今週の失敗: ビスマスの機械加工

[David Cook] のビスマスインゴットの作業経験の記述の下にある要約は簡潔です。

「元素ビスマスがなぜ金属部品に一般的に使用されないのかを学ぶために週末を無駄にしました。」

これは、地味なビスマス結晶を成長させ、割れたビスマス円筒を鋳造し、非常に粗い仕上げが残るだけのビスマスを機械加工するのに費やした彼の時間を正当に評価したものだ。 しかし、彼は実験が失敗したことを認めたにもかかわらず、元素の物理的特性についての興味深い見方を私たちに提供してくれました。

ビスマスは学校の化学の授業で目にする元素の 1 つで、合金の加工や鉛の代替品として応用されていますが、私たちのほとんどは現実の世界で意識的にビスマスに遭遇したことがありません。 周期表ではアンチモンの下、鉛の右にある重金属の 1 つです。 好奇心旺盛な学童は、水のように凝固すると膨張することや、反磁性があることを聞いたことがあるかもしれません。また、私たちのほとんどは、色とりどりの虹色の酸化物で覆われたその結晶の素晴らしい写真を見たことがあるでしょう。

[デイビッド] をこの金属に引き寄せたのは、これらのクリスタルに関するハッカデイの話でした。 融点は 271.5 °C と非常に低いので、家庭用ストーブで液化することができます。そのため、夫婦円満を考慮してキッチン家電を壊すことを考慮して、ビスマスのインゴットと一緒にアマゾンで安い電気リングを購入しました。 そして作業を開始します。

彼の最初の発見は、屋外の安価な電気リングはあまり効果的な冶金炉ではないということでした。 キッチンに場所を移し、配偶者の怒りを買う危険を冒して、彼は最終的にビスマスを溶かし、再凝固した後に最上層を剥ぎ取り、いくつかの結晶を露出させた。

彼にとって残念なことに、彼を迎えた光景は、見事な色や巨大な結晶ではなく、ほとんど輝きのないものでした。 虹色のない小さな灰色の結晶。 美しいサンプルは、液体ビスマスを非常にゆっくりと冷却し、その後残った溶融金属を素早く注ぎ出すことによって作られるようです。 今後の取り組みには、砂で断熱した型の使用と慎重な温度監視が含まれるだろうと彼は断言する。

彼はひるむことなく、ビスマスのストックを使い続け、シリンダーの作成に着手しました。 粘土の型を使った初期の取り組みでは円柱にひびが入ったため、絶望的になった彼は金属全体をアルミニウムのベーキングトレイに鋳造し、得られたインゴットを旋削用の粗い素材に切断しました。

ビスマスを旋盤で加工しながら、彼は、上記の結論でほのめかした、なぜビスマスの機械加工部品が手に入らないのかということに直面しました。 ビスマスは結晶質で脆いため、彼のシリンダーの表面にはかなり粗い斑点ができていました。 同氏は、金属をより少ない結晶で固めることができれば改善できる可能性があると示唆しているが、ビスマス元素自体が勝者にならないことは明らかである。

[David] の記事をご覧になることをお勧めします。 ここでは今週の失敗として紹介されているかもしれませんが、実際には、軽減されない災害というよりは、うまくいかなかった実験の連続です。 その結果、興味深く、十分に文書化された読み物となり、ほとんどの Hackaday 読者が何かを得ることができると確信しています。

上記にリンクされているビスマス結晶とは別に、私たちはハッカデイで何度かビスマスを取り上げてきました。 低温はんだ付けプロセスでは合金でそれが使用され、RepRap を使用して印刷するために別の合金でそれを使用している人も特集しました。

[nebk] さん、ヒントをありがとう。