[发明专利]具有银白色外观的电镀金属和制造方法

说明书

相关申请

本发明要求2004年9月24日提交的美国专利申请号10/950,242和2005年7月22日提交的美国专利申请号11/187,046的优先权。

发明背景

本发明涉及具有银白色外观的金属和制备所述金属的方法，特别是涉及通过电镀方法制造的这种金属。

镍用于各种不同的铸币、代币和大奖章。更具体而言，通常使用铜镍合金、镍黄铜和镀镍钢制造铸币、代币和大奖章。铜镍合金也称为铜合金C713，并且包含23.5重量％至26.5重量％的镍，其中组成余量包括铜。镍的一种特性是在区别镍基铸币、代币和大奖章与其它铸币、代币和大奖章时其可识别的银白色外观。

许多人对镍金属具有过敏反应。对镍的过敏反应不但对处理镍基物件的消费者是一个问题，而且特别是对接触大量硬币的人，如收银员和出纳员和参与这些物件的制造的人是一个问题。因此，需要提供在与铸币、代币或大奖章接触时，不使这些人接触镍金属的铸币、代币和大奖章。然而，如果需要改变铸币、代币或大奖章以消除与镍金属的接触，则仍然需要保留用于识别和区别目的的银白色外观。例如，适宜的是对称为″镍币″的美国的5分币的任何替换都应该基本上具有与现今的″镍币″相同的外观。

用于制造银白色铸币、代币和大奖章的本技术包括：

(1)耐腐蚀性巴比合金(不锈钢、镍合金、铜镍合金等)；(2)具有结合到基体金属芯上的耐腐蚀性巴比合金的覆层材料；和(3)在基体金属芯(通常为钢)上的电镀镍，通常在镍之下具有一个或多个镀层。在钢上，由于腐蚀关系，通常规定25μm的总的最小镀层厚度。在电镀之后，必须将镀镍坯件烘焙以消除在电镀中的应力，否则将在铸造过程中导致裂纹。必须通过将所述坯件磨光，除去在这种烘焙处理过程中形成的氧化物。在所有三种处理中，最终的坯件都能够引起对镍过敏的任何人的接触性皮炎，除非表面合金不含镍。

除外观的保持以外，还有铸币、代币和大奖章需要的几种其它特性和性质。在长期使用期间，铸币、代币或大奖章必须保持它的颜色，并且耐锈蚀、耐用和具有吸引力。铸币、代币或大奖章必须经受它的预期应用和处理的磨损和破损。铸币、代币或大奖章的重量也有关系，特别是在自动机中使用时。例如，与接收地铁代币的机器一样，接收铸币的自动售货机通常是重量敏感的。

还适宜的是使处理者不接触任何镍金属的任何铸币、代币或大奖章由接近或少于现在的铸币、代币和大奖章的材料成本的材料组成，并且通过由接近或少于现在的铸币、代币和大奖章的制造成本的方法制造。在成品中应该不产生外观变化，因此这些铸币、代币和大奖章需要能够使用标准制造技术从坯件转变为成品。换另一种方式说，物件必须被制造成最终制品并且具有足够的可延展性以能够将它触击电镀(struck)或铸造成成品。

还需要研制由廉价金属-至少部分组成的铸币、代币和大奖章。特别是，对于铸币，通常适宜的是一种或多种金属和硬币的制造的成本相对于硬币的面值低。硬币造价越低，通过铸造方法获得的硬币铸造利差越大。此外，如果硬币的一种或多种金属的价值超过面值，则很可能要迫使发行机构改变硬币的尺寸或组成以降低硬币中的一种或多种金属的价值，使得公众不会为了一种或多种金属的价值而出售硬币。例如，据认为美国专利号6,383,657的硬币具有银色外观，但是没有使用银芯或银覆层。而是使用铝和锌制造具有银色外观的硬币。铝和锌都是比银明显更廉价的材料。

过去对由代用材料制造铸币、代币或大奖章进行了各种努力。例如，美国专利号5,151,167的发明包括一种硬币，所述硬币包含使用镍，随后用电镀铜层和最后的电镀镍层电镀的坯件。美国专利号5,151,167的发明无需使用镍作为硬币的芯，但是它产生具有将与人接触的镍金属的硬币。因此，这种硬币没有解决镍过敏反应的问题。同样，美国专利号5,151,167的硬币的制造涉及三种电镀方法以产生″镍″硬币，因此实施起来是昂贵的。

研究了几种方法以制造具有金色的硬币。例如，美国专利号4,579,761描述了通过使用黄铜制造具有金色外观的铸币。美国专利号4,579,761的黄铜包含8重量％至16重量％的锡，其中余量为铜。类似地，美国专利号6,432,556公开了具有金色外观的硬币的制造。所述硬币包含两个覆层。第一覆层包含6％至12％锰和6％至25％锌，而第二覆层包含7％至10％锰和10％至15％锌。美国专利号6,432,556还表明所述覆层可能包含镍，并且可能包含痕量的其它金属，如锡。这些专利教导本领域技术人员制造具有金色外观而不是如使用镍所产生的银白色外观的硬币。