(Fr.: électroplastie; Du.: Galvanotechnik; Eng.: electroplating), in ruimere zin alle processen van galvanische metaalafscheiding en ook het anodiseren; in engere zin (galvanostegie) het afscheiden van metaallagen die samen met de ondergrond worden gebruikt.
Bekende processen zijn het galvanisch vernikkelen, verzilveren en vergulden. De historische ontwikkeling van de galvanotechniek begint in feite pas na het beschikbaar komen van galvanische elementen. Het verzilveren behoort tot de oudste galvanotechnische bewerkingen. Pas met het beschikbaar komen van andere gelijkstroombronnen zoals gelijkstroomdynamo’s en gelijkrichters, is de grote vlucht van de galvanotechniek begonnen.Bij de galvanotechniek maakt men gebruik van een ‘bad’ waarin ionen aanwezig zijn die voor stroomgeleiding zorgen (geleider van de tweede soort). De meestal metalen kathode en anode (geleiders van de eerste soort) zorgen voor resp. toe- en afvoer van de elektronen. Bij de overgang van kathode naar badvloeistof en van badvloeistof naar anode spelen zich elektrochemische verschijnselen af: de kathode- en anodereacties, samengevat onder het begrip elektrolyse. Voor de galvanotechniek is de belangrijkste kathodereactie het afscheiden van metaal en de belangrijkste anodereactie het oplossen van metaal; het galvanische bad fungeert als transportmiddel.
De kathode is meestal het te behandelen voorwerp dat van een galvanische metaallaag moet worden voorzien en dat verbonden is met de min-pool van de gelijkstroombron, zodat de positief geladen ionen zich naar de kathode toe bewegen en aan het kathode-oppervlak ontladen worden waardoor het metaalneerslag ontstaat.
De anode bestaat meestal uit het metaal (in de vorm van platen, stukken, of korrels in titaankorven) dat moet worden neergeslagen. Hiervan moet bij voorkeur evenveel metaal in oplossing gaan als aan de kathode wordt neergeslagen, omdat dan de badvloeistof gelijk van samenstelling blijft. Soms maakt men gebruik van onoplosbare anoden, zoals bij het verchromen waarbij een loodlegering als anodemateriaal dienst doet.
De badvloeistof of elektrolyt bestaat meestal uit een oplossing van metaalzouten en andere chemicaliën die in oplossing in ionen gesplitst zijn. Daarnaast bevat het bad allerlei toevoegingen zoals glansmiddelen. Voor de afscheiding van sommige metalen, zoals aluminium, kan geen bad op waterbasis worden gebruikt; hiervoor dienen dan geschikte organische oplosmiddelen. Steeds meer komt het gebruik van gesmolten zouten als badvloeistof in gebruik, voornamelijk voor het afscheiden van metalen met een hoog smeltpunt, zoals wolfraam.Vrijwel steeds is bij galvanische afscheidingsprocessen het voorwerp als kathode geschakeld. Slechts bij het anodiseren en bij enige anodische voorbehandelingen, zoals anodisch ontvetten of anodisch beitsen, is dit niet het geval.
Voor het verkrijgen van een goed hechtend metaalneerslag is het noodzakelijk dat het voorwerpoppervlak zorgvuldig wordt voorbehandeld, waarvoor uiteenlopende technieken worden gebruikt, zoals ontvetten (meestal in een paar stappen), beitsen, slijpen en polijsten, en veelal ook activeren. De hoeveelheid metaal die wordt neergeslagen is afhankelijk van het elektrochemisch equivalent en wordt daaruit berekend met de wet van Faraday. In de praktijk van de galvanotechniek werkt men meestal met het ampère-uurgewicht, vermenigvuldigd met een percentage, dat het kathodisch rendement voorstelt; hierdoor komt men tot het praktisch Ah-gewicht. Door dit praktisch afgescheiden gewicht per oppervlakte te delen door de massa van het metaal vindt men de afgescheiden laagdikte. In de praktijk is de laagdikte niet overal gelijk. De stroomdichtheid is op scherpe randen en punten groter en in inspringende holten geringer dan het gemiddelde. Een galvanisch bad heeft een goede spreiding als de laagdikteverdeling zo gelijkmatig mogelijk is; over het algemeen zijn dit baden met een sterke polarisatie.
In de praktijk van de galvanotechniek verkrijgt men de gewenste laagdikte door bij een bepaalde stroomdichtheid, waarbij het bad goed werkt, gedurende een van tevoren berekende tijd te werken. Bij het neerslaan van edele metalen en ook bij het tampongalvaniseren wil men de afgescheiden hoeveelheid metaal nauwkeuriger kennen en men maakt dan gebruik van ampère-uurmeters, bij zilverbaden ook zilvergewichttellers genoemd.
Hoewel de neerslagsnelheid recht evenredig is met de stroomdichtheid kan men deze niet onbeperkt opvoeren, omdat dan nadelige verschijnselen aan de kathode ontstaan, zoals verbranding, waardoor poreuze en losse neerslagen worden gevormd. Veelal zijn deze verschijnselen het gevolg van een verarming van de kathodefilm aan metaalionen. Door geschikte maatregelen (hoge badconcentratie, hoge temperatuur, vloeistofbeweging) kan men deze verschijnselen terugdringen en hogere stroomsterkten toepassen waardoor grotere afscheidingssnelheden mogelijk zijn.
Om de laagdikteverdeling gunstig te beïnvloeden kan men gebruik maken van hulpanoden of bipolaire anoden om de stroom in inwendige holten te brengen of hulpkathoden (stroomvangers, diefjes) of afschermingen van isolatiemateriaal, om verbranding op scherpe randen tegen te gaan.
De galvanische koelvloeistoffen bestaan naast het oplosmiddel (meestal water) uit basiszouten die de metaalionen moeten leveren en diverse toevoegingen. Dit kunnen zijn glansmiddelen om het neerslag glanzend te laten neerslaan, spanningverlagers om te hoge inwendige spanningen in het afgescheiden metaal tegen te gaan, bevochtigers die bij het vernikkelen het afzetten van waterstofblaasjes (oorzaak van poriën) tegengaan en buffers om de pH binnen een bepaald traject constant te houden.
Complexvormers, waarvan cyaniden dc bekendste zijn, zorgen ervoor dat het grootste deel van de metaalionen complex gebonden is, zodat maar weinig vrije metaalionen in de badvloeistof voorkomen. Als gevolg daarvan treden in de kathodefilm van cyanidische baden sterke polarisatieverschijnselen op waardoor onder meer de spreiding verbetert en de vorming van een contactneerslag wordt voorkomen.
De badvloeistof moet voor een goede kwaliteit van het neerslag voortdurend op peil worden gehouden door corrigeren van afwijkingen in de samenstelling, door filtreren om ingevallen of van de anoden afkomstig zwevend vuil te verwijderen. Ook periodieke reinigingen worden soms uitgevoerd, bijv. voor het verwijderen van vreemde metalen, van afbraakprodukten van glansmiddelen of in alkalische baden voor het verwijderen van een te hoog carbonaatgehalte.
De procesgang bij de galvanotechniek is in het algemeen een behandelingsreeks, die er bijv. voor het vernikkelen-verchromen van stalen autobumpers als volgt uitziet: voorslijpen, fijnslijpen, alkalisch afkookontvetten, spoelen, elektrolytisch ontvetten (kathodisch en daarna kort anodisch in hetzelfde bad), spoelen, activeren, spoelen, vernikkelen in twee lagen zonder tussenspoeling, spaarspoelen, doorstromend spoelen, verchromen in één of twee lagen, spaarspoelen, spoelen, heet spoelen en drogen.
Voor allerlei andere procédés kunnen soortgelijke behandelingsreeksen worden opgesteld. Soms past men speciale voorbewerkingen toe om hechting te verkrijgen op moeilijke metalen zoals aluminium (zinkaat- of stannaatbeits) of op roestvast staal (een zure nikkelstrike). Ook bijzondere nabehandelingen zijn mogelijk, zoals het passiveren na het verzinken en vercadmiummen.
Bij speciale uitvoeringsvormen van de galvanotechniek maakt men gebruik van poolwisseling (lang kathodisch, kort anodisch in regelmatige volgorde) om een neerslag van betere kwaliteit te krijgen. Ook kan men zwevende deeltjes in het galvanische bad opnemen, die in de laag worden ingesloten. Bij dit proces van dispersieplating kan men zeer harde en slijtvaste lagen krijgen als men bijv. siliciumcarbide als zwevend bestanddeel gebruikt. Voor het verkrijgen van bijzondere eigenschappen zal men de stroomvorm soms gecompliceerder maken, bijv. een gelijkstroom superponeren met een wisselstroom.
Dc galvanische installatie bestaat in het algemeen uit een badenreeks, waarvan de baden voor zover nodig bekleed zijn met chemisch resistente materialen om aantasting van de bakken en verontreiniging van de vloeistoffen te voorkomen. Indien de baden verwarmd moeten worden is de verwarming als regel thermostatisch geregeld, soms via een waterbad (au bain marie) of met behulp van warmtewisselaars. Directe verwarming door middel van stoom-, heetwater- of hete-oliespiralen, elektrische elementen en bundels dunne teflonbuisjes, komt echter het meeste voor. In een aantal gevallen moet worden gekoeld wanneer met grote stroomdichtheden wordt gewerkt, zoals bij het verchromen.
De elektrische gelijkstroom wordt meestal geleverd door gelijkrichters met seleen-, germanium- of siliciumcellen. Deze moeten beveiligd zijn tegen stroomstoten door kortsluiting en ze moeten een grote stroomsterkte bij een betrekkelijk lage spanning kunnen leveren. Voor een aantal processen, waarbij de rimpel van de gelijkstroom belangrijk is, past men driefasengelijkrichters dubbelgelijkrichtend (zgn. zesfasengelijkrichters) toe. Vroeger werd de gelijkstroom geregeld door middel van regelweerstanden; thans worden meestal regeltransformatoren met stappenregeling of continu regelend gebruikt. De transformatoren zijn als regel uitgerust met een volt- en een ampèremeter, waarbij onderscheid moet worden gemaakt tussen de klemspanning die de gelijkrichter levert en de badspanning, die vooral bij lange toevoerleidingen van de klemspanning kan verschillen. Veel galvanische baden worden momenteel continu gefiltreerd door filterpompen die bestaan uit een motor, een pomp en een daaraan gekoppeld filterhuis met filterplaten of filterkaarsen. Vaak wordt bij dit filtreren gebruik gemaakt van filterhulpmiddelen.
De vele handelingen die bij een galvanische reeks moeten worden uitgevoerd om tot het gerede produkt te komen kunnen worden geautomatiseerd.
In de galvanotechniek onderscheidt men drie hoofdgroepen automaten.
1. Doorloopautomaten die met een kettingsysteem werken waardoorheen de voorwerpen met constante snelheid worden bewogen, zodat de lengte van de baden evenredig is met de behandelingstijd;
2. Taktautomaten, uitgevoerd als langsautomaten, omkeerautomaten of rondautomaten, waarbij de voorwerpen met een hefmechanisme in de badvloeistof worden gebracht, daarin zolang verblijven als nodig is en vervolgens na afloop van een takt alle een positie opschuiven. Betekent dit opschuiven het overgaan naar een ander bad dan worden de rekken met voorwerpen over de badrand heen geheven;
3. Programma-automaten die uitgevoerd zijn met loopwagens. Deze wagens lopen over een railsysteem, pakken de rekken op waar dit nodig is en plaatsen ze in een andere positie. Vervolgens rijdt de wagen weer weg om een andere opdracht te vervullen. Deze programma-automaten zijn het meest flexibel omdat men door het instellen van een ander programma (tegenwoordig meestal door middel van een insteekkaart of een magneetband) direct van het ene programma op het andere kan overschakelen. Bovendien is het bij programma-automaten niet nodig dat de baden in de volgorde staan waarin de produkten moeten worden bewerkt, hetgeen bepaalde voordelen kan hebben.
Kleine massa-artikelen worden behandeld in trommels, vervaardigd van geperforeerd isolatiemateriaal die in een bad worden gedompeld en al ronddraaiend worden behandeld. Buiten de trommel bevinden zich de anoden en in de trommel wordt door middel van speciale contacten het kathodisch contact met de voorwerpen tot stand gebracht. Voor massa-artikelen dienen ook klokken die schuin zijn opgesteld en waarin zich de voorwerpen met een hoeveelheid badvloeistof bevinden. Boven de voorwerpen bevindt zich in de badvloeistof een anode en op de bodem wordt contact met de voorwerpen gemaakt. Trommel- en klokbewerkingen kunnen ook geautomatiseerd worden.
In de galvanotechniek zijn tal van controlemethoden ingevoerd. Zo kan men de werking van een galvanisch bad op eenvoudige wijze controleren met een hullcel, een miniatuur galvanisch bad waarin op een proefplaatje bij een bewerking een doorlopende reeks stroomdichtheden wordt verkregen. Een eventueel achteruit gaan van de kwaliteit van het bad kan op die wijze snel worden aangetoond, nog voordat in de praktijk moeilijkheden optreden. Beproevingen die voor de controle op de laag van belang zijn, zijn de laagdiktemeting, de controle op hechting, controle op poreusheid en het bepalen van de corrosievastheid van de afgescheiden lagen.