Природные минералы серебра. Самородное серебро

  В природе серебро образует свыше 60 минералов, в которых находится в различном состоянии. Чаще всего серебро присутствует в виде сульфидных соединений с высоким содержанием серебра (до 87 %) и в рудах цветных металлов (цинка, свинца и др.).

 Из благородных металлов серебро наиболее широко распространено в природе. Содержание его в земной коре составляет 1^.10^-5 % (по массе), что в 20 раз превышает содержание золота и приблизительно равно содержанию металлов платиновой группы. Самородное серебро встречается значительно реже самородного золота, так как легче образует соединения с другими элементами.

 Самородное серебро представляет собой природный сплав с золотом, медью, железом, висмутом, ртутью, платиной и другими элементами. Встречается в виде неправильных зерен, пластинок, листочков, проволочных и нитевидных выделений. Крупные самородки чрезвычайно редки и могут достигать сотен килограммов.

 

Промышленные способы получения серебра

 Основными источниками серебра являются комплексные руды цветных металлов, из которых серебро извлекается попутно со свинцом, цинком, медью, никелем, а также золотом и ураном. Извлечение серебра из серебросодержащих минералов производится посредством амальгамии и цианирования, в зависимости от характера сырья. Полученный продукт подвергается аффинажу. Принцип аффинажа заключается в растворении серебра на аноде и осаждении его кристаллов на катоде. Осажденное серебро после фильтрации и промывки подвергается плавке. А нерастворимый анодный шлам, содержащий золото, платину подвергается дальнейшей обработке. Аффинированное серебро выпускается в слитках различной массы, в порошке, а также в гранулах. Степень чистоты серебра может достигать 99,9999 %.

 

Свойства серебра

 Серебро (Ag) – металл белого цвета, является самым электро- и теплопроводным металлом. Плотность серебра 10,50; температура плавления 963 ºC. Твердость по Бринеллю 16.7. Кристаллическая решетка - гранецентрированная кубическая.

 Полированное чистое серебро практически не изменяет свой цвет на воздухе. Однако под воздействием сероводорода воздуха со временем покрывается темным налетом - сульфидом серебра Аg₂S.. Озон также оставляет на поверхности серебра черный налет. Хром, бром, йод реагируют с ним даже при комнатной температуре. Серебро устойчиво к действию влажной среды, не взаимодействует с органическими кислотами, с растворами щелочей, азотом, углеродом, устойчиво по отношению к кислороду. Серебро устойчиво к действию соляной и плавиковой кислот. Разбавленная серная кислота также не растворяет его. Царская водка, которая растворяет золото, на поверхности серебра оставляет защитную пленку хлорида серебра. Серебро легко растворяется в азотной кислоте и концентрированной серной при нагревании. Растворяется серебро в цианистых щелочах, хорошо соединяется с ртутью, образуя серебряную амальгаму.

  Серебро - очень тягучий, пластичный и ковкий, режется ножом. Серебро тверже золота, но мягче меди. Серебро прекрасно деформируется как в холодном, так и в горячем состоянии. Очень хорошо полируется, имеет наивысшую отражательную способность. Отожженное чистое серебро имеет твердость по Виккерсу 26. Холодная обработка увеличивает твердость по Виккерсу до 95-100.

 

Области применения серебра

Благодаря своим уникальным свойствам: высоким степеням электро- и теплопроводности, отражательной способности, светочуствительности серебро имеет очень широкий диапазон применения. Его применяют в фотографии, электронике, электротехнике, точном приборостроении, ракетостроении, медицине, для защитных и декоративных покрытий, для изготовления монет, медалей и других памятных изделий.

 На протяжении многих столетий серебро широко используется в ювелирном производстве, что связано с высокими декоративными свойствами серебра, а также с его уникальной пластичностью. Ювелирные изделия из серебра часто выполняются техникой «скани» - узора из тонкой проволоки. Из серебра изготавливают нити для серебряного шитья, декоративные покрытия. Серебро применяют для изготовления монет, медалей и других памятных изделий. В электронной промышленности, а также для изготовления ювелирных изделий используется как чистое серебро, так и его сплавы с медью и платиной.

 Чистое серебро, как и чистое золото, слишком мягкое, поэтому обычно используют серебряные сплавы

 

Серебряные сплавы

 Для сплавов серебра используют разные металлы, но наиболее предпочтительна медь, поскольку она существенно упрочняет сплав, не понижая блеска серебра.

 Серебряные сплавы менее разнообразны, чем золотые, все сходны по цвету, близки по механическим свойствам и, как уже указывалось, имеют один легирующий компонент.

 

Серебряно-медные сплавы

 Сплавы имеют белый цвет. С увеличением содержания меди сплав становится желтоватым. Указанные сплавы пригодны для всех видов холодной обработки и литья. Сплавы с более низким содержанием серебра обладают лучшими литейными свойствами. С повышением содержания меди в сплаве увеличивается его твердость.

 Для нанесения черни и эмалирования рекомендуются сплавы с более высоким содержанием серебра.

Эти же сплавы рекомендуются для филигранных работ, т. е. сплавы с более высоким содержанием серебра.

Диаграмма состояния сплавов системы Аg-Сu относится к эвтектическим диаграммам с ограниченной растворимостью. Максимальная растворимость меди в серебре при температуре эвтектического превращения 779 °С достигает 8,8 %. Эвтектика (71,5 % Аg, 28,5 % Сu) состоит из смеси αи b-кристаллов твердых растворов. Сплавы, содержащие 91,2-71,5 % Аg, являются доэвтектическими, а 71,5-8 % Аg - заэвтектическими. В ювелирном деле, как правило, используются сплавы, содержащие более 71,5 % Аg.

 Сплавы системы Аg-Сu подвергаются термической обработке, т.к. медь ограниченно растворима в серебре и ее растворимость изменяется с температурой. Режим термообработки состоит в закалке сплава с температуры 700 °С, охлаждающая среда - вода.

 Для повышения пластичности сплава рекомендуется закалка в воде. Повысить твердость можно путем термического старения - нагрева до температуры, достаточной для начала рекристаллизации и выдержки при этой температуре в течение длительного времени.

Оптимальных условий старения достигают путем выдержки при 300 °С и медленного охлаждения. Наибольшее значение твердости при старении происходит у сплава с 92,5 % Аg. После старения твердость увеличивается в 2,5-3 раза (до 1600 НВ). Упрочнение сплавов происходит за счет выделения из перенасыщенного твердого раствора мелкодисперсных частиц b-фазы, которые обогащены медью и обеспечивают повышение прочностных свойств. Механические свойства серебра существенно зависят от содержания в них меди. Так, увеличение концентрации меди с 5 (СрМ 950) до 20 % (СрМ 800|) приводит к повышению прочности на 30 %, а твердости - на 60 % при одновременном снижении пластичности.

Изменяя режимы термообработки, можно получать различные свойства сплава. Это связано с тем, что при нагреве сплава растворимость меди в серебре увеличивается и при температуре вся медь, содержащаяся в сплаве, растворяется в серебре. Если сплав с этой температуры охлаждать с большой скоростью, медь сохранится в твердом растворе, и в результате получится мягкий и пластичный сплав. При невысокой скорости охлаждения (например, на воздухе) медь будет выделяться из раствора, при этом наблюдается дисперсионное твердение сплава. При очень малой скорости охлаждения в печи результат будет аналогичным охлаждению в воде.

 Технологическая операция, которую следует сделать после выполнения пайки серебряных сплавов: нагреть изделие до 280ºC и выдержать в течение 2,5 часов. Охладить в смеси 1 части азотной кислоты с 8 частями воды и отполировать.