Алюминий и другие монетные металлы

Выбор металлов и сплавов для монет

Сложный процесс выбора нового металла или сплава для монет широкого обращения подробно описан в докладе Монетного двора США [1], который был посвящен поиску новых, более дешевых материалов для монеты достоинством в 1 цент.

Факторы выбора монетного сплава

Факторами, которые необходимо рассматривать при проектировании или выборе нового металла для изготовления монет, являются, в том числе [1]:

Доступность материала, сейчас и в будущем
Стоимость необходимых материалов (таблица 1)
Стоимость изготовления
Срок службы чеканочных штампов
Возможность выполнения электромагнитной подписи
Износостойкость
Коррозионная стойкость
Цвет и его изменение в течение обращения монет
Способность к выполнению чеканки (предел текучести и пластичность)
Деформационное упрочнение
Плотность
Влияние на окружающую среду
Токсичность
Здоровье и безопасность работников по изготовлению монет
Способность к повторному использованию (рециклингу)
Монеты с покрытием, из плакированного металла или монолитные
Защищенность или неэкономичность к выпуску фальшивых монет
Совместимость с торговыми автоматами и подобному оборудованию
Узнаваемость «наощуп» для незрячих и слабозрячих людей
Возможность одновременного обращения текущих и новых монет

Потенциальные металлы для монет

Различные металлы, которые могут рассматриваться, как кандидаты в материалы для изготовления монет представлены в таблице 1 [1]. Из этой таблицы исключены слишком реакционные, слишком редкие и недоступные для обращения металлы. Для сравнения включены традиционные драгоценные металлы, золото и серебро. Несколько дорогостоящих элементов включены потому, что они могут рассматриваться для покрытия или легирования. Несколько непрактичных элементов, такие как уран и вольфрам включены для иллюстрации ограниченного выбора для металлических элементов с высокой плотностью.

Таблица 1 – Металлы и сплавы – потенциальные кандидаты для изготовления монет:
плотность и стоимость (в долларах США за фунт)
(по состоянию на декабрь 2011 года) [1]

5 реальных монетных металлов

Анализ преимуществ и недостатков металлов и сплавов таблицы 1 показывает, что по различным причинам большинство из них не могут рассматриваться ни как металлы для изготовления монет, ни как металлы для нанесения наружного покрытия монет [1]:

Магний: слишком сильно корродирует на воздухе
Бериллий, титан, ванадий, цирконий: слишком высокая цена
Хром: ионы Cr₊₆ являются канцерогенными
Олово: дорого для монолитных монет
Марганец: коррозионные проблемы
Ниобий, кобальт, никель, висмут: слишком высокая цена
Молибден, серебро, золото, вольфрам: слишком высокая цена
Свинец: токсичный
Уран: радиоактивный.

Поэтому реальными монетными металлами признаны только пять [1]:

Алюминий
Цинк
Железо (сталь)
Медь
Никель

Эти пять металлов могут составлять около 30 потенциальных комбинаций монетных металлических сплавов [1]:

Алюминий и алюминиевые сплавы
Алюминизированная сталь
Цинк с медным покрытием. Применяется для одноцентовых монет США.
Низкоуглеродистая сталь:
– с многослойным покрытием (никель + медь + никель)
– с медным покрытием
– с никелевым покрытием.
Нержавеющая сталь:
– магнитная
– немагнитная.
Цинк:
– с покрытием из олова
– с покрытием из меди.
Сплавы на основе меди:
– мельхиор («куперникель») (75 % Cu – 25 % Ni)
– алюминиевая бронза (Cu – Al)
– бронза (Cu – Sn)
– латунь (Cu – Zn))

Чеканочные штампы

Одним из важных критериев для отбора подходящих металлов и сплавов для изготовления монет является уровень усилий чеканочного оборудования, которое требуется для изготовления монет. Уровень этих усилий оценивают по пределу текучести металла и сплава. Уровень требуемых усилий для чеканки монет из различных монетных металлов и сплавов различается в 4-5 раз в следующем порядке убывания:

нержавеющая сталь 304
нержавеющая сталь 430
титан
сталь
алюминиевая бронза
Сu75Ni5Zn20
Сu70Ni12Zn18
CuNi
бронза
алюминий

Рисунок 1 – Чеканочные матрицы [2]

Источник:

Alternative Metals – Final Report – 2012 – www.usmint.gov/