路易吉.克拉尼的作品:造币技术揭密

造币技术揭密

(2006-02-04 22:36:14)转载 分类： 投资与理财 一、坯饼的热处理

　　在造币生产中，坯饼的热处理亦是一个很重要的工序。造币生产中的热处理主要是进行坯饼软化退火，其目的是通过高温退火，达到消除坯饼在加工过程中造成的金属硬化，以便提高金属合金的继续加工塑性和降低其变形抗力，使之满足压印硬币的工艺要求。造币坯饼的热处理退火通常在保护性气氛中进行，以起到保护或增强坯饼表面的金属光泽。要进行坯饼的光亮热处理退火，首先的一条就是在热处理过程中要有切实可行的保护性气氛进行保护，采用的保护性气氛应能符合下述要求：

　　 1．保护性气氛的气体成分与热处理的坯饼金属不发生氧化、脱锌(对含锌的合金而言)、变色和脆化等有害作用，并对热处理炉体、部件、热电偶及加热器件无任何侵蚀作用。

　　 2．保护性气氛的气体成分稳定可靠，并保证在正大气压。

　　 3．保护性气氛的气体制造简单，供应方便，气源充沛，并尽可能做到价格低廉，经济效果好。
对于热处理炉子而言，要求是：

　　　　 1．能满足坯饼热处理的工艺要求，保证热处理后金属坯饼的机械性能及表面质量符合硬币压印要求。

　　　　 2．炉型结构简单，坚固耐用，热效率高，节约能源，并尽可能采用自动调节温度等仪器及机械化的装卸料机构，减轻劳动强度。

　　　　 3．炉体的气密性好，在加热、保温、冷却过程中不让外界空气吸入炉内。

　　 4．生产效率高，能满足造币生产需要。

　　 对于采用电镀型包覆材料制造的金属坯饼来说，热处理的目的就不仅仅是退火。其还有一个更重要的目的，就是通过高温热处理，在包覆金属和基体金属之间形成一个薄薄的扩散层，以提高包覆材料的结合强度。比如钢芯镀镍坯饼的热处理烧结。

　　 目前国内外造币厂采用的造币坯饼退火设备，一般有马福式电阻炉、旋转式加热炉和网带式连续退火炉等；所采用的保护气氛有氢气、氮气、一氧化碳等气体或它们的混合气体。

　　当然，为了使压印后的金属硬币有足够的硬度，并不是所有的造币坯饼都要进行热处理退火的。例如，我国目前采用的造币铝合金坯饼就不需要进行热处理退火即可直接压印。 

二、坯饼的表面处理 

　　在造币生产中，为了保证金属硬币的质量以及造币生产工艺本身要求，对于压印前的造币金属坯饼必须要经过表面处理或表面清洗，以除去金属坯饼表面的油污、氧化层和其他轻微的缺陷，或者通过表面处理，进一步提高金属坯饼表面质量，从而使金属坯饼表面质量光亮洁白，以满足硬币压印工艺的要求。因此，金属坯饼表面处理乃是造币生产工艺过程中一个既重要又不能缺少的工序。

　　 我们知道，金属坯饼从金属材料熔化、浇铸、压延、冲裁、滚边（或边缘滚字）、热处理等一系列工艺过程而来。在这些过程中，金属不断地与空气、加工设备及工艺润滑油等物质反复接触，很容易在金属表面生成一层氧化膜，并粘附上大量的油污，同时在这些加工过程中，不可避免地会产生一些缺陷。这些氧化层、油污和不可避免的缺陷，都对坯饼压印成硬币后的质量带来很大的影响。因此，必须预先对金属坯饼进行必要的表面处理或表面清洗。

　　     金属表面处理的方法大致可以分为三类：机械法、化学法和电化学法。造币生产中常用的是机械法和化学法。磨光、抛光、刷光、喷砂、滚磨、超声波清洗等都属于机械表面处理方法。利用酸、碱、洗涤剂等化学物质进行处理的方法称为化学法。流通硬币坯饼、流通纪念币坯饼的表面处理通常采用的是酸、碱、洗涤剂等化学处理法；而金银纪念币（章）坯饼和精制币（章）坯饼的表面处理，除了采用化学法外还得进行抛光、喷砂、超声波清洗等机械法处理。

　　     金属硬币坯饼的表面处理过程包括有：酸洗、碱洗、表层抛光、漂洗、润滑、甩干、热风烘干等过程。因此，金属坯饼的表面处理过程实际上是一种蚀洗过程，习惯上称为酸洗。金属坯饼通过这些过程处理后，使得其表面光洁、平滑，恢复了金属本来的光泽，以便于压印出美观漂亮的流通硬币和纪念币（章）

　　 金属坯饼清洗质量的好坏，对于硬币的压印质量具有很大的影响。其关键就在于清洗时掌握好酸液、碱液的浓度、清洗温度和清洗时间。过强的酸、碱液浓度，过高的清洗温度和清洗时间，都会造成金属坯饼的严重浸蚀，从而破坏清洗效果。反之，金属坯饼表面的氧化层、油污等就不能清洗干净，达不到理想的清洗效果。

　　 清洗剂的选择对坯饼的清洗质量影响也很大，应针对清洗不同金属合金的坯饼，选择合适的清洗剂，并制定好可行的清洗工艺。例如，清洗铜和铜合金坯饼和清洗铝和铝合金坯饼的清洗剂、清洗工艺就不尽相同，不能一概而论。

　　 造币生产中常用的清洗剂种类有：硫酸、氢氧化钠、氟化钠、重铬酸钾（钠）、洗涤剂、去污粉、酒精、水等等，根据清洗不同的金属坯饼和达到不同清洗要求而合理选用。

　　     进行金属坯饼清洗的主要设备类型有：旋转式清洗剂、震动式清洗机、超声波清洗机等等。

三、硬币压印 

　　硬币压印是造币生产中最重要的工作之一，也是造币生产的核心部分。在这以前有一系列板（带）材的生产、金属坯饼的制造等工艺过程，都是为能生产出合格的金属硬币服务的。

　　     硬币压印也是冷冲压加工的一种形式，其工作原理是利用预先制作好的造币模具（印模、模圈），通过造币专用设备----压印机，对金属坯饼施加压力，使金属坯饼发生塑性变形，从而在金属坯饼的两平面上压印出合乎要求的硬币花纹图案。

　　 流通硬币、纪念币（章）的两面都压印有一定的图案花纹，外缘周边有的有丝齿，有的没有丝齿。压印一般是在封闭式压印模具中完成的，以免金属被挤压出模腔外面。

　　     当金属坯饼进入模圈后，上、下印模同时对坯饼施加一股强大的压印力进行挤压。由于印模一般都是凹面图纹，当金属坯饼受到上下压印力后，这个压印力又大大地超过了金属坯饼的塑性变形抗力，坯饼首先沿径向变形，而这时径向受到模圈的限制，只能向印模凹面图纹的空隙处流动与填充。随着压印力不断增大和延续，金属坯饼的体积形状发生了变化，坯饼表面呈现出凸起的图案花纹，这一过程一直延续到图案花纹完全清晰饱满后压印力才迅速退回，从而完成一次压印过程，一枚精美的硬币也制造出来了。

　　     硬币压印时压印力的大小，主要取决于金属坯饼的材质、坯饼的表面硬度和塑性大小、硬币的直径规格、图纹高低等因素。硬度较高、塑性较差的金属坯饼和直径较大、图案花纹较高的硬币，其压印力就相应大的多，反之其压印力就要小一些。由于压印和冲裁不同，压印硬币一般都是在封闭式的模腔内进行的，压印模表面布有凹凸起伏的图案花纹，因此理论计算压印力是比较困难的。

　　     硬币压印的关键设备时压印机，以前我国造币厂使用的硬币压印机均从国外进口。七十年代后期，我国造币科技人员，自力更生，自行研制开发了YB78型硬币压印机，为我国的造币事业做出了巨大的贡献。九十年代初、中期，又自行研制开发了具有国际先进水平的YBW150型卧式高速压印机、YB350型压印机、YB650型压印机。目前我们不仅能制造一般的硬币压印机，而且能制造具有国际九十年代先进水平的压印速度达700次/分钟的卧式高速压印机和650T的大吨位压印机，以满足日益发展的造币事业的需要。