[發(fā)明專利]一種電鍍銅鎳合金硬幣類產(chǎn)品及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210083835.9
• 申請(qǐng)日: 2012-03-27
• 公開（公告）號(hào): CN102899694A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史仲敏;陸慧峰;李永富;譚偉偉;邵繼南
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京造幣有限公司;中國(guó)印鈔造幣總公司
• 主分類號(hào): C25D5/10
• 分類號(hào): C25D5/10;C25D5/12;C25D5/14;C25D7/00;A44C21/00;B32B15/01
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 何朝旭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種硬幣類產(chǎn)品（硬幣、徽章或代用幣），具體的說是一種電鍍銅鎳合金硬幣類產(chǎn)品，同時(shí)還涉及其制備方法，屬于造幣（章）技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

據(jù)申請(qǐng)人了解，目前流通硬幣的材料主要為包覆材料和軋制合金材料。包覆材料主要用鋼芯鍍銅、鋼芯鍍銅錫合金、鋼芯鍍銅鋅合金、鋼芯鍍鎳，軋制合金材料主要有銅鎳合金、銅鎳鋅合金、銅鋅合金。現(xiàn)有電鍍包覆材料作為造幣材料主要為鋁合金、黃銅合金。由于電鍍工藝的特殊性和復(fù)雜性，包覆材料的包覆層局限于銅及銅合金（銅錫、銅鋅），鎳及鎳合金（鎳鐵）。

銅鎳合金是一種優(yōu)良的造幣材料，在高面值硬幣中得到一定的應(yīng)用，但其價(jià)格昂貴。電鍍銅鎳合金雖然理論上可行，但對(duì)于硬幣類產(chǎn)品而言，面臨的難題是：不僅要求鍍層具有足夠的硬度，從而耐磨損抗腐蝕；而且需要具有良好的印花性能，即可以保持硬幣表面圖紋的飽滿度；同時(shí)還要呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的銅鎳合金獨(dú)有的色澤外觀；尤其是當(dāng)必須采用無氰、無磷的電鍍工藝時(shí)，由于銅鎳的沉積電位差異較大，因此難以同時(shí)沉積。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種同時(shí)具有所需耐磨和印花性能，且符合硬幣外觀標(biāo)準(zhǔn)的電鍍銅鎳合金硬幣類產(chǎn)品，同時(shí)給出制備方法。

達(dá)到上述目的遇到難題是：Cu⁺的標(biāo)準(zhǔn)電極電位是0.52V，Cu²⁺的標(biāo)準(zhǔn)電極電位是0.34V，而Ni²⁺的標(biāo)準(zhǔn)電極電位是-0.25V，即使是二價(jià)銅與二價(jià)鎳之間的電極電位也相差了0.59V。因此借助常規(guī)的合金電鍍體系得到的幾乎是純銅鍍層，若要在一定范圍穩(wěn)定控制鍍層鎳含量十分困難。銅、鎳的沉積電位必須十分接近方可實(shí)現(xiàn)銅鎳的共沉積。

申請(qǐng)人經(jīng)反復(fù)研究試驗(yàn)得出的技術(shù)方案是：以鎳單質(zhì)作為底層，選擇氨基羧酸和羥基羧酸作為絡(luò)合劑可以改變鍍液中銅離子和鎳離子的沉積電位，從而顯著縮小兩者間的電位差，實(shí)現(xiàn)銅離子和鎳離子理想的共同沉積。

此技術(shù)方案的理論依據(jù)是：根據(jù)能斯特方程，要使銅、鎳同時(shí)在陰極上共沉積的必要條件是：

????????????????????E_析Cu≈E_析Ni

即：E_θCu+(RT/2F)㏑[a_Cu]+ΔE_Cu≈E_θNi+(RT/2F)㏑[a_Ni]+ΔE_Ni???式（1）

其中：E_θCu、E_θNi-----銅、鎳的標(biāo)準(zhǔn)電極電位

??????????a_Cu、a_Ni?-----銅、鎳金屬離子的活度

????????ΔE_Cu、ΔE_Ni-----銅、鎳的過電位

根據(jù)式（1），要使銅和鎳的析出電位接近，可采用適當(dāng)?shù)慕j(luò)合劑對(duì)銅進(jìn)行絡(luò)合，使它在沉積時(shí)的電位變得更負(fù)；氨基羧酸是與羥基羧酸在與二價(jià)銅離子絡(luò)合后，形成的配合物沉積電位為-0.15至-0.2V左右，與鎳離子的配合物沉積電位相近，能較好的在鎳基體上共沉積。

經(jīng)過對(duì)鍍膜結(jié)構(gòu)、成份比例、厚度以及工藝方法等諸多因素的綜合分析和反復(fù)試驗(yàn)，在妥善解決了上述難題的基礎(chǔ)上，申請(qǐng)人確定了本發(fā)明電鍍銅鎳合金硬幣類產(chǎn)品的技術(shù)方案：包括餅狀金屬芯體，所述芯體表面包覆厚度為2μm-10μm的電鍍鎳或銅底層，所述底層之上包覆厚度為5μm-35μm的電鍍銅鎳合金共沉積層，所述銅鎳合金中鎳的質(zhì)量百分比含量為5%-30%。

本發(fā)明電鍍銅鎳合金硬幣類產(chǎn)品的制備方法通過如下步驟：

步驟一、鍍前處理——將沖壓成形的金屬芯體進(jìn)行電解除油、堿清洗、酸洗和清水漂洗，使芯體表面潔凈；

步驟二、預(yù)鍍鎳或銅單金屬電鍍包覆內(nèi)層——將漂洗后的芯體置入預(yù)鍍槽中進(jìn)行鎳（方案一）或銅（方案二）單質(zhì)電鍍包覆內(nèi)層電鍍；

采用方案一時(shí)：鎳層電鍍液為含鎳離子的氨基羧酸水溶液，其中硼酸含量為30g/L-40g/L，鎳含量為60g/L-100g/L，電鍍液的pH為1.5-2.0；

電鍍陽極采用純鎳陽極，在陽極和作為陰極的芯體之間施加400±50A的電流連續(xù)電鍍4至5小時(shí)，在芯體表面均勻包覆一層厚度為2μm——10μm的鎳單金屬電鍍包覆內(nèi)層；