Industrie

Galvanisieren

Galvanisieren , Beschichten mit Metall mittels elektrischem Strom . Das Beschichtungsmetall kann auf leitfähige Oberflächen (Metalle) oder auf nicht leitende Oberflächen (Kunststoffe, Holz, Leder) übertragen werden, nachdem letztere durch Verfahren wie Beschichten mit Graphit, leitfähigem Lack , stromloser Platte oder einer verdampften Beschichtung leitfähig gemacht wurden .

Kara Walker: Eine Subtilität oder das wunderbare Zuckerbaby
Lesen Sie mehr zu diesem Thema
Skulptur: Galvanisieren
Die Oberflächen von Metallskulpturen oder speziell vorbereiteten Nichtmetallskulpturen können mit Metallen wie Chrom, Silber, Gold, Kupfer, ...

Abbildung 1 zeigt einen typischen Plattiertank mitKupfersulfat (CuSO 4 ) -Lösung . Ein Dynamo liefertelektrischer Strom, der von einem Rheostaten gesteuert wird. Wenn der Schalter geschlossen ist, wird der Kathodenstab , der das zu plattierende Werkstück enthält, negativ geladen. Einige der Elektronen vom Kathodenstab übertragen sich auf die positiv geladenenKupferionen (Cu 2+ ), das Setzen von ihnen frei als Atome von KupferMetall . Diese Kupferatome nehmen ihren Platz auf der Kathodenoberfläche ein und verkupfern sie. Gleichzeitig wird, wie in der Zeichnung gezeigt, die gleiche Anzahl von Sulfationen (SO 4 2- ) auf die Kupferanoden entladen, wodurch der Stromkreis vervollständigt wird. Dabei bilden sie eine neue Menge Kupfersulfat, das sich in der Lösung löst und die ursprüngliche Zusammensetzung wieder herstellt . Dieses Verfahren ist typisch für fast alle gewöhnlichen Galvanikprozesse; Der Strom lagert eine bestimmte Menge Metall auf der Kathode ab, und die Anode löst sich in gleichem Maße auf, wodurch die Lösung mehr oder weniger gleichmäßig gehalten wird. Wenn dieses Gleichgewicht ist perfekt und es gibt keine Nebenwirkungen oder Verluste, eine 100 - prozentige Kathodeneffizienz und ein 100% iger Anodenwirkungsgrad könnte möglicherweise realisiert werden.

Wenn die Metalloberfläche der Kathode chemisch und physikalisch sauber ist, werden die entladenen Kupferatome im normalen interatomaren Abstand der Atome des Basismetalls abgeschieden und versuchen, ein integraler Bestandteil davon zu werden. Wenn das Basismetall Kupfer ist, ordnen sich die neuen Kupferatome häufig so an, dass sie die Kristallstruktur des Basismetalls fortsetzen, wobei die Platte vom Basismetall mehr oder weniger ununterscheidbar und untrennbar wird.

Wenn geeignete Lösungen verschiedener Metalle gemischt werden, ist es möglich, eine Vielzahl von Metalllegierungen zu plattieren. Auf diese Weise kann plattiertes Messing mehr oder weniger von Messingguss nicht mehr zu unterscheiden sein. Es ist jedoch auch möglich, Legierungen oder Verbindungen von Metallen abzuscheiden , die nicht durch Schmelzen und Zusammengießen hergestellt werden können. Zum Beispiel,Zinn-Nickel- Legierungsplatten wurden kommerziell wegen ihrer Härte und Korrosionsbeständigkeit verwendet , die denen von beiden Metallen allein überlegen sind. Die Lagerstätte besteht aus einer Zinn-Nickel- Verbindung (Sn-Ni), die auf keine andere Weise hergestellt werden kann.

Erhalten Sie mit Ihrem Abonnement exklusiven Zugriff auf Inhalte aus unserer 1768 First Edition. Abonnieren Sie noch heute

Andere übliche Legierungsplatten umfassen Bronze und Gold mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie z. B. unterschiedlichen Farben oder Härten. Magnetische Legierungsplatten aus Metallen wie Eisen, Kobalt und Nickel werden für Speichertrommeln in Computern verwendet. Die Lötplatte (Sn-Pb) wird bei gedruckten Schaltungen verwendet.

Entwicklung der Galvanik.

Während einige Metallbeschichtungsverfahren bis in die Antike zurückreichen, begann die moderne Galvanisierung 1800 mit Alessandro Voltas Entdeckung des Voltaikstapels oder der Batterie, die bemerkenswerte Mengen an Gleichstrom zur Verfügung stellte. Etwa zur gleichen Zeit wurden mit der Batterie Blei, Kupfer und Silber abgeschieden. Nachdem ein Kupferknoten auf einer Silberkathode abgeschieden worden war, konnte das Kupfer nicht entfernt werden. Im selben Jahr wurden Zink, Kupfer und Silber auf sich selbst und auf einer Vielzahl von Basismetallen (den Metallen, auf die die Beschichtung aufgebracht wird) wie Gold und Eisen abgeschieden.

Die Galvanisierung im kommerziellen Maßstab wurde zwischen 1840 und 1841 begonnen und durch die Entdeckung von Cyanidlösungen zum Plattieren von Silber, Gold, Kupfer und Messing beschleunigt . Eine Cyanid-Kupfer-Lösung ergab beispielsweise anhaftende Kupferablagerungen direkt auf Eisen und Stahl. Zu diesem Zweck und auch für die Erstbeschichtung von Zinkdruckgussteilen wird noch eine Cyanid-Kupfer-Lösung verwendet. Die oben beschriebene Kupfersulfatlösung korrodiert diese Metalle und ergibt nicht anhaftende Ablagerungen.

Das Galvanisieren ist zu einer großen und wachsenden Industrie mit anspruchsvollen technischen und Ausrüstungsanforderungen geworden. Die Metalle, die leicht aus wässrigen Lösungen bei Hochstrom plattiert werden Effizienzen in der Nähe von 100 Prozent am besten aus vermessenden 2 . Es zeigt diese Metalle in einem einzigen Rechteck in ihrer richtigen Beziehung zueinander. Das einzige Metall, das außerhalb des gebräuchlichen Rechtecks ​​gezeigt wird, istChrom , das normalerweise bei niedrigen Stromwirkungsgraden von etwa 10 bis 20 Prozent plattiert wird. Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Silber, Cadmium, Zinn , Iridium, Platin, Gold und Blei werden mehr oder weniger häufig zum Plattieren verwendet. Die anderen können leicht hinterlegt werden, haben jedoch auf diese Weise weder aufgrund der Kosten noch der Verfügbarkeit oder des Mangels an nützlichen Eigenschaften viel Verwendung gefunden.

The introduction of chromium plating in 1925 stimulated repercussions all through the plating industry. Chromium was essentially a bright plate and retained its brightness indefinitely. Chromium plate found a ready market in the automotive and appliance fields, in which the merits of the combination plate nickel-chromium or copper-nickel-chromium were soon proven. The requirements for closer control procedures in bath composition, temperature, and current density were reflected in better control and development of other processes.

So-called hard-chromium plating likewise created a new way of improving the wear resistance of machine parts and improving their operation owing to good frictional and heat resistance properties. Worn or undersized parts were built up with chromium plate.

While nonmetallic materials have been plated since the mid-19th century, a period of rapid growth in the utilization of electroplated plastics began in 1963 with the introduction of ABS plastic (acrylonitrile-butadiene-styrene), which was readily plated. The plastic part is first etched chemically by a suitable process, such as dipping in a hot chromic acid–sulfuric acid mixture. It is next sensitized and activated by first dipping in stannous chloride solution and then in palladium chloride solution. It is then coated with electroless copper or nickel before further plating. A useful degree of adhesion is obtained (about 1 to 6 kg per cm [5 to 30 pounds per inch]) but is in no way comparable to the adhesion of metals to metals.

Principal applications.

Die Kupferbeschichtung wird häufig verwendet, um das Einsatzhärten von Stahl an bestimmten Teilen zu verhindern . Der gesamte Artikel kann verkupfert und die Platte an den zu härtenden Stellen abgeschliffen werden.Versilberung wird für Geschirr und elektrische Kontakte verwendet; Es wurde auch für Motorlager verwendet. Die umfangreichste Verwendung vonGold Plattierung ist auf Schmuck und Uhrengehäusen.Zinkbeschichtungen verhindern die Korrosion von Stahlgegenständen, während Nickel und Chromplatten für Automobile und Haushaltsgeräte verwendet werden.