Co to jest galwanizacja i jak to działa?
Dowiedz się, jak cienkie warstwy jednego metalu łączą się z innym metalem
Andy Crawford Tim Ridley / Getty Images
Elektrochemia to proces, w którym bardzo cienkie warstwy wybranego metalu są wiązane z powierzchnią innego metalu na poziomie molekularnym. Sam proces polega na stworzeniu ogniwa elektrolitycznego: urządzenia, które wykorzystuje energię elektryczną do dostarczania cząsteczek w określone miejsce.
Jak działa galwanizacja
Galwanizacja to zastosowanie ogniw elektrolitycznych, w których cienka warstwa metalu jest osadzana na powierzchni przewodzącej prąd elektryczny. Komórka składa się z dwóchelektrody(przewodniki), zwykle wykonane z metalu, które są od siebie oddzielone. Elektrody są zanurzone w elektrolicie (roztworze).
Gdy prąd elektryczny jest włączony, jony dodatnie w elektrolicie przejść do ujemnie naładowanej elektrody, zwanej katodą. Jony dodatnie to atomy, w których o jeden elektron za mało. Kiedy dotrą do katody, łączą się z elektronami i tracą ładunek dodatni.
W tym samym czasie jony naładowane ujemnie przemieszczają się do elektrody dodatniej, zwanej anodą. Jony naładowane ujemnie to atomy, w których o jeden elektron za dużo. Kiedy dotrą do dodatniej anody, przenoszą do niej swoje elektrony i tracą ładunek ujemny.
Anoda i katoda
W jednej formie galwanizacji metal do powlekania znajduje się na anodzie obwodu, a przedmiot do powlekania znajduje się na katoda . Zarówno anoda, jak i katoda są zanurzone w roztworze, który zawiera rozpuszczoną sól metalu — taką jak jon powlekanego metalu — oraz inne jony, które umożliwiają przepływ prądu przez obwód.
Do anody doprowadzany jest prąd stały, który utlenia atomy metalu i rozpuszcza je w roztworze elektrolitu. Rozpuszczone jony metali są redukowane na katodzie, powlekając metal na przedmiocie. Prąd płynący przez obwód jest taki, że szybkość rozpuszczania anody jest równa szybkości pokrywania katody.
Cel galwanizacji
Istnieje kilka powodów, dla których warto pokryć powierzchnię przewodzącą metalem. Posrebrzanie i pozłacanie biżuterii lub sztućców zwykle wykonuje się w celu poprawy wyglądu i wartości przedmiotów. Chromowanie poprawia wygląd przedmiotów, a także poprawia ich zużycie. Powłoki cynkowe lub cynowe mogą być nakładane w celu nadania odporności na korozję. Czasami galwanizację wykonuje się po prostu w celu zwiększenia grubości przedmiotu.
Przykład galwanizacji
Prostym przykładem procesu galwanizacji jest galwanizacja miedzi, w której metal do powlekania (miedź) jest używany jako anoda, a roztwór elektrolitu zawiera jon metalu do powlekania (Cu2+w tym przykładzie). Miedź przechodzi do roztworu na anodzie, gdy jest powlekana na katodzie. Stała koncentracja Cu2+jest utrzymywany w roztworze elektrolitu otaczającym elektrody:
- Anody: Cu(s) → Cu2+(aq) + 2 e-
- Katoda: Cu2+(aq) + 2 e-→ Z(ami)
Typowe procesy galwaniczne
| Metal | Anoda | Elektrolit | Aplikacja |
| Z | Z | 20% CuSO4, 3% HdwaWIĘC4 | elektrotyp |
| Na | Na | 4% AgCN, 4% Park Przemysłowy, 4% CZKdwaWSPÓŁ3 | biżuteria, zastawa stołowa |
| Na | Au, C, Ni-Cr | 3% AuCN, 19% Park Przemysłowy, 4% Na3PO4bufor | biżuteria |
| Cr | Pb | 25% CrO3, 0,25% HdwaWIĘC4 | części samochodowe |
| W | W | 30% NiSO4, 2% NiCldwa, 1% H3BO3 | Płyta podstawowa Cr |
| Zn | Zn | 6% Zn(CN)dwa, 5% NaCN, 4% NaOH, 1% NadwaWSPÓŁ3, 0,5% Aldwa(WIĘC4)3 | Stal galwanizowana |
| Sn | Sn | 8% HdwaWIĘC4, 3% Sn, 10% krezol-kwas siarkowy | puszki cynowane |