Strona główna | Linki | Katalog | Ogłoszenia | PTGEM | Subskrybcja | Ustaw startową | Do ulubionych | Poleć znajomym | Zaloguj się   
Aktualności
Informacje
Prawo
Trendy
Stowarzyszenia

Aktualny numer
Szukaj w serwisie

Srebro – najpopularniejszy metal szlachetny
dr inż. Jerzy Nowakowski
Cz. I – własności, zastosowanie i nomenklatura
Srebro (Ag, łac. argentum) jest pierwiastkiem chemicznym z grupy metali przejściowych w układzie okresowym. Jest srebrzystobiałym metalem, o największej przewodności elektrycznej i termicznej. W przyrodzie występuje w stanie wolnym, a także w minerałach, takich jak argentyt czy chlorargyryt. Większość wydobywanego srebra występuje jako domieszka rud miedzi, złota, ołowiu i cynku. Srebro było znane od czasów starożytnych. Przez lata było cenione jako metal szlachetny i używane jako waluta, a także do produkcji biżuterii, srebrnych naczyń i sztućców. W przeszłości używane w jubilerstwie do oprawy diamentów i kamieni szlachetnych.
WŁASNOŚCI
Srebro jest metalem szlachetnym o wyjątkowo różnorodnych własnościach fizyko-chemicznych (tab.) i powszechnym zastosowaniu. W przyrodzie srebro występuje w postaci rodzimej razem z arsenem, siarką, antymonem i chlorem, a także w rudach takich jak argentyt (Ag2S), chloroargyryt (AgCl) czy też (Ag3SbS3). Występuje także w polimetalicznych rudach metali: miedzi, miedzi z niklem, złota, ołowiu i ołowiu z cynkiem, które to rudy są głównym źródłem pozyskiwania srebra jako pierwiastka towarzyszącego. Srebro, jak powszechnie wiadomo, jest metalem białym o pięknym metalicznym połysku, nieco twardszym od złota, najlepszym przewodnikiem elektryczności i ciepła (lepszym niż miedź). W rozcieńczonym kwasie azotowym i stężonym kwasie siarkowym rozpuszcza się, a także pod wpływem siarki jego powierzchnia ciemnieje. Posiada tak wiele innych zalet, które pozwalają na jego zastosowanie w wielu dziedzinach życia gospodarczego, a strukturę jego zużycia w świecie przedstawia rys.
ZASTOSOWANIE
Zastosowanie srebra wynika z jego unikalnych właściwości takich jak kolorystyka, dobra wytrzymałość przy wysokich własnościach plastycznych, bardzo wysoka przewodność elektryczna i cieplna, odporność na utlenianie, wysoki współczynnik odbicia światła, własności bakteriobójcze i wiele unikalnych własności chemicznych i elektrochemicznych. Poza powszechnie znanym zastosowaniem srebra jako metalu szlachetnego na wyroby jubilerskie i dekoracyjno użytkowe oraz w postaci związków w przemyśle fotograficznym, srebro stosuje się:
1) W elementach przemysłowych i domowych urządzeń elektrycznych i elektronicznych, najczęściej jako przewodniki prądu i materiały stykowe. Ich dodatkową zaletą jest to, że nie utleniają się w trakcie eksploatacji, przez co unika się przegrzewania połączeń przewodów oraz przełączników. Badania wyłączników po dwudziestoletniej eksploatacji wykazały, że efekt śniedzenia srebra nie wpływa ujemnie na własności elektryczne. Warstwa zaśniedziała jest miękka i ściera się w trakcie eksploatacji. Jako materiał stykowy srebro stosowane jest zarówno w wyłącznikach membranowych (w obwodach napięciowych do 5V) jak też w dużych wyłącznikach przesyłowych linii wysokiego napięcia. Powszechne jest stosowanie przełączników srebrowych układach sterujących pracą silników elektrycznych zarówno małej jak i dużej mocy. Znalazły zastosowanie między innymi w pralkach, suszarkach, zmywarkach, akcesoriach samochodowych, wiertarkach i innych narzędziach elektrycznych, podnośnikach, windach, schodach ruchomych itp., a także w układach sterujących silnikami elektrycznymi elektrycznych lokomotywach, statkach i okrętach. W tych zastosowaniach srebro jest najczęściej utwardzane dyspersyjnie (np. cząstkami faz tlenkowych lub węglikowych), których celem jest podniesienie własności mechanicznych srebra oraz wygaszanie łuku elektrycznego. Poza tym srebro stosowane jest w elektronice w układach scalonych (lutowia i ścieżki przewodzące), w postaci żywic i klejów przewodzących prąd a także w ścieżkach srebrowo-ceramicznych do rozmrażania szyb samochodowych.
2) W bateriach zarówno zwykłych jak też do wielokrotnego ładowania. W bateriach tych srebro, najczęściej w postaci tlenkowej, występuje jako katoda. Baterie te jakkolwiek droższe od innych posiadają korzystniejszą charakterystykę mocy na jednostkę wagi baterii Baterie srebrowe charakteryzują się również wyższym napięciem i dłuższą żywotnością. Rocznie na rynek dostarcza się biliony baterii tlenek srebra-cynk i srebro kadm od małych baterii do zegarków, kamer, telefonów komórkowych i niewielkich przyrzą¬dów elektronicznych do większych baterii stosowanych w narzędziach elektrycznych lub komercyjnych przenośnych kamerach telewizyjnych.
3) W łożyskach urządzeń o wysokich wymaganiach odnośnie bezpieczeństwa, pracujących w szczególnie trudnych warunkach oraz w urządzeniach spełniających wymagania high-tech . W tym przypadku stosowane są łożyska stalowe pokrywane warstwą srebra wysokiej czystości. Wysoka odporność srebra na zmęczenie, dobre właściwości smarne i przewodnictwo cieplne oraz wysoka odporność na korozję podwyższa niezawodność pracy łożysk a tym samym niezawodność pracy urządzeń i bezpieczeństwo obsługi. Przykładem urządzeń, w których stosuje się łożyska pokrywane srebrem są turbiny i silniki odrzutowe. Wszystkie łożyska silników odrzutowych, zgodnie z wymaganiami bezpieczeństwa w USA, poddawane są testowi w czterokrotnym, powtarzalnym cyklu pracy silnika: wyłączenie na 15 sekund olejowego systemu smarnego przy pełnej mocy pracy silnika – włączenie systemu smarnego, itd.
4) W stopach lutowniczych twardych i miękkich. Stopy lutownicze twarde na osnowie srebra charakteryzują się wysoką wytrzymałością, plastycznością, przewodnością cieplną, zwilżalnością a także cechami bakteriobójczymi. Stąd ich szerokie zastosowanie w przemyśle elektrotechnicznym, elektronicznym i budownictwie. Stosowane są powszechnie w urządzeniach dystrybucji mocy, urządzeniach chłodniczych, klimatyzato¬rach oraz do łączenia rur w instalacjach wodnych. Stosowane mogą być również do łączenia ceramiki, metalu do ceramiki oraz do montażu obwodów drukowanych we wszystkich urządzeniach elektronicznych.
5) Jako katalizator w reakcjach utleniania. Srebro stosowane jest powszechnie przy produkcji tlenku etylenu oraz przy produkcji formaldehydu z metanolu. Szacuje się, że około 0,7 tys. Ton srebra jest w ciągłym użyciu w światowym przemyśle chemicznym.
6) W przemyśle szklarskim do produkcji luster i innych pokryć. Wysoka zdolność srebra do odbijania światła widzialnego, dochodząca w stanie polerowanym do 100%, pozwala na jego stosowanie w lustrach oraz w pokryciach szkła, metali lub celofanu. Nowością jest zastosowanie cienkich, przepuszczających światło atermicznych warstw srebra w oknach budynków. Warstwy te nie tylko chronią przed letnim gorącym promieniowaniem słonecznym, lecz również zabezpieczają przed ucieczką na zewnątrz ciepła z pomieszczeń. Współcześnie rynek oferuje szyby odbijające prawie 95% ciepła od promieniowania słonecznego stwarzając nowe możliwości oszczędności energii.
7) W medycynie jako środek bakteriobójczy w procesach uzdatniania wody oraz w celach leczniczych. W procesach oczyszczania wody z bakterii, chloru, ołowiu, cząstek stałych i zapachów zadaniem srebra jest zapobieganie odbudowy bakterii i alg w filtrach. Filtry z dodatkiem srebra stosuje się w instalacjach oczyszczania wody w basenach pływackich, szpitalach, w domach mieszkalnych a także przy oczyszczaniu ścieków komunalnych. W medycynie zastosowanie srebra jest znane od starożytności, opisywane już przez Hipokratesa, a w naczyniach srebrnych przechowywano wino, wodę czy ocet. Jednak najbardziej znane jest bakteriobójcze działanie srebra wykorzystywane głównie do leczenia poparzeń, przy czym silver sulfadiazine jest najskuteczniejszym składnikiem leków. Działanie bakteriobójcze srebra nie jest jeszcze w pełni wyjaśnione, a wśród wielu teorii jest tzw. Efekt oligodynamiczny, choć nie wyjaśnia on jednak toksycznego działania na wirusy. Związki srebra były używane podczas I wojny światowej w celu zapobiegania infekcjom, zanim pojawiły się antybiotyki, do tych celów używano najczęściej roztworu azotanu srebra, a potem kremu zawierającego sól srebrową sulfadiazyny. W ostatnim okresie, po kilkudziesięcioletniej przerwie powraca się do stosowania koloidalnego srebra jako naturalnego antybiotyku przy wielu schorzeniach ludzi i zwierząt. Na ogół środki te nie są szkodliwe, jednak przyjmowanie zbyt dużych dawek przez kilka miesięcy lub lat powoduje zapadanie na tzw. „srebrzycę”, objawia się to przebarwieniem skóry, oczu i błon śluzowych na kolor niebieskoszary. Srebro nie odgrywa żadnej biologicznej roli w organizmie człowieka, a jego wpływ na zdrowie jest przedmiotem sporów. Sam metal nie jest toksyczny, ale jego związki są i mogą wykazywać działanie rakotwórcze.
8) W technice dentystycznej w postaci stopów do wytwarzania szkieletów protez oraz w postaci amalgamatów do wypełnienia zębów.
9) W bateriach słonecznych oraz kolektorach słonecznej energii cieplnej. W tych pierwszych zastosowaniach srebro stosowane jest w postaci cienkich warstw srebra lub past srebra (zawierających, co najmniej 90% srebra) jako elementy obwodów elektrycznych. W kolektorach energii słonecznej srebro stosowane jest głównie do pokrywania reflekto- rów promieni słonecznych. Panele słoneczne staja się powoli jednym z największych „pożeraczy” srebra gdyż do wytworzenia jednego kilowata ich mocy potrzeba 120 gramów srebra co przy przewidywanym w tym roku instalacji paneli o łącznej mocy około 20 mln kilowatów plasuje je w czołówce spożycia srebra.
10) W produkcji odzieży wykorzystuje się własności bakteriobójcze celem zapobieżeniu rozwojowi bakterii i grzybów, jest nieszkodliwe dla skóry natomiast bakterie rzadko się na nie uodparniają, w przeciwieństwie do antybiotyków. Srebro wprowadza się do odzieży poprzez zintegrowaniem z polimerem, z którego wytworzone są włókna (nanotechnologia) lub poprzez pokrycie srebrem włókien.
11) W związkach srebra. Srebro w związkach najczęściej posiada I stopień utlenienia np. azotan (V) srebro (I) AgNO3; dużo rzadziej na II stopniu np. fluorek srebra (II) AgF2, lub III stopniu, np. nadtlenosiarczan srebra (III) Ag2(SO5)3. Do najczęściej występujących należą: Azotan srebra, zwany lapisem lub kamieniem piekielnym, służy między innymi do posrebrzania luster, termosów itp. Bromek srebra – wrażliwy na działanie promieni świetlnych wykorzystano w fotografii. Cyjanek srebra –używany do posrebrzania galwanicznego. Jodek srebra – był używany w próbach wywołania deszczu już w roku 1948 . Tlenek srebra (I) – jest stosowany jako katoda w bateriach do zegarków. Siarczek srebra – powstający na powierzchni przedmiotów srebrnych w zetknięciu się ze związkami siarki.
NOMENKLATURA
Stosownie do światowej nomenklatury wyroby ze srebra i jego stopów podzielić można na:
- materiały ogólnego przeznaczenia,
- materiały specjalnego przeznaczenia,
- materiały na przewodniki i styki elektryczne,
- lutowia proszkowe,
- lutowia lite,
- wyroby jubilerskie,
- gąski ze srebra i jego stopów,
- materiały stomatologiczne i wyroby bimetaliczne.
1) Materiały ogólnego przeznaczenia obejmują całą grupę stopów srebra z miedzią, w tym również wytwarzanych przy użyciu technik próżniowych.
2) Grupa stopów srebra do specjalnych zastosowań, obejmie głównie stopy Ag-Al, Ag-Cu, Ag- Mn i Ag-Sm.
3) Na styki elektryczne i przewodniki stosowane są stopy Ag-Cd, Ag-Cu, Ag -Pd, Ag-Pt, Ag-Cd-Ni, Ag Cd-In-Ni-B, Ag-Cu-Cd, Ag-Cu-Ni, Ag-Cu-Ni-P, Ag- Cu-Ni-B, Ag-Cu-Ni-In, Ag- Pd-Mg, Ag- Pd-In-Zn-Sn-Mn, Ag-Zr-Ni, Ag-Zr-Ni- Cu-B oraz styki kompozytowe Ag-Ni, Ag-Ni- Zr-Nb, Ag-Ni-Zr-B i Ag-Cd-C-B.
4) Lutowia proszkowe wytwarzane są ze stopów Ag-Cu-Zn, Ag-Cu-Sb, Ag- Cu-Zn-Cd-Ni, Ag- Cu-Sn-P-In, Ag-Cu- Sn-In-B.
5) Lutowia lite wytwarzane były przez długi okres czasu wyłącznie z dodatkiem kadmu. Zawierały najczęściej 20-50 % Ag, 15-39 % Cu, 16-29 % Zn i 12-19 % Cd. Ze względu na szkodliwe działanie kadmu lutowia te systematycznie wypierane są przez lutowia bezkadmowe. Aktualnie produkowane są stopy lutownicze zawierające 25-61 % Ag, 29-41 % Zn, często z dodatkiem in¬nych pierwiastków, najczęściej cyny. Powszechnie znane są też stopy lutownicze o niższej za- wartości srebra (2-18 %) zawierające 5-7 % fosforu, resztę stanowi miedź.
6) Grupa wyrobów jubilerskich obejmuje stopy AgCu960, AgCu925, Ag- Cu916, AgCu900 i AgCu875.
7) W stomatologii, jako lutowia stosuje się najczęściej stopu AgCuZn37 z dodatkami Mn, Ni, Cd i Mg natomiast na płytki protetyczne stopy Ag- Pd-Au.
8) Grupa bimetali obejmuje następujące materiały: srebro-ind, srebro- mosiądz, srebro-miedź, srebrogerman- srebro, srebro-brąz, utleniany wewnętrznie stop srebra ze srebrem.
WYROBY
Typowymi wyrobami i półwyrobami ze srebra i jego stopów w grupach materiałów ogólnego i specjalnego przeznaczenia, materiałach na styki i przewodniki elektryczne, materiałach jubilerskich i bimetalicznych są głównie płaskie wyroby walcowane, profile, druty, rurki i pręty wyciskane oraz ciągnione a w stopy lutowniczych to taśmy, pasy, druty i pasty. Wysokie ceny srebra skłaniają jednak do poszukiwania tańszych materiałów zastępczych. Tradycyjne powłoki srebrowe w zwierciadłach są zastępowane przez aluminiowe Narzędzia i szwy chirurgiczne są zastępowane tantalowymi i ze stali nierdzewnej, podobnie stal wypiera srebro z zastawy stołowej. W wielu krajach monety są wykonywane z niklu, aluminium i stopów CuNi lub CuZn. Duży rynek wyrobów elektrycznych i elektronicznych stał się polem ostrej konkurencji ze strony złota i platynowców, które są wprawdzie droższe lecz odporniejsze na korozję. Obszarem nie do zastąpienia wydawała się przez wiele lat fotografia lecz w ostatnich latach wprowadza się czarno-białe techniki bez srebrowe, kserografię, wideo i scanning. Podstawowym produktem handlowym jest srebro rafinowane elektrolitycznie o czystości 99,9-99,99% Ag. W handlu surowcami znajdują się również szlamy srebronośne (w tym szlamy fotograficzne 5-30% Ag), metal dore, srebronośne koncentraty różnych metali oraz związki chemiczne, jak AgNO3, popioły różnorodnych filmów i przedatowanych papierów fotograficznych, siatki zużytych katalizatorów, odpady przemysłu elektrycznego i elektronicznego, jak kontakty, przełączniki, akumulatorki Ag-Zn. Monety srebrne mają różną zawartość Ag: funty sterlingi 92,5%, dolary USA 90% (w obydwu przypadkach w stopie z miedzią), okolicznościowe złote polskie edycji od 1989 r. 62,5-99,9%, a z wcześniejszych lat powojennych zwykle 50-75%, monety srebrne niektórych krajów zaledwie 40%. Srebrna zastawa stołowa zawierała na ogół 92,5% lub 80% Ag, platerowana
zastawa 4-5% Ag, a stare indyjskie przybory srebrne i biżuteria 90-95% W odróżnieniu od dość regularnej dostawy odpadów przemysłowych, monety, zastawa stołowa, medale pamiątkowe i biżuteria trafiają nieraz na rynek w trudnych do przewidzenia ilościach. W Polsce, mimo że jesteśmy znaczącym producentem srebra w świecie, przetwórstwo tego metalu nie zostało rozwinięte. Prawie cała produkcja sprzedawana jest w postaci nieprzetworzonego metalu. Z grup wyrobów poza jubilerskich i dekoracyjno- użytkowych przetwarza się jedynie niewielką ilość srebra z przeznaczeniem na monety i medale, styki elektryczne i lutowia.
„W Polsce, znaczącego producenta srebra w świecie, przetwórstwo tego metalu nie zostało rozwinięte. Prawie cała produkcja sprzedawanajest w postaci nieprzetworzonego metalu”.

Opracował dr inż. Jerzy Nowakowski, W opracowaniu wykorzystano J. Stabrawa, Z. Rdzawski: "Srebro-perspektywy-zastosowanie" materiały Konferencji Metale Szlachetne, 2003r.

[ drukuj ]


Źródło wiadomości:
4(14)




Wydawca    Redakcja    Prenumerata    Reklama    Pomoc    Polityka prywatności    
Wszelkie prawa zastrzeżone.