omvat alle bewerkingen, welke tot doel hebben het electrochemisch afscheiden of doen ontstaan van metaal - en niet-metaallagen, meestal om een corrosiewering en een versiering te verkrijgen, vaak ook om de ontstane laag voor een ander nuttig doel te gebruiken. Ofschoon het gebied der galvanotechniek geenszins scherp omlijnd is, kan men het vrijwel beperkt denken tot processen welke plaatsvinden in waterig milieu en gewoonlijk onder stroomdoorleiding of electrolyse (z electrochemie).
Tot de galvanotechniek rekent men tevens de voorbereiding van de ondergrond, waarop men de lagen neerslaat, en de nabehandeling van de verkregen laag. Buiten het gebied vallen echter methoden voor het aanbrengen van metaallagen langs thermische weg, bijv. vuurverzinken (Z galvaniseren) of langs mechanische weg, bijv. door bestuiven (z kathodebestuiving en schoperen) of door platteren. De galvanotechniek kan worden verdeeld in de galvanostegie en de galvanoplastiek. Wat benamingen betreft, heerst er een grote verwarring, niet in het minst als gevolg van de overheersende invloed van de Duitse galvanische industrie in ons land. Bijv. spreekt men wel van galvaniseerinrichting, terwijl men galvanische inrichting bedoelt.
Galvaniseerinrichting duidt echter op galvaniseren, een bewerking, welke buiten de galvanotechniek valt.GALVANOSTEGIE
heeft betrekking op het electrochemisch neerslaan of doen ontstaan van betrekkelijk dunne metaal- of niet-metaallagen op een metaalondergrond, welke laatste het belangrijkste bestanddeel van het voorwerp blijft.
In de galvanostegie kan men drie hoofdgroepen van bewerkingen onderscheiden nl.
I. de vóórbehandeling van het grondmateriaal,
II. de eigenlijke galvanische bewerking,
III. de nabehandeling van het galvanisch bewerkte materiaal. In elk van deze hoofdgroepen zijn de volgorde en de soort der bewerkingen sterk afhankelijk van de hoedanigheid van het grondmetaal en van de eisen, welke men aan de galvanische laag wil stellen.
I. De voorbehandeling van het materiaal kan verschillende wegen gaan. Is het ruw blank metaal, dan moet het geslepen en gepolijst worden. Bestaat het materiaal uit gecorrodeerd metaal, dan moet de corrosie worden verwijderd door zandstralen, schuren of beitsen met voorafgaande ontvetting. Is het grondmateriaal bedekt met een oude laag, hetzij een laklaag of een galvanische laag, dan moeten ook deze verwijderd worden met de zandstraal, door schuren of langs chemische weg. In verband met dit laatste hebben bewerkingen als ontchromen, ontnikkelen, omkoperen, ontzilveren, enz. in de galvanotechniek een grote betekenis verkregen. Van groot belang bij de voorbehandeling is het ontvetten, dat aan elke behandeling met vloeistof vooraf moet gaan, indien het grondmateriaal tevoren niet vetvrij zou zijn. Het kan geschieden:
1. met een organisch oplosmiddel, bijv. een speciale benzinefractie of trichlooraethyleen, kortweg „tri” genaamd, hetgeen meer als voorontvetting bedoeld is,
2. door koken met loogoplossing, bij voorkeur met bevochtigingsmiddelen,
3. door borstelen met ontvettingsbrij, bijv. van Wenerkalk en water en 4. langs electrolytische weg. Vaak wordt als voorbehandeling het reeds gladde oppervlak gematteerd, hetzij chemisch of electrolytisch, hetzij mechanisch.
II. De eigenlijke galvanische bewerking. Hier dient men te onderscheiden tus-en deklagen van metalen en van niet-metalen. Dit geschiedt bij stroomdoorleiding door kathodisch behandelen van grondmetaal.
A. Het neerslaan van metaallagen: zgn. galvanische baden, waarbij de gewoonlijk gebruikte oplosbare anoden van dezelfde soort zijn en in dezelfde mate oplossen als het metaal dat neerslaat. In het algemeen maakt men onderscheid tussen twee soorten baden, nl. de zure en de alkalische baden. De zure baden bevatten het metaal als kation, laten een hoge stroomdichtheid (uitgedrukt in amp./dm2 metaaloppervlak) toe en geven daardoor een snelle metaalafscheiding; de neerslagen zijn echter meestal grof van structuur en bevatten veel waterstof, terwijl de dieptewerking der baden (d.i. het vermogen om geprofileerde voorwerpen gelijkmatig te bedekken) slecht is. De alkalische baden bevatten het metaal in een complex anion, laten wel een minder hoge stroomdichtheid toe en geven daardoor niet zo’n snelle metaalafscheiding, doch de neerslagen zijn meestal fijn van structuur en bevatten weinig waterstof, terwijl de dieptewerking der baden goed is. Bij de meeste metalen treft men beide soorten baden naast elkaar aan, doch de alkalische baden zijn het meest in trek, uitgezonderd bij nikkelbaden en chroombaden. De benodigde badspanningen liggen bijna altijd ruim beneden 10 volt. In de alkalische baden gebruikte men vrijwel altijd cyanide complexen. Pogingen om het veelvuldig gebruik van het zwaar giftige alkalicyanide in de galvanotechniek te omzeilen hebben tot dusver zeer weinig succes gehad. Vaak voegt men aan de baden nog glansmiddelen toe, waardoor dusdanig glanzende neerslagen verkregen worden, dat polijsten overbodig is.
De voornaamste galvanische bewerkingen zijn: vernikkelen, verchromen, verkoperen, vermessingen, verzinken, vercadmiummen, vertinnen, verzilveren en vergulden. Het neerslaan van legeringen: gedurende lange tijd werd dit alleen voor messing uitgevoerd. Toch is in dit opzicht een verdere ontwikkeling te verwachten. Het Awidor-procédé maakt het mogelijk goud of zilver te zamen met het minder edele nikkel of koper neer te slaan.
Men stuurt in zekere volgorde gelijkstroomimpulsen van verschillende spanning door het bad, waarbij de impulsen met hogere spanning een vermeerderde afscheiding van het onedele metaal geeft. Op deze wijze kan men koper met goud, resp. koper of nikkel met zilver neerslaan en elke gewenste kleurnuance en ook een grote hardheid in lagen van slechts 4-6𝜇 verkrijgen.
B. Het neerslaan van niet-metaallagen: hier onderscheidt men:
1. oxydatielagen van het grondmetaal vooral ter corrosiewering;
2. phosphateringslagen voor hetzelfde doel en
3. kleurlagen, hoofdzakelijk als decoratie-effect.
Oxydatielagen: deze worden chemisch of electrolytisch vaak aangebracht op aluminium, magnesium en ijzer. De electrolytische procédé’s zijn het meest belangrijk, behalve bij ijzer.
Eloxal-procédé of eloxeren is de naam voor het electrolytisch oxyderen van aluminium en zijn legeringen, welk proces van groot belang is voor de vliegtuigindustrie. Men spreekt ook van anodiseren en in Amerika van alumilietprocédé. Bij de vóórbehandeling van het aluminium vermijdt men sterk alkalische oplossingen en beitst met fluorwaterstofzuur of beter met een combinatie van salpeterzuur en fluorwaterstofzuur. Het eloxeren geschiedt door enkele tientallen minuten anodisch te behandelen meestal in een oplossing met 600 hl zwavelzuur.
De voorwerpen zijn hierbij in het bad opgehangen met behulp van aluminium draden of staven.
Phosphateringslagen: bij beitsen van ijzer en naspoelen met 2-10 procentige phosphorzuuroplossing verkrijgt men reeds een dunne corrosiewerende phosphaatlaag. Dikkere lagen ontstaan door 30-60 min. bij kooktemperatuur te behandelen ineen phosphorzure oplossing van mangaan en/ of zinkphosphaat, het zgn. phosphateren. Zo’n laag bestaat dan uit een mengsel van zuur en veel neutraal mangaan- of zink-phosphaat met weinig ijzerphosphaat. Zij heeft een donkerblauw en ruw uiterlijk, vooral na zandstralen als vaak gebruikte voorbehandeling. Andere benamingen zijn parkeriseren of parkeren (naar Parker-Ruet-Proof Cy) of attramenteren.
Het proces kan nog versneld worden tot enkele min. door toevoegingen van koperzouten en van oxydatiemiddelen, vooral nitraat, waarbij de behandeling beëindigd is met ophouden van de waterstofontwikkeling. Men spreekt hier van Bonderietprocédé of bonderiseren en van Bonderprocédé of bonderen.
Kleurlagen: men kent metaal- en niet-metaalkleurlagen, welke chemisch of electrolytisch worden verkregen. De niet-metaallagen bestaan merendeels uit sulfiden, oxyden of basische zouten. Onder chemisch kleuren zijn te noemen: het blauw kleuren van staaldelen in boven vuur draaiende trommels; het bruneren van ijzer d.i. blauwzwart kleuren in kokende natronloog met oxydatiemiddelen zoals nitriet en een toevoeging van looizuur; het bruinzwart kleuren van koper en zijn legeringen of deklagen daarvan met zwavelverbindingen (lijkt soms op verbronzen) of oxydatiemiddelen; het patineren van koper en zijn legeringen door het doen ontstaan van groene basische koperzouten zoals het natuurlijk ontstane groene patina op bronzen standbeelden, enz.
Onder electrolytisch kleuren zijn voor kathodische neerslagen te noemen: grijze, bruine en zwarte neerslagen van arseen, antimoon, zwartnikkel uit zwartnikkelbaden (nikkel met zink verontreinigd), zwartchroom uit zwartchroombaden (verontreinigd met selenigzuur) enz.
III. De nabehandeling van het galvanisch bewerkte materiaal. Men spoelt dikwijls uitsluitend met heet water, zoals bij hardverchroming en eloxeren. Soms Iaat men ook uiteindelijk met warm water gespoelde voorwerpen zonder meer drogen.
Dit kan wegens vlekvorming meestal niet, indien nagepolijst wordt. Andere methoden van droging, vooral voor klein materiaal vinden plaats in zaagsel, verwarmde droogkasten, trommels met zaagsel, centrifuges of met perslucht. Na droging volgt zo nodig en indien mogehjk een napolijsting, gewoonlijk een hoogglanspolijsting. Dit is bij metaallagen meestal mogelijk, niet bij niet-metaallagen.
Men moet deze tegen beschadiging beschermen, bijv. het afdichten van eloxeerlagen met waterglas, het bedekken van eloxeerphosphaterings- en kleurlagen met olie, vet, was of blank vernis.
GALVANOPLASTIEK
heeft betrekking op het electrochemisch neerslaan van dikke metaallagen op een zekere ondergrond, waarbij het hoofdzakelijk of uitsluitend te doen is om deze metaallagen. Men treft hier vier mogelijkheden aan:
1. het doen ontstaan van metaalneerslagen op een negatieve vorm van het voorwerp, waarbij een positief ontstaat;
2. het doen ontstaan van metaalneerslagen op het voorwerp zelf of een daaraan gelijke vorm, waarbij een negatief ontstaat.;
3. het opbrengen van metaallagen op machinedelen, enz. om deze op maat te brengen (hiertoe behoort eigenlijk ook het hardverchromen) of voor het gebruik van deze metaallagen voor een zeker ander doel;
4. het opbrengen van metaallagen op hout, kunststoffen, enz.
Analoog als in de galvanostegie kan men de bewerkingen verdelen in:
I. De voorbereidende werkzaamheden. Voor mogelijkheid 1. maakt men een negatief, d.i. een afgietsel of een afdruk van het model, bijv. een afgietsel van laag smeltbare metaallegering, gips, stearine of was al of niet met bijvoegingen, guttapercha en rubber, lijm en gelatine, of een afdruk in celluloidfolie, was op lood aangebracht of in loodfolie zonder meer. Voor de laatstgenoemde methode, in 1902 door E. Albert geoctrooieerd, drukt men een zeer zachte loodfolie van 0,7-1,7 mm dikte met een elastische laag van vele dunne papierlagen tussen persstempel en folie en onder een zeer geleidelijk toenemende druk op het voorwerp, meestal een drukvorm. De naderhand van dit negatief verkregen galvano heet Albertgalvano. Hij is ook voor meerkleurendruk geschikt. De niet-metaalvormen moeten nu eerst geleidelijk gemaakt worden. Men doet dit mechanisch door grafiteren, d.i. door uitborstelen bedekken met galvanografiet, hetzij droog, hetzij nat, of met de hand of machinaal; daarna overgiet men soms met alkohol, brengt een kopersulfaatoplossing op en voegt daarin gelijkmatig uitgespreid ijzervijlsel toe voor koperafscheiding. In plaats van grafiet gebruikt men ook metaalpoeder zoals koperslijpsel, goudbronspoeder, enz.. In latere jaren is men steeds meer geleidend gaan maken door kathodeverstuiving vooral van zilver of verstuiving van metaal in vacuum. Men maakt de vormen vaak chemisch geleidend door zilver neer te slaan door reductie van een zilvernitraat-oplossing. De genoemde geleidende lagen op niet-metaalvormen laten later zonder meer een directe scheiding van galvanische laag en vorm toe.
Voor mogelijkheid 2. gebruikt men het voorwerp zelf, of een positief van een verkregen negatief, waarbij op de wijze zoals voor mogelijkheid 1. is aangegeven geleidings- en desgewenst scheidingslagen worden aangebracht.
Voor mogelijkheid 3 behandelt men het metaaloppervlak voor, zoals in de galvanostegie gebruikelijk is. Voor mogelijkheid 4 is alleen het geleidend maken nodig op een wijze als voor mogelijkheid i is aangegeven. Vaak worden echter ook speciale methoden toegepast, zoals voor glas, porselein of aardewerk. Men brengt hierop, al of niet plaatselijk, fijn verdeelde metaaloxyden of andere metaalverbindingen, vermengd met suiker of lavendelolie e.d., als reductiemiddel en veelal ook borax aan; door een aansluitende behandeling in een moffeloven wordt het ontstane metaal oppervlakkig ingebrand.
Ook grafiet kan men inbranden. Bij kunststoffen wordt het oppervlak eerst licht verruwd, waarna men chemisch geleidend maakt.
II. De eigenlijke galvanische bewerking. Deze is voor de vier genoemde mogelijkheden verder hetzelfde en bovendien sterk gelijkend op de galvanische bewerking in de galvanostegie. Men geeft echter iets meer de voorkeur aan zure baden, hogere temperaturen en beweging om in korte tijd dikke neerslagen te kunnen verkrijgen.
Niettemin moeten de neerslagen glad blijven om een regelmatige structuur op alle plaatsen te verkrijgen. Zulks wordt bevorderd door verontreiniging regelmatig weg te nemen.
III. De nabehandeling van de galvanische laag. Deze bestaat uit het desgewenst losmaken van het neerslag van de ondergrond door wegsmelten van de vorm of langs mechanische weg, waarna men de galvano heeft verkregen. Steeds wordt een reiniging van het metaaloppervlak toegepast door borstelen met puimsteenpoeder, cyaankali-oplossing (bij koper), soda-oplossing of verdund zoutzuur, gevolgd door drogen en eventueel nog hoogglanspolijsten (bij nikkel).
Een nikkel bovenlaag wordt vaak ook verchroomd. Galvano’s moeten vóór het gebruik aan de achterzijde worden versterkt.
De toepassing van de galvanoplastiek in de industrie neemt gaandeweg toe. Vroeger was die vrijwel beperkt tot het gebruik van galvano’s in drukkerijen en het vereeuwigen van vergankelijke voorwerpen door die met metaal te bedekken, bijv. asbakken in de vorm van kinderschoentjes, bronzen dodenmaskers, enz. Van iets latere datum is het gebruik van in walsenbaden verkoperde walsen voor papier- en textieldiepdruk. Het beeld wordt door etsen aangebracht en de wals daarna nog verchroomd.
Dergelijke procédé’s worden tegenwoordig zeer veel toegepast, doch men is er bovendien toe overgegaan om andere voorwerpen, onderdelen van gebruiksartikelen, e.d., galvanoplastisch te maken. Men produceert bijv. langs deze weg zuiver nikkelen zeven naar een tevoren getekend raster. Op dit soort werkwijzen in te gaan zou te ver voeren. Een uitzondering moet echter gemaakt worden voor een bijzonder sprekend voorbeeld, nl. de fabricage van gramofoonplaatmatrijzen. Op de draaibare schijf van het opnametoestel legt men een zorgvuldig geprepareerde zachte ronde wasplaat of een lakplaat op metaalbasis.
Terwijl de plaat met 78 omw. /min. draait, beweegt zich loodrecht op de cirkelbeweging van de omtrek naar het midden in het plaatoppervlak een snijder met saffier, welke de door de microfoon opgevangen trillingen weergeeft. Men verzilvert de opnameplaat chemisch of door kathodeverstuiving, verkopert eerst dun in een vóórverkoperbad, daarna dik in een koperplastiekbad. Na begieten van de achterzijde met kokend water trekt men de metaallaag van de was af, versterkt deze negatieve galvano, vader geheten, met meer zilver en behandelt deze laag met jodiumoplossing ter verkrijging van een scheidingslaag. De achterkant dekt men af en slaat dun nikkel en daarna dik koper neer.
Na lossen verkrijgt men zo een positieve galvano, moeder geheten, waarvan men er twee of drie maakt. Men passiveert hiervan de nikkellaag met bichromaatoplossing, dekt de achterkant af, slaat dun nikkel en daarna dik koper neer enz. en maakt zo meerdere negatieve galvano’s, zoons geheten, waarvan de nikkellaag verchroomd wordt. Gesoldeerd op dikke koperplaat dienen zij als matrijs voor de gramofoonplatenpers. Deze perst onder 100 kg/cm2 druk gramofoonplaten uit een persmassa van schellak, copal, hars, leisteenmeel en nog enige andere grondstoffen, alsmede carbonblack als kleurstof.
DR IR E. A. M. F.
DAHMEN
Lit.: W. Pfanhauser, Galvanotechnik, 8ste ed. (Leipzig 1941), dl I en dl II; W. Machu, Metallische überzüge, 2de ed. (Leipzig 1943); R. M.
Burns & A. E. Schuh, Protective Coatings for metals (New York 1939); E. A.
O Hard & E. B. Smith,Handbook of Industrial Electroplating, 2de ed. (London 1948).
