Wat is galvaniseren en hoe werkt het?

Elektrochemie is een proces waarbij zeer dunne lagen van een geselecteerd metaal op moleculair niveau aan het oppervlak van een ander metaal worden gebonden. Het proces zelf omvat het creëren van een elektrolytische cel: een apparaat dat elektriciteit gebruikt om moleculen naar een bepaalde locatie te brengen.

Hoe galvaniseren werkt

Galvaniseren is de toepassing van elektrolytische cellen waarin een dunne laag metaal wordt afgezet op een elektrisch geleidend oppervlak. Een cel bestaat uit twee elektroden (geleiders), meestal van metaal, die uit elkaar worden gehouden. De elektroden worden ondergedompeld in een elektrolyt (een oplossing).

Wanneer een elektrische stroom wordt ingeschakeld, verplaatsen positieve ionen in de elektrolyt zich naar de negatief geladen elektrode, de kathode. Positieve ionen zijn atomen met één elektron te weinig. Wanneer ze de kathode bereiken, combineren ze met elektronen en verliezen ze hun positieve lading.

Tegelijkertijd verplaatsen negatief geladen ionen zich naar de positieve elektrode, de anode. Negatief geladen ionen zijn atomen met één elektron te veel. Wanneer ze de positieve anode bereiken, brengen ze hun elektronen erop over en verliezen hun negatieve lading.

De anode en kathode

In een vorm van galvaniseren bevindt het te plateren metaal zich aan de anode van het circuit, waarbij het te coaten item zich aan de kathode bevindt. Zowel de anode als de kathode worden ondergedompeld in een oplossing die een opgelost metaalzout bevat, zoals een ion van het metaal dat wordt geplateerd, en andere ionen die de stroom van elektriciteit door het circuit toelaten.

Gelijkstroom wordt aan de anode geleverd, waardoor de metaalatomen worden geoxideerd en in de elektrolytoplossing worden opgelost. De opgeloste metaalionen worden gereduceerd bij de kathode, waardoor het metaal op het voorwerp wordt geplateerd. De stroom door het circuit is zodanig dat de snelheid waarmee de anode wordt opgelost gelijk is aan de snelheid waarmee de kathode wordt bedekt.

Doel van galvaniseren

Er zijn verschillende redenen waarom u een geleidend oppervlak met metaal wilt coaten. Verzilveren en vergulden van sieraden of zilverwerk worden meestal uitgevoerd om het uiterlijk en de waarde van de items te verbeteren. Verchromen verbetert het uiterlijk van objecten en verbetert ook de slijtage. Zink- of tincoatings kunnen worden aangebracht om corrosieweerstand te verlenen. Soms wordt galvaniseren eenvoudig uitgevoerd om de dikte van een item te vergroten.

Galvaniseren Voorbeeld

Een eenvoudig voorbeeld van het galvaniseerproces is het galvaniseren van koper waarin het te galvaniseren metaal (koper) als anode wordt gebruikt en de elektrolytoplossing het ion van het te galvaniseren metaal bevat (Cu²⁺ in dit voorbeeld). Koper gaat in oplossing bij de anode terwijl het wordt bedekt bij de kathode. Een constante concentratie van Cu²⁺ wordt bewaard in de elektrolytoplossing die de elektroden omgeeft:

• Anode: Cu (s) → Cu²⁺(aq) + 2 e^-
• Kathode: Cu²⁺(aq) + 2 e^- → Cu (s)

Gemeenschappelijke galvanisatieprocessen

Metaal	anode	elektrolyt	Toepassing
Cu	Cu	20% CuSO4, 3% H2ZO4	galvano
ag	ag	4% AgCN, 4% KCN, 4% K2CO3	sieraden, serviesgoed
Au	Au, C, Ni-Cr	3% AuCN, 19% KCN, 4% Na3PO4 buffer	sieraden
Cr	Pb	25% CrO3, 0,25% H2ZO4	auto-onderdelen
Ni	Ni	30% NiSO4, 2% NiCl2, 1% H3BO3	Cr basisplaat
Zn	Zn	6% Zn (CN)2, 5% NaCN, 4% NaOH, 1% Na2CO3, 0,5% Al2(ZO4)3	gegalvaniseerd staal
sn	sn	8% H2ZO4, 3% Sn, 10% cresol-zwavelzuur	vertinde blikken