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Aleación no tóxica de bajo punto de fusión

Aleación no tóxica de bajo punto de fusión


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Estoy buscando una aleación con baja temperatura de fusión (<350 ° C) que no sea tóxica cuando esté en contacto directo y constante con la piel, los alimentos y en general en el entorno doméstico. Mi aplicación es una soldadura que se puede utilizar para soldar un anillo.


No soy metalúrgico, lo que probablemente deberías preguntar ... pero hay esto que encontré:

Aleaciones fusibles de bajo punto de fusión

Tanto el cadmio como el plomo son tóxicos, pero el bismuto, el indio y el estaño no lo son. Una aleación de esos podría ser lo que estás buscando. El indio eleva el precio considerablemente, ya que es algunas magnitudes más caro que el bismuto y el estaño.


Aleaciones de soldadura

La soldadura es un material metálico que se utiliza para conectar piezas de trabajo metálicas. La elección de aleaciones de soldadura específicas depende de su punto de fusión, reactividad química, propiedades mecánicas, toxicidad y otras propiedades. Por lo tanto, existe una amplia gama de aleaciones de soldadura, y solo las principales se enumeran a continuación. Desde principios de la década de 2000, varias directrices gubernamentales de la Unión Europea, Japón y otros países desaconsejan el uso de plomo en las aleaciones de soldadura [1], como la Directiva de restricción de sustancias peligrosas y la Directiva de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos.


Contenido

El metal de madera es útil como soldadura de bajo punto de fusión, metal de fundición a baja temperatura, fluido de acoplamiento de alta temperatura en baños de calor y como elemento de válvula fundido al fuego en sistemas de rociadores contra incendios en edificios. Los cilindros de gas médico en el Reino Unido tienen un sello de metal de Wood, que se derrite en el fuego, lo que permite que el gas escape y reduce el riesgo de explosión de gas.

El metal de madera se usa comúnmente como relleno al doblar tubos de metal de paredes delgadas. Para este uso, la tubería se llena con metal de Wood fundido. Una vez que este relleno se solidifica, el tubo se dobla. El relleno evita que el tubo se colapse. Luego, el metal de la madera se elimina por calentamiento, a menudo por inmersión en agua hirviendo.

Otros usos incluyen hacer aberturas y bloques con forma personalizada (por ejemplo, recortes de haz de electrones y bloques pulmonares) para tratamientos de radiación médica, hacer moldes de llaves que son difíciles de duplicar de otra manera [4] [5] y hacer incrustaciones de metal en madera.

El metal de madera es útil en talleres mecánicos y laboratorios técnicos cuando se necesitan medios alternativos para sujetar piezas delicadas. Se utiliza como una capa endurecida adicional para permitir el agarre y mecanizado adecuados de un objeto. El objeto se sumerge en el metal de Wood fundido para recubrirlo total o parcialmente, formando una capa de unos pocos milímetros hasta unos centímetros de espesor, dependiendo de cómo se sujetará el objeto en su lugar. Después de enfriar, el nuevo conjunto se sujeta por medios convencionales. Este método es más útil para piezas de trabajo únicas o de producción limitada, cuando la construcción de una plantilla especial de sujeción o sujeción no sería rentable ni ofrecería la máxima capacidad de sujeción.

El metal de madera también es útil para reparar antigüedades. Por ejemplo, una pieza de chapa doblada puede repararse fundiendo un troquel de metal de Wood a partir de un ejemplo intacto: la baja temperatura de fusión del metal de Wood hace que sea poco probable que dañe el original, y la pieza dañada se puede sujetar en el troquel y apretó lentamente para darle forma de nuevo.

El metal de Wood ha sido utilizado durante mucho tiempo por los entusiastas de los ferrocarriles modelo para agregar peso a las locomotoras, aumentando la tracción y la cantidad de automóviles que se pueden tirar.

El metal de Wood también se utiliza en la fabricación de electrodos extracelulares para el registro electrofisiológico de la actividad neuronal. [6]

Como otras aleaciones fusibles, p. Ej. El metal de Rose, el metal de Wood se puede utilizar como medio de transferencia de calor en baños calientes. Los baños calientes con metales de Rose y Wood no se utilizan habitualmente, pero se emplean para temperaturas superiores a 220 ° C (428 ° F). [7]

El metal de madera tiene un módulo de elasticidad de 12,7 GPa y un límite elástico de 26,2 MPa. [8]

El metal de la madera es tóxico porque contiene plomo y cadmio, y la contaminación de la piel desnuda se considera dañina. También se sabe que el vapor de las aleaciones que contienen cadmio representa un peligro para los seres humanos. La intoxicación por cadmio conlleva el riesgo de cáncer, anosmia (pérdida del sentido del olfato) y daño al hígado, riñones, nervios, huesos y sistema respiratorio. El metal de Field es una alternativa no tóxica.


Aleaciones de bismuto

El bismuto es un metal blanco, cristalino y quebradizo con un tinte rosado. Es el elemento diamagnético más natural y tiene uno de los valores más bajos de conductividad térmica entre los metales. El bismuto es un 86% más denso que el plomo y durante mucho tiempo se ha considerado como el elemento estable con mayor masa atómica. Está disponible como de grado comercial o de alta pureza,

Aplicaciones:

Se puede utilizar como estabilizador de carburo en la fabricación de hierro maleable, como aditivo para acero con bajo contenido de carbono o aluminio para mejorar la maquinabilidad y como material denso para plomadas de pesca. El bismuto como elemento de aleación se puede utilizar en la producción de aleaciones fusibles (aleaciones de bajo punto de fusión) y soldaduras de baja temperatura basadas en bismuto. Las composiciones estándar y especiales son aleaciones de bismuto con antimonio, cadmio, cobre, indio, plomo o estaño.

El bismuto se ofrece en una variedad de formas, como lingotes, grumos, perdigones, granulados, polvos, bolitas o agujas. Las aleaciones de bismuto están disponibles en varios tamaños, incluyendo barras, tortas, moldes, lingotes, granulados, chupitos y palos. También se encuentran disponibles formas especiales.


Cómo fundir aluminio

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El aluminio es uno de los metales más utilizados en la fabricación moderna. Su durabilidad y plasticidad lo convierten en un material ideal para múltiples funciones. Debido a esto, el aluminio es un gran metal para la forja de bricolaje. Con la información y los materiales adecuados, la forja de aluminio puede ser un pasatiempo divertido o una fuente de ingresos adicionales.


Bismuto

El bismuto (Bi) es un elemento metálico de color blanco plateado con un tinte rosado en superficies recién rotas. Los minerales de bismuto más comunes son la bismutinita y la bismita, pero la mayor parte del bismuto se recupera como subproducto del procesamiento del plomo.

Clasificación de minerales

Sulfuro (bismutinita), óxido (bismita)

Fórmula química

Bi2S3 (bismutinita), Bi2O3 (bismita)

Racha

Gris plomo (bismutinita), gris a amarillo (bismita)

Dureza de Mohs

2 (bismutinita), 4,5 (bismita)

Sistema de cristal

Ortorrómbico (bismutinita), monoclínico (bismita)

Color

Gris plomo a blanco estaño, con un verde grisáceo amarillento o iridiscente (bismutinita), amarillo verdoso a amarillo brillante (bismita)

Lustre

Metálico (bismutinita), mate, terroso (bismita)

Fractura

Descripción

El bismuto (Bi) es un elemento metálico de color blanco plateado con un tinte rosado en superficies recién rotas. Los minerales de bismuto más comunes son la bismutinita y la bismita, pero la mayor parte del bismuto se recupera como subproducto del procesamiento del plomo.

Relación con la minería

La mayor parte del bismuto se produce en minas de China, México y Bolivia. Solo una mina en Bolivia es una mina de bismuto primaria en otros países, el bismuto es un subproducto de la extracción de otros metales. El bismuto es un metal de precio moderado que cuesta más que el cobre, el plomo y el zinc, pero mucho menos que el oro o la plata. Además, una parte importante de la producción mundial de bismuto proviene de las pequeñas cantidades de bismuto en minerales de otros metales, que se recupera en Bélgica y Japón a partir de minerales extranjeros que se envían a esos países para su fundición. Estados Unidos produce pequeñas cantidades de bismuto mediante el reciclaje. El bismuto reciclado representa menos del 5% del consumo de EE. UU.

El bismuto se utiliza en varias aplicaciones muy diferentes. Casi ninguno de los usos es para bismuto metálico puro. La mayoría se consume en aleaciones de bismuto y en productos farmacéuticos y químicos. El resto se utiliza en cerámica, pinturas, catalizadores y una variedad de aplicaciones menores.

Las aleaciones de bismuto son útiles por muchas razones:

El bismuto y muchas de sus aleaciones se expanden ligeramente cuando solidifican (congelan). Esto permite que el bismuto llene todas las esquinas de un molde para formar una réplica perfectamente nítida del molde o del artículo que se está reproduciendo. Esta es también una propiedad valiosa cuando se usa en soldadura o plomería (unión de tuberías).

Muchas aleaciones de bismuto tienen un punto de fusión bajo, a veces incluso por debajo de la temperatura del agua hirviendo. Por tanto, una pieza de fundición de aleación de bismuto puede cubrirse con plástico u otro material para formar una pieza intrincada de la máquina. Luego, el núcleo de aleación de bismuto se retira simplemente fundiéndolo en agua caliente y vertiéndolo. El uso de aleaciones de bismuto de bajo punto de fusión está muy extendido en los sistemas de rociadores de los edificios. Cuando la aleación se derrite en aire calentado por el fuego, el rociador se desenchufa y el agua rocía el fuego. Esta aplicación representa más de un tercio del bismuto que se usa en los Estados Unidos cada año.

El metal de bismuto es relativamente inerte y no tóxico. Ha reemplazado al plomo tóxico en muchas aplicaciones como plomería, balas, perdigones, aleaciones metálicas, soldadura y otras aplicaciones.

En cuarto lugar, muchas aleaciones de bismuto son relativamente blandas y maleables. Maleable significa que un metal se puede martillar en láminas delgadas. El bismuto se alea con hierro para crear lo que se conoce como & # 8220 hierros maleables & # 8221.

Los compuestos de bismuto se utilizan en medicamentos para el malestar estomacal (de ahí el nombre de marca registrada Pepto-Bismol), el tratamiento de úlceras de estómago, cremas calmantes y cosméticos.

La industria usa bismuto en una variedad de otras aplicaciones. El bismuto es un catalizador en la producción de fibras acrílicas. El bismuto reemplaza al plomo en algunos esmaltes y pinturas cerámicas, porque el bismuto no es tóxico.


Aleación no tóxica de bajo punto de fusión - Biología

Suponga que tiene una aleación de metal que tiene las ventajas del mercurio líquido, pero sin los efectos tóxicos.

Puede hacer sus propios barómetros y termómetros y no preocuparse por llamar a un equipo de materiales peligrosos para limpiar después de cualquier accidente. Simplemente podría limpiar el desorden con una toalla de papel. No tendría que preocuparse por respirar vapores tóxicos de mercurio, pero aún podría fabricar pequeños motores eléctricos que se sumergen en metal líquido para hacer sus conexiones eléctricas.

Suponga además que el metal se adhiere al vidrio, por lo que podría pintarlo sobre vidrio para hacer sus propios espejos. ¿O que se pegaría al papel para que pudieras dibujar tus propios circuitos eléctricos en él?


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En la foto de arriba, sostengo dos pequeños frascos de metal líquido. El vial de la derecha contiene galio, un elemento que se funde a 29,76 grados Celsius (85,57 grados Fahrenheit). El vial de la izquierda es una aleación que contiene galio, indio y estaño, y se funde a -20 grados Celsius (-4 grados Fahrenheit). (Ambos están disponibles en nuestro catálogo).

El galio es líquido porque tenía la botella en el bolsillo de la camisa, junto a mi cuerpo caliente. A temperaturas ambiente normales y confortables, es un sólido.

Debido a que el galio se expande cuando se solidifica (a diferencia de la mayoría de los metales), los viales solo se llenan hasta la mitad. Para sacar el metal sólido del vial, simplemente caliéntelo en una taza de agua caliente hasta que se derrita.

Cosas divertidas para hacer con metal líquido

Una cosa divertida que puede hacer de inmediato con la aleación de metal líquido es hacer sus propios espejos. Todo lo que necesita es un trozo de vidrio y un hisopo de algodón.


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Sumerja el hisopo de algodón en el vial y gírelo para cubrirlo con la aleación de metal líquido.


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Ahora frote el hisopo recubierto sobre el vidrio (en la foto estamos usando un portaobjetos de vidrio para microscopio). El metal se adhiere al vidrio y forma una capa reflectante opaca.


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En la foto de arriba, sostengo el nuevo espejo para que refleje la vista de los árboles fuera de mi ventana. La cámara está enfocada en la ventana, por lo que los árboles y mi mano están desenfocados.

Poder hacer tus propios espejos es una ventaja cuando el espejo que necesitas no se puede comprar en ningún lado. Por ejemplo, necesitaba un espejo pequeño y liviano para pegarlo a un altavoz, para poder hacer rebotar un rayo láser en el altavoz y hacer que la música moviera el espejo, haciendo un patrón en la pared.


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Usé el metal líquido para cubrir un cubreobjetos de vidrio delgado para un portaobjetos de microscopio.


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El espejo resultante era muy liviano y, sin embargo, rígido, por lo que permanecería plano mientras el altavoz lo rebotaba.


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Cuando se pega al altavoz y se enciende la música, el láser hace un espectáculo de luces en la pared. Usar dos parlantes y hacer rebotar la luz en uno y luego en el otro, le da dos dimensiones, y puede crear un archivo de sonido de computadora que use ambos canales estéreo para dibujar imágenes en la pared.

Más cosas divertidas

  • Hacer termómetros
  • Hacer barómetros
  • Hacer sismógrafos con medidor de inclinación
  • Hacer conductivos los objetos no conductores
  • Hacer electrodos que se adapten a diferentes superficies.
  • Experimente con la magnetohidrodinámica
  • Muévelo con electricidad de alta frecuencia
  • Úselo para conducir sonido de alta energía
  • Reemplazar el mercurio en los espejos giratorios de los telescopios

Si necesita una superficie brillante, puede colocar una solución diluida de ácido clorhídrico en la superficie o puede usar una capa ligera de aceite mineral. Ambos evitarán la lenta oxidación del metal que se produce con el tiempo.

¿Como hace eso?

El galio es un elemento (número atómico 31, justo debajo del aluminio y justo a la derecha del zinc en la tabla periódica de los elementos). Ya comienza con un punto de fusión muy bajo, pero podemos agregar algunos otros elementos para obtener un punto de fusión aún más bajo.

Justo debajo del galio en la tabla periódica está indio (elemento 49). Justo a la derecha del indio está estaño (elemento 50).

Cuando estos elementos se combinan, sus átomos se unen para formar un compuesto. Las moléculas de ese compuesto no se unen entre sí tanto como los átomos de los metales originales se unen entre sí. Esto reduce el punto de fusión.

Hay muchas formas de combinar los tres metales:

Compuesto Porcentajes Gramos Ga Gramos adentro Gramos Sn
Georgia14En3Sn2 62,65% Ga, 22,11% In, 15,24% Sn 97.6122 34.4454 23.742
Georgia17En4Sn2 62,98% Ga, 24,40% In, 12,62% Sn 118.529 45.9272 23.742
Georgia22En5Sn3 62,25% Ga, 23,30% In, 14,45% Sn 153.391 57.409 35.613
Georgia25En5Sn4 62,43% Ga, 20,56% In, 17,01% Sn 174.308 57.409 47.484
Georgia25En6Sn3 62,52% Ga, 24,71% In, 12,77% Sn 174.308 68.8908 35.613

Cada combinación tendrá un punto de fusión ligeramente diferente. ¿Cuál crees que tiene el punto de fusión más bajo? Esto podría ser un buen experimento para la feria de ciencias.

Una mezcla de 76% de galio y 24% de indio se funde a 16 ° Celsius (61 ° Fahrenheit). Tanto el galio como esta combinación se pueden sobreenfriar. Eso significa que una vez derretidos, pueden permanecer líquidos aunque se enfríen muy por debajo de sus puntos de fusión. Eventualmente se forma un pequeño cristal y comienza a solidificarse todo el lote, pero pequeñas cantidades pueden mantenerse sobreenfriadas durante bastante tiempo.

La aleación de galio-indio es más reflectante que el mercurio y es menos densa, por lo que se está explorando como un reemplazo del mercurio en espejos líquidos giratorios para telescopios astronómicos.

Cuando el galio se expone al aire, se forma una fina capa de óxido de galio en la superficie, al igual que ocurre con el aluminio, el metal que se encuentra justo encima de él en la tabla periódica. Esto permite que las aleaciones de galio "mojen" casi cualquier material, por lo que en lugar de formar gotas, se esparcen por la superficie. Esta propiedad lo hace bueno para hacer espejos y para recubrir objetos para hacerlos conductores.

De la misma forma que el mercurio se alea con otros metales para hacer amalgamas, el galio también se alea con otros metales. Cuando se coloca una pequeña gota de galio sobre papel de aluminio, por ejemplo, se combinará con el aluminio para hacer un líquido con una superficie crujiente, como en la foto de abajo.


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La aleación finalmente se combina con todo el aluminio, disolviendo un agujero en ella.


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Si se agrega una gota de agua a la gota resultante de metal líquido, el agua se combina vigorosamente con el aluminio, formando una solución caliente de hidróxido de aluminio cáustico. Lo que queda es la gota original de galio, con una pequeña cantidad de aluminio disuelto en ella. (No vuelva a poner esa gota en la botella, contaminará el resto del galio).

Este experimento se puede hacer con galio o con la aleación de galio-indio-estaño.


Gases nobles

Un grupo de elementos, el Gases nobles (helio, neón, argón, criptón, xenón y radón), casi no forma compuestos químicos. Aunque hay pequeñas concentraciones de gases nobles presentes en la atmósfera terrestre y rsquos, no se descubrieron hasta 1894, en gran parte porque no experimentaron reacciones. El flúor es suficientemente reactivo para combinarse con muestras puras de xenón, radón y (en condiciones especiales) criptón. El único otro elemento que se ha demostrado de manera concluyente que se encuentra en compuestos con gases nobles es el oxígeno, y no se conocen más de un par de docenas de compuestos de gases nobles de todos los tipos. Este grupo de elementos es mucho menos reactivo químicamente que cualquier otro.


Ver el vídeo: Así se ve cuando se vierte aleación de metal de bajo punto de fusión en agua (Mayo 2022).