PL167438B1 - Moneta i sposób wytwarzania monety PL PL - Google Patents

Abstract

1. Moneta z powloka galwaniczna, posiadajaca oznakowanie wybite na co najmniej jednej powierzchni czolowej, zawierajaca rdzen z przeciwleglymi powierzchniami czolowy- mi oraz obwodowa krawedzia boczna z pierwszego metalu o miekkosci dostosowanej do odksztalcania przez tlocznik oraz calkowicie pokrywajaca rdzen powloke z drugiego metalu zawierajacego miedz i cyne, znamienna tym, ze powloka (Cu-Sn) zawiera od 0,5 do 4% cyny, a jako reszte miedz, zas grubosc powloki na powierzchni czolowej rdzenia (Fe) wynosi od 5 do 50 µm. 10. Sposób wytwarzania monety z powloka galwaniczna, w którym wytwarza sie rdzen monety o odpowiednim ksztalcie i wielkosci, posiadajacy przeciwlegle powierzchnie czolowe oraz obwodowa krawedz boczna, z pierwszego metalu dobranego pod wzgledem miekkosci do odksztalcania przez tlocznik, a nastepnie nanosi sie galwanicznie na rdzen monety drugi metal zawierajacy cyne i miedz do calkowitego pokrycia rdzenia pólfabrykatu, przy czym wybija sie oznakowanie na co najmniej jednej powierzchni czolowej, znamienny tym, ze naklada sie powierzchniowa powloke o grubosci od 5 do 50 µm przynajmniej na powierzchni czolowej rdzenia, przy czym jako drugi metal stosuje sie stop cyny z miedzia zawierajacy cyne w ilosci okolo 0,5 - 4% wagowych, a jako reszte miedz. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest moneta i sposób wytwarzania 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.

167 438

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. Nowa moneta powinna 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 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 sposób 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 monet-wynosi około 10 - 150 pm, korzystnie około 30 - 50 pm. Monety mają złoty wygląd i nadają się do zastępowania monet 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. Uważa się, że spowodowane jest to grubym uziarnieniem, porowatością powłoki oraz z natury słabą odpornością miedzi na zużycie.

Moneta z powłoką galwaniczną, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że powłoka zawiera od 0,5 do 4% cyny a jako resztę miedź, przy czym grubość powłoki na części czołowjj rdzenia wynosi od 5 do 50 pm.

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

Korzystnie rdzeń zawiera żelazo, stal niskowęglową lub stal nierdzewną. Korzystnie rdzeń zawiera metal wybrany z niklu, stopu niklu i stali niklowanej galwanicznej. Korzystnie rdzeń zawiera metal wybrany z cynku i stopów cynku. Korzystnie rdzeń zawiera metal wybrany z miedzi i stopów miedzi. Korzystnie rdzeń zawiera metal wybrany z magnezu i stopów magnezu. Korzystnie rdzeń zawiera metal wybrany z aluminium i stopów aluminium. Korzystnie rdzeń zawiera metal, który stanowi stal niskowęglową, a powłoka galwaniczna zawiera około 2% cyny oraz jako resztę miedź.

Sposób wytwarzania monety z powłoką galwaniczną, według wynalazku charakteryzuje się tym, że nanosi się powierzchniową powłokę o grubości od 5 do 50 pm przynajmniej na powierzchni czołowej rdzenia, przy czym jako drugi metal stosuje się stop cyny z miedzią zawierający cynę w ilości około 0,5 - 4,0% wagowych, a jako resztę - miedź.

Korzystnie przed nałożeniem powłoki zmiękcza się rdzeń monety poprzez wyżarzanie. Korzystnie po nałożeniu powłoki i przed formowaniem oznakowań zmiękcza się monetę poprzez wyżarzanie.

Sposób wytwarzania monety, według wynalazku pozwala wytworzyć monetę 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 także z uwagi na większą gęstość warstwy osadzanej galwanicznie .

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1A przedstawia zgład metalograficzny znanej monety w powiększeniu, fig. 18 - zgład metalograficzny monety według wynalazku, w powiększeniu, fig. 2 - wykres zależności średniego ubytku grubości w funkcji czasu trwania próby dla trzech różnych monet - znanych (1, 2) i monety według wynalazku (3).

167 438

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

Na figurze 18 przedstawiono zgład metalograficzny 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 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 monety mieści się w zakresie 5-50 pm.

Przedstawione na rysunku, w opisie przykłady odnoszą się do monet, ale należy zdawać sobie sprawę, że użyte w opisie i w zastrzeżeniach określenie moneta obejmuje monety, medaliony, żetony. Ponadto, jakkolwiek przykładowym materiałem metalowym rdzenia monety jest stal niskowęglowa, zrozumiałe jest, że metalowym materiałem rdzeniowym może być na przykład 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 monetę 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 monet według wynalazku przedstawiono w przykładach.

Przykład I. Porcję rdzeni półfabrykatów monet 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 pm, a wokół obrzeży około 30 pm.

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 monet zanurzono w kąpieli 2% NaCl w próbie korozyjnej oraz poddano próbie zużycia w obrotowym bębnie.

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

167 438

Tablica 1

Próbka	śieunibd (mm)	Gr ubość (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

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

Tablica 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 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 obracano w bębnie z wykładziną tkaninową na podłożu gumowym z garbem na obwodzie zapewniającym przekręcenie się próbek przy każdym obrocie, oraz z otworem zakładowczym w jednej ze ścianek bocznych. Na początku próbki ważono w bębnie, który następnie obracano. Cykl obracania 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 jednocentowej monecie kanadyjskiej, 2 - monecie z miedzianą powłoką galwaniczną, zaś 3 - monecie według wynalazku.

Próbki monet ze stali połączonej z brązem wykazały większą odporność na zużycie niż próbki monet ze stali połączonej z miedzią oraz kanadyjskie monety jednocentowe. Odporność na zużycie tych dwóch ostatnich rodzajów próbek w badaniach trwających 300 godzin była zbliżona.

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

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

Prefabrykaty monet pokrytych galwanicznie powłoką z brązu, według wynalazku, przewyższają monety z powłoką z miedzi i monety kanadyjskiej jednocentówki pod względem odporności na korozję i zużycie.

167 438

Monety z rdzeniem stalowym są na tyle miękkie, że można na nich wybić wyraźne znaki za pomocą tłocznika mennicznego, nie powodując przedwczesnego zużycia tych tłoczników. Galwaniczna powłoka stopowa Cu-Sn wykazuje na tyle dużą twardość powierzchniową, że wybite na niej oznakowanie nie ściera się w czasie długotrwałej próby zużycia.

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

167 438

FIG.1A

C-B-S ₁25pm

FIG. 1B

BBS 25pm _t

167 438

Średni ubytek grubości (μη)

FIG.2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Moneta z powłoką galwaniczną, posiadająca oznakowanie wybite na co najmniej jednej powierzchni czołowej, zawierająca rdzeń z przeciwległymi powierzchniami czołowymi oraz obwodową krawędzią boczną z pierwszego metalu o miękkości dostosowanej do odkształcania przez tłocznik oraz całkowicie pokrywającą rdzeń powłokę z drugiego metalu zawierającego miedź i cynę, znamienna tym, że powłoka (Cu-Sn) zawiera od 0,5 do 4% cyny, a jako resztę miedź, zaś grubość powłoki na powierzchni czołowej rdzenia (Fe) wynosi od 5 do 50 pm.
2. 2. Moneta według zzstrz. 1, znamienna tym, że rdzeń (Fe) zzwieea co nnaj mniej jeden metal wybrany z grupy obejmującej żelazo, stal niskowęglową, stal nierdzewną, nikiel, stal niklowaną galwanicznie, cynk i stopy cynku, miedź i stopy miedzi, magnez i stopy magnezu oraz poddane obróbce wstępnej aluminium i stopy aluminium.
3. 3. Moneta według zzatrz. 1, znamienna tym, że rciderf (Ff) zzsieda żeeazo, stal nitkowęglnwą lub stal nierdzewną.

   4. Mooeta wwdług zza^z. U z nam i d n n a t y m, Źż ^deń (Ff) zzawed^ metal ww- brany z niklu, stopu niklu i stali niklowanej galwanicznie. 5. Moneta według zzaltrz. U Z nam i d n n a t y m, Żż rrzeń (Ff) zesieer metal ww- brany z cynku i stopów cynku. 6. Moneta wweług zzasrz. U z nam i e n n a t y m, tż rrlzeń (Fe) metal wy- brany z miedzi i stopów miedzi. 7. Moneta w^dł^i^u) zzatrz. 1, z nam i e n n a t y m, iż rdzeń (Fe) zzaieTa metal wy- brany z magnezu i stopów magnezu. 8. Moneta według zzstrz. 1. z nam i e n n a t y m, iż rdzeń (Fe) zzwieta metal wy- brany z aluminium i stopów aluminium. 9. Moneta według zastrz 1, zna m i e η n a t y m, że rdzeń (Fe) zawiera metal,

   który stanowi stal niskowęglową, a powłoka galwaniczna (Cu-Sn) zawiera około 2% cyny oraz jako resztę miedź.

   10. Sposób wytwarzania monety z powłoką galwaniczną, w którym wytwarza się rdzeń monety o odpowiednim kształcie i wielkości, posiadający przeciwległe powierzchnie czołowe oraz obwodową krawędź boczną, z pierwszego metalu dobranego pod względem miękkości do odkształcania przez tłocznik, a następnie nanosi się galwanicznie na rdzeń monety drugi metal zawierający cynę i miedź do całkowitego pokrycia rdzenia półfabrykatu, przy czym wybija się oznakowanie na co najmniej jednej powierzchni czołowej, znamienny tym, że nakłada się powierzchniową powłokę o grubości od 5 do 50 pm przynajmniej na powierzchni czołowej rdzenia, przy czym jako drugi metal stosuje się stop cyny z miedzią zawierający cynę w ilości około 0,5 - 4% wagowych, a jako resztę miedź.

   11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że przed nałożeniem powłoki zmiękcza się rdzeń monety poprzez wyżarzanie.

   12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że po nałożeniu powłoki i przed formowaniem oznakowań zmiękcza się monetę poprzez wyżarzanie.

   * * *