硬币爱“材”,取之有道


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在这个快捷支付的时代里,一条“1元硬币将逐步在全国推广”的消息让硬币刷了一回存在感。一时间,关乎硬币纸币价值的问题抢占了各大媒体版面。其实,关于纸币和硬币的话题从来就没有停止过,“北方人偏爱纸币,南方人偏爱硬币”这样的说法也流传了多年。这一点钢铁侠也有亲身体验,在北京基本上用的是纸币,去了上海就全成了钢镚儿。

当年,纸币就是因为携带轻便,取代了硬币的统治地位。但是,为什么几百年来,硬币为什么都没有退出市场,反而现在还在取代纸币?

纸币为什么不能完全取代硬币?

当今各国纸币的主要原材料是棉,以美钞为例,其纸币是由75%棉和25%亚麻制成。这样的材料固然可以让纸币手感更好,方便流通,然而成也萧何败也萧何,正是因为这样的材质,纸币较之硬币有更多的烦恼。

(1)威胁健康

纸币在流通过程中要经过多人的触摸,极易被污染。有研究人员对此作出了相关研究:

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硬币和纸币的表面菌落数的比较

在这张图上我们可以清楚地看到相较硬币,纸币的细菌群落数真的多的有些吓人。而这正是因为纸币中的棉为细菌提供了生存所需的水和无机盐,而冷冰冰的硬币就没有这样的条件了。

(2)成本高

虽然纸币的材料成本比硬币要低,但是它的其他成本要比后者高得多。相较于硬币,纸币材料更易脱色、变色、变形甚至因此丧失防伪性,这就大大降低了纸币的流通寿命。据报道,1枚现代技术条件制造的标准机制硬币,流通次数可达3万次,而1张纸币平均流通300次,这就意味着纸质钞票对其原材料的消耗频率要远高于硬币。

不仅如此,纸币在分拣、清点上成本也要比硬币高得多。

但是,不知道大家有没有发现,世界各国的硬币图案并不相同,但所使用的材料也就那么几种。这是为什么?硬币在材料使用上,可是大有讲究的。

金、银适合做硬币?

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世界各国都曾经用金、银作为流通货币在市面上流行,但是现在,金、银币基本是纪念币了。为什么它们不适合作为主要流通硬币?

设想一下,上街买个馒头,需要动用一枚金币或者银币?那这个物价也太高了。即使物价有那么高,也会没有足够的金、银来制造足够的硬币来流通。直到明朝中叶,银子才作为中国一种主要流通货币,因为海外贸易为中国带来了大量的白银。在此之前,白银产量不高,想做主要货币也不可能。

因此,金、银作为流通货币的地位,早就给纸币给取代了,而且是永世不得翻身。

事实上,在现今的技术条件下只要我们想,我们可以将任意一种实用元素制造成硬币,比如说钐币、镱币、镥币等等。只是由于造价太过高昂,用这些材料制造的硬币是没有什么实际的意义。

因此,要作为主要流通硬币,其本身材料的成本不能太高。最好是硬币本身材料的价值,与面值大致相当。

如果硬币材料价格要比面值大。那么,硬币失去了流通的价值,而是被收集起来,出售材料牟利。这在历史上是经常有的事。比如某些地方缺铁做兵器、农具,铁的价格就比铁钱高,所以铁钱就被重新熔融成铁块用作它用。

考虑价值的同时,还需要考虑材料的丰度。主要流通硬币,需求量是很大,80年代90年代发行的硬币以百亿计。如果资源紧张,硬币的产量就上不去,市面上无钱可用。这在古代,同样有这样的事情发生。

最后,还要考虑硬币的耐腐蚀性和耐磨损性。金银由于质软,对平日里的物质交换带来磕磕碰碰可以说没有什么抵抗力,这种无形的损失是人类不可承受之痛。

因此,小面值的流通硬币,都是用常见的硬度高,耐腐蚀的普通金属材料所制成。

在几千年中,都有哪些材料作为硬币材料?又是如何发展的?

(1)青铜

春秋战国时期,由青铜铸成的布币、刀币、贝钱和圜钱成为人们的主要交换物。

青铜是指红铜和其他化学元素的合金,例如锡青铜、铅青铜、镍青铜、磷青铜等等。其中最为古老的要属锡青铜,即铜锡合金。

较之于熔融的纯红铜,液态锡青铜流动性好,利于加工,加之成品无论在光洁性上还是耐蚀程度上都远远好于红铜制品,所以锡青铜取代铜成为硬币材料史上的重要一员也就不难理解。

不过锡青铜并不是无懈可击的,随着时间的推移,人们发现锡青铜的结晶温度区间较大,容易发生偏析,导致充型性不好,机械性能也无法得到保证,这对于要求成分均匀且耐磨的货币来说显然是不合适的。

随着冶炼技术的进步,锌这种元素逐渐走进人们的视野。锌419.5℃的熔点低于一般青铜合金熔点(含锡为25%的锡青铜熔点为800℃),加之锌溶解在锡青铜中不形成新相,所以可以减小结晶温度区间,减少偏析,最终提高合金的机械性能。当然这时人们添加的锌还只是很少量的。

(2)黄铜

我国明代,锌作为主要添加元素的黄铜合金成为了铸币的主要材料。直到今天,世界范围内包括我国在内很多国家还在硬币生产过程中使用黄铜,这其中就包括2013年我国发行的首批五元硬币、意大利发行的硬币以及美国部分面值的硬币。

美元不同面值所用金属

美国硬币材料规范(图片来源于Azo material)

较之青铜,黄铜有其天然的优势:第一,锌元素与铜元素在地壳中丰度相当,但是价格却远低于铜(目前市场价大约为铜的1/3)。第二,黄铜的塑性较好,适于各种压力加工。

不过,如今生活中除了普通黄铜,我们更多时候见到的还是特种黄铜。所谓特种黄铜就是指在黄铜的基础上添加铁、铝、镍、锰、硅等元素。我国第一套硬币用的是铝铜合金,第二套是铜镍合金。

之所以添加这些元素一方面是因为这些元素在黄铜中作为杂质元素可以起到固溶强化的作用,而另一方面,也是最为关键的是因为添加进的每种元素凭借自身的理化性质可以弥补黄铜的不足。举例来说,铝的标准电位相对于锌更负,因此有更易失去电子,所以在环境中优先氧化,进而形成大家都很熟悉的物质,一层可靠地保护屏障,让黄铜基体远离腐蚀。

不过,随着近年来铜价上升,制造一枚铜质硬币的成本已经超过面值。因此,我国的全铜材质硬币已经取消,改以铜包钢(钢芯镀铜)。

(3)铝合金

在纯铝中加入其它金属或非金属元素不仅仍能保持纯铝的质轻、塑性好以及抗腐蚀的基本性能,还可以通过合金化让铝合金获得良好的综合性能。在我国的第一套、第三套(1角)这样的小面额硬币中就用到了铝镁合金这种材料。

铝镁合金的密度较小,镁元素的加入起到了固溶强化的作用,在提高合金具的塑性的同时也可让其强度提高。不过镁的含量也不是越多越好,过量的镁会让合金的塑性降低,不利于硬币制造后期的压力加工。

除了铝镁合金之外,1999-2004年发行的1角硬币,还使用了铝锌合金。

(4)钢

曾经,我国用镍铜合金铸造1元硬币。但随着经济发展,硬币需求量变大,而铜、镍资源紧缺,最后就放弃使用镍铜合金,改用不锈钢芯镀镍。钢芯镀镍硬币,不但生产成本下来了,而且更耐腐蚀、耐磨损。

五角硬币也从铜锌合金改为钢芯镀铜,一角硬币从铝合金改为不锈钢。因此,目前我国流通货币,已经主要是钢材质了。

这次1元纸币改硬币,网上有人猜测是不是为了消耗钢产量,这就高估了硬币的流通量了。但是,硬币材质钢化,与钢产量节节攀升、价格低廉不能说没有关系。

写在最后

相信随着材料的发展新的硬币也会随之出现,也许某天你手里的硬币不再是由金属制造,具体会是什么,你说呢?

本文由材料牛钢铁侠供稿,材料牛编辑整理。

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