Po stovky let lidé hledali odpovědi na otázky, jak chránit kov před korozí a jak dodat kovovým povrchům elegantní vzhled. Tato pátrání vedou k objevům z přelomu osmnáctého a devatenáctého století. Otcové galvanizace byli fyzik Luigi Galvani a chemik Luigi Valentino Brugnatelli. Zahájili práce na galvanických článcích a galvanickém pokovování. Co je to galvanizace? Jak funguje galvanické pokovování? A jak galvanizovat doma – je-li to vůbec možné?
Co je to pokovování?
Pokovování je jedna z metod povrchové úpravy (především) kovů, ale také jiných materiálů (například plastů). Je to dokončovací proces, při kterém je kov nanesen na povrch jiného materiálu. Pokovování může být elektrolytické, výukové, nebo galvanické. A právě na to, co je to galvanické pokovování, se dnes zaměříme.
Co je to galvanizace?
Galvanizace neboli galvanické pokovování, kterému se někdy také nazývá galvanostegie, znamená trvalé pokrývání elektricky vodivých předmětů vrstvami kovů za pomocí elektrického proudu. Proces galvanizace využívá stejnosměrného elektrického proudu k vylučování tenkých povlaků kovů z roztoku jejich solí na (zpravidla kovových) předmětech. Galvanizace předmětu dodává požadovanou vlastnost, kterou může být ochrana proti korozi, odolnost proti oděru, obrusu a opotřebení, kluzkost nebo estetické vlastnosti. Galvanické pokovování bylo pojmenováno po italském lékaři Luigi Galvani, průkopníkovi tohoto procesu.
Co je to galvanické pokovování?
Galvanické pokovování je pokovovací proces, kdy se ionty kovu v roztoku pohybují v elektrickém poli tak, aby vytvářely povlak na elektrodě. Proces využívá stejnosměrný proud. Kationty dané látky se na katodě redukují z roztoku a potahují vodivý předmět tenkou vrstvou materiálu. Galvanické pokovování se užívá především pro vytvoření vrstvy s požadovanými vlastnostmi na povrchu předmětu, který tyto vlastnosti postrádá. Metodu lze však použít i pro zvětšení příliš malých předmětů.
Jak funguje galvanické pokovování?
Obecně se galvanické pokovování označuje jako elektrodepozice. Je analogický galvanickému článku, ale funguje opačně. Jedním ze způsobů je, že se použije anoda vyrobená z kovu, který se má nanést na předmět připojený ke katodě. Obě elektrody jsou ponořeny v elektrolytu obsahujícím jednu nebo více solí daného kovu, případně dalších iontů, které umožňují průchod elektrického proudu. Na anodě se oxiduje použitý kov a přechází v podobě iontů do roztoku. Na katodě se rozpuštěný kov opět z iontů redukuje a vytváří vrstvu, pokovuje elektrodu. Rychlost, s jakou se anoda rozpouští, je rovna rychlosti, se kterou se pokovuje katoda. A tato rychlost je přímo úměrná procházejícímu proudu. Ionty v elektrolytu, které se přetvářejí v kovový povlak na katodě, se nepřetržitě doplňují z anody.
Základní technologický postup galvanického pokovování obecně zahrnuje tyto operace:
- odmaštění,
- opláchnutí vodou,
- aktivace povrchu – dekapování,
- opláchnutí vodou,
- galvanické pokovení,
- opláchnutí vodou,
- (někdy chromátování – především u zinkových a kadmiových povlaků),
- (opláchnutí vodou),
- sušení výrobku.
Jak doma galvanizovat?
V průmyslu se využívá elegantní metoda, při které jsou obyčejné kovové předměty pokryty tenkou vrstvou nějakého ušlechtilého kovu. Galvanizací se docílí se nejen hezkého vzhledu, ale především požadované odolnosti. Galvanovnu si můžete postavit dokonce i doma.
Na galvanické pokovování doma budete potřebovat:
- skleněná nádoba,
- předmět, který chcete zušlechtit – v našem případě hřebík,
- baterie s napětím 4,5 V,
- drátek,
- grafitová tuha ze silnější tužky,
- pentahydrát síranu měďnatého,
- 1 dcl destilované vody.
Ke každému pólu baterie připevněte jednoduchým omotáním asi 15 cm dlouhý drátek. Na konec drátu, který vede ze záporného pólu, připevněte železný hřebík. Před použitím jej pečlivě umyjte saponátem, čímž jej zbavíte mastnoty, která by bránila dokonalému pokovení. Konec drátu směřující ke kladnému pólu naopak ponese uhlíkovou elektrodu. Vezměte tuhu z obyčejné tužky přibližně v délce hřebíku. Hřebík a uhlíková katoda včetně k nim vedoucích drátů se nesmí dostat do přímého kontaktu.
Dalším krokem postupu Jak galvanizovat doma je příprava galvanovacího roztoku. Ten musí obsahovat atomy mědi. Můžete použít pentahydrát síranu mědnatého, známý pod názvem modrá skalice. Seženete jej v drogerii. Při manipulaci s touto sloučeninou dávejte pozor, jelikož je jedovatá, a proto používejte ochranné rukavice.
V menší sklenici v jednom decilitru vody rozpusťte lžičku síranu mědnatého. Vytvoříte si tak elektrolyt, tedy vodivý roztok, kterým bude procházet elektrický proud. Do takto připraveného roztoku poté ponořte jak kovový hřebík, tak grafitovou elektrodu. Opět nesmí přijít do styku.
Ihned po ponoření do roztoku se na uhlíkové elektrodě objeví drobné bublinky, zatímco povrch hřebíku se pokryje měděným povlakem. V tomto uspořádání můžete hřebík v roztoku ponechat klidně i několik minut. Po rozpuštění síranu mědnatého se do něj dostaly ionty mědi s kladným nábojem, tedy kationy. Protože je hřebík připojen k opačně nabitému (zápornému) pólu baterie, jsou kladné ionty mědi k hřebíku přitahovány. Díky tomu se pak vylučují na jeho povrchu v podobě čisté mědi. Na uhlíkové elektrodě se naopak z vody uvolňují atomy kyslíku. Právě proto se její povrch pokryje množstvím drobných bublinek.