Лазерная очистка поверхности серебряных монет
Another Title
Laser Cleaning of Silver Coin Surfaces
Bibliographic entry
Лазерная очистка поверхности серебряных монет = Laser Cleaning of Silver Coin Surfaces / Р. В. Фёдорцев, Д. В. Горбач, Д. Е. Лукашов, Ю. Ю. Талайковская // Наука и техника. – 2025. – № 1. – С. 40-46.
Abstract
Выполнен анализ причин образования внутренней и наружной коррозии серебряных монет, основу которых составляют примеси меди (23–70 %) и железа Fe (11 %) различной концентрации в зависимости от ранга и номинала. Существующие химические методы очистки с применением кислот и солей в основном эффективны при снятии окисных пленок небольшой толщины и могут привести к разрушению внутренней структуры монет. Экспериментальные исследования проводились на двух серебряных монетах номиналом 20 копеек из сплава металлов: 50 % серебра и 50 % меди в исходном оценочном состоянии VF (Very Fine) с пленками толщиной от 0,1 до 0,5 мм из карбоната серебра Ag2CO3, аргентита Ag2S и оксида серебра Ag2O. В качестве оборудования для очистки использован лазерный маркер Wattsan FL TT с волоконным иттербиевым излучателем IPG (рабочая длина волны 1064 нм, выходная мощность 15,5 Вт). Для управления параметрами перемещения луча лазерного маркера использовалось программное обеспечение EzCAD 2.14. При обработке серебряных монет оптимальными параметрами являются: скорость 5000 мм/с; частота следования импульсов 200 кГц и шаг между линиями обработки 0,01 мм, обеспечивающий двукратное перекрытие обрабатывающего излучения по оси х, пятикратное перекрытие по оси у. При этом для большей однородности воздействия лазерного излучения на поверхность целесообразно проводить обработку в несколько проходов с чередующимися направлениями. Наилучшее качество поверхности было получено при общем количестве проходов 6: из которых – 3 параллельно базовой оси х, 3 – под углом 45°. Визуальная оценка качества поверхности монет в процессе очистки проводилась на портативном цифровом USB микроскопе GUANMOU AN104/F210 при увеличении 50 крат. Оценку качества сформированной зеркальной поверхности осуществляли посредством измерения коэффициента отражения по стороне аверс в видимом спектральном диапазоне на спектрофотометре Photon RT Essentoptics. Применение лазерного метода очистки серебряных монет позволило улучшить их состояние с исходного VF (Very Fine) до XF или EF (Extremely Fine), а в сочетании с финишным полированием («Фторопол М» зернистостью 0,6–0,8 мкм в растворе глицерина С3Н8О3) до состояния UNC (Uncirculated), что подтверждается существенным возрастанием в 4–6 раз коэффициента отражения зеркальной поверхности.
Abstract in another language
An analysis has been made of the reasons for the formation of internal and external corrosion of silver coins, which are based on copper (23–70 %) and iron (11 %) impurities of varying concentrations depending on the rank and denomination. Existing chemical cleaning methods using acids and salts are mainly effective in removing thin oxide films and can lead to destruction of the internal structure of coins. Experimental studies were conducted on two silvrt coins with a face value of 20 kopecks; their metal alloy: 50 % silver and 50 % copper in the original VF (Very Fine) rating condition with films of 0.1 to 0.5 mm thickness made of silver carbonate Ag2CO3, argentite Ag2S, and silver oxide Ag2O. A Wattsan FL TT laser marker with an IPG ytterbium fiber emitter (operating wavelength 1064 nm, output power 15.5 W) was used for cleaning. The EzCAD 2.14 software was used to control the parameters for moving the laser marker beam. The optimal parameters for processing silver coins are: speed of 5000 mm/s; the pulse repetition frequency of 200 kHz and the step between the processing lines of 0.01 mm, which ensures a two-fold overlap of the processing radiation along the x-axis and a five-fold overlap along the y-axis. In this case, for greater uniformity of the effect of laser radiation on the surface, it is advisable to carry out processing in several passes with alternating directions. The best surface quality was obtained with a total of 6 passes: 3 of which were parallel to the base axis х, 3 were at an angle of 45°. A visual assessment of the coin surface quality during cleaning process was carried out using a portable digital USB microscope GUANMOU AN104/F210 at 50x magnification. The quality of the formed mirror surface was assessed by measuring the reflection coefficient on the obverse side in the visible spectral range on a Photon RT Essentoptics spectrophotometer. The use of a laser cleaning method for silver coins has improved their condition from the original VF (Very Fine) to XF or EF (Extremely fine), and in combination with final polishing (Fluoropol M with a grain size of 0.6÷0.8 μm in a solution of Glycerin C3H8O3) to the UNC (Uncirculated) condition, which is confirmed by a significant increase of 4–6 times in the reflection coefficient of the mirror surface.
View/
Collections
- № 1[9]