Fortsetzung zur Bismut-Lötlegierung

Mittwoch, 18. Mai 2011, von Dr. Ron Lasky [Biographie ansehen]

Hallo Leute,

 Ein paar Leute haben mir nach meinem letzten Beitrag über Bismutlote ein paaar Fragen gestellt. Hier sind sie:

1.      Der niedrige Schmelzpunkt dieser Lote ist ermutigend. Was sind realistische Anwendungsgebietsbedingungen?

Bismutlote tendieren zur Brüchigkeit, weshalb Fallschockumgebungen, wie Handys, nicht empfehlenswert sind. Die Temperaturwechselleistung von 0 bis 100C ist jedoch gut, womit stationäre Bürogeräte, Fernseher, Desktop-Computer, usw., gute Kandidaten sind.

2.     Ich arbeite mit Ihren Kollegen an Automobilanwendungen und wollte wissen, ob Sie eine Ahnung haben, wie diese Legierung sich zwischen  -40 und 0°C verhält? Wir haben bismuthaltige Legierungen auf Grund ihrer geringeren Scherfestigkeit noch nicht getestet, müssen in der Zukunft aber wohl ein Blick darauf werfen.

Wir können keine Informationen zur Temperaturwechselleistung bei diesen niedrigen Temperaturen finden.

3.     Ich habe gehört, dass Bismut seltener als Silber vorkommt. Kann es dadurch nicht sehr teuer werden, wenn wir anfangen Bismut in Loten zu verwenden?

Eine alte Zahlenangabe von Prismark schätzt den weltweiten Lotverbrauch auf ungefähr 50.000 Tonnen (T) pro Jahr.  Angenommen Bismutlote würden einen Marktanteil von 5% einnehmen (ich glaube das wäre das Maximum), dann wären das 2.500 Tonnen Bismutlot (Bi57Sn42Ag1) oder 1.425 Tonnen Bismut.

Obwohl das Bismutvorkommen in der Erdkruste bei 0,009 ppm liegt (Silber liegt bei 0,075 und Gold bei 0,004 ppm), werden jährlich 22.000 Tonnen produziert.  Zum Vergleich, es werden jährlich ungefähr 2.000 Tonnen Gold, 20.000 Tonnen Silber, 400 Tonnen Indium und 5 Tonnen Rhodium produziert.  Im Vergleich zu häufiger vorkommenden Metallen: Die gesamte Bleiproduktion liegt bei 8.000.000 Tonnen/Jahr und die von Zinn bei etwas weniger als 700.000 Tonnen.

 Realistisch betrachtet erscheint es mir unwahrscheinlich, dass bei 22.000 Tonnen/Jahr die Verwendung von jährlich 1.425 Tonnen Bismut für Lot den Preis beeinflussen würde, vor allem wenn die Adaptionsrate eher bei 1-3% liegt, anstatt bei 5%. 

Für jene, die an der Herstellung von Bismut interessiert sind, könnte dieser Wikipedia-Eintrag interessant sein:

Laut der United States Geological Survey, betrug die Minenförderung von Bismut im Jahre 2009 7.300 Tonnen. China (4.500 Tonnen), Mexiko (1.200 Tonnen) und Peru (960 Tonnen) tragen hier den Hauptbeitrag.^[11] Im Jahr 2008 lag die Raffinerieproduktion von Bismut bei 15.000 Tonnen, wovon China 78%, Mexiko 8% und Belgien 5% produzierten.^[9]

Der Unterschied zwischen der weltweiten Minenförderung und der Raffinerieproduktion von Bismut spiegelt den Status von Bismut als Nebenproduktmetall wider. Bismut reist in rohen Bleibarren (die bis zu 10% Bismut enthalten können) durch verschiedene Stufen der Raffinerie, bis es durch das Kroll-Betterton-Verfahren oder das Betts-Verfahren entfernt wird. Das Kroll-Betterton-Verfahren verwendet eine pyrometallurgische Trennung von geschmolzenem Blei von Kalzium-Magnesium-Bismut-Rückständen, die Begleitmetalle enthalten (Silber, Gold, Zink, etwas Bleich, Kupfer, Tellur und Arsen), welche mithilfe verschiedener Flussmittel und Behandlungen entfernt werden, um hochreines Bismutmetall zu erhalten (über 99% Bi). Das Betts-Verfahren verwendet gegossene Anoden aus Bleibarren und elektrolysiert diese in einem Bleifluorsilicathydrofluorkieselsäure-Elektrolyt, um eine reine Bleikathode und einen Anodenschlamm zu erhalten, der Bismut enthält. Ähnlich verhält sich Bismut mit Kupfer, einem weiteren Hauptmetallbestandteil. Dadurch ist die Bismutherstellung von Raffinierien eine vollständigere und zuverlässigere Statistik.

Ich denke also nicht, dass das Verfügbarkeit von Bismut und sein Preis durch seine Verwendung in Loten beeinflusst werden würde.

Bis bald!

Dr. Ron

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