krążkach
2	11 plam/10 krążkach	7 plam/10 krążkach
3	0 plam/10 krążkach	0 plam/10 krążkach

Czarne plamy rdzy stwierdzono jedynie na próbkach prefabrykatów ze stali połączonej z miedzią. Wielkość każdej z plam rdzy była poniżej 1 mm.

Przykład IV. Próbę ścieralności w obrotowym bębnie przeprowadzono na 16 próbkach każdego rodzaju. W badaniu tym próbki bębnowano w bębnie z wykładziną tkaninową na podłożu gumowym z garbem na obwodzie zapewniającym przekręcenie się próbek przy każdym obrocie, oraz z otworem załadowczym w jednej ze ścianek bocznych. Na początku próbki ważono w bębnie, który następnie obracano. Cykl bębnowania trwał 100 godzin. Sumaryczny średni ubytek grubości próbek w funkcji czasu, do 300 godzin, przedstawiono na fig. 2, przy czym oznaczenia próbek są takie same, jak w przykładach II, III, to znaczy 1 odpowiada prefabrykatowi monety kanadyjskiej, 2 -prefabrykatowi monety z miedzianą powłoką galwaniczną, zaś 3 - prefabrykatowi monety według wynalazku.

Próbki prefabrykatu monet ze stali połączonej z brązem wykazały większą odporność na zużycie niż próbki prefabrykatów monet ze stali połączonej z miedzią oraz prefabrykaty kanadyjskich monet jednocentowych. Odporność na zużycie tych dwóch ostatnich rodzajów próbek w badaniach trwających 300 godzin była zbliżona.

Ogólnie można stwierdzić, że półfabrykat monety posiadający rdzeń Fe ze stali połączony z powłoką galwaniczną Cu-Sn z brązu przewyższa półfabrykat posiadający rdzeń Fe ze stali połączony z powłoką galwaniczną Cu z miedzi zarówno w próbie korozyjnej jak i w próbie zużycia.

Powłoki półfabrykatów według wynalazku są metalurgicznie związane ze stalowymi rdzeniami i odznaczają się drobniejszym ziarnem w stosunku do powłok z czystej miedzi, podobnie nakładanych i wyżarzanych, co można zauważyć przy porównaniu mikrostruktur tych powłok, przedstawionych na fig. 1A, 1B.

Jeżeli materiał rdzenia jest wystarczająco miękki, jak na przykład cynk, niekonieczne jest stosowanie wyżarzania przed wybijaniem monet. Rdzeń może być dogniatany przed lub po wyżarzaniu, w celu wytworzenia powłoki galwanicznej o żądanym połysku.

Jakkolwiek sposób wytwarzania półfabrykatów według wynalazku jest szczególnie przydatny przy wytwarzaniu monet będących oficjalnym środkiem płatniczym, przynosi on również korzyści przy wytwarzaniu medalionów, żetonów i metalowych znaczków.

166 521

Średni ubytek grubości (<um)

FIG.2

166 521

FIG. 1A

, ²⁵Pm _|

FIG. 1B

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Półfabrykat monety, zawierający metalowy rdzeń oraz pokrywająca rdzeń galwaniczną powłokę stopową zawierającą miedź i cynę, przy czym rdzeń ma obwodową krawędź boczną oraz dwie przeciwległe powierzchnie czołowe, z których jedna jest dostosowana do wybicia oznakowania, znamienny tym, że galwaniczna powłoka stopowa (Cu-Sn) ma grubość od 5 do 50 pm na co najmniej czołowej powierzchni rdzenia (Fe) do wybicia oznakowania i zawiera cynę w ilości około 0,5-4,0% wagowych, a resztę stanowi miedź.
2. Półfabrykat według zastrz. 1, znamienny tym, że rdzeń zawiera co najmniej jeden metal wybrany z grupy obejmującej żelazo, stal niskowęglową, cynk i stopy cynku, miedź i stopy miedzi, magnez i stopy magnezu oraz poddane obróbce wstępnej aluminium i stopy aluminium.
3. Półfabrykat według zastrz. 1, znamienny tym, że powłoka galwaniczna (Cu-Sn) zawiera cynę w ilości około 2% wagowych, a resztę stanowi miedź.
4. Sposób wytwarzania półfabrykatu monety, w którym przygotowuje się rdzeń metalowy o określonym kształcie, posiadający przeciwległe powierzchnie czołowe, z których jedna jest dostosowana do wybicia oznakowania, oraz obwodową krawędź boczną, następnie nanosi się galwanicznie na rdzeń powłokę stopową zawierającą cynę i miedź, do całkowitego pokrycia rdzenia półfabrykatu, znamienny tym, że nanosi się galwaniczną powłokę stopową na rdzeń wytwarzając powierzchniową powłokę o grubości od 5 do 50 pm na co najmniej czołowej powierzchni rdzenia do wybicia oznakowania, przy czym jako powłokę stopową stosuje się cynę w ilości około 0,5-4,0% wagowych, a resztę stanowi miedź i przypadkowe zanieczyszczenia.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że przed naniesieniem powłoki stopowej płucze się rdzeń w rozcieńczonym kwasie.
6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że przed naniesieniem powłoki stopowej rdzeń wyżarza się.
7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że rdzeń półfabrykatu z powłoką galwaniczną wyżarza się po naniesieniu powłoki stopowej wytwarzając wiązanie między powłoką galwaniczną i rdzeniem.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że wyżarza się rdzeń z powłoką galwaniczną w atmosferze redukującej przez okres nie dłuższy niż 15 minut w temperaturze około 700°C w obecności gazu redukującego, zwłaszcza wodoru.