RU218593U1

RU218593U1 - Coin preparation

Info

Publication number: RU218593U1
Application number: RU2023109883U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Руденко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ГУРТ"
Filing date: 2023-04-18
Publication date: 2023-06-01

Abstract

Полезная модель касается монет и заготовок для их изготовления, имеющих повышенную износостойкость по сравнению с монетами из медного сплава, покрытых медью или плакированных. Заготовка монеты содержит сердцевинную часть из низкоуглеродистой качественной стали, выполненную в виде диска с утолщенными краями и торцевой поверхностью сферообразной формы, на противоположные стороны которой нанесено электрохимическое покрытие из никеля при содержании примесей не более 1,0%, при этом сердцевинная часть имеет шероховатость Ra в диапазоне 0,4 - 0,8 мкм и вместе с покрытием выполнена отжигом в атмосфере азота высокой чистоты при температуре 600-800°С. Использование полезной модели позволяет улучшить адгезию электрохимического покрытия из никеля при содержании примесей в нем не более 1,0% и сердцевинной части заготовки в виде диска из низкоуглеродистой качественной стали с утолщенными краями и торцевой поверхностью сферообразной формы.

The utility model relates to coins and blanks for their manufacture, which have increased wear resistance compared to coins made of copper alloy, copper-plated or clad. The coin blank contains a core part made of high-quality low-carbon steel, made in the form of a disk with thickened edges and a spherical end surface, on the opposite sides of which an electrochemical nickel coating is applied with an impurity content of not more than 1.0%, while the core part has a roughness of Ra in in the range of 0.4 - 0.8 μm and together with the coating is made by annealing in an atmosphere of high purity nitrogen at a temperature of 600-800°C. The use of the utility model makes it possible to improve the adhesion of an electrochemical nickel coating with an impurity content of not more than 1.0% and a core part of the workpiece in the form of a disk of low-carbon quality steel with thickened edges and a spherical end surface.

Description

Полезная модель касается таких изделий из металлического сплава как монеты, а также заготовок, используемых для изготовления монет. Более конкретно, касается монет и заготовок для их изготовления, имеющих повышенную износостойкость по сравнению с монетами из медного сплава, покрытых медью или плакированных.The utility model relates to metal alloy products such as coins, as well as blanks used to make coins. More specifically, it relates to coins and blanks for their manufacture, having improved wear resistance compared to coins made of copper alloy, copper-plated or plated.

Из уровня техники известна заготовка монеты (RU 133698 U1, опубл. 27.10.2013), содержащая сердцевинную часть из низкоуглеродистой качественной стали, выполненную в виде диска с утолщенными краями и торцевой поверхностью сферообразной формы, на противоположные стороны которой нанесено электрохимическое покрытие из никеля толщиной 17,5±7,5 мкм, при этом содержание примесей в покрытии составляет не более 1,0%. Описанное покрытие может наноситься также на торцевую поверхность, образующий гурт. Известная заготовка выбрана в качестве прототипа.From the prior art, a coin blank is known (RU 133698 U1, publ. 10/27/2013), containing a core part made of low-carbon quality steel, made in the form of a disk with thickened edges and a spherical end surface, on opposite sides of which an electrochemical nickel coating with a thickness of 17 .5 ± 7.5 μm, while the content of impurities in the coating is not more than 1.0%. The described coating can also be applied to the end surface forming the edge. Known workpiece selected as a prototype.

Основной недостаток данной заготовки заключается в том, что между сердцевиной и покрытием образуется недостаточная адгезия, а это может приводить к разрушению покрытия, его растрескиванию или отслаиванию, и соответственно к коррозии монеты. The main disadvantage of this preform is that insufficient adhesion is formed between the core and the coating, and this can lead to the destruction of the coating, its cracking or peeling, and, accordingly, to the corrosion of the coin.

Техническая проблема, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании той же заготовки монеты в виде диска из низкоуглеродистой качественной стали с утолщенными краями и торцевой поверхностью сферообразной формы, на поверхности которого нанесено электрохимическое покрытием из никеля при содержании примесей в нем не более 1,0%, но обладающей дополнительно сниженным риском коррозии, изменений цвета или окислений из-за возникновения пузырей, пористости, следов проката, а также растрескивания или отслаивания покрытия от стальной сердцевинной части заготовки.The technical problem to be solved by the utility model is to create the same coin blank in the form of a disk of low-carbon quality steel with thickened edges and a spherical end surface, on the surface of which an electrochemical nickel coating is applied with an impurity content of not more than 1, 0%, but with an additional reduced risk of corrosion, discoloration or oxidation due to blistering, porosity, rolling marks, and cracking or peeling of the coating from the steel core of the billet.

Техническим результатом является уменьшение рисков коррозии в описанной заготовке за счет улучшения адгезии электрохимического покрытия из никеля при содержании примесей в нем не более 1,0% и сердцевинной части заготовки.The technical result is to reduce the risks of corrosion in the described workpiece by improving the adhesion of the electrochemical nickel coating with an impurity content of not more than 1.0% and the core part of the workpiece.

Данный результат достигается за счет того, что заготовка монеты содержит сердцевинную часть из низкоуглеродистой качественной стали, выполненную в виде диска с утолщенными краями и торцевой поверхностью сферообразной формы, на противоположные стороны которой нанесено электрохимическое покрытие из никеля при содержании примесей не более 1,0%, при этом сердцевинная часть имеет шероховатость Ra в диапазоне 0,4 - 0,8 мкм и вместе с покрытием выполнена отжигом в атмосфере азота высокой чистоты при температуре 600-800°С.This result is achieved due to the fact that the coin blank contains a core part made of high-quality low-carbon steel, made in the form of a disk with thickened edges and a spherical end surface, on opposite sides of which an electrochemical nickel coating is applied with an impurity content of not more than 1.0%, while the core part has a roughness Ra in the range of 0.4 - 0.8 μm and together with the coating is made by annealing in a high purity nitrogen atmosphere at a temperature of 600-800°C.

Толщина покрытия из никеля в одном из вариантов реализации может быть равна 17,5±7,5 мкм.The thickness of the nickel coating in one implementation may be equal to 17.5±7.5 microns.

Сердцевинная часть вместе с покрытием предпочтительно выполняется отжигом в атмосфере азота при температуре 600°С.The core part together with the coating is preferably carried out by annealing in a nitrogen atmosphere at a temperature of 600°C.

Благодаря отжигу заготовки в защитной атмосфере азота высокой чистоты при температуре 600-800°С происходит полное вытеснение кислорода, из-за которого появляются приводящие к растрескиванию и отслаиванию окислы, а также происходит диффузия атомов железа на поверхность сердцевины с вытеснением атомов никеля покрытия, в результате чего образуется диффузионный промежуточный слой в виде соединения FeNi3, обеспечивающий качественное сцепление поверхности сердцевинной части и покрытия. Выполнение поверхности сердцевины с шероховатостью в диапазоне 0,4-0,8 мкм наилучшим образом позволяет обеспечить качественное сцепление сердцевины с покрытием в процессе отжига без растрескиваний и отслаиваний.Owing to annealing of the billet in a protective atmosphere of high-purity nitrogen at a temperature of 600-800°C, oxygen is completely displaced, due to which oxides leading to cracking and peeling appear, and diffusion of iron atoms onto the surface of the core occurs with the displacement of nickel atoms of the coating, as a result which forms a diffusion intermediate layer in the form of a FeNi3 compound, which provides high-quality adhesion of the surface of the core part and the coating. The performance of the surface of the core with a roughness in the range of 0.4-0.8 microns in the best way allows you to ensure high-quality adhesion of the core to the coating during annealing without cracking and peeling.

Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения заявленного технического результата и решения обозначенной технической проблемы.This utility model is illustrated by a specific example of execution, which is not the only possible one, but clearly demonstrates the possibility of achieving the claimed technical result and solving the identified technical problem.

На фиг.1 представлена заготовка монеты, вид сверху.Figure 1 shows the blank coins, top view.

На фиг.2 показан вид сбоку с разрезом участка заготовки монеты.Figure 2 shows a sectional side view of a portion of a coin blank.

В данной полезной модели рассматривается конструкция заготовки монеты, которая включает в себя сердцевинную часть 1, имеющую форму диска. Сердцевинная часть 1 (или сердцевина 1) имеет противоположные стороны 2 с утолщенными краями и торцевую поверхность сферообразной формы 3, образующую гурт. Часть 1 выполняется из низкоуглеродистой качественной стали, например, по ГОСТ 9045-93.This utility model considers the design of a coin blank, which includes a core part 1 having the shape of a disk. The core part 1 (or core 1) has opposite sides 2 with thickened edges and a spherical end surface 3 forming a edge. Part 1 is made of low-carbon quality steel, for example, according to GOST 9045-93.

На стороны 2 нанесено электрохимическое покрытие из никеля с его массовой долей не менее 99,0% при массовой доле примесей не более 1,0%. Как правило, толщина такого покрытия составляет 17,5±7,5 мкм. Покрытие может наноситься на все стороны заготовки монеты, в том числе и на торец 3.Sides 2 are electrochemically coated with nickel with a mass fraction of at least 99.0% with a mass fraction of impurities not exceeding 1.0%. As a rule, the thickness of such a coating is 17.5±7.5 µm. The coating can be applied to all sides of the coin blank, including the butt 3.

Поверхность сердцевинной части 1 заготовки имеет шероховатость Ra в диапазоне 0,4-0,8 мкм. Такая шероховатость позволяет обеспечить качественное сцепление сердцевины 1 и покрытия из никеля в процессе отжига без растрескиваний и отслаиваний, так как при шероховатости ниже 0,4 мкм не будет хорошего сцепления слоев в процессе отжига и, как следствие, может возникнуть эффект растрескивания и отслаивания. А при шероховатости выше 0,8 мкм покрытие не будет равномерным, что может привести к появлению сквозных пор до сердцевины 1 и, как следствие, появлению растрескиваний, пузырей, отслаиваний.The surface of the core part 1 of the workpiece has a roughness Ra in the range of 0.4-0.8 μm. Such a roughness makes it possible to ensure high-quality adhesion of the core 1 and the nickel coating during annealing without cracking and peeling, since with a roughness below 0.4 μm there will be no good adhesion of the layers during the annealing process and, as a result, the effect of cracking and peeling may occur. And with a roughness above 0.8 µm, the coating will not be uniform, which can lead to the appearance of through pores up to the core 1 and, as a result, the appearance of cracks, bubbles, and peeling.

Вместе с покрытием сердцевина 1 проходит отжиг в атмосфере азота высокой чистоты с объемной долей основного компонента не менее 99,999% при температуре 600-800°С, однако наибольший эффект достигается при температуре 600°С. Защитная атмосфера азота необходима для полного вытеснения кислорода, под воздействием которого происходит образование окислов, приводящих к растрескиванию и отслаиванию слоя покрытия. Отжиг при таких параметрах улучшает адгезию сердцевины 1 и покрытия, так как происходит диффузии атомов железа на поверхность сердцевины 1 с вытеснением атомов никеля, т.е. образуется диффузионный промежуточный слой в виде соединения FeNi3, обеспечивающего качественное сцепление без растрескиваний и отслаиваний.Together with the coating, the core 1 is annealed in a high purity nitrogen atmosphere with a volume fraction of the main component of at least 99.999% at a temperature of 600-800°C, however, the greatest effect is achieved at a temperature of 600°C. A protective atmosphere of nitrogen is necessary to completely displace oxygen, under the influence of which oxides are formed, leading to cracking and peeling of the coating layer. Annealing at such parameters improves the adhesion of the core 1 and the coating, since the diffusion of iron atoms onto the surface of the core 1 occurs with the displacement of nickel atoms, i.e. a diffusion intermediate layer is formed in the form of a FeNi3 compound, which provides high-quality adhesion without cracking and peeling.

Таким образом, наличие указанной шероховатости поверхности сердцевины 1 и выполнение упомянутого отжига минимизирует возможность растрескиваний и отслаиваний никелевого электроосажденного покрытия от стальной сердцевины 1 заготовки, а также возможность возникновений пористости, следов проката, пузырей, изменений цвета и окислений, что сказывается на повышении стойкости к коррозии и на повышении срока службы подобной монеты за счет затруднения процесса их износа.Thus, the presence of the specified surface roughness of the core 1 and the implementation of the said annealing minimizes the possibility of cracking and peeling of the nickel electrodeposited coating from the steel core 1 of the workpiece, as well as the possibility of porosity, traces of rolling, bubbles, color changes and oxidation, which affects the increase in corrosion resistance and on increasing the service life of such a coin due to the difficulty in the process of their wear.

Изготавливают полезную модель следующим образом.The utility model is made in the following way.

Сердцевинную часть 1 заготовки монеты производят из низкоуглеродистой качественной стали в виде диска с утолщенными краями и торцевой поверхностью сферообразной формы. The core part 1 of the coin blank is made of high-quality low-carbon steel in the form of a disk with thickened edges and a spherical end surface.

Далее противоположные стороны 2 сердцевинной части 1 обрабатывают, например, путем полировки до шероховатости Ra в диапазоне 0,4-0,8 мкм для улучшения сцепления с никелевым электрохимическим покрытием в процессе отжига, в некоторых случаях обрабатывают и гурт 3.Next, the opposite sides 2 of the core part 1 are processed, for example, by polishing to a roughness Ra in the range of 0.4-0.8 μm to improve adhesion to the nickel electrochemical coating during annealing, in some cases, edge 3 is also processed.

Затем на стороны 2 и, например, 3 известными технологиями наносят электрохимическое покрытие из никеля при массовой доле примесей не более 1,0%. По отношению к железу никель имеет менее электроотрицательный потенциал, следовательно, основной металл - железо - защищается никелем от коррозии лишь при отсутствии пор в покрытии. Для исключения пор в покрытии используют попеременное осаждение нескольких слоев никеля, при таком многослойном нанесении поры каждого слоя обычно не совпадают. Один слой обычно имеет толщину до 0,20-0,30 мкм, а общая толщина никелевого покрытия составляет как правило 17,5±7,5 мкм, что исключает появление коррозионных процессов.Then, on sides 2 and, for example, 3, an electrochemical nickel coating is applied by known technologies with a mass fraction of impurities of not more than 1.0%. In relation to iron, nickel has a less electronegative potential, therefore, the base metal - iron - is protected from corrosion by nickel only if there are no pores in the coating. To exclude pores in the coating, alternate deposition of several layers of nickel is used; with such a multilayer deposition, the pores of each layer usually do not coincide. One layer usually has a thickness of up to 0.20-0.30 microns, and the total thickness of the nickel coating is usually 17.5 ± 7.5 microns, which eliminates the appearance of corrosion processes.

Далее сердцевину 1 вместе с покрытием обрабатывают путем отжига в печи в атмосфере азота высокой чистоты при температуре, выбранной из диапазона 600-800°С, предпочтительно при температуре 600°С, в результате чего происходит качественное сцепление поверхности сердцевины 1 и покрытия из никеля без образования окислов с минимизацией дальнейших растрескиваний и отслаиваний.Further, the core 1 together with the coating is processed by annealing in a furnace in an atmosphere of high purity nitrogen at a temperature selected from the range of 600-800°C, preferably at a temperature of 600°C, resulting in high-quality adhesion of the surface of the core 1 and the nickel coating without formation oxides to minimize further cracking and flaking.

Ниже приведены примеры реализации полезной модели.Below are examples of the implementation of the utility model.

Пример 1 Example 1

Сердцевинная часть заготовки монеты выполнена из низкоуглеродистой качественной стали в виде диска с утолщенными краями и торцевой поверхностью сферообразной формы и имеет шероховатость Ra 0,4 мкм. На поверхности диска нанесено электрохимическое покрытие из никеля с содержанием примесей не более 1,0% и толщиной 10,0 мкм. Затем заготовка вместе с покрытием обработана отжигом в атмосфере азота высокой чистоты при температуре 600°С.The core part of the coin blank is made of high-quality low-carbon steel in the form of a disk with thickened edges and a spherical end surface and has a roughness of Ra 0.4 μm. An electrochemical coating of nickel with an impurity content of not more than 1.0% and a thickness of 10.0 μm is deposited on the disk surface. Then, the preform, together with the coating, was annealed in a high purity nitrogen atmosphere at a temperature of 600°C.

Пример 2 Example 2

Сердцевинная часть заготовки монеты выполнена из низкоуглеродистой качественной стали в виде диска с утолщенными краями и торцевой поверхностью сферообразной формы и имеет шероховатость Ra 0,8 мкм. На поверхности диска нанесено электрохимическое покрытие из никеля с содержанием примесей не более 1,0% и толщиной 25,0 мкм. Затем заготовка вместе с покрытием обработана отжигом в атмосфере азота высокой чистоты при температуре 800°С.The core part of the coin blank is made of high-quality low-carbon steel in the form of a disk with thickened edges and a spherical end surface and has a roughness of Ra 0.8 μm. An electrochemical coating of nickel with an impurity content of not more than 1.0% and a thickness of 25.0 μm is deposited on the disc surface. Then, the preform, together with the coating, was annealed in a high purity nitrogen atmosphere at a temperature of 800°C.

В обоих примерах полученные изделия обладают сниженным риском коррозии, изменений цвета или окислений из-за возникновения пузырей, пористости, следов проката, а также растрескивания или отслаивания никелевого покрытия от стальной сердцевинной части заготовки благодаря их улучшенной адгезии.In both examples, the resulting products have a reduced risk of corrosion, discoloration or oxidation due to blistering, porosity, rolling marks, and cracking or peeling of the nickel plating from the steel core of the billet due to their improved adhesion.

Настоящая полезная модель промышленно применима и может быть реализована с использованием известных средств и методов.The present utility model is industrially applicable and can be implemented using known means and methods.

Claims

1. A coin blank containing a core part made of low-carbon quality steel, made in the form of a disk with thickened edges and a spherical end surface, on opposite sides of which an electrochemical nickel coating is applied with an impurity content of not more than 1.0%, characterized in that the core the part has a roughness Ra in the range of 0.4-0.8 μm and together with the coating is made by annealing in a high purity nitrogen atmosphere at a temperature of 600-800°C.

2. The workpiece according to claim 1, characterized in that the thickness of the nickel coating is 17.5±7.5 µm.

3. The workpiece according to claim 1, characterized in that the core part together with the coating is made by annealing in a nitrogen atmosphere at a temperature of 600°C.