UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA Y GEOGRÁFICA
E.A.P. INGENIERÍA METALÚRGICA
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
ÍNDICE RESUMEN ............................................. ................................................................... ............................................ ............................................ ............................. ....... 3 ................................................................... ............................................ ........................................ .................. 4 INTRODUCCIÓN ............................................. ................................................................ ............................................ ............................................ ................................. ........... 5 LA PLATA .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................ ................................. ........... 7 HISTORIA ..........................................
CARACTERÍSTICAS. ............................................................ .................................................................................. ........................................ .................. 8 ......................................... 9 PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA PLATA ......................................... ....................................................... ............................................. ......................... .. 9 PROPIEDADES MECÁNICAS ..................................
CARACTERÍSTICAS DE LA MASA ...................................................... ..................................................................... ................ 10 PROPIEDADES TÉRMICAS ........................................................... ................................................................................. ....................... 10 .................................................................. .................................. ........... 10 PROPIEDADES ELÉCTRICAS ........................................... ....................................................... ............................................. ........................... .... 11 PROPIEDADES QUÍMICAS .................................. .................................................................. ...................................... ............... 16 ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN ...........................................
PRODUCCIÓN MINERA ........................................... ................................................................. ............................................ ........................ 16 .................................................................. ............................................. ............................................. ....................... 17 RESERVAS ........................................... ................................................................... ............................... ........ 19 DEMANDA DE PLATA EN 2015 ............................................ ................................................................. ............................................ ............................................ ...................................... ................ 20 USOS ........................................... ............................................ 25 NIVELES DE LA PLATA EN EL MEDIO AMBIENTE ............................................ .................................................................. ............................................. ............................................. ....................... 27 ALEACIONES ........................................... .................................................................................... ................................... ............ 27 ALEACIÓN Ag – Cu. .............................................................
PLATA DE GRANO FINO (Ag – Ni) ...................................................... ..................................................................... ................ 30 ALEACIÓN Ag – Pd ............................................ .................................................................. ............................................ ............................... ......... 32 .................................................................. ............................................ .......................................... .................... 34 BIBLIOGRAFÍA ............................................
2
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
RESUMEN Debido a sus características técnicas, las aleaciones de plata se utilizan en todas las aplicaciones industriales que precisen de uniones de alta resistencia entre distintos metales. Estas aleaciones son aptas para todos l os metales habituales, exceptuando al aluminio y sus aleaciones. La mayor parte de su producción se obtiene como subproducto del tratamiento de las minas de cobre, zinc, plomo y oro. En esta monografía se va a informar acerca de las ventajas y propiedades que tiene este metal, así como también sus respectivas aleaciones como Ag-Cu, AgNi, Ag-Pd, etc.
ABSTRACT Due to their technical characteristics, silver alloys are used in all industrial applications requiring high strength bonds between dif ferent metals. These alloys are suitable for all common metals, except aluminum and its alloys. Most of its production is obtained as a by-product of the treatment of copper, zinc, lead and gold mines. In this monograph we will inform about the advantages and properties of this metal, as well as its respective alloys such as Ag-Cu, Ag-Ni, Ag-Pd, etc.
3
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
INTRODUCCIÓN La plata es uno de los metales con los que más familiarizados estamos puesto que su aparición en la vida cotidiana es muy frecuente, sobre todo si tenemos en cuenta que se ha empleado en la acuñación a lo largo de la historia. La plata es uno de los metales de uso más común y de mayor historia. Respecto a sus fuentes, la plata se produce de forma orgánica en minerales como en la argentita. También puede obtenerse mediante refinación de cobre electrolítico y existen tanto depósitos naturales como refinerías en todo el mundo. Obviamente, su uso más común es el de la acuñación, por otra parte, también se emplea en numerosas aleaciones y es un elemento fundamental en fotografía. En el campo de la electrónica, debido a su excelente conductividad, se la utiliza para circuitos integrados, teclados de ordenadores. En el montaje de ordenadores, se utiliza una aleación integrada por plata pura en los contactos que unen a la placa madre con el disipador, para favorecer la refrigeración. En baterías eléctricas de plata-zinc y plata-cadmio de alta capacidad.
4
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
LA PLATA Elemento químico, símbolo Ag, número atómico 47 y masa atómica 107.870. Es un metal lustroso de color blanco-grisáceo. Desde el punto de vista químico, es uno de los metales pesados y nobles; desde el punto de vista comercial, es un metal precioso. Hay 25 isótopos de la plata. Sus masas atómicas fluctúan entre 102 y 117. La plata pura (también llamada plata fina) exhibe la más alta conductividad eléctrica y térmica de todos los metales. También es resistente a la oxidación. Las desventajas principales son su baja resistencia mecánica al desgaste, la baja temperatura de reblandecimiento y especialmente su fuerte afinidad con el azufre y los compuestos de azufre. En presencia de compuestos que contienen azufre y azufre, se forman en su superficie capas de sulfuro de plata de color pardo a negro. Estos pueden causar una mayor resistencia de contacto o incluso el fallo total de un dispositivo de conmutación si no se destruyen mecánica, eléctricamente o térmicamente. Otras debilidades de los contactos de plata son la tendencia a soldar bajo la influencia de sobrecorrientes y la baja resistencia contra la transferencia de material cuando se conmutan cargas de CC. En ambientes húmedos y bajo la influencia de un campo eléctrico la plata puede fluir (migración de plata) y causar cortocircuito eléctrico entre los caminos de corriente adyacentes. En la mayor parte de sus aplicaciones, la plata se alea con uno o más metales. La plata, que posee las más altas conductividades térmica y eléctrica de todos los metales, se utiliza en puntos de contacto eléctricos y electrónicos. También se emplea mucho en joyería y piezas diversas. Entre las aleaciones en que es un componente están las amalgamas dentales y metales para cojinetes y pistones de motores. La plata es un elemento bastante escaso. Algunas veces se encuentra en la naturaleza como elemento libre (plata nativa) o mezclada con otros metales. Sin embargo, la mayor parte de las veces se encuentra en minerales que contienen compuestos de plata. Los principales minerales de plata son la argentita, la cerargirita o cuerno de plata y varios minerales en los cuales el sulfuro de plata está combinado con los sulfuros de otros metales. Aproximadamente tres 5
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
cuartas partes de la plata producida son un subproducto de la extracción de otros minerales, sobre todo de cobre y de plomo. La plata pura es un metal moderadamente suave (2.5-3 en la escala de dureza de Mohs), de color blanco, un poco más duro que el oro. Cuando se pule adquiere un lustre brillante y refleja el 95% de la luz que incide sobre ella. Su densidad es 10.5 veces la del agua. La calidad de la plata, su pureza, se expresa como partes de plata pura por cada 1000 partes del metal total. La plata comercial tiene una pureza del 999 (ley 0.999). Aunque la plata es el metal noble más activo químicamente, no es muy activa comparada con la mayor parte de los otros metales. No se oxida fácilmente (como el hierro), pero reacciona con el azufre o el sulfuro de hidrógeno para formar la conocida plata deslustrada. El galvanizado de la plata con rodio puede prevenir esta decoloración. La plata no reacciona con ácidos diluidos no oxidantes (ácidos clorhídrico o sulfúrico) ni con bases fuertes (hidróxido de sodio). Sin embargo, los ácidos oxidantes (ácido nítrico o ácido sulfúrico concentrado) la disuelven al reaccionar para formar el ion positivo de la plata, Ag+. Este ion, que está presente en todas las soluciones simples de compuestos de plata solubles, se reduce fácilmente a metal libre, como sucede en la deposición de espejos de plata por agentes reductores orgánicos. La plata casi siempre es monovalente en sus compuestos, pero se conocen óxidos, fluoruro y sulfuro divalentes. Algunos compuestos de coordinación de la plata contienen plata divalente y trivalente. Aunque la plata no se oxida cuando se calienta, puede ser oxidada química o electrolíticamente para formar óxido o peróxido de plata, un agente oxidante poderoso. Por esta actividad, se utiliza mucho como catalizador oxidante en la producción de ciertos materiales orgánicos.
6
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
HISTORIA La plata ha sido un activo multifacético a largo de la historia; es uno de los siete metales conocidos desde la antigüedad, se menciona en el libro del Génesis. Se constató como un metal libre y fácilmente trabajado en forma útil, ampliamente utilizado por el hombre desde sus principios; los montones de escoria hallados en Asia Menor e islas del mar Egeo, indican que el metal comenzó a separarse del plomo al menos cuatro milenios antes de nuestra era. Su nombre proviene de una evolución del adjetivo "plattus", procedente del latín medieval, significando "ancho, aplanado" y posteriormente "lámina metálica”, se utilizó para nombrar los lingotes del metal que los romanos habían llamado "argentum" (el origen del símbolo Ag). El vocablo en latín argentum quiere decir arg para “blancos” o “brillantes” y del griego ἄργυρος. La raíz indo -europea de
esos vocablos, tanto del latín como del griego, significa brillante. Las propiedades del metal, su color blanco, brillo imperecedero, insensible al fuego, raro y poco frecuente justificó la atribución del metal junto con el oro, que ambos no eran sino regalos de la naturaleza, formados uno por la influencia de la Luna, y el otro por el del Sol, con propiedades que no tenían otros minerales; de aquí se derivan los primeros intentos de los alquimistas de transformar otros minerales en oro y plata. La plata, como el resto de los metales, sirvió para la elaboración de armas de guerra y luego se empleó en la manufactura de utensilios y ornamentos de donde se extendió al comercio al acuñarse las primeras monedas de plata y llegando a constituir la base del sistema monetario de numerosos países. La belleza, el peso y la falta de corrosión de la plata la han hecho un depósito de valor y, por tanto, uno de los primeros metales para ser utilizado como un medio de intercambio. Tiene una belleza natural legendaria, tiene una historia de 5000 años como activo financiero y monetario, es una mezcla entre un producto básico y un activo financiero por lo que el metal ocupa un espacio notable en los mercados financieros en el mundo. El Río de la Plata en Sudamérica, primeramente, nombrado mar Dulce por Juan Díaz de Solís en 1516 debe su actual nombre a Sebastián Caboto, quien creyó 7
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
que allí abundaba el precioso metal y de donde tomará el nombre la Argentina, un mineral con contenido de plata.
CARACTERÍSTICAS La plata pura es un metal brillante, resistente, dúctil y maleable, de todos los metales tiene el color blanco óptico reflectivamente más alto y la conductividad térmica y eléctrica más alta, presenta un brillo blanco metálico susceptible al pulimiento. Desde el punto de vista químico, es uno de los metales pesados y nobles; desde el punto de vista comercial, es un metal precioso. No se oxida a temperatura ambiente, pero es atacada por azufre. Los ácidos nítrico, clorhídrico y sulfúrico atacan a la plata, pero el metal es resistente a muchos ácidos orgánicos ya hidróxido sódico y potásico. La plata es un elemento escaso en la naturaleza, de la que representa una parte en 10 millones en la corteza terrestre. Se puede encontrar en estado nativo, aunque generalmente se encuentra en minerales que contienen compuestos de plata, como con azufre (Argentita, Ag 2S), arsénico (Proustita, Ag3 AsS3), antimonio (Pirargirita, Ag3SbS3) o cloro (plata córnea, AgCl) siendo sulfuros y sulfosales su forma principal, la mayor parte de su producción aproximadamente las tres cuartas partes se obtiene como un subproducto, sobre todo del cobre y plomo. Muchos son los minerales que contienen plata entre los que están: Acantita(Ag2S), Aguilarita(Ag4SeS), Alargento(Ag1-xSbx)(x (AgPbSb3S6),
Argirodita
(Ag8GeS6),
Balkanita
, Andorrita
≈ 0.09-0.16)
(Ag5Cu9HgS8),
Boleíta
(KAg9Pb26Cu24Cl62(OH)48), Bromargirita (AgBr), Clorargirita (AgCl), Cuadratita Ag(Cd,Pb)AsS3,
Discrasita
(Ag3+xSb1-x)(x≈0,2),
Estefanita
(Ag5SbS4),
Eugenita(Ag11Hg2), Fettelita (Ag24HgAs5S20), Freibergita (Ag6Cu4Fe2Sb4S13), Lodargirita
(AgI),
Jalpaíta
(Ag3CuS2),
(AgPbAsS3),
Lengenbachita
Mckinstryíta
(Ag,Cu)2S,
Moschellandsbergita
Krennerita
(Ag4Cu2Pb18 As12S39),
Miargirita
(Ag 2Hg3),
(AgSbS2), Petzita
(Au,Ag)Te2, Matildita Pavonita
(Ag3 AuTe2),
Marrita (AgBiS2),
(AgBi3S5), Pearceíta
Cu(Ag,Cu)6 Ag9 As2S11, Pirostilpnita (Ag3SbS3), Polibasita Cu(Ag,Cu)6 Ag9Sb2S11, 8
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
Pirquitasita (Ag2ZnSnS4), Quetzalcoatlita (Cu2+)3Zn6(Te6+)2O12(OH)6·(Ag,Pb,-)Cl Samsonita
(Ag4MnSb2S6),
Schachnerita
(Ag1.1Hg0.9),
Routhierita Silvanita
Tl(Cu,Ag)(Hg,Zn)2(As,Sb)2S6,
(AgAuTe4,
Sternbergita
(AgFe2S3),
Stromeyerita CuAgS, Uchucchacuaíta (AgMnPb 3Sb5S12), Stutzita (Ag5xTe3)(x=0.24-0.36),
Uytenbogaardtita
(Ag3 AuS2),
Weishanita
(Au,Ag)1.2Hg0.8,
Xantoconita Ag3 AsS3, Yodargirita AgI.
PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA PLATA PROPIEDADES MECÁNICAS
Propiedades de tracción. Típicamente: resistencia a la tracción, 125
MPa (18 ksi) para hilo de diamante de 5 mm (0,2 pulgadas) recocido a 565 ° C (1050 F); Límite de elasticidad (método divisor), 54 MPa (7,9 ksi). Véase también Fig. 1.
9
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
Dureza. La investigación sobre el efecto del oxígeno sobre la dureza de
la plata recocida de varias purezas indica que la oxidación de las impurezas durante los recocidos oxidantes generalmente provoca un aumento sustancial de la dureza superficial y restringe el crecimiento del grano, efectos que están ausentes en la plata espectroscópicamente pura. La plata muy pura tenía una dureza de 25 HV después de un recocido de hidrógeno a 650 ° C (1200 ° F), y 27 HV después del recocido en aire a 650 ° C (1200 ° F).
El coeficiente de Poisson. 0,37 para el material recocido; 0,39 para
materiales duros.
Módulos elásticos. Tensión, 71 GPa (10,3 x 106 psi).
CARACTERÍSTICAS DE LA MASA
Densidad. 10,49 g/cm3 (0,379 lb/in3) o 5,527 onzas troy/in 3 a 20 °C (68
°F). La densidad se reduce por trabajo en frío y probablemente por oxígeno.
PROPIEDADES TÉRMICAS
Punto de fusión. Para plata libre de oxígeno, 961,93 °C (1763,5 °F).
Coeficiente de expansión térmica lineal. 19.68 μ.m/m.K (10.93
μ.in/in.°F) de 0 a 100ºC (32 a 212ºF); 20.61 μ.m/m.K (11.45 μm/pulg.° F)
entre 0 y 500 °C (32 a 930 ° F).
Calor específico. 0.234 kJ/kg.K (0,056 Btu/lb.F) a 0 °C, 0.237 kJ/kg.K
(0,0568 Btu/lb.F) a 100º (212ºF).
Conductividad térmica. 418,68 W/m·K (2902 Btu·in/ft 2·h·°F) a 0 °C
(32°F).
PROPIEDADES ELÉCTRICAS
Conductividad eléctrica. Efecto de la reducción porcentual para un
alambre de diamante de 2,3 mm (0,091 pulgadas) extremadamente puro a 20 °C (68 °F): La conductividad eléctrica del alambre estirado comercial puede ser mucho menor que 98 a 99%.
Resistividad eléctrica. 1,59 μΩ · cm a 0 ° C (32 ° F); 177 μΩ · cm a 20 °
C (68 ° F) para hilo recocido de 2,3 mm (0,091 pulgadas) de diámetro;
10
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
coeficiente de temperatura, 4,1x10 -3/ °C (6,5x10-3 μΩ·cm/°C) de 0 a 100ºC (32 a 212 ºF).
PROPIEDADES QUÍMICAS
Comportamiento general de corrosión. La plata no parece oxidarse a
temperatura ambiente en el aire y, por tanto, difiere del cobre, pero es atacada y ennegrecida por el ozono. El óxido de plata, sin embargo, existe y tiene una resistividad extremadamente alta. El azufre ataca rápidamente a la plata, como lo hace el cobre, y la tasa de deslustre de la plata en la atmósfera interior se determina por el suministro de átomos de azufre, porque el revestimiento no es protector. Este sulfuro disminuye la reflectividad de la plata y también aumenta la resistencia de contacto eléctrico, particularmente a corrientes bajas, porque es de carácter noóhmico. La tasa de sulfuración de plata en interiores en una ciudad grande es del orden de 7 mg / m2 · d. Se ha hecho mucho trabajo en la búsqueda de una aleación de alta plata resistente al deslustre, pero parece que se requieren substanciales adiciones de metales nobles para lograr este objetivo, siendo necesario un 50% Pd o un 70% Au para una resistencia completa. Se han utilizado varias placas protectoras para proteger la plata contra el deslustre. De éstos, la placa del rodio aplicada sobre una placa muy fina del níquel es la más acertada y mantiene una apariencia agradable, pero se utiliza poco.
Resistencia a agentes corrosivos específicos. La plata es resistente al
ácido acético y se ha utilizado para los condensadores que manejan este ácido. También es resistente a varios otros ácidos orgánicos y alimentos que están libres de azufre. Muestra buena resistencia al fenol ya los ácidos fluorhídrico y fosfórico, siempre que éstos estén sustancialmente libres de azufre. La plata es atacada por todos los metales fundidos de bajo punto de fusión, como mercurio, sodio y potasio y sus mezclas, plomo, estaño indio y bismuto; Por lo tanto, se debe evitar el uso de plata en los intercambiadores de calor y otros dispositivos que emplean medios de transferencia de calor líquido-metal. 11
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
La plata es resistente a los hidróxidos de sodio y de potasio, se utiliza en el laboratorio para las fusiones cáusticas, y también se ha considerado para el equipo grande. Sin embargo, la plata se arrastra a las temperaturas de fusión de estos hidróxidos, y su uso para equipos grandes requeriría recipientes de apoyo. Es atacado por bromo húmedo, yodo y cloro, y vigorosamente por HCl, HI y HBr. Los cianuros alcalinos, en presencia de aire u otros agentes oxidantes, disuelven rápidamente la plata. El ácido nítrico que contiene rastros de ácido nitroso ataca la plata vigorosamente, al igual que el ácido sulfúrico concentrado caliente. El ácido sulfúrico diluido caliente también ataca a la plata. Resumen:
Color: blanco neto y admite un pulido brillante
Dureza Mohs: 2.5 a 3.
Maleable, Dúctil (menos que el oro)
Número atómico: 47
Valencia: 1
Estado de oxidación: +1
Electronegatividad: 1,9
Radio iónico (nm): 0,126
Radio atómico (nm): 0,144
Configuración electrónica: [Kr] 4d10 5s1
Primer potencial de ionización (kj/mol): 758
Segundo potencial de ionización (kj/mol): 2061
Potencial estándar: 0,779 V (Ag+ / Ag)
Masa atómica (g/mol): 107,87 g.mol -1
Densidad (g/cm3 a 20°C): 10,5
Punto de ebullición (ºC): 2212 °C
Punto de fusión (ºC): 962 °C
Estructura cristalina: FCC
Calor específico: 232J/(K.kg)
Conductividad eléctrica: 63x106S/m
Conductividad térmica: 429 W/ (K.m) 12
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
ABUNDANCIA Y OBTENCIÓN La
plata
se
encuentra nativa,
Ag2S), arsénico (proustita, Ag3SbS3) o cloro (plata
córnea,
combinada
con azufre (argentita,
Ag3 AsS3), antimonio (pirargirita, AgCl), formando
un
numeroso
grupo
de minerales de plata. El metal se obtiene principalmente de minas de cobre, cobre-níquel, oro, plomo y plomo-cinc de México, Canadá, el Perú y los EE.UU. La metalurgia a partir de sus minerales se realiza fundamentalmente por la cianuración: Ag2S + 4 KCN → K2S + 2 KAg(CN)2
PRODUCCIÓN MINERA La producción minera de plata aumentó en un 2% en 2015. El a umento de la oferta minera de plata fue liderado por México y Perú. La producción minera de plata de México aumentó en un 2% en 2015. Fresnillo, la empresa minera de plata más grande del mundo, con minas en México, duplicó su producción minera de plata en 2015. Perú, el segundo país minero de plata más importante del mundo, aumentó su producción minera de plata en un 10% en 2015. En 2014 Perú extrajo 123 millones de onzas de plata. En 2015 Perú aumentó su producción minera de plata en 13 millones de onzas hasta los 136 millones onzas de plata. México y Perú producen el 40% de la oferta mundial minera de plata. China es el tercer productor minero de plata del mundo y el primero en producción minera de oro. La producción minera de plata de China ha caído en 2015, pero no es relevante para la oferta y demanda mundial porque los chinos utilizan toda su producción de plata a nivel doméstico. Los diez países más importantes productores mineros de plata son: México, Perú, China, Rusia, Australia, Chile, Bolivia, Polonia, EE.UU. y Argentina. Entre los diez generan el 80% de la producción mundial minera de plata. Los diez países generaron una oferta minera de plata en 2015 de 750 millones de onzas
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
de los 900 millones de onzas de plata minadas en 2015 en todo el planeta. La producción de plata aumentó en 2015, a pesar de que el precio fuera un 20% más bajo que en 2014, porque las empresas mineras necesitaban vender para poder seguir operando sus minas.
RESERVAS Perú es el país con las mayores reservas de plata en el mundo, concentrando el 21% de las reservas de este metal precioso estimadas en un total de 570,000 toneladas métricas, informó hoy la Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía (SNMPE). El gremio mineroenergético –citó- que según el United States Geological Survey (USGS), nuestro país tiene reservas de plata del orden de 120,000 toneladas métricas (TM). La SNMPE precisó que al Perú le siguen en el ranking de países con mayores reservas de plata, Australia y Polonia con 85,000 TM cada uno, Chile con 77,000 TM, China con 43,000 TM y México con 37,000 TM.
Asimismo, explicó que de las 27,300 toneladas métricas de plata que se reportaron como producción a nivel mundial en el 2015, el Perú respondió por el
17
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
15% (4,102 toneladas), lo que le permitió ubicarse como el segundo productor mundial de este metal precioso. Cabe señalar que el primer productor mundial de plata es México con una producción de 5,400 toneladas métricas y que en el ter cer puesto se sitúa China con 4,100 TM y en el cuarto lugar Australia con 1,700 TM. La Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía explicó que en el año 2015 la minería argentífera peruana registró un crecimiento de 8.6% al obtener una producción de 4,102 toneladas versus las 3,777 TM reportadas en el
2014. En el quinquenio 2011 – 2015 las exportaciones de plata del Perú sumaron los 1,377 millones de dólares y los principales mercados destino fueron Estados Unidos, Canadá, Brasil y Suiza.
Rango
Estado
Reservas Mundiales de Plata en 2015 (ton/año)
1
Perú
120000
2
Australia
85000
3
Polonia
85000
4
Chile
77000
5
China
43000
6
México
37000
7
Estados Unidos
25000
18
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
DEMANDA DE PLATA EN 2015 Aunque las empresas mineras de plata aumentaron su producción en 2015, la demanda de plata superaba la oferta creciendo en un 3,5% en 2015. El 50% de la demanda en 2015 fue industrial, cayendo un 4% en 2015 en comparación con 2014. Sin embargo, la demanda de plata de la industria de paneles solares aumentó un 20%. La demanda de plata en el sector de la joyería aumentó en 1% hasta los 225 millones de onzas acaparando el 20% de la demanda total de plata. La demanda de monedas y lingotes de plata aumentó un 25% en 2015. La demanda total de esta industria fue de 300 millones de onzas representando el 30% del total de la demanda. En 2005 la demanda de plata para monedas y lingotes de plata representaba sólo el 5% del total.
Tendencia de la producción mundial de plata
19
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
Costo de la plata por oz el día 22/06/2017 a las 00:40 am.
USOS En aplicaciones comerciales, las propiedades químicas especiales, la conductividad térmica y eléctrica superior, la alta reflectividad, la maleabilidad, la ductilidad y / o la resistencia a la corrosión de la plata justifican su alto coste inicial. Además, se han establecido aplicaciones en fotografía, soldadura, baterías, medicinas, odontología, espejos retrovisores (espejos de espalda plateada pueden hacer uso más significativo a medida que se desarrolla la tecnología solar), rodamientos, catalizadores, monedas y barras de control nuclear. El uso de la plata en la fotografía se basa en la capacidad de las sales de haluro de plata expuestas para someterse a un proceso de amplificación de imagen secundaria llamado desarrollo. En las soldaduras de plata, el factor de control es la temperatura de fusión bastante baja de las aleaciones y su capacidad para humedecer diversos metales básicos a temperaturas por debajo de los puntos de fusión de los metales a unir. Dichas aleaciones no se disuelven ni atacan el acero en uso normal, son dúctiles, tienen una resistencia suficiente sobre una amplia gama de temperaturas y son capaces de unirse a una amplia variedad de materiales. Las aleaciones de plata están encontrando cada vez más el uso como reemplazos para la soldadura del plomo-estaño usada tradicionalmente en plomería residencial. La plata que contiene cantidades variables de óxido de cadmio disperso (≤20% CdO) se usa en contactos eléctricos de media y alta tensión (ver el artículo 20
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
"Materiales de contacto eléctrico" en este volumen). En este material compuesto, la plata imparte buena conductividad eléctrica y térmica, así como baja resistencia al contacto superficial, y el óxido de cadmio dispersado mejora la resistencia de unión y la soldabilidad y proporciona buena resistencia a la erosión del arco. La susceptibilidad de los contactos de plata fina al sulfuro impide su uso en aplicaciones de baja corriente, baja tensión y baja fuerza de contacto. En general, no deben utilizarse por debajo de 10 V (excepto a corrientes elevadas) o en situaciones en las que una caída de tensión de 0,2 V sea problemática; Además, no son adecuados para aplicaciones en circuitos de audio de bajo nivel debido al ruido eléctrico que introducirían. La plata se utiliza en los rodamientos del motor porque tiene buenas propiedades de lubricación, así como dureza moderada, buena conductividad térmica y baja solubilidad en hierro. Las buenas propiedades mecánicas de ciertas aleaciones de plata-estañomercurio y plata-estaño-cobre-mercurio, y los pequeños cambios dimensionales que ocurren durante la colocación de estas aleaciones, son la base para el uso generalizado de plata en las amalgamas dentales. La plata esterlina (aleación de plata-cobre) conserva su posición de larga duración en usos donde el aspecto elegante es de suma importancia. Para la joyería y la vajilla, la alta reflectividad hace la plata particularmente atractiva. Se ha trabajado mucho en el desarrollo de la plata esterlina sin bordes, pero no se ha producido ninguna aleación de este tipo. Varios recubrimientos protectores delgados, como el rodio, se han utilizado en objetos de plata que no es probable que rayen. El cobre plateado, el latón, el níquel y el hierro se producen para una variedad de usos, que van desde conductores eléctricos y contactos hasta componentes para equipos químicos. La plata también se utiliza en diversos procesos químicos, incluyendo aplicaciones catalíticas tales como la producción de formaldehído o la oxidación del etileno. Los revestimientos de plata se aplican al vidrio ya la cerámica separando una goma de plata especial en el material y calentándolo entonces al calor rojo. Estos revestimientos son ampliamente utilizados en dispositivos electrónicos y aplicaciones automotrices. También se utilizan métodos químicos para aplicar 21
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
recubrimientos conductores a plásticos y vidrio como base para electroplaca. Las soluciones organometálicas que contienen plata se aplican y se disparan en la producción de conductores, bases y escudos eléctricos, calentadores de resistencia, terminales de electrodos y bases conductoras para galvanoplastia. La rápida difusión de oxígeno a través de plata a temperaturas elevadas puede ser una ventaja o desventaja dependiendo de la aplicación. Este fenómeno se ha utilizado con ventaja en la oxidación interna de componentes de aleación de metales básicos (tales como cadmio, tierras raras, cerio o calcio) en aleaciones de plata. El compuesto de plata resultante que contiene partículas de óxido fi nas y bien dispersadas se ha utilizado en aplicaciones de contacto eléctrico (véase el artículo "Materiales de contacto eléctricos" en este volumen). Electrodeposición de plata se utiliza ampliamente para aplicaciones eléctricas, electrónicas, industriales y decorativas. Los electrodepósitos pesados se pueden utilizar para la superficie del equipo químico y para los cojinetes. De la demanda de plata mundial aproximadamente el 70% se usa con fines monetarios; buena parte se emplea en orfebrería, y menores cantidades en la industria fotográfica, química y eléctrica. Por lo tanto, las principales categorías de uso incluyen: fabricación de monedas y medallas, aplicaciones industriales incluyendo los componentes eléctricos y electrónicos, joyería y platería y la fotografía. La demanda de plata en aplicaciones electrónicas y otras aplicaciones industriales se redujo, mientras que el uso de la plata en joyería, aleaciones de soldadura, monedas de plata, y fotovoltaica aumentó. El uso de pequeñas cantidades de plata en vendas y productos farmacéuticos para el cuidado de heridas e infecciones menores de la piel también va en aumento. Desde 2011, empezó la reducción del uso mundial de plata con la excepción de la moneda y la fabricación de medallas, que se incrementó en casi un 19% desde 2010. Una fuente importante de demanda de la plata se relaciona con su adquisición como inversión. Las propiedades únicas de la plata restringen su sustitución en la mayoría de las aplicaciones.
22
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
El aumento en las monedas se debió a una mayor inversión en metales preciosos como consecuencia de la lentitud del crecimiento económico y la elección de plata en lugar de oro como una inversión por el precio aún más alto de oro. A partir del año 2000 comenzó la disminución de su uso en la fotografía en respuesta a la tecnología de la cámara digital y la disminución de la producción de la película de color y papel. Aunque la plata todavía se utiliza en películas de rayos x, las instalaciones de imagen han tenido transición a los sistemas de imágenes digitales. Los principales componentes de la demanda industrial de plata son: aleaciones y soldaduras, catalizadores, eléctrica, (incluyendo la energía fotovoltaica) electrónicos y otras aplicaciones. Las Aleaciones de soldadura de plata son utilizados ampliamente en una variedad de aplicaciones, incluyendo aire acondicionado y refrigeración y distribución de energía eléctrica. También son importantes en la industria automotriz y aeroespacial. Como catalizador, la plata se puede utilizar en forma de pantallas de malla o cristales para producir ingredientes esenciales en los plásticos. Una de las aplicaciones eléctricas de plata es en baterías. La pila de óxido de plata más común fue la batería de tipo botón pequeño utilizado en calculadoras, cámaras, audífonos, juguetes y relojes, que contiene aproximadamente 35% de plata en peso. Algunas baterías de óxido de plata y plata-zinc más grandes se utilizan en aplicaciones militares. La plata también se utiliza en los conductores, contactos, fusibles, interruptores y temporizadores. Los interruptores son utilizados en teclados de computadoras, hornos de microondas, teléfonos, televisores y juguetes. Tintas y películas a base de plata se aplican para crear caminos eléctricos en placas de circuito impreso y en la identificación por radiofrecuencia (RFID). La Pasta de plata se utiliza en el 90% de todas las células fotovoltaicas de silicio cristalino, el tipo más común de célula solar, siendo este un mercado en crecimiento en los últimos años. Debido a las propiedades antibacterianas de la plata, también se utiliza en productos tales como ropa, máquinas de lavandería, zapatos y cepillos de
23
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
dientes. Plata incrustada en superficies se utiliza para reducir las infecciones por estafilococos, y los desinfectantes a base de plata se han introducido con bajo costo, opción ambientalmente sensible para su uso en los centros de atención y las instalaciones de procesamiento de alimentos. La amalgama dental ha ido en descenso en el uso, debido a su contenido de mercurio. La plata coloidal, que es una disolución de nitrato de plata y de algunos compuestos insolubles como potasio, se usa en medicina como antiséptico y bactericida. El argirol, un compuesto de plata, es un antiséptico local para ojos, oídos, nariz y garganta. Los haluros de plata también son fotosensibles (bromuro de plata, cloruro de plata y yoduro de plata), se obscurecen al exponerlos a la luz y se utilizan en emulsiones para placas, película y papel fotográfico. La plata deslustrada se utiliza mucho como catalizador oxidante en la producción de ciertos materiales orgánicos. En joyería, debido a que el precio de la plata se incrementó durante 2011, el uso de la misma disminuyó con la introducción de metales alternativos. Actualmente esto quedo atrás favorablemente y su uso se ha incrementado. En la actualidad la plata aún sigue siendo un activo financiero muy importante usado por los inversionistas privados en el mundo entero, tanto institucionales como individuales, utilizan la plata como un activo de inversión, incluso si los gobiernos ya no lo usan como dinero. En los últimos años, se han invertido montos cada vez más altos en activos relacionados con la plata. Se ha hecho todo tipo de inversiones, desde inversiones de capital en operaciones mineras relativas a la plata; en empresas de exploración de plata; contratos a futuro e incluso, en instrumentos de inversión más nuevos, como fondos comercializados en la bolsa basados en la plata. Su precio ha sido relativamente volátil a través del tiempo, uno de los principales factores que afecta el precio de la plata es la oferta disponible frente a la demanda de fabricación. En los últimos años, la fabricación de la demanda ha superado en gran medida la producción minera obligando a los participantes en el mercado a reducir las existencias para satisfacer la demanda.
24
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
Aplicaciones Industriales de metales preciosos Aplicación
Requisitos especiales
Metal o aleación
Dispositivos eléctricos y electrónicos Conductores para termistores
Libre de oxidación
Pt y Ag más aglutinante
Resistencia a la corrosión
Ag y Au
Electrodos para condensadores de aire Resistencia a la corrosión Ag y Au Fusibles
Alta conductividad y resistencia a la oxidación
Ag y Au
Industria química Septum en un sistema de purificación de hidrógeno Septum en un sistema de purificación de hidrógeno
Transmisión selectiva
Pd, 60Pd - 40Ag
Transmisión selectiva
Ag pura
Actividad
Ag
Catalizador para la producción de formaldehído a partir de metanol
Aplicaciones electroquímicas Contenedor para
Resistencia a la corrosión,
condensadores de tántalo
alta conductividad
Ag
Usos especiales Crisol para NaOH fundido
Alta resistencia a la corrosión
Ag
NIVELES DE LA PLATA EN EL MEDIO AMBIENTE La plata es relativamente rara en la corteza terrestre - 67º en orden de abundancia natural de los elementos. La abundancia de la corteza es un estimado de 0,07 mg / kg y están concentrados predominantemente en basalto (0,1 mg / kg) y las rocas ígneas (0,07 mg / kg). concentraciones de plata tienden a ser elevados de forma natural en el petróleo crudo y en el agua de las aguas termales y pozos de vapor. Las fuentes antropogénicas asociados con las elevadas concentraciones de plata en materiales no vivos incluyen fundición, sitios de desechos peligrosos, la siembra de nubes con yoduro de plata, minería metálica, desagües de aguas residuales, y especialmente la industria fotoprocesamiento. Concentraciones de plata en la biota fueron mayores en los organismos cerca de desagües de aguas residuales, plantas de galvanoplastia, residuos mineros, y las áreas de yoduro de cabeza de serie de plata que en congéneres de los sitios más lejanos (Eisler, 1997). concentraciones de plata 25
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
reportados antes de la aplicación de la toma de muestras de metal ultra-limpio, que comenzó a finales de 1980, deben ser tratados con precaución. La plata se encuentra generalmente en concentraciones extremadamente bajas en las aguas naturales debido a su baja abundancia de la corteza y la baja movilidad en el agua (US EPA, 1980). Una de las más altas concentraciones de plata grabadas en agua dulce, 38 g / litro, se produjo en el río Colorado, EE.UU., aguas abajo de una mina abandonada oro-cobre-plata, una planta de extracción de petróleo de esquisto bituminoso, una refinería de gasolina y coque, y una uranio instalación de procesamiento (US EPA, 1980). En general, concentraciones de plata en las aguas superficiales en los EE.UU. fueron más bajos durante 1975-1979 que durante 1970-1974 (ATSDR, 1990). Acerca de 30-70% de la plata en las aguas superficiales puede ser atribuida a las partículas en suspensión (Smith y Carson, 1977), dependiendo de la dureza del agua y salinidad. Las mediciones más recientes de plata en ríos, lagos y estuarios utilizando técnicas de limpieza muestran niveles de aproximadamente 0,01 g / litro para las zonas vírgenes, no contaminados y 0,010,1 g / litro en zonas urbanas e industrializados (Ratte, 1999). La plata puede permanecer unido a sedimentos oceánicos durante aproximadamente 100 años en condiciones de alto pH, alta salinidad, y altas concentraciones de sedimentos de hierro, óxido de manganeso, y los compuestos orgánicos (Wingert-Runge y Andren, 1994). Las concentraciones máximas de plata total registrado en colecciones de campo de organismos vivos, en miligramos de plata por peso seco kilogramo, fueron 1,5 en el hígado de los mamíferos marinos (Szefer et al., 1994), 2 en el hígado y 6 en el hueso de la trucha de los ecosistemas recibir precipitación de las nubes de plata de yoduro de cabeza de serie (Freeman, 1979), 7 en los riñones y 44 en el hígado de aves de un área de metales contaminados (Lande, 1977), 14 en las algas marinas y los macrófitos (Eisler, 1981), 30 en anélido toda gusanos (Bryan y Hummerstone, 1977), 110 en los hongos enteros (Falandysz y Danisiewicz, 1995), 133-185 en las partes blandas de almejas y mejillones cerca de alcantarillado y desagües de desechos mineros (Luoma y Phillips, 1988; ATSDR, 26
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
1990), y 320 en gasterópodos enteros desde el sur de San Francisco Bay (Luoma y Phillips, 1988). concentraciones de plata en los congéneres de las zonas alejadas de la contaminación antropogénico eran generalmente más bajos por 1 o más órdenes de magnitud. La acumulación de plata por organismos bentónicos de sedimentos marinos se atribuye, en parte, a la formación de complejos estables de plata con cloro, que, a su vez, favorece la distribución y la acumulación de plata (Ratte, 1999).
ALEACIONES ALEACIÓN Ag – Cu Composición: La plata esterlina debe contener al menos 92,5% de Ag. El resto
es sin restricciones, pero normalmente es de cobre porque, en general, otros metales han resultado menos deseables y son endurecedores menos eficaces. La moneda de plata es de 90% de Ag y 10% de Cu. La aleación eutéctica contiene 28,1% de Cu. Usos típicos: Las aleaciones de plata-cobre se han utilizado durante miles de
años. El cobre es eficaz en el endurecimiento de la plata, pero reduce considerablemente el punto de fusión y disminuye considerablemente las conductividades eléctricas y térmicas. La plata esterlina se utiliza para la vajilla plana y hueco y diversos artículos de la joyería. Se utilizó monedas de plata con 10% de Cu y 90% de Ag para monedas de plata estadounidenses y se usa para contactos eléctricos que operan en condiciones de servicio en las que la plata pura se considera demasiado blanda y es más probable que se corte. La aleación eutéctica de 28% de Cu encuentra algún uso como una aleación de soldadura fuerte o soldadura. Con trabajo pesado en frío, es muy fuerte y se utiliza para los contactos eléctricos de tipo resorte.
27
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
Propiedades Mecánicas:
28
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
29
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
Diagrama de fase Ag - Cu
PLATA DE GRANO FINO (Ag – Ni) La plata de grano fino (ARGODUR-Spezial) se define como una aleación de plata con una adición de 0,15% en peso de níquel. La plata y el níquel no son solubles entre sí en forma sólida. En la plata líquida sólo una pequeña cantidad de níquel es soluble como muestra el diagrama de fases de la Figura 7. Durante la solidificación de la masa fundida esta adición de níquel se dispersa finamente en la matriz de plata y elimina el crecimiento de grano grueso pronunciado después de una influencia prolongada de temperaturas elevadas.
30
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
La plata de grano fino tiene casi la misma resistencia química a la corrosión que la plata fina. En comparación con la plata pura, presenta una dureza ligeramente aumentada y una resistencia a la tracción. La conductividad eléctrica se disminuye ligeramente por esta baja adición de níquel. Debido a sus propiedades de contacto significativamente mejoradas, la plata de grano fino ha sustituido a la plata pura en muchas aplicaciones. 31
LA PLATA Y SUS ALEACIONES
ALEACIÓN Ag – Pd La adición de 30% en peso de Pd aumenta las propiedades mecánicas, así como la resistencia de la plata frente a la influencia de azufre y compuestos que contienen azufre significativamente (Tabla 7 y Tabla 8). Aleaciones con 40-60% en peso de Pd tienen una resistencia aún mayor contra sulfuro de plata formación. A estos intervalos porcentuales, sin embargo, las propiedades catalíticas del paladio pueden influir negativamente en el comportamiento de resistencia de contacto. La formabilidad también disminuye con el aumento de los contenidos de Pd. Las aleaciones de AgPd son duras, resistentes a la erosión por arco y tienen una menor tendencia hacia la transferencia de material bajo cargas DC. Por otro lado, la conductividad eléctrica disminuye a mayores contenidos de Pd. La aleación ternaria AgPd30Cu5 tiene una dureza aún mayor que la hace adecuada para su uso en sistemas de contacto deslizante. Las aleaciones AgPd se usan sobre todo en relés para la conmutación de cargas medias a mayores (> 60V,> 2A). Debido al alto precio de paladio, estos antiguos contactos sólidos han sido ampliamente reemplazados por diseños multicapa como AgNi0 .15 o AgNi 10 con una fina capa superficial de Au. Un campo de aplicación más amplio para las aleaciones AgPd permanece en los sistemas de contacto deslizantes resistentes al desgaste.
32
LA PLATA Y SUS ALEACIONES