银币坯饼表面深腐蚀处理工艺

摘要

本发明涉及一种银币坯饼表面深腐蚀处理工艺，其特征在于：所述的银币坯饼表面处理工艺为，除油→第一次水洗→第一次喷洗→热空气干燥→浸蚀→第二次水洗→第二次喷洗→浸稀硝酸液→第一次逆流漂洗→第一次超洗→第二次逆流漂洗→第二次超洗→吹干→干燥→冷却→压印。本发明对于银坯饼的表面进行深腐蚀处理，在金属表面形成“障碍膜”，由于“障碍膜”的厚度不同，凸出部位相对凹入部位的高度活性，以及凸出部位“障碍膜”的不完整和多孔性导致了凸出部位的优先溶解，此时金属表面逐渐被抛光整平，这种处理方法在保证产品表面质量的前提下，大幅度提高了压印模具的耐印量，产生的经济效益显著。

说明书

技术领域：

本发明涉及造币工艺的技术领域，具体地说是一种银币坯饼表面深腐蚀处理工艺。

背景技术：

目前制造纪念币章的银坯饼表面处理的方法一般为两种，一种是原来一直采用的机械(手工)抛光，另一种是化学抛光，也就是表面深腐蚀处理。

(1)机械(手工)抛光

机械抛光工艺是将坯饼首先经手工抛光，手工抛光在带有吸尘装置的布轮上进行，抛光时将坯饼表面抛去一层粗糙层，手工抛光后，将坯饼放入六角滚筒甩抛机，与小钢球磨料混合，进行上光处理。用此办法处理的坯饼表面光亮，但有碰撞痕迹。机械抛光是对抛光表面进行磨削变形而得到平滑表面的过程，这样在坯饼的表面有一层冷作硬化的变形层，同时还会夹杂一些抛光磨料等杂质。

机械抛光处理的坯饼特别是异形坯饼(如方形，扇形等)一是上光后表面有碰撞痕迹，经压印这些痕迹不易完全消除，另外更主要的也就是模具容易产生“闪金光”(指在印模表面出现从中心向外呈放射状的连续划痕，使印出的产品镜面部位带有瑕疵)，有时一对新模具压印数枚就产生。

(2)深腐蚀处理

坯饼在一种化学抛光溶液中进行表面腐蚀，处理后不光亮，呈“喷砂”状，达到相对平整光滑。

深腐蚀处理是通过金属与抛光液的化学反应使得金属表面溶解而得到整平的过程，对坯饼表面进行有效的清洁及活化，表面没有变形层产生，也不会夹杂外来杂质，同时还会将坯饼在前道加工过程中所带有的杂质部分去除。处理后，坯饼表面有一层很薄的软化层，压印后，同样能达到镜面喷砂的效果。用此办法处理的坯饼表面形态均匀，压印后产品镜面部分光亮程度高，模具不容易产生“闪金光”。

我国的造币工艺技术相对落后，金银币表面质量水平与国外先进水平相比差距很大，国外的金银币表面质量(主要是镜面效果)给人的感觉是“光亮如镜”，肉眼看不出明显缺陷，具有强烈的视觉效果。而按传统坯饼处理工艺(机械抛光工艺)生产的产品，镜面部分充满了“闪金光”，光亮程度远不如国外产品。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种改进的银币坯饼表面深腐蚀处理工艺，实施后银币坯饼表面平整度、光亮度大大提高。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：银币坯饼表面深腐蚀处理工艺，其特征在于：所述的银币坯饼表面处理工艺为，除油→第一次水洗→第一次喷洗→热空气干燥→浸蚀→第二次水洗→第二次喷洗→浸稀硝酸液→第一次逆流漂洗→第一次超洗→第二次逆流漂洗→第二次超洗→吹干→干燥→冷却→压印。

本发明对于银坯饼的表面进行深腐蚀处理，在金属表面形成“障碍膜”，由于“障碍膜”的厚度不同，凸出部位相对凹入部位的高度活性，以及凸出部位“障碍膜”的不完整和多孔性导致了凸出部位的优先溶解，此时金属表面逐渐被抛光整平，这种处理方法在保证产品表面质量的前提下，大幅度提高了压印模具的耐印量，产生的经济效益显著。表面深腐蚀处理工艺缩短了与国外先进水平的差距，体现了我国造币工艺的先进性，因此社会意义重大。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图

图2为银币坯饼表面深腐蚀处理后的三废处理工艺流程图

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

本发明的银币坯饼表面处理工艺为，所述的银币坯饼表面处理工艺为，除油→第一次水洗→第一次喷洗→热空气干燥→浸蚀→第二次水洗→第二次喷洗→浸稀硝酸液→第一次逆流漂洗→第一次超洗→第二次逆流漂洗→第二次超洗→吹干→干燥→冷却→压印；除油后进行第一次水洗，时间为40-50秒，而后进行第一次喷洗，喷洗时间为40-50秒，再放入烘箱内进行干燥，烘箱温度为100-120度，时间为5-8分钟，再把银币进行腐蚀处理，浸蚀处理时浸蚀液的温度为85-90度，浸蚀时间为15-40秒，浸蚀液组分的重量百分比为10％-20％的硝酸、25％-35％的磷酸和65％-75％的醋酸或硫酸，浸蚀后进行第二次水洗，时间为40-50秒，再进行第二次喷洗，时间为40-50秒，然后浸入浓度为10％-15％的稀硝酸液中，浸稀硝酸的作用是将浸蚀过程中产生的粘附于坯饼表面的不易洗净的化学物质完全溶解，同时对浸蚀后的坯饼表面再次整平，此过程也很重要，时间的长短对最终产品表面质量影响很大，通过试验，发现3-4分钟效果最好然后进行第三次水洗，时间为40-50秒，接着进行第一次逆流漂洗，时间为40-50秒，再进行第一次超洗，时间为40-50秒，再进行第二次逆流漂洗40-50秒，第二次超洗40-50秒，第三次喷洗40-50秒，第四次水洗40-50秒，而后将坯饼吹干后放入烘箱内干燥，再冷却后进行压印完成工序；水洗、漂洗、超洗和逆流漂洗的水质要求电导通率小于10μs/cm，其中逆流漂洗采用三级逆流漂洗，→表示从一个工艺步骤到下一个工艺步骤。

由于银在元素周期表中位于第5周期IB族，其外围电子排布为4d105s1，因此其常见的稳定价为+1价，常温下在空气中不被氧化。银与硝酸反应很激烈：

尽管化学抛光已广泛运用于许多领域，但目前尚无所公认的化学抛光理论，对化学抛光过程机理的研究也不多。目前整个反应过程可以分为腐蚀，抛光(整平)和过腐蚀三个阶段。(注：这里所说的抛光有别于传统意义上的抛光，是表面平整细致的过程，并不是很光亮)在反应过程的腐蚀阶段，金属处于活化状态，金属表面上不同部位的电化学和物理化学性质的不同导致了金属表面的不均匀溶解，于是产生了腐蚀的表面。随着抛光过程的进行，金属表面逐渐由活化状态转变为钝化状态，出现“障碍膜”，由于金属表面凸出部位和凹入部位的钝化程度不同，也即“障碍膜”的厚度不同，凸出部位相对凹入部位的高度活性，以及凸出部位“障碍膜”的不完整和多孔性导致了凸出部位的优先溶解，此时金属表面逐渐被抛光整平。随着抛光时间的增长，金属表面的钝化状态被打破，产生过腐蚀的阶段。对于银坯饼的表面深腐蚀处理，一般是在处理液成分一定的情况下，通过控制处理的时间及温度使其达到抛光(整平)程度。

硝酸是一种氧化型的强酸，在同金属作用时，会放出大量有害气体，并释放出大量的热，硝酸的浓度对抛光质量有重大的影响，当硝酸浓度过低时，反应速度低，金属的溶解少，效果差。而硝酸浓度过高时，则表面容易出现点状过腐蚀，产生麻点。一般硝酸含量为13％左右。醋酸可以抑制点状腐蚀，使抛光表面均匀细致。磷酸是中等强度的无机酸，能够增加溶液的比重和粘度，促进金属表面附近粘液膜的形成，此膜作为金属表面和本体溶液之间的扩散障碍层，使得金属的腐蚀相对减慢。同时，粘液膜在金属表面凸出部位薄，而在凹谷部位厚，从而凸出处优先溶解，达到整平的作用。磷酸的浓度过高，则会造成溶液的粘度过大，抛光速度减慢。一般磷酸含量为30％左右。

在实施中在银币坯饼表面深腐蚀处理中，浸蚀液温度很重要，温度过低，反应速度慢，金属腐蚀量少，效果差，而温度过高，反应激烈，速度过快，表面容易出现点状过腐蚀，效果同样不好，这处理后直接从坯饼就可观察出，根据试验，温度范围90℃左右较合适，实际生产中，需将温度严格控制在85-90℃范围以内，浸蚀时间为15-40秒，但是时间不能超出一定的范围，若时间过短，低于10秒，金属腐蚀量少，坯饼表面有未被完全腐蚀的痕迹，压印后镜面光亮度不高，效果差。而时间若超过45秒以上，坯饼表面产生过腐蚀现象，也影响最终成品表面光亮度，浸蚀时间对金属的腐蚀损耗量起着重要的作用，而对坯饼的处理效果影响不大，不影响最终成品表面光亮度。

通过试验，对常用的产品制订不同规格坯饼的腐蚀损耗如下：

    规格    mm    成色    ％    公称值    g    单枚腐蚀    标准值    g    单枚腐蚀范围    g    33    99.90    15.552    0.24    0.19-0.29    40    99.90    31.103    0.35    0.29-0.41    60    99.90    103.12    0.79    0.65-0.93    70    99.90    155.52    1.07    0.88-1.26    80    99.90    373.24    1.40    1.15-1.65    100    99.90    1000.00    2.18    1.78-2.58

其中浸蚀液的用量，按照银与硝酸化学反应方程式计算得出，每0.5g银需0.58g硝酸反应，硝酸含量为155.0g/l，可计算出每升浸蚀液可处理260枚坯饼(每枚损耗值0.5g)，这是理论计算值，由于硝酸加热分解以及其它的化学反应，因此实际生产中，发现每升浸蚀液处理170枚坯饼(每枚损耗值0.5g)时就需更换或补充新液。

银币坯饼表面深腐蚀处理后所产生的三废的处理也很重要，如图2所示将整个深腐蚀处理过程所产生的废液分为四类，第一类是浸蚀工序产生的废液；第二类是紧接浸蚀工序的清洗液；第三类是稀硝酸浸液产生废液；第四类是浸稀硝酸后的坯饼清洗工序产生的废液。根据四类废液的不同含量分别予以处理，氮氧化物气体及其它酸雾通过风道进入第一级湿法处理设备氢氧化钠喷淋填料塔时，酸雾气体与雾状的氢氧化钠溶液充分接触、反应，生成硝酸钠、亚硝酸钠等盐类，带入碱液箱内，其反应过程为：

因氮氧化物很难溶于水，所以还有一定量的氮氧化物排出，通过管道进入第二级处理设备，活性碳处理塔。通过活性碳物理吸附，使空气中的氮氧化物含量达到排放标准。其它酸雾通过喷淋、反应、生成盐类带入碱液箱。

为了防止二次污染，碱液箱的废碱液(亚硝酸钠)不能直接排放，处理方法为：将底箱内的废碱液用泵排入反应沉淀塔内，加入硫酸、尿素充分反应后排放。反应过程为：

下面给出实施例

实施例1

在一次大批量的试验中，数量为2000枚，规格就是长方形36*55mm的敦煌银币坯饼，预留的损耗量为1.0g，除油后进行第一次50秒的水洗，而后进行第一次喷洗，喷洗时间为40秒，再放入烘箱内进行干燥，烘箱温度为100度，时间为5分钟，再把银币进行腐蚀处理，浸蚀处理时浸蚀液的温度为85度，浸蚀时间为36秒(0.5g损耗量的浸蚀时间为20秒)，浸蚀液组分的重量百分比为15％的硝酸、30％的磷酸和70％的醋酸，浸蚀后进行第二次50秒的水洗，再进行第二次喷洗，时间为45秒，然后浸入浓度为10％的稀硝酸液中将坯饼表面的化学物质进行4分钟的溶解，然后进行第三次水洗和第一次逆流漂洗，时间均为48秒，再进行第一次超洗，时间为42秒，再进行第二次逆流漂洗46秒，而后进行第二次超洗和第三次喷洗，时间均为43秒，第四次水洗47秒，而后将坯饼吹干后放入烘箱内干燥，再冷却后进行压印完成工序。然后对表面光亮度，模具“闪金光”程度等与0.5g腐蚀量进行了对比，得出差别不大。

实施例2

除油后进行第一次水洗和第一次喷洗，时间均为45秒，再放入温度为115度的烘箱内进行干燥，时间为6分钟，再把银币进行放入温度为90度的腐蚀液内进行腐蚀处理，时间为25秒，浸蚀液组分的重量百分比为16％的硝酸、29％的磷酸和69％的醋酸，浸蚀后进行第二次水洗，时间为45秒，再进行第二次喷洗，时间为40秒，然后浸入浓度为12％的稀硝酸液中将坯饼表面的化学物质进行溶解，时间为3分钟，然后进行第三次水洗，时间为46秒，接着进行第一次逆流漂洗，时间为42秒，再进行第一次超洗和第二次逆流漂洗，时间均为45秒，接着进行第二次超洗46秒，第三次喷洗43秒和第四次水洗4秒，而后将坯饼吹干后放入烘箱内干燥，再冷却后进行压印完成工序。