(57)【要約】亜鉛合金コア（１０）に冶金的に結合した工業的に純粋なアルミニウムの被覆層（１５、２０）を含む複合金属積層物の硬貨地板（５）。亜鉛合金コア（１０）は、この合金の硬度を純粋な亜鉛の硬度以上に増大させる銅又はチタンのような硬化材を含有できる。微量の他の元素が亜鉛合金コア（１０）中に又は工業的に純粋なアルミニウム被覆層（１５、２０）中に存在してもよく、これらの元素はこれらの関連特性に影響を与えない。硬貨地板（５）は、亜鉛合金コアのストリップ又はシートを用意し、次いで工業的に純粋なアルミニウムの被覆層を亜鉛合金に冶金的に結合することによって複合材料のストリップ又はシートを作製する工程を含む方法によって製造される。次いで、この硬貨地板（５）は複合材料のストリップ又はシートから除去され、そして残った複合材料は、ダイカストに有用な亜鉛-アルミニウム合金を製造するために、その融点以上に加熱される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対面を有するコアを含み、前記コアは実質的に亜鉛から構成され、そして、前記コアの前記対面に冶金的に結合した第一の被覆層及び第二の被覆層を含み、前記第一被覆層及び前記第二被覆層は実質的にアルミニウムから構成される、硬貨地板。
【請求項２】
前記コアは少なくとも９８.５重量％の亜鉛である、請求項１記載の硬貨地板。
【請求項３】
前記コアは約９８.５重量％〜約９９.５重量％の亜鉛である、請求項１記載の硬貨地板。
【請求項４】
前記コアは硬化材を更に含む、請求項１記載の硬貨地板。
【請求項５】
前記硬化材は銅である、請求項４記載の硬貨地板。
【請求項６】
前記硬化材はチタンである、請求項４記載の硬貨地板。
【請求項７】
前記硬貨地板の厚さは約０.０４インチ〜約０.１５インチである、請求項１記載の硬貨地板。
【請求項８】
前記第一被覆層の厚さは前記硬貨地板の総厚の少なくとも１０パーセントであり、そして前記第二被覆層の厚さは前記硬貨地板の総厚の少なくとも１０パーセントである、請求項１記載の硬貨地板。
【請求項９】
前記コアの厚さは前記硬貨地板の総厚の少なくとも４０パーセントである、請求項８記載の硬貨地板。
【請求項１０】
前記第一被覆層の厚さは少なくとも約０.００２インチであり、そして前記第二被覆層の厚さは少なくとも約０.００２インチである、請求項１記載の硬貨地板。
【請求項１１】
前記硬貨地板の重量は少なくとも約２グラムである、請求項１記載の硬貨地板。
【請求項１２】
第一面及び反対側の第二面を有するコアを含み、前記コアは実質的に亜鉛から構成され、そして、前記コアの前記第一面に冶金的に結合した第一の被覆層及び前記コアの前記第二面に冶金的に結合した第二の被覆層を含み、前記第一被覆層及び前記第二被覆層は実質的にアルミニウムから構成される、複合材料。
【請求項１３】
前記コアは少なくとも９８.５重量％の亜鉛である、請求項１２記載の複合材料。
【請求項１４】
前記コアは約９８.５重量％〜約９９.５重量％の亜鉛である、請求項１２記載の複合材料。
【請求項１５】
前記コアは硬化材を更に含む、請求項１２記載の複合材料。
【請求項１６】
前記硬化材は銅である、請求項１５記載の複合材料。
【請求項１７】
前記硬化材はチタンである、請求項１５記載の複合材料。
【請求項１８】
前記複合材料の厚さは約０.０４インチ〜約０.１５インチである、請求項１２記載の複合材料。
【請求項１９】
前記第一被覆層の厚さは前記複合材料の総厚の少なくとも１０パーセントであり、そして前記第二被覆層の厚さは前記複合材料の総厚の少なくとも１０パーセントである、請求項１２記載の複合材料。
【請求項２０】
前記コアの厚さは前記複合材料の総厚の少なくとも４０パーセントである、請求項１９記載の複合材料。
【請求項２１】
前記第一被覆層の厚さは少なくとも約０.００２インチであり、そして前記第二被覆層の厚さは少なくとも約０.００２インチである、請求項１２記載の複合材料。
【請求項２２】
硬貨地板を製造するのに有用な方法であって、この方法は下記の工程を含む：
第一面及び反対側の第二面を有するコア材料のストリップ又はシートを用意し、このコア材料は本質的に亜鉛から構成され、
本質的にアルミニウムから構成される第一の被覆層を用意し、そして本質的にアルミニウムから構成される第二の被覆層を用意し、
前記第一の被覆層を前記コア物質の前記第一面に冶金的に結合させ、そして
前記第二の被覆層を前記コア物質の前記第二面に冶金的に結合させ、これによって複合材料のストリップ又はシートを作成する。
【請求項２３】
前記複合材料のストリップ又はシートから複数の硬貨地板を除去し、これによって前記複合材料のストリップ又はシートは、前記複数の硬貨地板が除去された状態で、未使用の複合材料の金属板を形成する、という工程を更に含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記未使用の複合材料の金属板をその融点以上に加熱することによって、亜鉛-アルミニウム合金を製造する、という工程を更に含む、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
第一面及び反対側の第二面を有するコアを含み、前記コアは主に亜鉛を含み、そして前記コアの前記第一面に冶金的に結合した第一の被覆層及び前記コアの前記第二面に冶金的に結合した第二の被覆層を含み、前記第一被覆層及び前記第二被覆層は主にアルミニウムを含む、硬貨地板。
【請求項２６】
前記コアは少なくとも９８.５重量％の亜鉛を含む、請求項２５記載の硬貨地板。
【請求項２７】
前記コアは約９８.５重量％の亜鉛〜約９９.５重量％の亜鉛を含む、請求項２５記載の硬貨地板。
【請求項２８】
前記コアは硬化材を更に含む、請求項２５記載の硬貨地板。
【請求項２９】
前記硬化材は銅である、請求項２８記載の硬貨地板。
【請求項３０】
前記硬化材はチタンである、請求項２８記載の硬貨地板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は貨幣の製造の分野、特に銀色硬貨の製造に使用される複合金属積層物の硬貨地板に関する。
【背景技術】
【０００２】
硬貨の製造材料となる金属の平坦な円板である硬貨地板（coin planchet）は、有用であってそして商業的に価値のあるいくつかの基準を満足させる必要がある。先ず、硬貨地板は適切な色を示す必要がある。安価な硬貨は銅色を有し、中間の価値の硬貨は銀色を有し、そして高価な硬貨は金色を有することが、多くの国で確立している。従って、硬貨地板の製造に使用される材料の色は硬貨地板の有用性にとって極めて重要である。
【０００３】
次に、色は硬貨の流通に極めて重要であるため、硬貨地板は、長期間の流通にわたって著しく変色又は摩耗しない仕上りを有する必要がある。変色が過度に生じると、硬貨は識別が困難になり、従って使用者に不便になる。更に、硬貨地板が耐摩耗性がない場合には、硬貨地板から造られた硬貨の突起部分の早過ぎる摩耗が生じ、従って、硬貨の流通寿命を著しく低下させる。
【０００４】
その他の重要な基準は硬貨地板の重量である。例えば、多くの近代的な自動販売機は硬貨をその重量によって識別する。従って、１０セント銀貨の硬貨地板が２５セントの重量を有する場合には、自動販売機はこの硬貨を１０セント銀貨として正しく識別できない。更に、硬貨が約２グラムよりも軽い場合には、この硬貨は一般に自動販売機内部の計量機構を始動できないであろう。多数の軽い硬貨が自動販売機に挿入される場合、硬貨は計量機構に基づいて回収され、最終的には、機械が動かなくなって、修理が必要になる。また、極めて軽いか、又は極めて重い硬貨は取扱いが困難であって、使用者が満足できないため、硬貨地板の重量も使用者による硬貨の流通を確保するのに重要である。
【０００５】
更に、硬貨地板の金属の価格は硬貨の額面価格に比べて低いことが必要である。硬貨の金属が安価であると、鋳貨方法によって大きな造幣益が得られる。また、硬貨の金属価格が硬貨の額面価格より高くなると、政府は硬貨の金属価格を下げるために硬貨の寸法又は構造を変えざるを得なくなり、その結果、使用者は硬貨価格に満たない金属価格の硬貨を販売しないであろう。もちろん、硬貨の寸法又は構造を変えることは、時間がかかり、そして費用がかかるため、望ましくない。
【０００６】
また、硬貨地板の金属は十分な硬さが必要である。硬貨地板は硬貨が有用な流通寿命を持つのに十分であるような硬度が必要である。しかしながら、硬貨地板は容易に鋳造できるように十分に軟らかいことが必要であり、即ち、硬貨表面に所望のしるしを刻印する鋳造処理を通じて硬貨押型により容易に変形できるように十分に軟らかいことが必要である。硬貨地板の金属が硬すぎると、しるしを刻印するために使用する高価な硬貨押型があまりに速く摩滅するか、又は所望されない浅い刻印が製造された硬貨の表面に形成される。浅い刻印が形成されないようにするためには、硬い硬貨地板は、刻印が行われる前に、典型的に加熱により軟化される。この処理は、二次焼鈍として知られる。硬貨地板は長期の流通寿命を確保するのに十分な硬度を有するが、二次焼鈍を必要としないように十分に軟らかい場合には、硬貨地板から造られる硬貨の造幣益は、硬い硬貨地板の加熱に典型的に使用されるエネルギーの費用だけ増大するであろう。
【０００７】
更に、複合硬貨、即ち、特定材料のコア及び他の材料の外側被覆層を有する硬貨、を作製する場合、硬貨地板作製過程で生じるスクラップが経済的に有益な目的のために使用できることが望ましい。一般的に、硬貨地板は金属のストリップ又はシートから打ち抜かれる。硬貨は通常、円形であるため、このプロセスは未使用の金属板（ウェブ：web）を残留させ、これは、他の目的に使用されない場合、硬貨地板作製過程の単なる廃棄物となる。しかしながら、この未使用物質が他の製品を作るのに使用できるのであれば、硬貨地板作製過程の全体的な廃棄物は減少するであろう。除去すべき廃棄物の量が減少し、そして金属板副産物は販売できるため、このプロセスの全体的な費用は減少するであろう。前記プロセスの費用の減少によって、硬貨の造幣益は増大する。
【０００８】
米国の銀色硬貨は今のところ、２種類の組成物から作られる。ニッケル硬貨は７５％銅と２５％ニッケルを含有する合金から作製される。１０セント硬貨、２５セント硬貨、半ドル硬貨、及び１ドル硬貨は、銅のコアをニッケル硬貨に使用されるのと同じ合金で被覆することによって作製される複合材料である。これらの組成物は上述の硬貨地板の所望の条件のいくつかに適合するが、これらの複合材料から硬貨地板が打ち抜かれた後に残る金属スクラップは、経済的に有益な用途を有しない。また、これらの組成物は二次焼鈍を必要とする。更に、これらの組成物は比較的高価であり、そのため、安価な硬貨地板組成物が望まれる。
【０００９】
複合金属積層物は、１０セント、２５セント、半ドル、及び１ドルの硬貨用として現在使用されているように、硬貨に幅広く利用されている。異なるコアと被覆層を有する複合金属硬貨は、コアと被覆層の有益な特性が一つの硬貨で得られるため、工業的に極めて望ましい。単一の材料又は合金から作られる製品において、製品の特性に望ましくない変化を与えることなく製品の特性を変更することは困難である。例えば、合金の組成を変えることによって合金の磁気特性を変化させる場合、合金の色又は重量も影響されるであろう。しかしながら、複合材料を形成することによって、コア材料の大半の特性を維持しながら、被覆層の審美的特性を達成できる。従って、複合製品を形成した場合、組成を変更するか、又はコア又は被覆層の厚さを変えることによって、製品の種々の特性を容易に、また費用効率よく変えることができる。
【００１０】
現在、米国の１０セント、２５セント、半ドル、及び１ドルの硬貨用として使用される複合材料は、不変の銀色の要件を、長期間にわたって満たすことはできない。硬貨の寿命を超えて生じる長期間の摩耗により、被覆層が部分的に擦り切れて、下側の銅コアが露出する場合が生じる。その場合、銅コアは銀色でないため、硬貨を交換する必要がある。もしコアと被覆層の両方が銀色である複合硬貨地板を使用できる場合には、複合金属積層物の多くの利点を実現することが可能となり、この硬貨地板から作られた硬貨の流通寿命は増大するであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、均一な銀色を示し、そして比較的安価な材料から構成される硬貨地板に対する需要が産業界にある。更に、硬貨地板特性の修正が容易であり、費用効率が高く、そして他の硬貨地板特性の所望されない変化を生じないことが必要である。また、耐変色性及び耐摩耗性の表面を有し、重量が十分である硬貨地板に対する需要がある。更に、十分に硬く、二次焼鈍を必要としない硬貨地板であって、硬貨地板作製過程から生じるスクラップ物質が販売可能であるか、又は他の製品を作るのに使用できるような組成物から作られる硬貨地板が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、安価で、耐変色性、耐摩耗性、十分な硬度及び十分な重量を有する複合金属積層物の硬貨地板であって、銀色を示し、二次焼鈍を必要とせず、そしてその製造過程の副産物が経済的な価値を示すような組成を有する、硬貨地板に対する必要性を満足させる製品及び方法に関する。この製品は、亜鉛合金コアに冶金的に結合した工業的に純粋なアルミニウムから成る２つの被覆層を有する硬貨地板である。亜鉛合金コアは、銅又はチタンのような硬化材を約０.５パーセント〜約１.５パーセント含有できる。この硬化材は合金の硬度を純粋な亜鉛の硬度以上に増大させる。微量の他の元素が亜鉛合金コア中に又は工業的に純粋なアルミニウム被覆層中に存在してもよく、これらの元素はそれらの関連特性に影響を与えない。
【００１３】
亜鉛合金及び工業的に純粋なアルミニウムは安価で、色が銀色であり、十分に硬いため、亜鉛合金コアと工業的に純粋なアルミニウム被覆層の組み合わせは、硬貨地板として理想的である。亜鉛合金は工業的に純粋なアルミニウムよりも重量が重いため、許容重量を得るために、硬貨地板中のそれぞれの比率を調節できる。更に、工業的に純粋なアルミニウムの耐変色性によって、亜鉛合金の不十分な耐変色性を補うことができる。また、亜鉛合金コア及び工業的に純粋なアルミニウム被覆層から構成される硬貨地板は、極めて耐摩耗性であり、そして製造の前に二次焼鈍を必要としない。
【００１４】
硬貨地板を作製するのに使用する方法は、亜鉛合金コアのストリップ又はシートを用意し、次いで２つの工業的に純粋なアルミニウムの被覆層を亜鉛合金コアのストリップ又はシートに冶金的に結合することによって複合材料のストリップ又はシートを作製する工程を含む。被覆層を亜鉛合金コアに結合した後、硬貨地板のような目的物を複合材料から除去する。次いで、ストリップ又はシート中に残る複合材料をその融点以上に加熱する。この加熱処理によって亜鉛-アルミニウム合金が生成し、これは亜鉛-アルミニウムダイカスト工業に販売されてもよい。従って、硬貨地板製造過程からの副生物は、硬貨地板製造者のための収入を獲得し、その結果、硬貨地板の造幣益が増大する。
【００１５】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲を参照して更によく理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に示すように、硬貨地板５は対面を有する亜鉛合金コア１０、第一のアルミニウム被覆層１５、及び第二のアルミニウム被覆層２０から作られる。この硬貨地板の上面は図２に示される。
【００１７】
亜鉛合金コア１０は本質的に亜鉛から構成される。“本質的に亜鉛から構成される”という用語は、この亜鉛は実質的に純粋であり、そして大部分が亜鉛から構成されるが、他の元素も含有できることを意味する。亜鉛の純度は硬化材の添加によって、又は亜鉛の製造中に生じるか、又は除去されない微量元素によって、影響される可能性がある。例えば、一つの態様において、亜鉛合金のコア１０は、約９８.５重量％〜約９９.５重量％の亜鉛、即ち、工業的に純粋な亜鉛から本質的に構成される。しかしながら、本発明は９０重量％亜鉛のような低い純度レベルでも効果がある。
【００１８】
また、亜鉛合金コア１０は、亜鉛合金コアの硬度を純粋な亜鉛の硬度以上に増大させるために使用される銅又はチタンのような典型的な元素を硬化材として含有できる。適切な量の硬化材を添加することによって、亜鉛合金の硬度を所望のタイプの硬貨地板を満足させるように調節できる。好ましい態様において、亜鉛合金コア１０は約０.５％〜約１.５％の硬化材を含有する。
【００１９】
微量の他の元素が、亜鉛合金コア１０を構成する亜鉛合金中に、その関連特性に影響を与えることなく、存在してもよい。銀色の硬貨地板材料に対する工業的な必要性を満たすために、亜鉛合金コア１０に使用される亜鉛合金は光沢のある銀青色を示す。また、この亜鉛合金は比較的安価である。
【００２０】
亜鉛は硬貨地板に使用するのに十分に重く、そして亜鉛合金は大部分が亜鉛から構成されるため、亜鉛合金は硬貨地板５のコア１０として使用されるのに十分な重量を有する。しかしながら、亜鉛合金は耐変色性を示さない。亜鉛合金が大気に曝されると、この合金の表面は、比較的短時間で色が鈍い灰色に変わる。鈍い灰色表面を有する硬貨地板は好ましくなく、市場性がないため、亜鉛合金コア１０は耐変色性を有する被覆材と組み合わせる必要がある。
【００２１】
第一のアルミニウム被覆層１５及び第二のアルミニウム被覆層２０は工業的に純粋なアルミニウムから構成される。工業的に純粋なアルミニウムは一般的に少なくとも約９８.５％のアルミニウムである。工業的に純粋なアルミニウム中の残りの微量元素はアルミニウムの関連特性に影響を与えない。銀色の硬貨地板材料に対する工業的な必要性を満たすために、工業的に純粋なアルミニウムは銀白色である。更に、工業的に純粋なアルミニウムは比較的安価であり、そして硬貨の長い流通寿命と、適切な鋳貨を可能にするのに十分な硬度を有する。また、工業的に純粋なアルミニウムは、優れた耐食性と耐変色性を有し、これにより光沢のある表面が長く持続する。更に、工業的に純粋なアルミニウムは比較的軽量である。
【００２２】
従って、亜鉛合金と工業的に純粋なアルミニウムは硬貨地板に適した理想的な組み合わせである。両者は比較的安価であり、銀色を示し、そして十分な硬度を有する。更に、工業的に純粋なアルミニウムは、被覆材料として使用された場合、耐食性と耐変色性の硬貨地板のための必要性を満足させる。適切な重量を有する硬貨地板５を得るために、重い亜鉛コア１０及び比較的軽い第一アルミニウム被覆層１５及び第二アルミニウム被覆層２０の厚さの比率を変化させてもよい。また、亜鉛合金コア１０及び第一アルミニウム被覆層１５及び第二アルミニウム被覆層２０を含む硬貨地板５は、優れた硬貨適応力（coinability）を有し、そして製造される前に二次焼鈍を必要としないほど十分に軟らかいため、硬貨地板の造幣益が増大する。更に、亜鉛合金コア１０及び第一の工業的に純粋なアルミニウム被覆層１５及び第二の工業的に純粋なアルミニウム被覆層２０の組み合わせにより作製された硬貨地板５は、優れた耐摩耗性を有する。従って、このような硬貨地板から作られた硬貨はおそらく長い流通寿命を有するであろう。
【００２３】
硬貨地板５は、第一アルミニウム被覆層１５及び第二アルミニウム被覆層２０を亜鉛合金コア１０の対向面に冶金的に結合させることによって作製される。このような結合を実施する一つの方法はロール結合（roll bonding）であり、この場合、１又はそれ以上の被覆層とコアのストリップまたはシートが、これらに高圧を加える大きなローラーを通して供給される。この高圧及びそのとき生じる高温により、１又はそれ以上の被覆層とコアとの間に冶金的な結合が生じる。このロール結合処理を有効にするためには、この結合処理の後に、被覆層は約０.００２インチ厚以上でなければならない。従って、被覆層は、ロール結合処理の前において、一般に約０.０１インチ厚以上であろう。この結合処理の後に、所望の寸法の硬貨地板が硬貨地板複合材料のシートから除去される。硬貨地板を除去する一つの方法は、硬貨地板複合材料のシートから硬貨地板を打ち抜くことである。
【００２４】
硬貨地板が除去された後に硬貨地板複合材料のシートに残る物質は“打抜スクラップ”又は“ウェブ”として知られている。硬貨地板複合材料のストリップ又はシートが亜鉛合金及び工業的に純粋なアルミニウムから作られる場合、打抜スクラップは再利用又は販売できる。この経済的利益は、打抜スクラップをその融点以上に加熱することにより得られ、これによりダイカスト工業で望まれる亜鉛-アルミニウム合金が製造される。亜鉛-アルミニウムダイカスト製品は自動車、建築、航空、及びその他の産業において幅広く使用される。ダイカスト法で使用される合金は亜鉛とアルミニウムを特定の比率で含有し、そして他の微量元素を痕跡量を超えて含有してはならない。硬貨地板複合材料は実質的に純粋な亜鉛と工業的に純粋なアルミニウムから作られるため、この硬貨地板複合材料から作られる合金はダイカスト工業に販売できる。所望の亜鉛／アルミニウム比率を得るために、種々の量の純粋なアルミニウムと純粋な亜鉛を硬貨地板複合材料合金に添加できる。従って、亜鉛合金コア１０及び第一アルミニウム被覆層１５及び第二アルミニウム被覆層２０から構成される硬貨地板は、硬貨地板製造処理によって生じる打抜スクラップを経済的に有益に利用することを求める産業界の必要性を満足させる。
【００２５】
本発明の一つの態様は、約０.０４インチ〜０.１５インチの厚さの硬貨地板である。薄すぎる硬貨地板は好ましくない。というのは、硬貨地板が軽くなりすぎるからである。一方、約０.１５インチより厚い硬貨地板は、多くの自動販売機で使用するには厚すぎるであろう。
【００２６】
本発明の別の態様は、第一被覆層１５及び第二被覆層２０がそれぞれ硬貨地板の総厚の約１０パーセント以上のものである。被覆層の厚さのこの限定が好ましい理由は、被覆層と硬貨地板コアとの間に十分な冶金的結合が生じるためである。また、被覆層が硬貨地板の早すぎる摩耗を防ぐのに十分な厚さを有するため、被覆層のこの厚さは長い流通寿命を与えるのに十分である。
【００２７】
別の態様において、被覆層は、結合した状態で、硬貨地板の総厚の６０パーセント以下である。従って、この態様では、亜鉛合金コア１０は硬貨地板の総厚の４０パーセント以上である。
【００２８】
本発明をその好ましい態様を参照して詳細に説明したが、他の態様も可能である。従って、添付の特許請求の範囲は好ましい態様の説明に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の硬貨地板の一つの態様の側面図である。
【図２】図１の硬貨地板の上面図である。
【国際公開パンフレット】
2004526588.tif 000003
2004526588.tif 000004
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2004526588.tif 000014
2004526588.tif 000015
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004526588.tif 000016
2004526588.tif 000017
【国際調査報告】
2004526588.tif 000018
2004526588.tif 000019