阅读说明：本技术 一种铋球的制备方法 (Preparation method of bismuth ball ) 是由 邹权林 陈应红 陈松 李帮 于 2020-11-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种铋球的制备方法,包括以下步骤：原料熔融：投入原料铋锭,控制350℃至450℃的熔融温度,待原料铋锭完全熔融后搅拌铋液5分钟至20分钟；去除氧化物：搅拌完成后控制所述铋液的温度为300℃至400℃,将浮在铋液表面的氧化物除去,然后搅拌10分钟至15分钟；重复所述去除氧化物步骤若干次；浇铸成型：将经过所述去除氧化物步骤的铋液浇铸至成型模具中,冷却后取出铋球。这种铋球的制备方法无需提供真空环境即可降低铋球成品中的氧化物含量,能以较低的成本实现高品质铋球的制造。(The invention discloses a preparation method of a bismuth ball, which comprises the following steps: melting raw materials: adding raw material bismuth ingot, controlling the melting temperature of 350-450 ℃, and stirring the bismuth liquid for 5-20 minutes after the raw material bismuth ingot is completely melted; removing the oxide: after stirring, controlling the temperature of the bismuth liquid to be 300-400 ℃, removing the oxide floating on the surface of the bismuth liquid, and then stirring for 10-15 minutes; repeating the step of removing the oxide several times; casting and molding: and casting the bismuth liquid subjected to the step of removing the oxide into a forming die, and taking out the bismuth ball after cooling. The preparation method of the bismuth ball can reduce the content of oxides in the finished bismuth ball without providing a vacuum environment, and can realize the manufacture of high-quality bismuth balls at lower cost.)

一种铋球的制备方法

技术领域

本发明涉及铋制品制造技术领域，尤其涉及一种铋球的制备方法。

背景技术

铋是一种稀有金属，纯正的单质铋为银白色金属，表面略带玫瑰红色，有强烈的金属光泽，性脆，属斜方晶系。铋是全球公认的一种非常安全无毒的“绿色金属”，这种“绿色”金属将得到越来越广泛的应用。

尤其是在健身器材方面，由于铅金属的压力加工性能极好、密度大等原因被应用于很多重量训练的器材或体育器材中，但是由于铅的毒性，与人体长期亲密接触会严重伤害人体中枢神经系统。而近些年来，人们发现铋和铅在许多性能方面都很接近，而且是对人体无害的“绿色金属”，因此铋在逐渐代替铅用于健身器材中。

但是由于铋在加热时，在空气中会发生氧化，为了节省成本，大部分工厂制造中选择在空气环境中生产铋制品，铋锭在存放时或者在熔融环节难以避免包含较多的氧化物，这些氧化物会影响最终的性能。若想减少成品中氧化物的含量，需要提高原料铋锭的纯度，并且在生产过程中尽量提供真空或惰性气体环境，以免高温铋与氧气反应，但是这种方法的制造对原料品质和环境要求过高，且真空环境需要在高温条件下提供，提高了铋制品的生产成本，难以为大众提供质量高、价格低的铋制品。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铋球的制备方法，其无需提供真空环境即可降低铋球成品中的氧化物含量，能以较低的成本实现高品质铋球的制造。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种铋球的制备方法，包括以下步骤：

原料熔融：投入原料铋锭，控制350℃至450℃的熔融温度，待原料铋锭完全熔融后搅拌铋液5分钟至20分钟；

去除氧化物：搅拌完成后控制所述铋液的温度为300℃至400℃，将浮在铋液表面的氧化物除去，然后搅拌10分钟至15分钟；

重复所述去除氧化物步骤若干次；

浇铸成型：将经过所述去除氧化物步骤的铋液浇铸至成型模具中，冷却后取出铋球。

进一步地，所述去除氧化物步骤中采用打捞或过滤的方式去除氧化物。

进一步地，采用不锈钢勺捞除氧化物，或采用不锈钢滤网过滤去除氧化物。

进一步地，在所述去除氧化物的步骤后，观察所述铋液表面的氧化物的尺寸，当每处氧化物的最大长度均小于5mm时，停止重复所述去除氧化物步骤。

进一步地，所述浇铸成型步骤中，冷却至80℃以下时取出所述铋球。

进一步地，所述浇铸成型步骤之前，还包括预热成型模具步骤：在20分钟至40分钟的时间内，将成型模具加热至200℃至300℃的步骤。

进一步地，所述浇铸成型步骤之后还包括打磨步骤，所述打磨步骤包括：

先使用手磨机将所述铋球表面的凸起部分平整的切除，再使用打磨机去除所述铋球表面的棱角。

进一步地，所述打磨步骤之后还包括研磨抛光步骤，所述研磨抛光步骤包括：

往研磨机中加入100kg至150kg的研磨球，再加入光亮剂2至5kg和纯水2至5kg，保持所述研磨机的振动频率在25Hz至30Hz，持续振动10分钟之后将所述铋球放入，持续振动30分钟至50分钟后完成研磨抛光。

进一步地，所述研磨抛光步骤中，在将所述铋球放入之后，将所述研磨机的振动频率调整为35Hz至45Hz对所述铋球进行研磨抛光。

进一步地，所述研磨抛光步骤之后还包括清洗干燥步骤，所述清洗干燥步骤包括：

清洗研磨抛光后的所述铋球，擦干所述铋球表面的水分后，再采用自然晾干、使用吹风机吹干或使用干燥箱去除铋球表面的残留水分。

现有技术中生产铋制品的方法存在着一些缺陷，本发明针对这些缺陷作出了改进。其中，本方法在原料铋锭完全熔融后再进行搅拌步骤，可以使得铋锭各部分的加热更加均匀，而且可以使得铋锭中含有的氧化物杂质上浮，便于去除。在去除氧化物的步骤中，保持铋液的温度在300℃至400℃既能保持大于铋271.3℃的熔点使其不会凝固，又使得氧化物等杂质能够上浮。再通过去除氧化物的步骤，可以做到即使铋锭原料由于保存不当等原因发生氧化，在后续过程中也会将其中的氧化物去除，对最终形成的铋球影响不大，保证了铋球成品的质量和成品率，降低了对原料铋锭品质的要求以及原料铋锭存储条件的要求。而且制造铋球的整个过程可以在空气中操作，降低了对制造环境的要求。因此，采用本发明中的铋球的制备方法来伸长铋球，可以从各方面降低制造的成本，便于在工厂中制造大批量的铋球以满足市场需求。

附图说明

图1为本发明的一种铋球的制备方法的流程框图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1示出了本发明的一种铋球的制备方法，包括原料熔融步骤、去除氧化物步骤和浇铸成型步骤，

所述原料熔融步骤包括投入原料铋锭，控制350℃至450℃的熔融温度，待原料铋锭完全熔融后搅拌铋液5分钟至20分钟；

所述去除氧化物步骤包括搅拌完成后控制所述铋液的温度为300℃至400℃，将浮在铋液表面的氧化物除去，然后搅拌10分钟至15分钟；重复所述去除氧化物步骤若干次；

所述浇铸成型步骤包括将经过所述去除氧化物步骤的铋液浇铸至成型模具中，冷却后取出铋球。

本方法在原料铋锭完全熔融后再进行搅拌步骤，可以使得铋锭各部分的加热更加均匀，而且可以使得铋锭中含有的氧化物杂质上浮，便于去除。在去除氧化物的步骤中，保持铋液的温度在300℃至400℃既能保持大于铋271.3℃的熔点使其不会凝固，又使得氧化物等杂质能够上浮。再通过去除氧化物的步骤，可以做到即使铋锭原料由于保存不当等原因发生氧化，在后续过程中也会将其中的氧化物去除，对最终形成的铋球影响不大，保证了铋球成品的质量和成品率，降低了对原料铋锭品质的要求以及原料铋锭存储条件的要求。而且制造铋球的整个过程可以在空气中操作，降低了对制造环境的要求。

作为所述去除氧化物步骤的优选实施方式，所述去除氧化物步骤中采用打捞或过滤的方式去除氧化物，由于氧化物经过搅拌和加热已经浮在铋液的表面了，因此可以直接采用打捞的方式来将表面漂浮的氧化物去除，直观简单；此外，由于纯的铋液为熔融状态，而铋的氧化物是稳定的固态，因此可以采用过滤的方式去除氧化物，这种方式还可以取出铋液中未漂浮的氧化物，合理设置滤网的孔径即可。在去除工具的选择上，本实施例优选为不锈钢勺或不锈钢滤网，来捞除或过滤去除氧化物，不锈钢具有性质稳定、熔点高，价格便宜和易于加工等优点，因此不锈钢勺和不锈钢滤网适合作为取出氧化物的工具。但是需要说明的是，除了不锈钢之外，其他任何熔点高于300℃至400℃的稳定金属(如钛)或非金属材质(如石英)均可用于制作去除工具，属于本发明的保护范围中。

作为判断何时该停止去除氧化物的标准，需观察所述铋液表面的氧化物的尺寸，当每处氧化物的最大长度均小于5mm时，停止重复所述去除氧化物步骤，此时铋液中的氧化物含量极低，最终形成的铋球的纯度可达99.99％以上。

作为本实施例中浇铸步骤的优选方案，冷却至80℃以下时才取出所述铋球，这一温度下的铋球定型完成且温度不会太高，适合进行下一工序。

为了使得浇铸成形后的铋球表面的平整度更高，本实施例优选在所述浇铸成型步骤之前，还包括在20分钟至40分钟的时间内，将成型模具加热至200℃至300℃的步骤。这种方式使得进入成型模具的铋液不会马上开始凝固，而是均匀地分布到模具的每个部位之后才随着温度的慢慢降低而凝固，最终成型出的铋球表面十分平整，可以直接进行研磨抛光步骤。

此外，若浇铸成型后的铋球表面具有较多的棱角凸起等，所述浇铸成型步骤之后还包括打磨步骤，所述打磨步骤包括：先使用手磨机将所述铋球表面的凸起部分平整的切除，再使用打磨机去除所述铋球表面的棱角。这一步骤用于去除体积较大和较明显的凸起和棱角等，铋球的形状接近成品的形状，以便进入下一步的研磨抛光步骤。

为了保证铋球成品表面的平整度，所述打磨步骤之后还包括研磨抛光步骤，所述研磨抛光步骤包括：往研磨机中加入100kg至150kg的研磨球，再加入光亮剂2kg至5kg和纯水2kg至5kg，保持所述研磨机的振动频率在25Hz至30Hz，持续振动10分钟之后将所述铋球放入，持续振动30分钟至50分钟后完成研磨抛光。经过研磨抛光之后的铋球表面光滑平整，没有肉眼可以的凹陷和凸起。

为了进一步提高研磨抛光的效果，所述研磨抛光步骤中，在将所述铋球放入之后，将所述研磨机的振动频率调整为35Hz至45Hz对所述铋球进行研磨抛光。振动频率加大，研磨而出的成品光滑度更高。

研磨完成后，其上可能会粘有铋球碎屑等物，为保证出品的洁净，所述研磨抛光步骤之后还包括清洗干燥步骤，所述清洗干燥步骤包括：清洗研磨抛光后的所述铋球，擦干所述铋球表面的水分后，再风干表面的残留水分，每个铋球的吹拂时间为1分钟至3分钟，吹干后得成品铋球。清洗的用水可用普通自来水，最好使用纯水以免水中的杂质损伤铋球表面的品质。

以下再提供两种具体实施例以说明本发明的方案：

实施例一：

取900kg原料铋锭连续投入容积为100L的熔炉中，控制熔炉升温至380℃至400℃，原料铋锭全部融化后用不锈钢勺进行搅拌，搅拌时间持续10分钟，然后控制熔炉温度为350℃，用不锈钢勺将铋液表面的氧化物捞出，每次捞渣后静置15分钟至20分钟，再搅拌10分钟至15分钟，捞渣操作进行若干次，在捞到第12次时，铋液表面的每处氧化物尺寸均小于5mm。

安装成型模具，将上步所得的铋液倒入成型模具中，模具温度冷却至80℃以下后进行脱模取出铋球。铋球表面如有明显凸起或棱角等，采用手磨机去除。放入40Hz频率的研磨机内振动40分钟，振动完毕后使用纯水进行冲洗，再擦干吹干，即可得到相应重量规格的铋球产品。在不同捞渣次数下，试验数据如下表所示。可以看出当捞渣12次，铋液表面的每处氧化物尺寸均小于5mm时合格率可以达到95％以上，成品率较高。

实施例二：

取900kg原料铋锭连续投入容积为100L的熔炉中，控制熔炉升温至380℃至400℃，原料铋锭全部融化后用不锈钢勺进行搅拌，搅拌时间持续10分钟，然后控制熔炉温度为350℃，用不锈钢勺将铋液表面的氧化物捞出，每次捞渣后静置15分钟至20分钟，再搅拌10分钟至15分钟，捞渣操作进行12次，此时铋液表面的每处氧化物尺寸均小于5mm。

安装成型模具，将上步所得的铋液倒入成型模具中，模具温度冷却至不同温度后进行脱模取出铋球。铋球表面如有明显凸起或棱角等，采用手磨机去除。放入40Hz频率的研磨机内振动40分钟，振动完毕后使用纯水进行冲洗，再擦干吹干，即可得到相应重量规格的铋球产品。在不同的脱模温度下的试验数据如下表所示。可以看出当脱模温度小于80℃时，合格率可以达到95％以上，成品率较高。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。