Informations

Alliage non toxique à bas point de fusion


Je recherche un alliage à basse température de fusion (< 350°C) qui n'est pas toxique au contact direct et constant avec la peau, les aliments et globalement en milieu domestique. Mon application est une soudure qui peut être utilisée pour souder un anneau.


Je ne suis pas métallurgiste, ce que vous devriez probablement demander… mais il y a ceci que j'ai trouvé :

Alliages fusibles à bas point de fusion

Le cadmium et le plomb sont tous deux toxiques, mais pas le bismuth, l'indium et l'étain. Un alliage de ceux-ci pourrait être ce que vous recherchez. L'indium augmente considérablement le prix, car il est de quelques magnitudes plus cher que le bismuth et l'étain.


Alliages de soudure

La soudure est un matériau métallique utilisé pour connecter des pièces métalliques. Le choix d'alliages de soudure spécifiques dépend de leur point de fusion, de leur réactivité chimique, de leurs propriétés mécaniques, de leur toxicité et d'autres propriétés. Par conséquent, une large gamme d'alliages de soudure existe, et seuls les principaux sont énumérés ci-dessous. Depuis le début des années 2000, l'utilisation du plomb dans les alliages de soudure est découragée par plusieurs directives gouvernementales de l'Union européenne, du Japon et d'autres pays, [1] telles que la directive sur la restriction des substances dangereuses et la directive sur les déchets d'équipements électriques et électroniques.


Contenu

Le métal du bois est utile comme soudure à bas point de fusion, métal de coulée à basse température, fluide de couplage à haute température dans les bains de chaleur et comme élément de soupape fondu dans les systèmes de gicleurs d'incendie dans les bâtiments. Les bouteilles de gaz médical au Royaume-Uni ont un joint métallique de Wood, qui fond au feu, permettant au gaz de s'échapper et réduisant le risque d'explosion de gaz.

Le métal du bois est couramment utilisé comme charge lors du pliage de tubes métalliques à paroi mince. Pour cette utilisation, le tube est rempli de métal de Wood en fusion. Après que cette charge se soit solidifiée, le tube est plié. Le remplissage empêche le tube de s'effondrer. Le métal du Bois est ensuite éliminé par chauffage, souvent par immersion dans de l'eau bouillante.

D'autres utilisations incluent la fabrication d'ouvertures et de blocs de forme personnalisée (par exemple, des découpes de faisceau d'électrons et des blocs pulmonaires) pour la radiothérapie médicale, la fabrication de moulages de clés difficiles à reproduire autrement [4] [5] et la fabrication d'incrustations métalliques dans le bois.

Le métal du bois est utile dans les ateliers d'usinage et les laboratoires techniques lorsque des moyens alternatifs pour maintenir les pièces délicates deviennent nécessaires. Il est utilisé comme couche durcie supplémentaire pour permettre la bonne préhension et l'usinage d'un objet. L'objet est immergé dans le métal de Wood fondu pour l'enrober totalement ou partiellement, formant une couche de quelques millimètres à quelques centimètres d'épaisseur, selon la façon dont l'objet sera maintenu en place. Après refroidissement, le nouvel assemblage est bridé par des moyens classiques. Cette méthode est particulièrement utile pour les pièces uniques ou en production limitée, lorsque la construction d'un gabarit de serrage ou de maintien spécial ne serait ni rentable ni n'offrirait une capacité de maintien maximale.

Le métal du bois est également utile pour réparer les antiquités. Par exemple, une pièce de tôle pliée peut être réparée en coulant une matrice de métal de Wood à partir d'un exemple intact : La faible température de fusion du métal de Wood fait qu'il est peu probable qu'elle endommage l'original, et la pièce endommagée peut alors être lentement resserré pour le remettre en forme.

Le métal du bois a longtemps été utilisé par les amateurs de modélisme ferroviaire pour ajouter du poids aux locomotives, augmenter la traction et le nombre de voitures pouvant être tirées.

Le métal du bois est également utilisé dans la fabrication d'électrodes extracellulaires pour l'enregistrement électrophysiologique de l'activité neuronale. [6]

Comme d'autres alliages fusibles, par ex. Métal de rose, le métal de bois peut être utilisé comme moyen de transfert de chaleur dans les bains chauds. Les bains chauds avec les métaux de Rose et de Wood ne sont pas d'usage courant mais sont employés à des températures supérieures à 220 °C (428 °F). [7]

Le métal du bois a un module d'élasticité de 12,7 GPa et une limite d'élasticité de 26,2 MPa. [8]

Le métal du bois est toxique car il contient du plomb et du cadmium, et la contamination de la peau nue est considérée comme nocive. Les vapeurs d'alliages contenant du cadmium sont également connues pour présenter un danger pour l'homme. L'empoisonnement au cadmium comporte un risque de cancer, d'anosmie (perte de l'odorat) et de lésions du foie, des reins, des nerfs, des os et du système respiratoire. Le métal de Field est une alternative non toxique.


Alliages de bismuth

Le bismuth est un métal blanc, cristallin et cassant avec une teinte rosâtre. C est l élément le plus naturellement diamagnétique et possède l une des valeurs de conductivité thermique les plus basses parmi les métaux. Le bismuth est 86 % aussi dense que le plomb et a longtemps été considéré comme l'élément ayant la masse atomique stable la plus élevée. Il est disponible en qualité commerciale ou de haute pureté,

Applications:

Il peut être utilisé comme stabilisateur de carbure dans la fabrication de fonte malléable, comme additif à l'acier à faible teneur en carbone ou à l'aluminium pour améliorer l'usinabilité, et comme matériau dense pour les plombs de pêche. Le bismuth en tant qu'élément d'alliage peut être utilisé dans la production d'alliages fusibles (alliages à bas point de fusion) et de soudures à basse température à base de bismuth. Les compositions standard et spéciales sont du bismuth allié avec de l'antimoine, du cadmium, du cuivre, de l'indium, du plomb ou de l'étain.

Le bismuth est offert sous diverses formes telles que lingot, morceaux, grenaille, granulé, poudre, granulés ou aiguilles. Les alliages de bismuth sont également disponibles en différentes tailles, y compris les barres, les gâteaux, les formes moulées, les lingots, les granulés, les grenailles et les bâtons. Des formes spéciales sont également disponibles.


Comment faire fondre l'aluminium

Cet article a été co-écrit par notre équipe formée d'éditeurs et de chercheurs qui l'ont validé pour son exactitude et son exhaustivité. L'équipe de gestion de contenu de wikiHow surveille attentivement le travail de notre équipe éditoriale pour s'assurer que chaque article est soutenu par des recherches fiables et répond à nos normes de qualité élevées.

Il y a 17 références citées dans cet article, qui se trouvent en bas de la page.

wikiHow marque un article comme étant approuvé par le lecteur une fois qu'il reçoit suffisamment de commentaires positifs. Cet article a reçu 13 témoignages et 88% des lecteurs qui ont voté l'ont trouvé utile, ce qui lui a valu notre statut d'approbation par les lecteurs.

Cet article a été vu 468 417 fois.

L'aluminium est l'un des métaux les plus utilisés dans la fabrication moderne. Sa durabilité et sa plasticité en font un matériau idéal pour de multiples fonctions. Pour cette raison, l'aluminium est un excellent métal pour le forgeage de bricolage. Avec les bonnes informations et les bons matériaux, forger l'aluminium peut être un passe-temps amusant ou une source de revenus supplémentaires.


Bismuth

Le bismuth (Bi) est un élément métallique blanc argenté avec une teinte rosâtre sur les surfaces fraîchement cassées. Les minéraux de bismuth les plus courants sont la bismuthinite et le bismite, mais la plus grande partie du bismuth est récupérée en tant que sous-produit du traitement du plomb.

Classification minérale

Sulfure (bismuthinite), Oxyde (bismite)

Formule chimique

Bi2S3 (bismuthinite), Bi2O3 (bismite)

Traînée

Gris plomb (bismuthinite), gris à jaune (bismite)

Dureté de Mohs

2 (bismuthinite), 4,5 (bismite)

Système de cristal

Orthorhombique (bismuthinite), monoclinique (bismite)

Couleur

Gris plomb à blanc étain, avec un vert gris jaunâtre ou irisé (bismuthinite), jaune verdâtre à jaune vif (bismite)

Lustre

Métallique (bismuthinite), terne, terreux (bismite)

Fracture

La description

Le bismuth (Bi) est un élément métallique blanc argenté avec une teinte rosâtre sur les surfaces fraîchement cassées. Les minéraux de bismuth les plus courants sont la bismuthinite et le bismite, mais la plupart du bismuth est récupéré en tant que sous-produit du traitement du plomb.

Relation avec l'exploitation minière

La plupart du bismuth est produit à partir de mines en Chine, au Mexique et en Bolivie. Une seule mine en Bolivie est une mine de bismuth primaire dans d'autres pays, le bismuth est un sous-produit de l'extraction d'autres métaux. Le bismuth est un métal à prix modéré, plus cher que le cuivre, le plomb et le zinc, mais beaucoup moins que l'or ou l'argent. En outre, une part importante de la production mondiale de bismuth provient des petites quantités de bismuth contenues dans les minerais d'autres métaux, qui sont récupérés en Belgique et au Japon à partir de minerais étrangers qui sont expédiés vers ces pays pour y être fondus. Les États-Unis produisent de petites quantités de bismuth grâce au recyclage. Le bismuth recyclé représente moins de 5% de la consommation américaine.

Le bismuth est utilisé dans un certain nombre d'applications très différentes. Presque aucune des utilisations n'est pour le bismuth métallique pur. La majorité est consommée dans les alliages de bismuth, ainsi que dans les produits pharmaceutiques et chimiques. Le reste est utilisé dans les céramiques, les peintures, les catalyseurs et diverses applications mineures.

Les alliages de bismuth sont utiles pour de nombreuses raisons :

Le bismuth et plusieurs de ses alliages se dilatent légèrement lorsqu'ils se solidifient (congelent). Cela permet au bismuth de remplir tous les coins d'un moule pour former une réplique parfaitement nette du moule ou de l'article à reproduire. C'est également une propriété appréciée lorsqu'elle est utilisée en soudure ou en plomberie (assemblage de tuyaux).

De nombreux alliages de bismuth ont un point de fusion bas, parfois même inférieur à la température de l'eau bouillante. Ainsi, un moulage en alliage de bismuth peut être recouvert de plastique ou d'un autre matériau pour former une pièce de machine complexe. Le noyau en alliage de bismuth est ensuite retiré en le faisant simplement fondre dans de l'eau chaude et en le versant. L'utilisation d'alliages de bismuth à bas point de fusion est très répandue dans les systèmes de gicleurs dans les bâtiments. Lorsque l'alliage fond dans l'air chauffé au feu, le gicleur se débranche et l'eau pulvérise le feu. Cette application représente plus d'un tiers du bismuth utilisé aux États-Unis chaque année.

Le bismuth métallique est relativement inerte et non toxique. Il a remplacé le plomb toxique dans de nombreuses applications telles que la plomberie, les balles, les projectiles, les alliages métalliques, la soudure et d'autres applications.

Quatrièmement, de nombreux alliages de bismuth sont relativement mous et malléables. Malléable signifie qu'un métal peut être martelé en feuilles minces. Le bismuth est allié au fer pour créer ce que l'on appelle des « fers malléables ».

Les composés du bismuth sont utilisés dans les médicaments contre les maux d'estomac (d'où le nom de marque Pepto-Bismol), le traitement des ulcères d'estomac, les crèmes apaisantes et les cosmétiques.

L'industrie utilise le bismuth dans une variété d'autres applications. Le bismuth est un catalyseur dans la production de fibres acryliques. Le bismuth remplace le plomb dans certains émaux et peintures céramiques, car le bismuth n'est pas toxique.


Alliage non toxique à bas point de fusion - Biologie

Supposons que vous disposiez d'un alliage métallique qui présente les avantages du mercure liquide, mais sans les effets toxiques ?

Vous pouvez fabriquer vos propres baromètres et thermomètres sans vous soucier de faire appel à une équipe chargée des matières dangereuses pour nettoyer après un accident. Vous pouvez simplement essuyer le désordre avec une serviette en papier. Vous n'auriez pas à vous soucier de respirer des vapeurs de mercure toxiques, mais vous pourriez toujours faire de petits moteurs électriques soignés qui plongent dans le métal liquide pour établir leurs connexions électriques.

Supposons en outre que le métal colle au verre, vous pouvez donc le peindre sur du verre pour fabriquer vos propres miroirs. Ou qu'il collerait au papier pour que vous puissiez y dessiner vos propres circuits électriques ?


Cliquez sur la photo pour une image plus grande

Sur la photo ci-dessus, je tiens deux petites fioles de métal liquide. Le flacon de droite contient gallium, un élément qui fond à 29,76° Celsius (85,57° Fahrenheit). Le flacon de gauche est un alliage qui contient du gallium, de l'indium et de l'étain, et fond à -20° Celsius (-4° Fahrenheit). (Les deux sont disponibles dans notre catalogue.)

Le gallium est liquide car j'avais la bouteille dans la poche de ma chemise, à côté de mon corps chaud. À des températures ambiantes normales et confortables, il s'agit d'un solide.

Comme le gallium se dilate lorsqu'il se solidifie (contrairement à la plupart des métaux), les flacons ne sont remplis qu'à moitié. Pour retirer le métal solide du flacon, réchauffez-le simplement dans une tasse d'eau chaude jusqu'à ce qu'il fonde.

Des choses amusantes à faire avec du métal liquide

Une chose amusante que vous pouvez faire tout de suite avec l'alliage de métal liquide est de fabriquer vos propres miroirs. Il suffit d'un morceau de verre et d'un coton-tige.


Cliquez sur la photo pour une image plus grande

Trempez le coton-tige dans le flacon et faites-le tourner pour l'enduire d'alliage de métal liquide.


Cliquez sur la photo pour une image plus grande

Frottez maintenant l'écouvillon enduit sur le verre (sur la photo, nous utilisons une lame de microscope en verre). Le métal adhère au verre et forme un revêtement réfléchissant opaque.


Cliquez sur la photo pour une image plus grande

Sur la photo ci-dessus, je tiens le nouveau miroir pour qu'il reflète la vue sur les arbres à l'extérieur de ma fenêtre. La caméra est focalisée sur la fenêtre, donc les arbres et ma main sont flous.

Pouvoir fabriquer vos propres miroirs est un avantage lorsque le miroir dont vous avez besoin ne peut être acheté nulle part. Par exemple, j'avais besoin d'un petit miroir léger à coller sur un haut-parleur, afin que je puisse faire rebondir un faisceau laser sur le haut-parleur et que la musique secoue le miroir, créant un motif sur le mur.


Cliquez sur la photo pour une image plus grande

J'ai utilisé le métal liquide pour recouvrir une fine lamelle de verre pour une lame de microscope.


Cliquez sur la photo pour une image plus grande

Le miroir résultant était très léger, et pourtant rigide, de sorte qu'il resterait plat tout en étant renvoyé par le haut-parleur.


Cliquez sur la photo pour une image plus grande

Lorsqu'il est collé sur le haut-parleur et que la musique est allumée, le laser fait un spectacle de lumière sur le mur. Utiliser deux haut-parleurs et faire rebondir la lumière sur l'un puis sur l'autre, vous donne deux dimensions, et vous pouvez créer un fichier son informatique qui utilise les deux canaux stéréo pour dessiner des images sur le mur.

Plus de choses amusantes

  • Fabriquer des thermomètres
  • Faire des baromètres
  • Faire des sismographes à inclinomètre
  • Rendre les objets non conducteurs conducteurs
  • Fabriquer des électrodes qui se conforment à différentes surfaces
  • Expérience avec la magnétohydrodynamique
  • Remuez-le avec de l'électricité à haute fréquence
  • Utilisez-le pour conduire un son à haute énergie
  • Remplacer le mercure dans les miroirs des télescopes en rotation

Si vous avez besoin d'une surface brillante, une solution diluée d'acide chlorhydrique peut être placée sur la surface, ou vous pouvez utiliser une légère couche d'huile minérale. Les deux empêcheront la lente oxydation du métal qui se produit au fil du temps.

Comment fait-il cela ?

Le gallium est un élément (numéro atomique 31, juste en dessous de l'aluminium et juste à droite du zinc dans le tableau périodique des éléments). Il commence déjà avec un point de fusion très bas, mais nous pouvons ajouter d'autres éléments pour obtenir un point de fusion encore plus bas.

Juste en dessous du gallium dans le tableau périodique se trouve indium (élément 49). Juste à droite de l'indium est étain (élément 50).

Lorsque ces éléments sont combinés, leurs atomes se lient en un composé. Les molécules de ce composé ne se lient pas autant que les atomes des métaux d'origine liés les uns aux autres. Cela abaisse le point de fusion.

Il existe de nombreuses façons de combiner les trois métaux :

Composé Pourcentages Grammes Ga Grammes dedans Grammes Sn
Géorgie14Dans3Sn2 62,65 % Ga, 22,11 % In, 15,24 % Sn 97.6122 34.4454 23.742
Géorgie17Dans4Sn2 62,98 % Ga, 24,40 % In, 12,62 % Sn 118.529 45.9272 23.742
Géorgie22Dans5Sn3 62,25 % Ga, 23,30 % In, 14,45 % Sn 153.391 57.409 35.613
Géorgie25Dans5Sn4 62,43 % Ga, 20,56 % In, 17,01 % Sn 174.308 57.409 47.484
Géorgie25Dans6Sn3 62,52 % Ga, 24,71 % In, 12,77 % Sn 174.308 68.8908 35.613

Chaque combinaison aura un point de fusion légèrement différent. Selon vous, lequel a le point de fusion le plus bas ? Cela pourrait faire une bonne expérience d'expo-sciences.

Un mélange de 76 % de gallium et de 24 % d'indium fond à 16° Celsius (61° Fahrenheit). Le gallium et cette combinaison peuvent être surfondus. Cela signifie qu'une fois fondus, ils peuvent rester liquides même s'ils sont refroidis bien en dessous de leur point de fusion. Finalement, un petit cristal se forme et commence à se solidifier, mais de petites quantités peuvent être conservées en surfusion pendant un certain temps.

L'alliage gallium-indium est plus réfléchissant que le mercure et est moins dense, il est donc exploré pour remplacer le mercure dans les miroirs liquides en rotation pour les télescopes astronomiques.

Lorsque le gallium est exposé à l'air, une fine couche d'oxyde de gallium se forme à la surface, tout comme ce qui se passe avec l'aluminium, le métal juste au-dessus dans le tableau périodique. Cela permet aux alliages de gallium de "mouiller" presque tous les matériaux, donc au lieu de perler, il s'étale sur la surface. Cette propriété permet de fabriquer des miroirs et de revêtir des objets pour les rendre conducteurs.

De la même manière que le mercure s'allie avec d'autres métaux pour faire des amalgames, le gallium s'allie également avec d'autres métaux. Lorsqu'une petite goutte de gallium est placée sur une feuille d'aluminium, par exemple, elle se combinera avec l'aluminium pour former un liquide à la surface croustillante, comme sur la photo ci-dessous.


Cliquez sur la photo pour une image plus grande

L'alliage finit par se combiner avec tout l'aluminium, dissolvant un trou dedans.


Cliquez sur la photo pour une image plus grande

Si une goutte d'eau est ajoutée à la perle résultante de métal liquide, l'eau se combine vigoureusement avec l'aluminium, formant une solution chaude d'hydroxyde d'aluminium caustique. Ce qui reste est la goutte originale de gallium, avec une infime quantité d'aluminium dissous dedans. (Ne remettez pas cette goutte dans la bouteille, elle contaminerait le reste du gallium).

Cette expérience peut être réalisée soit avec le gallium, soit avec l'alliage gallium-indium-étain.


Gaz nobles

Un groupe d'éléments, le gaz nobles (hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon), ne forme presque aucun composé chimique. Bien que de faibles concentrations de gaz rares soient présentes dans l'atmosphère terrestre, ils n'ont été découverts qu'en 1894, en grande partie parce qu'ils n'ont subi aucune réaction. Le fluor est suffisamment réactif pour se combiner avec des échantillons purs de xénon, de radon et (dans des conditions particulières) de krypton. Le seul autre élément dont il a été démontré de manière concluante qu'il se produit dans les composés avec les gaz rares est l'oxygène, et pas plus de deux douzaines de composés de gaz rares de tous types sont connus. Ce groupe d'éléments est beaucoup moins réactif chimiquement que tout autre.