銅合金硬幣坯餅抗變色工藝及其抗變色專用製劑的製作方法

2023-05-09 11:06:41 1

專利名稱：銅合金硬幣坯餅抗變色工藝及其抗變色專用製劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種銅合金硬幣坯餅抗變色工藝及其抗變色專用製劑，屬於銅合金的表面處理工藝技術。
背景技術：
隨著經濟的全球化發展，世界造幣行業之間的合作日益密切。東南亞以及西方發達國家傾向於外購貨幣坯餅，在本國的造幣廠進行印花。銅及銅合金以其美麗的色澤和良好的機械加工性能而備受造幣行業的喜愛。但是坯餅的變色問題始終困擾著造幣行業，既在坯餅完成表面處理後不能長時間保存，這在一定程度限制了坯餅的國際供貨。
瀋陽造幣廠是我國銅合金硬幣生產的基地，承擔著我國絕大部分銅合金硬幣的生產任務。但是每年的高溫季節，坯餅變色迅速，有的僅僅幾個小時就發生了明顯變色，不得不投入大量的人力、物力進行返洗處理，既造成生產效率的低下，也影響成品硬幣的表面質量。
目前，在造幣行業普遍採用的是利用坯餅光飾階段光飾液個別組分在坯餅表面形成的化學吸附膜來實現坯餅的抗變色保護的，事實證明這種保護效果不好。這層保護膜與基體是以化學吸附力結合的，本身膜體也不是很緻密，因而保護效果差。

發明內容
本發明針對上述存在的問題而提供一種銅合金硬幣坯餅抗變色工藝及其抗變色專用製劑。本發明將製備的專用抗變色製劑與銅合金硬幣坯餅發生化學反應，在銅合金坯餅表面生產緻密的有機轉化膜，從而延緩銅合金坯餅的變色時間，解決工序間變色問題及儲存、運輸問題。
本發明銅合金硬幣坯餅抗變色工藝如下1.退火坯餅將銅合金硬幣坯餅進行退火處理使其達到所需硬度指標；
2.酸洗用硫酸、磷酸混合溶液去除銅合金硬幣坯餅表面氧化物，時間為24-25分鐘；3.漂洗1用清水將銅合金硬幣坯餅進行第一次漂洗處理，時間為9-10分鐘；4.磨光採用易於清洗的SC-880將銅合金硬幣坯餅進行磨光平整處理，時間為25-27分鐘；5.漂洗2用清水將銅合金硬幣坯餅進行第二次漂洗，時間為8-10分鐘；6.防腐處理將表面清潔，完全無氧化的銅合金硬幣坯餅完全浸入在抗變色專用製劑中，時間為4-10分鐘，銅合金硬幣坯餅與抗變色製劑迅速發生化學反應，在銅合金硬幣坯餅表面生成有機物轉化膜，即Cu-(-C6H5N3)表面聚合物，其化學反應為；7.漂洗3用清水將銅合金硬幣坯餅進行第三次漂洗；8.乾燥。
本發明銅合金硬幣坯餅抗變色專用製劑是由下述成份按配比組成BTA1-3g/l壬基酚聚氧乙烯月桂醚3-5g/l苯甲酸0.1-1g/l磷酸鈉6-10g/l上述抗變色專用製劑的製備方法是1、先將去離子水加熱至40-50攝氏度，按上述成份配比加入壬基酚聚氧乙稀月桂醚，待其完全溶解後加入BTA；2、按上述配比加入苯甲酸；
3、按上述配比加入磷酸鈉；4、攪拌均勻。
本發明的有益效果是本發明改變了坯餅的傳統保護方式，即在坯餅表面生成SiO2及有機高分子化學吸附膜的保護方式。而是採用銅合金復配緩蝕技術，在以BTA等化合物為有效成分的試劑中，銅合金坯餅與其發生化學反應，生成緻密的有機轉化膜，並以無機分子填補絡合物分子間空隙，從而隔絕坯餅表面發生電化學腐蝕所必須的空氣和水，使電化學反應缺乏必要的條件，從而實現抗變色目的。
此有機物轉化膜無色透明，與金屬基體以化合鍵結合，因而結合力比化學吸附力強。膜層連續，耐磨性好，因而其對坯餅的保護作用明顯好於化學吸附膜。
本發明適用於BAK坯餅光飾機，可以一次性完成銅合金硬幣坯餅的酸洗、磨光和防腐處理。按上述工藝生產的銅合金硬幣坯餅表面光亮，產品的一致性好，抗變色性能顯著，可以滿足造幣生產的需要。


圖1是經和未經防腐處理坯餅的XPS表徵全譜。
圖2是經和未經防腐處理坯餅樣品的Cu2pXPS譜圖。
圖3是經和未經防腐處理銅合金坯餅的N1s的XPS譜圖。
圖4A是中性鹽霧對比加速腐蝕試驗照片。
圖4B是SO2氣體對比加速腐蝕試驗照片。
圖4C是溼熱對比加速腐蝕試驗照片。
圖4D是人工汗液對比加速腐蝕試驗照片。
圖1-圖3中；a為抗變色處理坯餅，b為光飾坯餅。
圖4A-圖4D中0#為光飾坯餅，1#為抗變色處理坯餅。
下面結合附圖及實施例詳細描述本發明
本發明抗變色處理的坯餅與光飾處理坯餅的XPS表徵XPS表徵在英國VGESCALAB 210型光電子能譜儀上對坯餅的表面組成進行測量。主真空室基礎真空為4.5×10-11mbar，用300wat Mg Kα射線為激發源，通能(Pass Energy)為20eV，步長0.08eV，以C1s＝285.00結合能進行荷電校正。譜圖採集和數據處理採用VG Eclipse Data System V1.7t版本。
將一枚坯餅按本發明處理—抗變色處理坯餅，另一枚用光飾液處理—光飾坯餅。
表徵結果與討論圖1是兩種坯餅的XPS表徵全譜。圖1表明兩種坯餅的表面主要區別在結合能為399.8eV處，對應於N1s的結合能，表明經過抗變色處理的樣品，其表面有氮(N)元素存在。
圖2給出了兩枚銅合金坯餅的Cu2p的XPS譜圖。由圖2可知，光飾坯餅Cu2p3/2的結合能值為932.90eV，Cu2p1/2的結合能值為952.7eV，由於+2，+1和零價態的Cu這兩個峰很相近，所以從這一點不能確定Cu在表面的存在形式。而抗變色處理坯餅除了在上述兩個結合能位置出現兩個峰外，在954.79和934.97處出現兩個肩峰，表明表面銅與抗變色劑發生作用，生成了某種新物種。
圖3給出兩枚銅合金坯餅的N1s的XPS譜圖，由圖3可知，光飾坯餅在考察的結合能範圍內沒有出現明顯的結合能信號，而抗變色處理坯餅在399.8eV有一峰，對應於N1s的結合能，表明抗變色溶液中某種含氮化合物與銅作用而存在於樣品表面。
為了便於參照，表1列出了美國NIST XPS資料庫中的Cu2p和N1s及其化合物的結合能值。表2為實驗測得兩枚銅合金坯餅的Cu2p和N1s的結合能值。比較表1和表2中的結合能值可知，經過抗變色處理坯餅的Cu2p3/2和N1s結合能值與美國NIST XPS資料庫中報導的Cu-(-C6H5N3)中Cu2p3/2和N1s結合能值一致，充分說明抗變色處理後銅與抗變色劑中的苯並三唑作用，生成了Cu-(-C6H5N3)表面聚合物。
表1美國NIST XPS資料庫中的Cu2p和N1s及其一些化合物的結合能值

表2實驗測得的經和未經防腐處理的兩枚銅合金坯餅的Cu2p和N1s的結合能值

結論綜合上述，XPS表徵結果表明，經防腐處理後，銅與防腐中的BTA作用，生成了Cu-(-C6H5N3)表面聚合物，從而起到防腐蝕、抗變色作用，阻止了坯餅表面銅的氧化。
加速腐蝕試驗在理論上的評價的基礎上，我們對兩種坯餅的耐腐蝕、抗變色性能進行了加速腐蝕試驗考證。試驗按各項試驗的國家標準和企業標準進行，具體情況如下中性鹽霧加速腐蝕試驗——GB/T10125-1997SO2氣體加速腐蝕試驗——GB/T9789-1988溼熱加速腐蝕試驗——GB2423.4-81人工汗液加速腐蝕試驗——QJ/SYB07.02-1997從圖4A-圖4D加速腐蝕試驗照片可以看出，抗變色處理坯餅的耐腐蝕、抗變色性能要明顯好於光飾坯餅。
具體實施例方式
實施例1本發明銅合金硬幣坯餅抗變色工藝1.退火將銅合金硬幣坯餅進行退火處理使其達到所需硬度指標；2.酸洗用硫酸、磷酸混合溶液去除銅合金硬幣坯餅表面氧化物，時間為25分鐘；3.漂洗1用清水將銅合金硬幣坯餅進行第一次漂洗處理，時間為8分鐘；4.磨光採用易於清洗的SC-880將銅合金硬幣坯餅進行磨光平整處理，時間為26分鐘；5.漂洗2用清水將銅合金硬幣坯餅進行第二次漂洗，時間為9分鐘；6.防腐處理將表面清潔，完全無氧化的銅合金硬幣坯餅完全浸入在抗變色專用製劑，時間為6分鐘，銅合金硬幣坯餅與抗變色專用製劑迅速發生化學反應，在銅合金硬幣坯餅表面生成有機物轉化膜，即Cu-(-C6H5N3)表面聚合物，其化學反應為；7.漂洗3用清水將銅合金硬幣坯餅進行第三次漂洗，時間為6分鐘；8.乾燥。
上述工藝適用於BAK硬幣坯餅光飾機。以磨料與硬幣坯餅重量比為1∶1的比例裝載，採用易於清洗磨光介質SC880取代光飾液，不在硬幣坯餅表面沉積，不影響化學反應的進行。
本發明銅合金硬幣坯餅抗變色專用製劑是由下述成份按配比組成BTA(苯並三唑)1g/l壬基酚聚氧乙稀月桂醚3g/l苯甲酸0.1g/l磷酸鈉6g/l上述抗變色專用製劑的製備方法是1、先將去離子水加熱至40攝氏度，按上述成份配比加入壬基酚聚氧乙稀月桂醚1g/l，待其完全溶解後加入BTA3g/l；2、按上述配比加入苯甲酸0.1g/l；3、按上述配比加入磷酸鈉6g/l；4、攪拌均勻。
實施例2本發明銅合金硬幣坯餅抗變色工藝
退火→酸洗→漂洗1→磨光→漂洗2→防腐處理→漂洗3→乾燥銅合金坯餅經退火達到所需硬度指標後，經酸液洗去表面氧化物。再經平整後，表面清潔，金屬表面無氧化，再進入抗變色製劑，迅速發生化學反應，在其表面生成有機物轉化膜。
所述的抗變色製劑可採用市售產品。
實施例3本發明銅合金硬幣坯餅抗變色工藝同實施例1。
其抗變色專用製劑是由下述成份按配比組成BTA(苯並三唑)3g/l壬基酚聚氧乙稀月桂醚5g/l苯甲酸1g/l磷酸鈉10g/l上述抗變色專用製劑的製備方法是1、先將去離子水加熱至45攝氏度，按上述成份配比加入壬基酚聚氧乙稀月桂醚3g/l，待其完全溶解後加入BTA 5g/l；2、按上述配比加入苯甲酸1g/l；3、按上述配比加入磷酸鈉10g/l；4、攪拌均勻。
實施例4本發明銅合金硬幣坯餅抗變色工藝同實施例1。
其抗變色專用製劑是由下述成份按配比組成BTA(苯並三唑)2g/l壬基酚聚氧乙稀月桂醚4g/l苯甲酸0.5g/l
磷酸鈉8g/l上述抗變色專用製劑的製備方法是1、先將去離子水加熱至50攝氏度，按上述成份配比加入壬基酚聚氧乙稀月桂醚2g/l，待其完全溶解後加入BTA 4g/l；2、按上述配比加入苯甲酸0.5g/l；3、按上述配比加入磷酸鈉8g/l；4、攪拌均勻。
上述實施例各工序時間表3為準表3

權利要求
1.銅合金硬幣坯餅抗變色工藝，其特徵是包括下述步驟(1).退火將銅合金硬幣坯餅進行退火處理使其達到所需硬度指標；(2).酸洗用硫酸、磷酸混合溶液去除銅合金硬幣坯餅表面氧化物，時間為24-25分鐘；(3).漂洗1用清水將銅合金硬幣坯餅進行第一次漂洗處理，時間為9-10分鐘；(4).磨光採用易於清洗的磨光介質將銅合金硬幣坯餅進行磨光平整處理，時間為25-27分鐘；(5).漂洗2用清水將銅合金硬幣坯餅進行第二次漂洗，時間為8-10分鐘；(6).防腐處理將表面清潔，完全無氧化的銅合金硬幣坯餅完全浸入在抗變色製劑，時間為4-10分鐘，銅合金硬幣坯餅與抗變色製劑迅速發生化學反應，在銅合金硬幣坯餅表面生成有機物轉化膜，即Cu-(-C6H5N3)表面聚合物，其化學反應為；(7).漂洗3用清水將銅合金硬幣坯餅進行第三次漂洗，時間為5-7分鐘；(8).乾燥。
2.銅合金硬幣坯餅抗變色專用製劑，其特徵是由下述成份按配比組成BTA1-3g/l壬基酚聚氧乙稀月桂醚3-5g/l苯甲酸0.1-1g/l磷酸鈉6-10g/l。
3.銅合金硬幣坯餅抗變色專用製劑的製備方法，其特徵是由下述成份按配比組成BTA1-3g/l壬基酚聚氧乙稀月桂醚3-5g/l苯甲酸0.1-1g/l磷酸鈉6-10g/l；其製備方法1、先將去離子水加熱至40-50攝氏度，按上述成份配比加入壬基酚聚氧乙稀月桂醚，待其完全溶解後加入BTA；2、按上述配比加入苯甲酸；3、按上述配比加入磷酸鈉；4、攪拌均勻。
全文摘要
本發明銅合金硬幣坯餅抗變色工藝退火→酸洗→漂洗1→磨光→漂洗2→防腐處理→漂洗3→乾燥銅合金坯餅經退火達到所需硬度指標後，經酸液洗去表面氧化物。再經平整後，表面清潔，完全無氧化，銅合金坯餅再進入抗變色溶液，迅速發生化學反應，在其表面生成有機物轉化膜。本發明改變傳統的坯餅保護方式，即在坯餅表面生成SiO
文檔編號C23C22/05GK1673413SQ20041002146
公開日2005年9月28日 申請日期2004年3月25日 優先權日2004年3月25日
發明者董江, 劉迪, 魏立營, 張吉剛, 孫立軍, 劉禾 申請人:中國印鈔造幣總公司