Galvaniseren: verschil tussen versies
Verwijderde inhoud Toegevoegde inhoud
k Toevoeging link naar kooi van Faraday |
k leestekens, replaced: <sup>-</sup> → <sup>−</sup> (2) met AWB |
||
Regel 12:
== Het doel van galvaniseren ==
[[Bestand:Galvanized surface.jpg|thumb|right|200px|Een thermisch/vuur verzinkt voorwerp]]
Door een metalen werkstuk van een deklaag van een ander metaal te voorzien, kan men profiteren van de eigenschappen van beide metalen.
De voordelen van de deklaag kunnen zijn:
Regel 21:
De nadelen van de deklaag kunnen zijn:
* De dunne laagdikten van ca. 5 tot maar ca. 40
* Met name het optreden van het effect van de [[kooi van Faraday]] leidt ertoe dat de binnenkant van een (open) bak in bepaalde gevallen toch niet of in slechte kwaliteit verzinkt wordt;
* De verdeling van de stroomdichtheid over het product is helaas niet uniform. Dit betekent dat de laagdikte op bepaalde plaatsen hoger is (buitenzijde/uitstekend delen) en op bepaalde plaatsen lager (binnenhoeken/binnenzijden). De stroom zoekt altijd de weg van de minste weerstand;
Regel 31:
== Geschiedenis van het galvaniseren ==
De begrippen galvaniseren en galvanotechniek zijn vernoemd naar de Italiaanse natuurkundige [[Luigi Galvani]]. Galvani beschreef in de 18e eeuw de elektrische verschijnselen die de basis vormen voor alle elektrische processen, dus ook van het galvaniseren.
Ook door [[Alessandro Volta]] wordt belangrijk werk verricht. Hij vindt de batterij uit waardoor galvanotechniek ook praktisch uitvoerbaar wordt. De grondlegger van de galvanotechniek is de Duitser [[Moritz Hermann Jacobi]] (1801-1874). In het begin houdt hij zich met name bezig met [[galvanoplastiek]], het vormen van met name munten door middel van galvanotechniek. Hij schrijft in 1838 het eerste galvanoboek, ''Der Galvanoplastik''.
Het nu nog steeds bekende bedrijf WMF (Koffiemachines en bestek) begint in 1838 met galvanoplastiek op industriële schaal. Men heeft op deze manier zelfs complete koperen deuren gevormd. In 1854 lukt het [[Robert Bunsen|Robert Wilhelm Bunsen]] als eerste chroom neer te slaan. In 1867 ontwikkelt [[Siemens AG|Siemens]] de [[dynamo]]machine, hierdoor komt de galvanotechniek in een stroomversnelling.
In 1900 slaat men voor het eerst nikkel neer. [[Anodiseren]] (het elektrochemisch oxideren van aluminium, dus geen neerslaan van een ander metaal) vanaf 1910. Galvanisch verchromen wordt commercieel op grote schaal toegepast vanaf 1924. De ontwikkeling van de glansmiddelen vindt plaats tussen de beide wereldoorlogen, hierdoor wordt het arbeidsintensieve polijsten sterk teruggedrongen. Kort na de Tweede Wereldoorlog wordt [[chemisch nikkel]] in de markt gezet.
Regel 53:
De volgende procedure wordt hierbij gevolgd:
# Een [[zouten|zout]] van het metaal dat het laagje moet vormen, bijvoorbeeld zinkchloride, wordt opgelost in een bak met water. Dit betekent, dat het zout uiteenvalt in [[ion (deeltje)|ionen]]. Bijvoorbeeld ZnCl<sub>2</sub> vormt Zn<sup>2+</sup> kationen en Cl<sup>
# Het voorwerp dat van een metaallaagje moet worden voorzien, wordt aangesloten op de negatieve pool van een stroombron (de 'min') en wordt de [[kathode]] genoemd. De externe stroombron stuurt dus extra elektronen naar deze pool.
# Een ander metalen voorwerp wordt op de positieve pool aangesloten (de 'plus') en wordt de [[anode]] genoemd.
Regel 59:
# Doordat het voorwerp, dat van een metaallaagje moet worden voorzien, kathode is worden de metaalionen gereduceerd tot het metaal. Deze metaalionen nemen, naargelang hun [[valentie (natuurwetenschappen)|valentie]], elk één of meer van de door de stroombron aangeboden elektronen op en slaan het metaal neer op het voorwerp.
In het voorbeeld met zinkchloride, treedt de volgende halfreactie op:
Zn<sup>2+</sup> + 2 e<sup>
In feite gebeurt hier precies het omgekeerde als in een [[batterij (techniek)|batterij]] of [[loodaccu|accu]].
==== Galvanisatie zonder externe stroombron ====
Een stroom doorvoeren is niet noodzakelijk. Er zijn ook zogenaamde stroomloze processen waarbij een reductiemiddel in de elektrolyt aanwezig is. Dit wordt vooral toegepast bij de nikkelafscheiding. Maar ook bij de afscheiding van metalen als zilver, goud en koper. Dit zijn [[autokatalyse|autokatalytische]] processen; het afgescheiden metaal zelf is de katalysator voor het reductieproces. Een voorbeeld van dit proces is het zogenaamde "chemisch nikkel".
=== Praktische aspecten ===
Door het opgeloste zout is de vloeistof waarin wordt gegalvaniseerd geleidend voor elektriciteit. Soms wordt er extra elektrolyt toegevoegd voor de geleiding, bijvoorbeeld [[zwavelzuur]] aan een kopersulfaatoplossing. Dat geeft een betere spreiding van het metaal koper over het kathodeoppervlak. Bij het [[vernikkelen]] doet men dat niet want daarbij is voor de metaalafscheiding een veel grotere overspanning nodig en dat bevordert de gelijkmatige stroomverdeling over het kathodeoppervlak.
Het metaal dat op het werkstuk moet worden neergeslagen, kan aanwezig zijn in de vorm van kationen, bijvoorbeeld nikkelionen, als anionen, bijvoorbeeld chromaationen en kopercyanide ionen.
In de industrie gaat het proces min of meer als volgt:
Regel 94:
=== Zink- en zinklegeringen ===
[[zink (element)|Zink]] is waarschijnlijk het meest neergeslagen metaal. Zink kan worden neergeslagen uit sterk [[zuur (chemie)|zure]] ([[zwavelzuur]]), mild zure/neutrale ([[kaliumchloride]]/[[boorzuur]]), alkalische ([[natronloog]] en [[kaliumhydroxide]]) en cyanidische (kalium- en [[natriumcyanide]])oplossingen. De laatstgenoemde verdwijnt in rap tempo en wordt meest vervangen door alkalische zinkbaden. De zinklagen worden gecombineerd gebruikt met de zogenaamde conversielagen. Deze chemisch aangebrachte lagen beschermen de zinklaag tegen de eerste corrosieverschijnselen, het zogenaamde 'witroest'. Deze lagen bestaan onder andere uit chroomhoudende verbindingen, [[zirkonium]]verbindingen of siliciumhoudende verbindingen.
Met name de zeswaardig chroomhoudende verbindingen (die tegenwoordig onder druk staan) hebben de zinklagen altijd hun kleur gegeven. Zo kent men blauw, geel, groen en zwart passiveren. Door deze kleuren heeft het galvaniseren ook een decoratieve betekenis.
Op zoek naar betere corrosiebestendigheid is men, met name in de automobielbranche, terechtgekomen bij de zinklegeringen. Meest toegepast zijn zink-ijzer en zink-nikkel maar ook zink-kobalt en zink-mangaan worden toegepast.
Regel 106:
* technisch als onderlaag voor hardchroom, corrosiewerende functie in maritieme milieus.
Galvanotechnisch gezien wordt nikkel op twee manieren ingezet, elektrolytisch en autokatalytisch (chemisch nikkel). Elektrolytisch nikkel wordt in hoofdzaak toegepast in de decoratieve markt, daarnaast onder hardchroom met een corrosiewerende betekenis.
Chemisch nikkel wordt zonder stroom afgezet in een autokatalytisch proces. Het bad bevat een reductor die de benodigde energie levert voor de afzetting van nikkel op het product. Feitelijk is chemisch nikkel een nikkelfosfor legering. Afhankelijk van het fosforgehalte spreekt men van laag (3-5%), midden (5-10%) en hoog (10-12%) fosfor.
Regel 129:
De zure baden hebben door organische toevoegingen van uiteenlopende aard uitstekende opvullende eigenschappen (het vermogen krassen uit te vullen), Van deze eigenschap wordt gebruikgemaakt in de decoratieve markt. Daarnaast wordt zuurkoper gebruikt in de printplaatindustrie, offsetindustrie en bij de restauratie van oldtimer onderdelen.
Cyaanhoudende baden kennen nog steeds een toepassing waar men moeilijk voor te behandelen basismaterialen heeft (zoals [[zamak]]). Het wordt hier als een soort hechtlaag gebruikt. Het zorgt ervoor dat verdere behandelingen het basismateriaal niet aantasten en dat er voldoende hechting van de verschillende lagen is (meestal nikkel en chroom). Cyanidisch koper heeft een uitstekende spreiding maar geen echte glans en zeker geen opvulling.
Koper kan ook autokatalytisch worden neergeslagen; dit kent zijn toepassing in de elektronica en in de printplaatproductie.
| |||