ЗАГОТОВКА МОНЕТЫ

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, одновременно сохраняя медный блеск и внешний вид.
Для производства монетной заготовки часто используются многослойные металлические ленты, производимые металлопрокатными заводами. Биметаллические материалы все чаще приходят на замену монометаллам в различных областях промышленности, тем самым, снижая себестоимость, а, зачастую, и улучшая характеристики выпускаемой продукции. В некоторых случаях применение биметаллических лент с покрытием из цветных металлов позволяет уйти от вредного производства и снизить отрицательное воздействие на окружающую среду.
Известна заготовка монеты или жетона, применяемых как при использовании их в автоматах, так и при проведении счетно-контрольных операций. Монетный материал включает внутренний слой, выполненный из технически чистого алюминия, и два плакирующих слоя, выполненных из сплава на основе цветных металлов, выбранных из группы, содержащей латунь, бронзу, мельхиор и нейзильбер. Толщина каждого плакирующего слоя составляет 1-20% от толщины внутреннего слоя, при этом плакирующие слои имеют равную толщину. Материал сочетает в себе низкий удельный вес, повышенную стойкость к деформациям и высокую долговечность (RU 2110939, А44С 21/00, В32В 15/20, опубл. 20.05.1998).
Известна заготовка монеты коррозионно- и износостойкая заготовка с блеском и внешним видом меди, состоящая из сердцевинной части заготовки, выполненной из металлического материала (по крайней мере из одного металлического материала, выбранного из группы, содержащей железо, низкоуглеродистую сталь, нержавеющую сталь, никель, никелированную сталь, цинк и цинковые сплавы, медь и медные сплавы, магний и магниевые сплавы, алюминий и алюминиевые сплавы) и имеющей противоположно расположенные поверхности и периферийную боковую кромку, причем по крайней мере одна из поверхностей выполнена с возможностью ее штамповки чеканной матрицей, и электроосажденного покрытия, полностью охватывающего сердцевинную заготовку и выполненного из сплава меди с 0,5 4 мае. олова с толщиной, составляющей по крайней мере на штампуемой поверхности 5-50 мкм, или из сплава меди с 2 мас. олова (RU 2091236, В32В 15/01, опубл. 27.09.1997).
В настоящее время с развитием новейших областей техники, высоких технологий и возросших требований к свойствам защитно-декоративных покрытий все больше внимания уделяется гальваническому производству, обеспечивающему получение уникальных покрытий с заданными физико-химическими свойствами. Применение новых составов электролитов на основе специальных химических добавок, позволяет кардинально улучшить декоративные и защитные свойства покрытий деталей используемых в различных отраслях промышленности.
Поэтому, учитывая возросшие требования монетных дворов к покрытию циркуляционных разменных монет, производители заготовок монет переходят на изготовление монетных заготовок методом гальванического нанесения покрытий. Данный переход выгоден и с точки зрения снижения себестоимости выпуска монетной заготовки, поскольку в отходах вырубки (высечки) металлической ленты отсутствует наличие цветных металлов.
Достоинство монет часто оценивается публикой по их внешнему виду, который считается представляющим блеск золота, серебра или меди в зависимости от их номинальной величины. Необходимо, чтобы монеты не изменяли цвета со временем или вообще не подвергались коррозии. Дополнительно к устранению этих нежелательных факторов любая новая монета должна быть также приемлемого веса и иметь электрические и магнитные свойства, которые дают возможность их использования в кассовых аппаратах и торговых автоматах.
Другие требования к монетным материалам состоят в том, что они не должны легко подделываться, должны обладать специфическими свойствами, удовлетворяющими требования устройств сортировки монет, быть способны хорошо воспринимать чеканку при штамповании, одновременно сохраняя достаточную поверхностную твердость после чеканки, чтобы не допускать чрезмерного истирания, и не должны быть дорогими для изготовления.
Так, например, в СА 1219700, опубл. 31.03.1987, и US 4579761, опубл. 01.04.1986, описывается способ изготовления позолоченной монеты и монетной заготовки, имеющих электроосажденное покрытие, содержащее примерно от 8 до 16 мас. и предпочтительно примерно от 11 до 14 мас. олова и баланс меди. Толщина покрытия на сторонах сердцевины составляет около 10-150 мкм, предпочтительно от 30 до 50 мкм. Монеты и заготовки имеют внешний вид золотистого цвета и соответствуют для замены золотых монет.
По причине высокой стоимости рафинированной меди монетная бронза, определяемая как группа сплавов, содержащих 95% меди, с 1-4% цинка и 0-1% олова и имеющая характерный цвет красной меди, или монеты из других медных сплавов, которые в настоящее время используются, являются дорогими. Пошлина за право чеканки монет, которая составляет разность между номинальной стоимостью монеты и ее производственными затратами, соответственно становится незначительной или отрицательной величиной. Попытки наносить покрытие из чистой меди на стальные или цинкованные сердцевины привели к изготовлению монет, подвергающихся коррозии и износу. Считалось, что это связано с размером грубого (крупного) зерна, пористостью покрытия и слабой стойкостью к истиранию такой меди.
Так, бронзовый сплав с низким содержанием олова, связанный с сердцевинной заготовкой, имеет более мелкозернистое и более плотное покрытие, чем медные покрытия, и тем самым обеспечивает лучшую стойкость к коррозии. Предусматриваемый сплав олова меди считается образующим лучшую защиту, чем чистая медь, в отношении сердцевины такой, как стальная подложка, по причине более слабой гальванической коррозионной связи между металлами и более плотного электроосаждения. А добавление олова в диапазоне от 0,5 до 4% значительно повышает стойкость к истиранию при электролитическом покрытии сплавом.
Например, ООО «Гурт», RU, - крупнейшее Российское предприятие в области разработки и изготовления заготовок для циркуляционных монет, учитывая требования ФГУП «Гознак» по выпуску отечественной разменной монеты с гальваническим покрытием, построило гальваническое производство по нанесению никелевого, медного и латунного покрытий на стальные заготовки монет. Основу гальванического производства составляют высокопроизводительные автоматизированные гальванические линии барабанного типа, позволяющие получить как однослойные так и многослойные покрытия различных вариантов (Статья «Заготовки циркуляционных монет», выложенная на официальном сайте компании ООО «Гурт» в сети Интернет в режиме он-лайн доступа по адресу: http://www.gurt.su/ru/18/52.html. статья выявлена 19.12.2012 г.).
Данное решение принято в качестве прототипа.
Актуальным сегодня является разработка такого гальванически осаждаемого покрытия, которое имело бы низкую себестоимость и обеспечивало бы удовлетворительную стойкостью к коррозии и истиранию. Кроме того, для такой монеты необходимо соблюсти соответствующие характеристики для использования в действующих монетных торговых и кассовых автоматах.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении стойкости к коррозии за счет формирования покрытия с мелким зерном и сохранении в первоначальном виде оттиска чеканной матрицы.
Указанный технический результат достигается тем, что в заготовке монеты, содержащей сердцевинную часть заготовки, выполненную из низкоуглеродистой качественной стали и имеющую противоположно расположенные поверхности и периферийную боковую кромку, причем по крайней мере на противоположно расположенные поверхности нанесено электроосажденное покрытие, содержащее медь, покрытие выполнено двухслойным, первый слой которого из латуни нанесен на подслой гальванической меди, массовая доля которой 99,99% при массовой доли примесей не более 0,01%, а латунь состоит из массовой доли меди 73,0±10,0% при содержании примесей не более 0,2%, цинк - остальное, при этом толщина двухслойного покрытия 25±7,5 мкм, в котором толщина латунного слоя не менее 7,5 мкм.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 представлена заготовка монеты, в разрезе;
фиг.2 - вид А на фиг.1.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция заготовки монеты, которая включает в себя сердцевинную часть 1 заготовки, имеющую заданную форму в плане (круг или квадрат или иная форма). Эта сердцевинная часть 1 выполнена из низкоуглеродистой качественной стали по ГОСТ 9045 и имеет противоположно расположенные поверхности 2 и периферийную боковую кромку 3.
На противоположно расположенные поверхности 2 нанесено электроосажденное гальваническим методом покрытие. В общем случае, покрытие наносится на все стороны заготовки монеты, в том числе и на торцы, образующие гурт. Это покрытие выполнено двухслойным, первый слой 4 которого из латуни нанесен на подслой гальванической меди 4, массовая доля которой 99,99% при массовой доли примесей не более 0,01%. А латунь состоит из массовой доли меди 73,0±10,0% при содержании примесей не более 0,2%, цинк - остальное. При этом толщина двухслойного покрытия 25±7,5 мкм, в котором толщина латунного слоя не менее 7,5 мкм.
Применение покрытия с такой структурой позволяет нанести риски на гурте и дает повышенную корозионностойкость монете в целом. Износостойкость определена тем, что слой латуни расположен с наружной стороны монеты и закрывает слой меди, наложенный на стальную сердцевинную часть заготовки.
Применение чистой меди в монетах известно давно. Еще старые мастера-денежники для изготовления монет предпочитали использовать чистую медь без искусственно введенных легирующих компонентов. Это и понятно, поскольку чистая медь обладает хорошей ковкостью и твердостью. Цинк более дешевый материал по сравнению с медью, поэтому его введение в сплав одновременно с повышением механических, технологических и антифрикационных свойств, приводит к снижению стоимости - латунь дешевле меди. Латунь - двойной медный сплав, с основным легирующим элементом - цинком. По сравнению с медью обладают более высокой прочностью и коррозионной стойкостью. Латуни, за исключением свинцовосодержащих, легко поддаются обработке давлением в холодном и горячем состоянии. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями. Коррозионная стойкость латуней в атмосферных условиях оказывается средней между стойкостью элементов, образующих сплав, т.е. цинка и меди. Латунь, содержащая более 20% цинка, склонна к растрескиванию при вылеживании во влажной атмосфере (особенно, если присутствуют следы аммиака). Этот эффект часто называют «сезонное растрескивание». Наиболее заметен он в деформированных изделиях, поскольку коррозия распространяется по границам зерен. Для устранения этого явления после деформации латунь подвергают отжигу при 240-260(°С). Латуни обладают высокими технологическими свойствами и применяются в производстве различных мелких деталей, особенно там, где требуются хорошая обрабатываемость и формуемость. Из них получают хорошие отливки, так как латунь обладают хорошей текучестью и малой склонностью к ликвации. Латуни легко поддаются пластической деформации - основное их количество идет на изготовление катанных полуфабрикатов - листов, полос, лент, проволоки и разных профилей.
Для двухкомпонентной латуни особое значение имеет фазовый состав сплава. Предел растворимости цинка в меди при комнатной температуре равен 39%. При повышении температуры он снижается и при 905°С становится равным 32%. По этой причине латуни, содержащие цинка менее 39%, имеют однофазную структуру (а-фаза) твердого раствора цинка в меди. Их называют а-латунями. Если в расплав ввести больше цинка, то он не сможет полностью раствориться в меди, и после затвердевания возникнет вторая фаза - b-фаза). b-фаза очень хрупка и тверда, поэтому двухфазные латуни имеют более высокую прочность и меньшую пластичность, чем однофазные. При увеличении концентрации цинка до 30% возрастают одновременно и прочность, и пластичность. Затем пластичность уменьшается, вначале за счет усложнения твердого раствора, затем происходит резкое ее понижение, так как в структуре сплава появляется хрупкая b-фаза. Прочность увеличивается до концентрации цинка около 45%, а затем уменьшается так же резко, как и пластичность. Особенно пластичны однофазные латуни. Они деформируются при низких и при высоких температурах. Особенностью обработки латуней давлением является то, что для обработки в холодном состоянии (тонкие листы, проволока, калиброванные профили) используют а-латунь с содержанием цинка до 32%, так как она при комнатной температуре имеет высокую пластичность и малую прочность. При повышении температуры до 300-700°С ее пластичность уменьшается, поэтому в горячем состоянии ее не обрабатывают.
В общем случае покрытие может быть нанесено не только на развитые противоположно расположенные поверхности 2, но и на периферийную боковую кромку. 3.
Настоящая полезная модель промышленно применима и может быть реализована с применением известных технологий по нанесению гальваническим способом металлических покрытий. При этом подбор материалов покрытия и их толщин обеспечивает неразрушение покрытия при чеканке рельефа и повышает срок службы монет за счет затруднения процесса износа.