Bismuth, auf Deutsch Bismut oder Wismut, schmilzt bei rund 271 Grad Celsius und dehnt sich beim Erstarren aus, ähnlich wie Wasser beim Gefrieren. Reines Bismut ist spröde und wird deshalb meist legiert, aus seiner Schmelze lassen sich aber auch schillernde Treppenkristalle züchten.
Bismut als Element und Rohstoff
Bismut ist das chemische Element mit dem Symbol Bi und der Ordnungszahl 83. Im Shop finden Sie Bismut als Reinmetall mit 99,99 Prozent Reinheit, in der Branche kurz 4N genannt, unter anderem als Bruchstücke, Granulat, Pellets und Blöcke.
Gewonnen wird Bismut vor allem als Nebenprodukt der Bleiverarbeitung, daneben bei der Raffination von Kupfer-, Zinn-, Silber- und Golderzen. Technisch gefragt ist es als Bestandteil niedrigschmelzender Legierungen und als Ersatz für Blei, etwa in Schrot.
Eigenschaften von Bismut im Überblick
| Eigenschaft | Wert |
|---|---|
| Schmelzpunkt | rund 271 Grad Celsius |
| Siedepunkt | 1.564 Grad Celsius |
| Dichte fest bei 20 Grad Celsius | 9,78 g/cm³ |
| Dichte flüssig am Schmelzpunkt | rund 10,05 g/cm³ |
| Volumen beim Erstarren | Zunahme um etwa 3,3 Prozent |
Auffällig ist das Verhältnis der beiden Dichten. Flüssiges Bismut ist dichter als festes, deshalb schwimmt erstarrtes Metall auf der eigenen Schmelze, so wie Eis auf Wasser. Legierungen, die mindestens zur Hälfte aus Bismut bestehen, dehnen sich beim Erstarren ebenfalls aus, etwa BiSn42 mit 58 Prozent oder Roses Metall mit 50 Prozent Bismut.
Giftigkeit und Radioaktivität
Bismut gilt als Schwermetall mit geringer akuter Giftigkeit und wird gerade deshalb dort eingesetzt, wo Blei ersetzt werden soll. Eine Eignung für Lebensmittelkontakt oder für Anwendungen am Körper folgt daraus nicht.
Natürliches Bismut besteht zu 100 Prozent aus dem Isotop Bismut-209. Dieses Isotop ist radioaktiv, zerfällt aber mit einer Halbwertszeit von etwa 19 Trillionen Jahren. Seine spezifische Aktivität ist dadurch extrem gering und mit normalen Messgeräten nicht nachweisbar.
Eine eigene Gefahreneinstufung hat Pulver. Bismutpulver gilt als entzündbarer Feststoff, und aufgewirbelter Staub kann unter bestimmten Bedingungen explodieren. Diese Einstufung betrifft Pulver, nicht das kompakte Metall als Bruchstücke, Granulat, Pellets oder Blöcke. Wer Bismut schleift oder feilt, erzeugt allerdings selbst feinen Staub. Für diesen Fall orientieren Sie sich an der Schutzempfehlung für Bismutpulver, also an einem Partikelfilter der Klasse P1 und einer Gestellbrille mit Seitenschutz.
Sicher arbeiten mit flüssigem Metall
Beim Schmelzen achten Sie zuerst auf Wasser. Trifft die Schmelze auf Feuchtigkeit, verdampft das Wasser schlagartig, der Dampf baut Druck auf und lässt flüssiges Metall verspritzen. Tiegel, Löffel, Form und Metall sind deshalb vor dem Einsatz trocken. Solange das Metall flüssig ist, kühlen Sie weder Form noch Metall mit Wasser.
Einen Gießlöffel erhitzen Sie, bevor er die Schmelze berührt, damit anhaftendes Wasser verdunstet. Steht die Schmelze schon im Tiegel bereit, tauchen Sie den vorgewärmten Löffel ein und lassen ihn kurz darin, bis er ihre Temperatur angenommen hat.
Für Stahlwerke und Gießereien sieht der Arbeitsschutz eine Schutzbrille, nicht brennbare wärmeisolierende Handschuhe und Kleidung ohne leicht schmelzende Kunstfasern vor. In der eigenen Werkstatt ist das die Ausrüstung, an der Sie sich orientieren.
Erhitzen Sie Bismut außerdem nicht stärker als nötig. An Luft bildet es beim Erhitzen Bismutoxid, und bei starkem Erhitzen verbrennt es mit blauer Flamme zu gelben Oxiddämpfen.
Bismut schmelzen und gießen
Kleine Mengen schmelzen Sie direkt in einem Gießlöffel aus Stahl, größere in einem Schmelztiegel. Unsere Gießlöffel sind für Zinn, Bismut, Zink und Aluminium ausgelegt und bis etwa 800 Grad Celsius belastbar, also weit über dem, was Bismut braucht.
Bei der Form zählt vor allem, dass Bismut beim Erstarren wächst. In Formen aus Stahl oder Aluminium verkeilt sich das Gussteil, in Sand verzieht es sich. Am besten eignet sich deshalb Silikon, Grafit geht ebenfalls.
Für die Form rät unsere Anleitung zum Bau einer Ölsandform bei Metallen mit einer Gusstemperatur bis 400 Grad Celsius eher zu Silikonkautschukformen als Dauerform. Eine Sandform macht im Verhältnis zur Zahl der Güsse zu viel Aufwand. Unser hitzebeständiger Silikonkautschuk HB ist für das Gießen von Zinn, Blei und Bismut ausgewiesen. Für diesen Kautschuk liegt die Belastungsgrenze bei 400 Grad Celsius, kurzzeitig beim Eingießen bei höchstens 450 Grad Celsius. Wie Sie eine solche Form aufbauen und ausgießen, lesen Sie in unserer Anleitung für Zinnfiguren.
Halten Sie die Schmelze so weit über dem Schmelzpunkt von rund 271 Grad Celsius, dass sie nicht schon im Einguss erstarrt, und zugleich unter der genannten Grenze des Silikons.
Treppenkristalle selbst züchten
In der Natur bildet Bismut selten gut ausgebildete Kristalle, meist sind es blättrig-körnige Aggregate. Die bunten, stufenförmigen Kristalle entstehen dagegen, wenn geschmolzenes Bismut langsam abkühlt. Diese Wuchsform heißt Hopperkristall. Als Ausgangsmaterial eignen sich unsere Bismutbruchstücke mit 99,99 Prozent Reinheit, ebenso die Pellets. Für schöne Kristalle brauchen Sie nach unserer Erfahrung mindestens ein bis zwei Kilogramm Bismut. Lassen Sie die Schmelze langsam abkühlen und impfen Sie sie.
Ein verbreitetes Vorgehen sieht so aus:
- Bismut in einem Tiegel oder Löffel vollständig schmelzen. Verunreinigungen trennen sich dabei ab und schwimmen größtenteils oben.
- Die Schmelze in ein zweites, trockenes Gefäß umgießen und die Haut an der Oberfläche dabei zurückhalten.
- Die Schmelze langsam abkühlen lassen, etwa indem Sie die Hitze schrittweise herunterregeln. Je langsamer das geschieht, desto bessere Kristalle entstehen in der Regel.
- Sobald das Bismut zu erstarren beginnt, die noch flüssige Restschmelze von den wachsenden Kristallen abgießen. Ein guter Moment ist erreicht, wenn die Oberfläche fest wirkt, beim Anstoßen aber noch etwas wackelt.
- Die Kristalle vollständig auskühlen lassen und erst dann aus dem Gefäß lösen.
Frisch erstarrte Kristalle sind silbern und oxidieren an der heißen Oberfläche rasch. Die dünne Oxidschicht erzeugt durch Interferenz die schillernden Farben, und welche Farbe an einer Stelle erscheint, hängt von der Dicke der Schicht ab. Die abgegossene Restschmelze können Sie beim nächsten Versuch wieder aufschmelzen.
Niedrigschmelzende Legierungen mit Bismut
Legierungen aus Bismut mit Zinn oder Cadmium schmelzen niedrig und stecken deshalb in Brandmeldern, Feuerlöschanlagen, elektrischen Sicherungen und Loten. Das Sortiment führt Bismutlegierungen mit Zinn, Blei, Indium oder Silber als Partner, zu finden unter den niedrigschmelzenden Bismutlegierungen.
Bleifrei ist zum Beispiel BiSn42 aus 58 Prozent Bismut und 42 Prozent Zinn. Die Legierung ist eutektisch und schmilzt deshalb wie reines Bismut an einem festen Punkt statt über einen Temperaturbereich, nämlich bei 138 Grad Celsius. Die Legierung BiSn42 eignet sich zum Gießen kleiner Teile, ist aber spröde und lässt sich kaum kalt verformen. Zu viel Bismut macht eine Legierung schnell spröde. Für Teile, die später belastet werden, gleichen Sie deshalb vorher die Festigkeitswerte der Legierung mit Ihrem Einsatz ab. Bei niedrigschmelzenden Legierungen auf Bismutbasis wie dieser brauchen Sie keinen Schlackebinder. In unserer Anleitung zum Bau einer Silikonkautschukform ist das gezeigte Gussergebnis, ein fünf Zentimeter hoher Soldat, aus BiSn42. Für kleine Figuren in Silikon ist die Legierung damit ein naheliegender Start.
Unser Roses Metall aus 50 Prozent Bismut, 25 Prozent Zinn und 25 Prozent Blei schmilzt bei 94 Grad Celsius und ist durch den hohen Bismutanteil sehr hart und spröde. Bestellbar ist es nur mit einem verifizierten Gewerbe- oder Institutskonto. Wer ohne Blei und Cadmium unter 100 Grad Celsius gießen will, greift zum Beispiel zum Fieldschen Metall aus Indium, Bismut und Zinn, das bei 62 Grad Celsius schmilzt. Es dient als Ersatz für das Woodsche Metall, das neben Bismut und Zinn auch Blei und Cadmium enthält.
Die passende Lieferform wählen
Welche Lieferform passt, hängt vom Vorhaben ab. Für Kristalle nehmen Sie Bruchstücke oder Bismutpellets. Zum Abwiegen kleiner Mengen und zum Legieren eignen sich Bismutgranulat mit 2 bis 4 Millimetern Stückgröße und die Pellets mit rund 25 Gramm je Stück. Beide lassen sich leichter dosieren als ein Block. Für kleine Gussteile ist eine fertige Legierung wie BiSn42 oft die bessere Wahl als reines Bismut, weil sie schon bei 138 Grad Celsius statt bei rund 271 Grad Celsius schmilzt.
Blöcke von rund 15,5 Kilogramm sind für Großabnehmer gedacht. Kleinmengen bis 6.000 Euro Bruttowarenwert bestellen Sie direkt im Shop, größere Mengen und Sonderformen auf Anfrage über das Kontaktformular.
Häufige Fragen zu Bismut
Ist Bismut magnetisch?
Nein, nicht im üblichen Sinn. Bismut wird von einem Magneten nicht angezogen, denn es ist das am stärksten diamagnetische aller Elemente. Diamagnetische Stoffe werden von einem Magnetfeld schwach abgestoßen, statt sich zu ihm hinzubewegen. Ein Magnet, der an Eisen haftet, bleibt an einem Bismutbarren deshalb nicht hängen.
Wie viel Bismut passt in einen Tiegel?
Das hängt vom Volumen des Tiegels ab. Unsere Tiegel sind in Kubikzentimetern angegeben, die Metallmenge ergibt sich über die Dichte des Metalls. Bei festem Bismut mit 9,78 Gramm je Kubikzentimeter fasst ein Tiegel mit 100 Kubikzentimetern rechnerisch knapp ein Kilogramm. Weil Bismut dichter ist als Kupfer, passt etwas mehr Bismut hinein, als die Kupferangabe in unserer Tiegeltabelle nennt.
Sind Bismut und Wismut dasselbe?
Ja. Bismut und Wismut sind zwei Namen für dasselbe chemische Element mit dem Symbol Bi und der Ordnungszahl 83. Wismut begegnet Ihnen etwa in der Mineralogie, wo vom gediegenen Wismut die Rede ist. Manche Produktnamen nennen zusätzlich Wismut in Klammern, gemeint ist dasselbe Metall. Der englische Name lautet Bismuth.
