RU2383657C2 - Method of fabrication of billets of coins - Google Patents
Method of fabrication of billets of coins Download PDFInfo
- Publication number
- RU2383657C2 RU2383657C2 RU2007107848/02A RU2007107848A RU2383657C2 RU 2383657 C2 RU2383657 C2 RU 2383657C2 RU 2007107848/02 A RU2007107848/02 A RU 2007107848/02A RU 2007107848 A RU2007107848 A RU 2007107848A RU 2383657 C2 RU2383657 C2 RU 2383657C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coin
- reactor
- coin blanks
- blanks
- chromium
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C12/00—Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
- C23C12/02—Diffusion in one step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/06—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using gases
- C23C10/08—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using gases only one element being diffused
- C23C10/10—Chromising
- C23C10/12—Chromising of ferrous surfaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
- C23C10/30—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes using a layer of powder or paste on the surface
- C23C10/32—Chromising
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Adornments (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Noodles (AREA)
- Seeds, Soups, And Other Foods (AREA)
- Bakery Products And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
Description
Данное изобретение относится к способу получения заготовок монет и, в частности, к получению хромированных заготовок монет.This invention relates to a method for producing coin blanks and, in particular, to obtaining chrome coin blanks.
В ряде стран мира для производства металлических денег используют нержавеющую сталь. Использование этого материала имеет ряд недостатков, хотя это и обеспечивает заготовки монет с коррозионной стойкостью, приемлемой для данного применения. Во-первых, это относительно дорогой материал. Во-вторых, трудно проводить чеканку без избыточного износа штампа. Штампы дороги и составляют существенную долю от общей стоимости производства монет чеканкой. В-третьих, трудно достичь хорошей четкости изображения на отчеканенной монете, и, следовательно, изображение на заготовке для монеты из нержавеющей стали имеет тенденцию утрачивать детали.In some countries of the world, stainless steel is used to produce metallic money. The use of this material has several disadvantages, although it provides coin blanks with corrosion resistance acceptable for this application. Firstly, it is a relatively expensive material. Secondly, it is difficult to mint without excessive wear on the stamp. Stamps are expensive and make up a significant fraction of the total cost of coinage. Thirdly, it is difficult to achieve good clarity on the minted coin, and therefore the image on the stainless steel coin blank tends to lose detail.
Одной из альтернатив заготовок монет из нержавеющей стали является применение заготовок монет из мягкой стали, на которые нанесено никелевое гальваническое покрытие. Однако при использовании этого металла возникают как коммерческие затруднения, так и экологические проблемы, связанные с размещением отработанных растворов для нанесения покрытия.One alternative to stainless steel coin blanks is the use of mild steel coin blanks that are coated with a nickel plating. However, when using this metal, both commercial difficulties and environmental problems arise associated with the placement of spent coating solutions.
Ранее было установлено, что хромированная сталь является удачной альтернативой нержавеющей стали. Имеется несколько преимуществ изготовления монет из хромированной стали. Обеспечивается экономическая выгода, поскольку хром находится только на поверхности (обычно 20-50 мкм), а не по всему сечению заготовки монеты, как это было бы в случае нержавеющей стали. Процесс хромирования полностью отпускает стальную подложку, следовательно, заготовку можно чеканить без большого износа штампа, как это обычно бывает при чеканке нержавеющей стали. Хромированный слой легко можно обработать механическими способами до удовлетворительного внешнего вида, когда монета находится в виде заготовки. Мягкость материала основы позволяет также нанести на заготовку монеты сложные изображения. Это невозможно при чеканке нержавеющей стали, где изображения должны быть простыми.It was previously found that chrome steel is a good alternative to stainless steel. There are several advantages to making chrome steel coins. It provides economic benefits, since chrome is only on the surface (usually 20-50 microns), and not over the entire cross section of the coin blank, as would be the case with stainless steel. The chrome plating process completely releases the steel substrate, therefore, the workpiece can be minted without much wear on the stamp, as is usually the case with minting stainless steel. The chrome layer can be easily machined to a satisfactory appearance when the coin is in the form of a workpiece. The softness of the base material also allows you to apply complex images to the coin blank. This is not possible when minting stainless steel, where the images should be simple.
Обычный способ хромирования стали заключается в загрузке подлежащих хромированию деталей в сосуд с хромирующей композицией. В подходящий сосуд загружают хромирующую композицию, которая содержит следующие ингредиенты: порошок металлического хрома, разбавитель, например оксид титана, алюминия или магния, и активатор, который обычно представляет собой галогенид аммония. Подлежащие хромированию детали загружают в эту композицию послойно. Чтобы на эти детали было нанесено удовлетворительное покрытие, детали должны быть окружены достаточным количеством хромирующей композиции и отдельные детали не должны касаться друг друга или стенки емкости. В емкости создают подходящую атмосферу, чтобы обеспечить протекание химических реакций желательным образом. Затем емкость вносят в печь и доводят до повышенной температуры, обычно 1100°С, но не обязательно до этой температуры. Это создает за счет реакции галогенида аммония и материала - источника хрома, атмосферу галогенида хрома, который затем контактирует с деталью, на которую следует нанести покрытие. Если материал основы представляет собой низкоуглеродистую сталь, то хром осаждается на поверхности с образованием сплава - твердого раствора железа и хрома. Обычно этот слой содержит на своей поверхности 20-45 мас.% хрома и имеет толщину около 25-125 мкм. Это будет так только в том случае, если в стали практически нет углерода. Присутствие более чем 0,05 мас.% углерода может привести к образованию слоя карбида железа-хрома на поверхности покрытия из твердого раствора. Детали выдерживают при вышеупомянутой температуре обычно в течение 6-18 часов в зависимости от размера емкости. После выдержки в течение этого времени при этой температуре сосуды удаляют из печи и дают им охладиться до температуры окружающей среды.A common method for chrome plating steel is to load the parts to be chrome plated into a vessel with a chromium composition. A chromizing composition is loaded into a suitable vessel, which contains the following ingredients: chromium metal powder, a diluent, for example titanium, aluminum or magnesium oxide, and an activator, which is usually an ammonium halide. The parts to be chromated are loaded in this composition in layers. In order for these parts to be satisfactorily coated, the parts must be surrounded by a sufficient amount of chromium-plating composition and the individual parts must not touch each other or the wall of the container. A suitable atmosphere is created in the vessel to ensure that chemical reactions proceed in the desired manner. Then the container is introduced into the oven and brought to an elevated temperature, usually 1100 ° C, but not necessarily to this temperature. This creates due to the reaction of the ammonium halide and the chromium source material an atmosphere of chromium halide, which then contacts the part to be coated. If the base material is low carbon steel, then chromium is deposited on the surface with the formation of an alloy - a solid solution of iron and chromium. Usually this layer contains on its surface 20-45 wt.% Chromium and has a thickness of about 25-125 microns. This will only be so if there is virtually no carbon in the steel. The presence of more than 0.05 wt.% Carbon can lead to the formation of a layer of iron-chromium carbide on the surface of the coating from a solid solution. Parts are held at the above temperature, usually for 6-18 hours, depending on the size of the container. After holding during this time at this temperature, the vessels are removed from the oven and allowed to cool to ambient temperature.
Однако этот стандартный способ имеет несколько недостатков в случае хромирования заготовок монет. В частности, хромирование заготовок монет в больших количествах непрактично, так как ручная укладка заготовок монет в хромирующий порошок требует больших затрат труда и невыгодна экономически. Одним из предложенных решений является использование укладки с помощью роботов, хотя это также является проблематичным, поскольку необходим тщательный контроль, чтобы избежать контакта заготовок монет в сосуде друг с другом. Также и деформации, которые возникают у сосудов при продолжительном обжиге, делают трудным применение робототехники, поскольку робот должен быть способен зафиксировать различные формы отдельных сосудов. На практике это практически невозможно без сложного и дорогого оборудования для контроля.However, this standard method has several disadvantages in the case of chrome plating of coin blanks. In particular, chrome plating of coin blanks in large quantities is impractical, since manually stacking coin blanks in chromium powder requires a lot of labor and is economically disadvantageous. One of the proposed solutions is the use of stacking with the help of robots, although this is also problematic, since careful monitoring is necessary to avoid contact of the coin blanks in the vessel with each other. Also, the deformations that occur in vessels during prolonged firing make the use of robotics difficult, since the robot must be able to fix various forms of individual vessels. In practice, this is almost impossible without sophisticated and expensive monitoring equipment.
Таким образом, существует потребность в другом, менее затратном способе получения монет такого типа.Thus, there is a need for another, less costly way to obtain coins of this type.
Соответственно данное изобретение обеспечивает способ нанесения диффузионного покрытия на стальные заготовки монет, включающий следующие стадии: (i) загрузку в реактор металлизации множества заготовок монет и хромирующей композиции, включающей гранулы феррохрома и активатор, (ii) нагревание хромирующей композиции, чтобы получить хромирующий пар для осаждения его на заготовки монет, и (iii) удаление заготовок монет из реактора, причем реактор вращается со скоростью 0,5-50 об/мин.Accordingly, the present invention provides a method for applying a diffusion coating to steel coin blanks, comprising the following steps: (i) loading a plurality of coin blanks and a chromizing composition including ferrochrome granules and an activator into a metallization reactor, (ii) heating the chromizing composition to obtain chromium vapor for precipitation it to coin blanks, and (iii) removing the coin blanks from the reactor, wherein the reactor rotates at a speed of 0.5-50 rpm.
Этот способ позволяет эффективно нанести диффузионное покрытие на металлические заготовки монет с помощью хромсодержащего пара без недостатков, связанных с предшествующими способами.This method allows you to effectively apply a diffusion coating on the metal blanks of coins using chromium-containing steam without the disadvantages associated with the previous methods.
Теперь данное изобретение будет описано со ссылкой на сопровождающие чертежи.Now the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
На Фиг.1 изображен реактор для использования в данном изобретении: (а) вид сбоку, (b) вид с торца, и (с) вид сверху.Figure 1 shows a reactor for use in this invention: (a) a side view, (b) an end view, and (c) a top view.
На Фиг.2 представлена зависимость концентрации хрома и железа в стальной заготовке монеты, покрытой с использованием способа по данному изобретению.Figure 2 presents the dependence of the concentration of chromium and iron in the steel billet of a coin coated using the method of this invention.
На Фиг.3 изображен шлиф стальной заготовки для монеты, покрытой с использованием способа по данному изобретению, иFigure 3 shows a thin section of a steel billet for a coin coated using the method of this invention, and
На Фиг.4 изображено распределение хромированного слоя по стальной заготовке монеты, покрытой с использованием способа по данному изобретению.Figure 4 shows the distribution of the chrome layer over a steel blank of a coin coated using the method of this invention.
Данное изобретение относится к успешному способу преодоления недостатков использования обычного способа хромирования партии для данного конкретного продукта. Используют вращающуюся печь, в которую можно ввести заготовки монет. На Фиг.1 изображена вращающаяся печь, подходящая для использования в данном изобретении, где (а) - вид сбоку; (b) - вид с торца и (с) - вид сверху. На Фиг.1 показан реактор 1, находящийся внутри печи 2. Печь 2 обычно использует газовую горелку, но также можно использовать электрический нагреватель сопротивления или индукционный нагреватель. Для вращения печи к реактору присоединен двигатель 3. Обычно печь вращается со скоростью 2 об/мин (оборота в минуту), но можно использовать и другие скорости вращения. Вращение не должно быть слишком медленным, чтобы предотвратить слипание заготовок монет. Минимальная скорость вращения составляет 0,5 об\мин, предпочтительно 1 об/мин и наиболее предпочтительно 2 об/мин. Кроме того, вращение не должно быть слишком быстрым, чтобы избежать повреждения заготовок монет и не допустить, чтобы вращающаяся печь представляла опасность. Максимальная скорость вращения предпочтительно составляет 10 об/мин, более предпочтительно 20 об/мин, более предпочтительно 25 об/мин и наиболее предпочтительно 50 об/мин.This invention relates to a successful method of overcoming the disadvantages of using the conventional batch chromium plating process for a given specific product. A rotary kiln is used, into which coin blanks can be introduced. Figure 1 shows a rotary kiln suitable for use in this invention, where (a) is a side view; (b) is an end view; and (c) is a top view. 1 shows a reactor 1 located inside a
В процессе хромирования при нагревании хромирующей композиции, включающей гранулы феррохрома, в присутствии активатора и огнеупорного порошка in situ образуется летучее соединение хрома, обычно галогенид хрома. Оказалось, что использование в качестве исходного материала порошкообразного хрома или феррохрома является неудовлетворительным, поскольку при хромировании происходит слипание частиц, которого, как было показано, почти невозможно избежать. Применение хрома в форме гранул также не было успешным, поскольку при хромировании хром образует хрупкие частицы, которые затем сильно прилипают к заготовкам монет. Использование гранул феррохрома, как было показано, является успешным, поскольку в этой форме металл является более пластичным и не так легко расщепляется при обработке. Гранулы феррохрома могут быть любого размера, но они должны быть достаточно большими, чтобы предотвратить адгезию частиц к заготовкам монет. Предпочтительно они имеют диаметр 2-8 мм, наиболее предпочтительно 4-6 мм.In the process of chromium plating, when heating a chromizing composition including ferrochrome granules in the presence of an activator and refractory powder in situ, a volatile chromium compound, usually chromium halide, is formed. It turned out that the use of powdered chromium or ferrochrome as the starting material is unsatisfactory, since chromium coalesces particles, which, as was shown, is almost impossible to avoid. The use of chromium in the form of granules was also not successful, since chromium forms brittle particles during chromium plating, which then adhere strongly to the coin blanks. The use of ferrochrome granules has been shown to be successful, since in this form the metal is more ductile and not so easily broken during processing. Ferrochrome granules can be of any size, but they must be large enough to prevent particles from adhering to coin blanks. Preferably, they have a diameter of 2-8 mm, most preferably 4-6 mm.
Гранулы феррохрома обычно содержат 40-80 мас.% хрома, 0,05-2,5 мас.% кремния и 0,025-0,25 мас.% углерода, остаток составляют железо и незначительные примеси.Ferrochrome granules usually contain 40-80 wt.% Chromium, 0.05-2.5 wt.% Silicon and 0.025-0.25 wt.% Carbon, the remainder is iron and minor impurities.
Активатор, применяемый для процесса хромирования, обычно содержит галогенид, например, бромид, хлорид или фторид. Предпочтительными галогенидами являются галогениды натрия, калия и аммония, особенно предпочтительным является хлорид аммония.The activator used for the chromizing process typically contains a halide, for example bromide, chloride or fluoride. Preferred halides are sodium, potassium and ammonium halides, especially ammonium chloride.
В некоторых случаях было отмечено, что после хромирования заготовки монет слипались вместе преимущественно из-за диффузионного связывания. Для того, чтобы устранить это явление, добавляют огнеупорный порошок. Огнеупорным порошком предпочтительно является Al2O3 (оксид алюминия), TiO2 (оксид титана), MgO или Cr2O3. Наиболее предпочтительным огнеупорным порошком является оксид алюминия.In some cases, it was noted that after chromium plating, the coin blanks stuck together mainly due to diffusion bonding. In order to eliminate this phenomenon, refractory powder is added. The refractory powder is preferably Al 2 O 3 (alumina), TiO 2 (titanium oxide), MgO or Cr 2 O 3 . The most preferred refractory powder is alumina.
Хромирующая композиция предпочтительно включает 15-90 мас.%, более предпочтительно 50-80 мас.%, гранул феррохрома и 0,1-10 мас.%, более предпочтительно 1-5 мас.%, активатора, при этом остальное составляет огнеупорный порошок, который должен присутствовать в количестве по меньшей мере 1 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 5 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 10 мас.%, и наиболее предпочтительно по меньшей мере 15 мас.%.The chromizing composition preferably comprises 15-90 wt.%, More preferably 50-80 wt.%, Granules of ferrochrome and 0.1-10 wt.%, More preferably 1-5 wt.%, Of an activator, the rest being refractory powder, which should be present in an amount of at least 1 wt.%, preferably at least 5 wt.%, more preferably at least 10 wt.%, and most preferably at least 15 wt.%.
Заготовки для монет состоят из стали, обычно низкоуглеродистой стали (обычно менее 0,25 мас.% углерода). Сталь предпочтительно по существу не содержит углерода, то есть содержит достаточно малое количество углерода, чтобы избежать образования карбида хрома на поверхности заготовок монет. В альтернативном случае, или кроме того, можно использовать сталь, не содержащую фаз внедрения, то есть низкоуглеродистую сталь, которая содержит другие металлы, способные связываться с углеродом, присутствующим в стали, с образованием карбидов. Такие металлы, интенсивно образующие карбиды, известны и включают титан, ниобий, вольфрам, ванадий, тантал, хром и молибден. Эти металлы могут образовывать в стали химическую связь с углеродом из фазы внедрения, тем самым уменьшая любое взаимодействие между углеродом и диффундирующим хромом, что позволяет избежать образования карбидов хрома.Coin blanks consist of steel, typically low carbon steel (typically less than 0.25 wt.% Carbon). The steel is preferably substantially free of carbon, i.e., contains a sufficiently small amount of carbon to avoid the formation of chromium carbide on the surface of the coin blanks. Alternatively, or in addition, it is possible to use steel that does not contain interstitial phases, i.e. low carbon steel, which contains other metals that can bind to the carbon present in the steel to form carbides. Such carbide-intensive metals are known and include titanium, niobium, tungsten, vanadium, tantalum, chromium and molybdenum. These metals can form a chemical bond with carbon in the steel from the interstitial phase, thereby reducing any interaction between carbon and diffusing chromium, which avoids the formation of chromium carbides.
Образования карбидов хрома в покрытии следует избегать по двум важным причинам. Во-первых, это твердый и износостойкий материал, и, следовательно, если он присутствует в покрытии (или на поверхности, или внутри покрытия), это вызывает избыточный износ штампа при чеканке заготовок монет. Во-вторых, карбид хрома имеет тускло-серый вид, что снижает эстетические качества хромированных заготовок после обработки. Применение хромированных заготовок из стабилизированной титаном стали (или из стали, стабилизированной любым другим карбидообразующим элементом) имеет также коммерческие преимущества, поскольку их можно производить более дешево, чем нержавеющую сталь, и процесс получения не имеет экологических проблем, которые возникают при получении заготовок, покрытых никелем электролитическим способом. Все материалы, применяемые для нанесения хромированного слоя, можно использовать повторно, в то время как отработанные растворы электролитов следует соответственным образом обработать перед их сбросом.The formation of chromium carbides in the coating should be avoided for two important reasons. Firstly, it is a hard and wear-resistant material, and therefore, if it is present in the coating (either on the surface or inside the coating), this causes excessive stamp wear when minting coin blanks. Secondly, chromium carbide has a dull gray appearance, which reduces the aesthetic qualities of chrome workpieces after processing. The use of chrome-plated workpieces from titanium-stabilized steel (or from steel stabilized by any other carbide-forming element) also has commercial advantages, since they can be produced cheaper than stainless steel, and the production process does not have environmental problems that arise when preparing nickel-coated workpieces electrolytic method. All materials used for applying the chromium-plated layer can be reused, while spent electrolyte solutions should be treated accordingly before discharge.
Пример подходящей стали для использования в качестве заготовок монет состоит из:An example of suitable steel for use as coin blanks consists of:
Ясно, что размер и форма заготовок монет будут зависеть от размера и формы монеты, которую следует получить. Обычно заготовка монеты бывает круглой и имеет диаметр приблизительно 15-30 мм и толщину 1-4 мм.It is clear that the size and shape of the coin blanks will depend on the size and shape of the coin to be obtained. Typically, a coin blank is round and has a diameter of about 15-30 mm and a thickness of 1-4 mm.
Общая масса присутствующих заготовок монет предпочтительно составляет 5-75 мас.%, более предпочтительно 5-50 мас.%, и наиболее предпочтительно 40-50 мас.%, в расчете на общую массу заготовок монет и хромирующей композиции.The total weight of the present coin blanks is preferably 5-75 wt.%, More preferably 5-50 wt.%, And most preferably 40-50 wt.%, Based on the total weight of the coin blanks and the chromium composition.
Заготовки монет и хромирующую композицию (гранулы феррохрома, активатор и, возможно, огнеупорный порошок) вводят в реактор. Температуру печи повышают, и содержимое реактора нагревается достаточно для того, чтобы образовать хромирующий пар, который покрывает заготовки монет. Температура предпочтительно составляет 800-1150°С, предпочтительно 950-1100°С и наиболее предпочтительно 1000°С. Предпочтительно печь достигает этой температуры в течение от 10 мин до 3 часов, более предпочтительно за 1-1,5 часов. Температуру поддерживают на этом значении в течение достаточного времени, чтобы покрыть практически все заготовки монет, например, от 10 мин до 12 часов, более предпочтительно от 30 мин до 2 часов. После этого, если процесс проводят периодически, печь можно отключить, и оставить заготовки монет остывать, например, до температуры окружающей среды, чтобы вынуть их. Можно легко отделить покрытые заготовки монет от хромирующей среды, используя сита подходящего размера.The coin blanks and the chromium composition (ferrochrome granules, activator and possibly refractory powder) are introduced into the reactor. The temperature of the furnace is raised, and the contents of the reactor are heated sufficiently to form chromizing steam, which covers the coin blanks. The temperature is preferably 800-1150 ° C, preferably 950-1100 ° C and most preferably 1000 ° C. Preferably, the oven reaches this temperature in 10 minutes to 3 hours, more preferably in 1-1.5 hours. The temperature is maintained at this value for a sufficient time to cover almost all coin blanks, for example, from 10 minutes to 12 hours, more preferably from 30 minutes to 2 hours. After that, if the process is carried out periodically, the oven can be turned off and the coin blanks left to cool, for example, to ambient temperature, in order to remove them. It is possible to easily separate the coated coin blanks from the chromium-plating medium using sieves of suitable size.
В ходе процесса хромирования хромирующую композицию предпочтительно следует защищать от воздействия атмосферного кислорода. Защита может включать инертную атмосферу, которую можно получить с помощью аммонийных солей, присутствующих в композиции, которые разлагаются при повышенных температурах. В альтернативном случае можно обеспечить защиту с помощью восстановительной атмосферы, например водорода или содержащих водород газовых смесей, например смеси водорода и аргона, имеющей 10% водорода или менее, предпочтительно 5% водорода или менее, более предпочтительно 1-5%, например смеси «Hygon» (5% водорода в аргоне).During the chromium plating process, the chromizing composition should preferably be protected from atmospheric oxygen. Protection may include an inert atmosphere, which can be obtained using the ammonium salts present in the composition, which decompose at elevated temperatures. Alternatively, it is possible to provide protection with a reducing atmosphere, for example hydrogen or hydrogen-containing gas mixtures, for example a mixture of hydrogen and argon having 10% hydrogen or less, preferably 5% hydrogen or less, more preferably 1-5%, for example Hygon "(5% hydrogen in argon).
В качестве альтернативы периодическому процессу установку можно автоматизировать, чтобы дать возможность заготовкам монет и хромирующей среде непрерывно протекать через печь. Если процесс проводят как непрерывный процесс, реактор приспособлен для перемещения заготовок монет от первого положения, где заготовки монет загружают в реактор, ко второму положению, где заготовки монет удаляют из реактора. Этого можно достичь с помощью винта Архимеда, расположенного внутри реактора, или с помощью каких-либо других устройств для перемещения монет и порошка по горячей зоне. В этом случае печь не отключают, но заготовки монет, которые уже покрыты, перемещаются в более холодную часть реактора перед выгрузкой.As an alternative to the batch process, the installation can be automated to enable coin blanks and the chrome-plating medium to continuously flow through the furnace. If the process is carried out as a continuous process, the reactor is adapted to move the coin blanks from the first position where the coin blanks are loaded into the reactor to the second position where the coin blanks are removed from the reactor. This can be achieved using the Archimedes screw located inside the reactor, or using any other device to move coins and powder through the hot zone. In this case, the furnace is not turned off, but coin blanks that are already coated are moved to the colder part of the reactor before unloading.
Непрерывный процесс особенно предпочтительно сочетать с инертной атмосферой, описанной выше.The continuous process is particularly preferably combined with the inert atmosphere described above.
Данное изобретение включает также способ получения монет, включающий стадии получения заготовок монет с использованием вышеописанного способа, чистовой обработки и полировки заготовок монет и затем чеканки заготовок монет для обеспечения рельефного изображения на одной или обеих сторонах монеты. Чистовую обработку заготовок монет проводят с использованием физических или химических методов для удаления любых неровностей с их поверхностей, например с использованием высоко мощной центрифуги, содержащей абразивное соединение. После этого следует полировка или шлифовка поверхности заготовки монеты опять с использованием физических или химических методов, например проведение промывки или ополаскивания в присутствии шарикоподшипников. Чеканку заготовок монет для получения рельефного изображения на одной или более, обычно на обеих сторонах заготовок; в последнем случае чеканку осуществляют путем одновременного воздействия на обе стороны заготовки монеты штампами из инструментальной стали, которые изготовлены таким образом, что выдавливают на заготовке монеты конкретный рисунок или требуемое изображение. При этой операции заготовка монеты удерживается в кольцеобразном держателе, который можно использовать для получения рифленой кромки, если это необходимо.The present invention also includes a method for producing coins, comprising the steps of obtaining coin blanks using the method described above, finishing and polishing the coin blanks, and then minting the coin blanks to provide a relief image on one or both sides of the coin. Finishing of coin blanks is carried out using physical or chemical methods to remove any irregularities from their surfaces, for example using a highly powerful centrifuge containing an abrasive compound. This is followed by polishing or grinding the surface of the coin blank again using physical or chemical methods, for example, washing or rinsing in the presence of ball bearings. Minting coin blanks to obtain a relief image on one or more, usually on both sides of the blanks; in the latter case, minting is carried out by simultaneously impacting both sides of the coin blank with tool steel dies, which are made in such a way that a specific pattern or image is extruded onto the coin blank. In this operation, the coin blank is held in an annular holder, which can be used to obtain a corrugated edge, if necessary.
ПримерыExamples
Пример 1Example 1
В сосуд для нанесения покрытия загружали следующие компоненты:The following components were loaded into the coating vessel:
- 70 мас.% гранул феррохрома с низким содержанием углерода, причем гранулы имели размер 4-6 мм и следующий состав:- 70 wt.% Granules of ferrochrome with a low carbon content, and the granules had a size of 4-6 mm and the following composition:
65 мас.% хрома65 wt.% Chromium
1 мас.% кремния1 wt.% Silicon
0,05 мас.% углерода0.05 wt.% Carbon
остальное составляли железо и неизбежные примеси;the rest was iron and inevitable impurities;
-15 мас.% оксида алюминия;-15 wt.% Alumina;
- 3 мас.% хлорида аммония;- 3 wt.% Ammonium chloride;
- 12 мас.% заготовок монет диаметром примерно 19 мм и толщиной 2,3 мм.- 12 wt.% Coin blanks with a diameter of approximately 19 mm and a thickness of 2.3 mm.
Состав стали, из которой сделаны заготовки монет, был следующим:The composition of the steel from which the blanks were made was as follows:
Защитную атмосферу из 5% водорода в аргоне пропускали в сосуд со скоростью 2 л/мин, в то время как сосуд вращался со скоростью 8 об/мин. Температуру печи увеличивали до 1000°С в течение 1-1,5 часов. Температуру поддерживали на этом уровне в течение 1 часа. После этого времени печь отключили, и поток газовой смеси аргон/водород увеличили до 10 л/мин. Когда заготовки монет достигли температуры окружающей среды, их удалили из сосуда. Отделить их от хромирующей среды было легко путем использования сит подходящего размера. Заготовки монет были блестящими и металлическими на вид; они были гладкими, и на них не было каких-либо прилипших частиц хромирующей среды. Также не было обнаружено, чтобы монеты слипались вместе. При металлургическом исследовании было обнаружено, что заготовки монет имеют диффузионное хромовое покрытие толщиной 20-26 микрон. Концентрация хрома, обнаруженная в диффузионном покрытии, показана на Фиг.2.A protective atmosphere of 5% hydrogen in argon was passed into the vessel at a speed of 2 l / min, while the vessel rotated at a speed of 8 rpm. The temperature of the furnace was increased to 1000 ° C for 1-1.5 hours. The temperature was maintained at this level for 1 hour. After this time, the furnace was turned off, and the flow of the argon / hydrogen gas mixture was increased to 10 l / min. When the coin blanks reached ambient temperature, they were removed from the vessel. It was easy to separate them from the chrome-plating medium by using sieves of a suitable size. The coin blanks were shiny and metallic in appearance; they were smooth, and there were no adherent particles of the chromizing medium on them. It was also not found that the coins stick together. In a metallurgical study, it was found that the coin blanks have a diffusion chrome coating with a thickness of 20-26 microns. The chromium concentration detected in the diffusion coating is shown in FIG. 2.
На шлиф, показанном на Фиг.3, видно, что в пределах слоя хромового покрытия не наблюдается присутствия карбидов. Удаление материала основы путем травления в 20% азотной кислоте оставляет отдельное хромовое диффузионное покрытие. Это покрытие является эластичным и подтверждает отсутствие сколько-нибудь заметного карбида. Распределение хромированного слоя по заготовке монеты показано на Фиг.4. Можно видеть, что этот слой является однородным и не изменяется на конце или кромках заготовки. Это выгодно отличает полученные заготовки от заготовок монет, которые были покрыты электролитическим никелем; где покрытие имеет толщину на кромках заготовки монеты в два или три раза больше, чем в центре плоскостей заготовки монеты.On the thin section shown in FIG. 3, it is seen that no carbides are observed within the chromium coating layer. Removing the base material by etching in 20% nitric acid leaves a separate chrome diffusion coating. This coating is flexible and confirms the absence of any noticeable carbide. The distribution of the chrome layer over the coin blank is shown in FIG. 4. You can see that this layer is homogeneous and does not change at the end or edges of the workpiece. This compares favorably with the blanks obtained from blanks of coins that were coated with electrolytic nickel; where the coating has a thickness at the edges of the coin blank two or three times more than in the center of the planes of the coin blank.
Обработанные вышеупомянутым образом заготовки монет можно подвергнуть чистовой обработке до высокой степени блеска, и, следовательно, они удовлетворяют условиям получения монет путем чеканки обработанной заготовки.The coin blanks processed in the aforementioned manner can be finished to a high degree of gloss, and therefore they satisfy the conditions for producing coins by minting the processed blank.
Пример 2Example 2
В сосуд для нанесения покрытия были загружены следующие компоненты:The following components were loaded into the coating vessel:
- 39,8 мас.% гранул феррохрома с низким содержанием углерода, где гранулы имели размер 4-6 мм и следующий состав:- 39.8 wt.% Granules of ferrochrome with a low carbon content, where the granules had a size of 4-6 mm and the following composition:
65 мас.% хрома65 wt.% Chromium
1 мас.% кремния1 wt.% Silicon
0,05 мас.% углерода;0.05 wt.% Carbon;
остальное составляли железо и неизбежные примеси,the rest was iron and inevitable impurities,
- 8,5 мас.% оксида алюминия;- 8.5 wt.% Alumina;
- 1,7 мас.% хлорида аммония.- 1.7 wt.% Ammonium chloride.
- 50 мас.% заготовок монет, имеющих такой же диаметр, толщину и состав стали, как и в примере 1.- 50 wt.% Coin blanks having the same diameter, thickness and composition of steel, as in example 1.
Была повторена процедура, описанная в примере 1. Полученные заготовки монет были блестящими и металлическими на вид; они были гладкими и не имели каких-либо прилипших частиц хромирующей среды. Также не наблюдали, чтобы монеты слипались друг с другом. При металлургическом исследовании было обнаружено, что заготовки монет имеют хромовое диффузионное покрытие толщиной 20-25 микрон. Концентрация хрома, обнаруженного в диффузионном покрытии, составляла 25,4-25,7 мас.%.The procedure described in Example 1 was repeated. The resulting coin blanks were shiny and metallic in appearance; they were smooth and did not have any adherent particles of the chromizing medium. Also, it was not observed that the coins stick together with each other. In a metallurgical study, it was found that the coin blanks have a chromium diffusion coating of a thickness of 20-25 microns. The concentration of chromium detected in the diffusion coating was 25.4-25.7 wt.%.
Заготовки для монет, обработанные указанным выше способом, можно подвергнуть чистовой обработке до высокой степени блеска, и, таким образом, они удовлетворяют условиям получения монет путем чеканки и заготовок после чистовой обработки.The coin blanks processed by the above method can be finished to a high degree of gloss, and thus they satisfy the conditions for obtaining coins by minting and blanks after finishing.
Пример 3Example 3
Заготовки монет по данному изобретению можно также получить непрерывным способом. В непрерывном процессе в реактор через бункер загружают следующие компоненты:The coin blanks of this invention can also be obtained in a continuous manner. In a continuous process, the following components are loaded into the reactor through a hopper:
- 70 мас.% гранул феррохрома с низким содержанием углерода, где гранулы имеют размер 4-6 мм и следующий состав:- 70 wt.% Granules of ferrochrome with a low carbon content, where the granules have a size of 4-6 mm and the following composition:
65 мас.% хрома65 wt.% Chromium
1 мас.% кремния1 wt.% Silicon
0,05 мас.% углерода0.05 wt.% Carbon
остальное составляют железо и неизбежные примеси,the rest is iron and inevitable impurities,
-15 мас.% оксида алюминия;-15 wt.% Alumina;
- 3% мас.% хлорида аммония;- 3% wt.% Ammonium chloride;
- 12 мас.% заготовок монет, имеющих такой же диаметр, толщину и состав стали, как в примере 1.- 12 wt.% Coin blanks having the same diameter, thickness and composition of steel, as in example 1.
Защитную атмосферу, состоящую из 5% водорода в аргоне, пропускают в реактор со скоростью 2 л/мин, в то время как реактор вращается со скоростью 2 об/мин и поддерживается при температуре 1000°С. Заготовки монет и хромирующую композицию вводят в один конец реактора через бункер. Реактор имеет внутреннее спиральное ребро, имеющее шаг 50,8 мм (2 дюйма) и отгиб 25,4 мм (1 дюйм); заготовки монет вынуждают двигаться через горячую зону реактора посредством этого спирального ребра в течение периода свыше 30 мин. Заготовки монет несложно отделить от хромирующей среды путем использования сита подходящего размера по мере того, как заготовки монет выходят из другого конца реактора.The protective atmosphere, consisting of 5% hydrogen in argon, is passed into the reactor at a speed of 2 l / min, while the reactor rotates at a speed of 2 rpm and is maintained at a temperature of 1000 ° C. The coin blanks and the chromium composition are introduced into one end of the reactor through a hopper. The reactor has an internal helical rib having a pitch of 50.8 mm (2 inches) and an extension of 25.4 mm (1 inch); coin blanks are forced to move through the hot zone of the reactor through this spiral rib for a period of more than 30 minutes. The coin blanks can be easily separated from the chromium-plating medium by using a sieve of a suitable size as the coin blanks exit the other end of the reactor.
Заготовки монет, обработанные вышеупомянутым способом, можно подвергнуть чистовой обработке до высокой степени блеска, и, следовательно, они удовлетворяют условиям получения монет путем чеканки обработанных заготовок.The coin blanks processed by the aforementioned method can be finished to a high degree of gloss, and therefore they satisfy the conditions for obtaining coins by minting the processed blanks.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB0419609.3 | 2004-09-03 | ||
| GBGB0419609.3A GB0419609D0 (en) | 2004-09-03 | 2004-09-03 | Process for the production of coin blanks |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007107848A RU2007107848A (en) | 2008-10-10 |
| RU2383657C2 true RU2383657C2 (en) | 2010-03-10 |
Family
ID=33155993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007107848/02A RU2383657C2 (en) | 2004-09-03 | 2005-09-02 | Method of fabrication of billets of coins |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1844176B1 (en) |
| KR (1) | KR20070060107A (en) |
| AT (1) | ATE504671T1 (en) |
| CA (1) | CA2578818A1 (en) |
| DE (1) | DE602005027402D1 (en) |
| GB (1) | GB0419609D0 (en) |
| PL (1) | PL1844176T3 (en) |
| RU (1) | RU2383657C2 (en) |
| WO (1) | WO2006024877A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012015339A1 (en) * | 2010-07-27 | 2012-02-02 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Гознак" (Фгуп "Гознак") | Composite carbon-containing material for mint items |
| RU216408U1 (en) * | 2022-12-07 | 2023-02-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ГУРТ" | Coin preparation |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101135007B1 (en) * | 2009-09-04 | 2012-04-19 | 신진우 | The solution for the chromium diffusion and the manufacturing method of the the chromium diffusion layer |
| US8557397B2 (en) | 2011-12-29 | 2013-10-15 | Arcanum Alloy Design Inc. | Metallurgically bonded stainless steel |
| CN103764388B (en) | 2011-12-29 | 2016-08-17 | 奥秘合金设计有限公司 | The rustless steel of metallurgical binding |
| WO2016130548A1 (en) | 2015-02-10 | 2016-08-18 | Arcanum Alloy Design, Inc. | Methods and systems for slurry coating |
| WO2017201418A1 (en) | 2016-05-20 | 2017-11-23 | Arcanum Alloys, Inc. | Methods and systems for coating a steel substrate |
| DE102019106611A1 (en) * | 2019-03-15 | 2020-09-17 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Process for the production of chain pins with a chromium aluminum nitride coating and / or a titanium aluminum nitride coating |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB764779A (en) * | 1955-02-14 | 1957-01-02 | Diffusion Alloys Ltd | Improvements in or relating to rotary furnaces |
| GB902841A (en) * | 1958-04-03 | 1962-08-09 | Metallic Surfaces Res Lab Ltd | A rotary furnace retort for metallic diffusion treatment |
| GB862282A (en) * | 1959-10-16 | 1961-03-08 | Chrome Alloying Company Ltd | A process for the manufacture of metal articles involving die stamping |
| SU1110821A1 (en) * | 1983-01-14 | 1984-08-30 | Центральный Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Механизации И Электрификации Животноводства Южной Зоны Ссср | Method for chromium casehardening |
| GB9618460D0 (en) * | 1996-09-04 | 1996-10-16 | Diffusion Alloys Ltd | Coinage material and process for production thereof |
-
2004
- 2004-09-03 GB GBGB0419609.3A patent/GB0419609D0/en not_active Ceased
-
2005
- 2005-09-02 DE DE602005027402T patent/DE602005027402D1/en active Active
- 2005-09-02 PL PL05781713T patent/PL1844176T3/en unknown
- 2005-09-02 KR KR1020077007575A patent/KR20070060107A/en not_active Application Discontinuation
- 2005-09-02 EP EP05781713A patent/EP1844176B1/en not_active Not-in-force
- 2005-09-02 AT AT05781713T patent/ATE504671T1/en not_active IP Right Cessation
- 2005-09-02 RU RU2007107848/02A patent/RU2383657C2/en not_active IP Right Cessation
- 2005-09-02 WO PCT/GB2005/003420 patent/WO2006024877A1/en active Application Filing
- 2005-09-02 CA CA002578818A patent/CA2578818A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012015339A1 (en) * | 2010-07-27 | 2012-02-02 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Гознак" (Фгуп "Гознак") | Composite carbon-containing material for mint items |
| RU216408U1 (en) * | 2022-12-07 | 2023-02-01 | Общество с ограниченной ответственностью "ГУРТ" | Coin preparation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1844176B1 (en) | 2011-04-06 |
| EP1844176A1 (en) | 2007-10-17 |
| GB0419609D0 (en) | 2004-10-06 |
| KR20070060107A (en) | 2007-06-12 |
| ATE504671T1 (en) | 2011-04-15 |
| PL1844176T3 (en) | 2011-09-30 |
| DE602005027402D1 (en) | 2011-05-19 |
| RU2007107848A (en) | 2008-10-10 |
| WO2006024877A1 (en) | 2006-03-09 |
| CA2578818A1 (en) | 2006-03-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2383657C2 (en) | Method of fabrication of billets of coins | |
| Vasylyev et al. | Ultrasonic impact treatment induced oxidation of Ti6Al4V alloy | |
| US6197438B1 (en) | Foodware with ceramic food contacting surface | |
| US4162338A (en) | Coated cemented carbide elements and their manufacture | |
| US4557981A (en) | Article comprising a substrate having a hard and corrosion-proof coating thereon | |
| JPS62250175A (en) | Three-layered matter and its production | |
| JP3250966B2 (en) | Coated cutting tool and manufacturing method thereof | |
| TWI572733B (en) | Partial spray refurbishment of sputtering targets | |
| Mokgalaka et al. | In situ laser deposition of NiTi intermetallics for corrosion improvement of Ti–6Al–4V alloy | |
| CN111188016A (en) | High-performance CrAlSiX alloy target and preparation method thereof | |
| JPH01152254A (en) | Gradually changed multiphase oxycarburizing and oxycarbrizing/nitriding material | |
| Archer et al. | Chemical vapour deposited tungsten carbide wear-resistant coatings formed at low temperatures | |
| WO2015080149A1 (en) | Cutting tool | |
| CN106995910B (en) | Metal-based material coated with carbide coating and preparation method thereof | |
| Taktak et al. | Effect of N2+ H2 gas mixtures in plasma nitriding on tribological properties of duplex surface treated steels | |
| JP4357160B2 (en) | Sputtering target, hard coating using the same, and hard film coating member | |
| JPS6117912B2 (en) | ||
| TWI310409B (en) | Sputtering target | |
| Stulov et al. | Electrochemical methods for obtaining thin films of the refractory metal carbides in molten salts | |
| Chen et al. | Annealing and oxidation study of Mo–Ru hard coatings on tungsten carbide | |
| CA2891886C (en) | Hard coating having excellent adhesion resistance to soft metal | |
| US20090134020A1 (en) | Sputtering target and process for producing the same | |
| JP2000514393A (en) | Sintering method | |
| JP3083292B1 (en) | Aluminum diffusion method to steel surface | |
| JP6762790B2 (en) | Hard film covering member |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130903 |