Монетные сплавы

Научно-практическая конференция старшеклассников

«Юность – науке и технике» 

Секция: «Химия» 
 
 

Исследовательская работа

Тема: «Монетные сплавы» 
 
 
 
 
 

Выполнил:  Рылова Наталья Владимировна

      ученица 10А класса

      МОУ «СОШ №27»

Зиновьева Анна Владимировна

      ученица 11Б класса

      МОУ «СОШ №27» 

Руководитель: Коробейникова Лариса Ивановна

      учитель химии

      МОУ «СОШ №27» 

Рецензент: Юминов Павел Андреевич

      учитель химии

      МОУ «СОШ 83» 
 
 

Ижевск 2009

 

     Содержание 

I. Введение 3

II. Теоретическая часть 4

     2.1. Сплавы 4

     2.2. Монетные сплавы 6

     2.3. История монет в России 8 

III. Практическая часть 12

     3.1. Химический анализ монеты 12 

IV. Заключение 14

V. Источники литературы 14

Приложение

 

I. Введение

     Многие  сплавы (например, бронза, сталь, чугун) были известны в глубокой древности и уже тогда имели обширное практическое применение. Cплавлением с некоторыми компонентами можно существенно улучшить свойства многих металлов, чем человек и пользуется уже долгое время.

     Одним из применений сплавов  оказалась чеканка  монет. Причиной употребления для выделки монеты сплавов, а не чистых металлов является, во-первых, большая твердость первых в сравнении с последними, которая предохраняет монету от скорого истирания; во-вторых, понижение ценности металла облегчает чеканку мелкой монеты, которая в противном случае была бы неудобна вследствие своих малых размеров.

     Какие металлы и сплавы использовались и  используются сегодня  для изготовления монет? Какие монеты находятся в обращении  в нашей стране?

 

II. Теоретическая часть 

     2.1. Сплавы

     Сплавы – материалы, имеющие металлические свойства и состоящие из двух или большего числа химических элементов, из которых хотя бы один является металлом. Многие металлические сплавы имеют один металл в качестве основы с малыми добавками других элементов. Самый распространенный способ получения сплавов – затвердевание однородной смеси их расплавленных компонентов. Существуют и другие методы производства – например, порошковая металлургия. В принципе, четкую границу между металлами и сплавами трудно провести, так как даже в самых чистых металлах имеются «следовые» примеси других элементов. Однако обычно под металлическими сплавами понимают материалы, получаемые целенаправленно добавлением к основному металлу других компонентов.

     Почти все металлы, имеющие  промышленное значение, используются в виде сплавов. Cплавлением с некоторыми компонентами можно существенно улучшить свойства многих металлов. Могут быть улучшены электрические, магнитные и термические свойства. Многие металлы, скажем магний, выпускают высокочистыми, чтобы можно было точно знать состав изготавливаемых из него сплавов. Число металлических сплавов, применяемых в наши дни, очень велико и непрерывно растет. Их принято разделять на две большие категории: сплавы на основе железа и сплавы цветных металлов.

     Многие  сплавы (например, бронза, сталь, чугун) были известны в глубокой древности  и уже тогда имели обширное практическое применение. Техническое  значение металлических сплавов  объясняется тем, что многие их свойства (прочность, твердость, электрическое сопротивление) гораздо выше, чем у составляющих их чистых металлов. По характеру металла-основы различают черные сплавы (основа – Fe), цветные сплавы (основа – цветные металлы), сплавы редких металлов, сплавы радиоактивных металлов. По числу компонентов сплавы делят на двойные, тройные и т.д.; по структуре – на гомогенные (однородные) и гетерогенные (смеси), состоящие из нескольких фаз (последние могут быть стабильными и метастабильными); по характерным свойствам – на тугоплавкие, легкоплавкие, высокопрочные, жаропрочные, твердые, антифрикционные, коррозионностойкие, сплавы со специальными свойствами и др.

     Для установления и проверки свойств  сплавов применяют различные методы контроля, в том числе разрушающего испытания на механическую прочность и пластичность, жаропрочность, на прочность против коррозии, и неразрушающего (измерения твердости, электрических, оптических, магнитных свойств). Химический и фазовый состав сплавов определяют химически-аналитическими методами, с помощью спектрального анализа (в т.ч. рентгеновского), рентгеновского структурного анализа и др. методов. Весьма эффективны для практического применения методы быстрого ("экспрессного") химического анализа, используемые в процессе производства сплавов, полуфабрикатов и изделий. Для исследования самой структуры сплава и ее дефектов используют методы химического металловедения.

     Различают структурно-нечувствительные и структурно-чувствительные свойства сплава. Первые определяются силами межатомного взаимодействия, то есть природой составляющих сплава элементов и их концентрацией. К ним относят плотность, температуру плавления, теплоту испарения, тепловые и упругие свойства, коэффициент термического расширения. Структурно-чувствительные свойства помимо природы элементов и их концентрации зависят от характеристик структуры: формы и размера зерен, наличия различного вида дефектов кристаллической структуры и концентрации этих дефектов; к ним относят прочность, пластичность, твердость, хрупкость, ползучесть, усталость, ударную вязкость. Структурно-чувствительные свойства формируются в процессах получения и обработки сплавов. При изготовлении полуфабрикатов и изделий из сплавов методом плавки, литья и последующей механической, термической, химической и др. обработки структура сплава претерпевает ряд изменений. Характер этих изменений и условия управления ими подробно разработаны в теориях жидкого состояния, кристаллизации, термической и термомеханической обработки металлов и сплавов.

     Структура и свойства сплавов поддаются  изменению. В результате различных видов механической обработки – ковки, прокатки, прессования, штамповки, волочения, резания из сплавов получают полуфабрикаты (листы, прутки, ленты, трубы) или изделия заданной формы. 

     2.2. Монетные сплавы

     Причиной  употребления для выделки монеты сплавов, а не чистых металлов является, во-первых, большая твердость первых в сравнении с последними, которая предохраняет монету от скорого истирания; во-вторых, понижение ценности металла облегчает чеканку мелкой монеты, которая в противном случае была бы неудобна вследствие своих малых размеров. При выборе лигатурного металла необходимо принимать во внимание следующие условия: получаемый сплав должен быть хорошего цвета, тягуч, звонок и не хрупок. С серебром, например, золото дает весьма тягучий сплав, но примесь серебра заставляет значительно бледнеть цвет золота; медь, напротив, сгущает оттенок золота и в то же время дает постоянный твердый и тягучий сплав. Тройной сплав золота, серебра и меди можно приготовить красивого цвета и хорошего качества, но опробование его очень затруднительно, и притом усложнение отчетов монетных дворов употреблением двух драгоценных и одного лигатурного металла в одном сплаве весьма нежелательно. Важное значение имеет также однородность сплава, и в этом отношении ликвация играет большую роль. Хотя расплавленные металлы и можно хорошо смешать друг с другом, из этого еще не следует, что они так и останутся при медленном или в некоторых случаях даже при быстром охлаждении. Например, если расплавленную смесь свинца, сурьмы и меди хорошо перемешать и охладить в цилиндрической изложнице, то оказывается, что медь и сурьма соединяются вместе, вытесняя почти весь свинец к центру массы, так что получается кольцо пурпурового сплава меди с сурьмой, обнимающее сердечник из свинца. Сплавы серебра с медью обнаруживают то же явление, и во всякой расплавленной смеси серебра с медью образуется особый определенный сплав, который при охлаждении массы располагается или внутри, или снаружи, смотря по тому, медь или серебро было взято в излишке. Кроме хорошего цвета и однородности, монетный сплав должен обладать надлежащей степенью вязкости, чтобы он мог выполнять под давлением все, даже самые тонкие черты штемпеля, и в то же время он должен быть достаточно тверд, чтобы сохранить полученный отпечаток при долгом употреблении монеты. Перед легированием золота или серебра точно определяют их пробу, по которой находят необходимое для приготовления монетного сплава количество меди.

     С древних времен для чеканки использовали драгоценные металлы – золото, серебро, а также медь, обычно в виде сплава. Постепенно обращение монет из драгоценных металлов ограничивалось. Из-за падения стоимости меди стало трудно поддерживать соответствие между стоимостью пошедшего на изготовление монеты металла и обозначенным на ней номиналом. Нехватка золота для обращения приводила иногда к курьезным ситуациям. В 1748 г. М.В. Ломоносову за оду, написанную в честь императрица Елизаветы, в награду было пожаловано вознаграждение в 2 тыс. рублей. Из-за отсутствия в казне золота ученый вынужден был получить дар медной монетой, масса которой составила 3,2 т. Для доставки груза домой ему потребовалось несколько повозок.

     В первой половине XIX века Россия подарила миру пример использования в качестве еще одного монетного металла платины. В период с 1828 по 1845 г. методом прессования порошкообразной платины было отчеканено более 1,3 млн. монет необычного для России денежного номинала в 3, 6 и 12 рублей. Своеобразным продолжением этого феномена явился выпуск у нас в 1977-1980 гг. пяти разновидностей платиновых монет достоинством в 150 рублей в память проведения XXII Олимпийских игр в Москве.

     В новое время к монетным металлам относится никель, так же, как  правило, в составе сплава. Для  мелких монет многие страны используют в настоящее время алюминиевые  сплавы, чтобы снизить расходы на их производство. Другие металлы – цинк, железо, олово или свинец – из-за их мягкости непригодны для чеканки монет, однако часто являются исходным материалом для подделок.

     Медные  монеты, выпускаемые во многих странах, имеют состав 95% меди, 4% олова и 1% цинка. Однако нередко медные монеты изготавливаются из алюминиевой бронзы – сплава меди с 5,4-5,5% алюминия. Используемые во многих странах «никелевые монеты» состоят из меди, никеля (20%) и цинка. Интересно, что никель полностью «гасит» красный цвет меди лишь при 20%-ном содержании. Иногда в некоторых странах выпускаются монеты из чистого никеля.

     Металлы и сплавы, применяемые при изготовлении монет приведены в Приложении. 

     2.3. История монет  в России

     Историю производства и обращения русской монеты, которая насчитывает уже десять веков, можно разделить на несколько периодов:

• монеты домонгольской Руси;
• платежные слитки безмонетного периода;
• монеты периода феодальной раздробленности;
• монеты Русского централизованного государства;
• монеты императорского периода;
• монеты современного чекана.

     На  Руси чеканка монет началась в IX-X веках, однако из-за отсутствия месторождений золота широко использовались византийские и арабские монеты. Позже во внутреннем обращении стали использоваться серебряные и медные слитки. Слиток серебра весом примерно 1 фунт назывался гривной. Однако из-за высокой стоимости гривны ее рубили пополам, откуда и появилось название «рубль» или «рублевая гривенка».

     Первые русские монеты – златник и сребреник (X-XI века). Их чеканка началась в Киевской Руси при Владимире Святославовиче. Своим внешним видом и весом златник был подобен византийскому солиду. Сребреники первых видов тоже напоминали византийские монеты. Первый известный сребреник был найден в 1792 году в Киеве среди привесок к иконам.

     Первая  советская монета была отчеканена в 1921 году. На завершающем этапе денежной реформы 1922-1924 гг. в обращение была выпущена заготовленная ранее серебряная монета достоинством в 10, 15, 20, 50 коп. и 1 руб. и медная монета в 1, 2, 3 и 5 коп. Таким образом, была осуществлена первая монетная программа Правительства СССР. Однако в конце 20-х годов было окончательно признано, что чеканка монет из золота, серебра и меди «съедает» огромное количество дорогостоящих и дефицитных металлов. Это понимали еще в дореволюционной России. В 1910-1911 г.г. Министерство финансов совместно с монетным двором разработало программу замены дорогостоящего серебра в разменной монете на никелевые сплавы, которые уже с середины XIX в. успешно применялись в монетном деле некоторыми странами Европы. В перспективе намечалась чеканка бронзовых монет. В 1911г. были изготовлены пробные никелевые монеты, но монетная реформа не была завершена: помешала война, а затем революция. Ее осуществили уже в советский период.

     Хотя  во второй половине 20-х годов ХХ века чеканка медной и серебряной монеты все еще продолжалась, выбор материала для новых монет был уже сделан: бронза и медно-никелевый сплав. В 1930 г. произвели пробную чеканку медно-никелевых монет достоинством от 10 до 20 копеек, а в конце 1931 г. Ленинградский монетный двор начал массовое их производство. Именно в те годы был определен круг материалов, из которых изготавливаются российские монеты и поныне.

     С появлением бумажных денег роль монеты как основного платёжного средства сходит на нет. Важное значение как сокровища сохраняют монеты из драгоценных металлов. В ХХ веке монеты повсеместно является разменным денежным знаком с условным, по отношению к бумажным денежным знакам, курсом. Монеты из золота и серебра выпускаются редко и не имеют серьёзного экономического значения. В большинстве случаев это памятные (или юбилейные) монеты.