Galvanoplàstia
La galvanoplàstia és la tècnica d'aplicació de ions metàlics sobre la superfície d'atres metals per mig d'electricitat a través d'un electrolito, també cridada electrodeposición. El procés es basa en el trasllat d'ions metàlics des d'un ànodo a un càtodo, a on es depositen, en un mig líquit acuoso, compost principalment per sales metàliques i llaugerament acidulado (electrolito). Etimològicament, prové de galvano, procés elèctric, en honra a Galvani, i -plastia, de l'epítet grec πλαστός (plastós): ‘figura’, ‘tallat’, és dir, “donar una figura per mig de l'electricitat”.
.svg)
De forma genèrica baix el nom de galvanoplàstia s'agrupa diversos processos en els que s'ampra el principi físic anterior, la electrodeposición, de diferents formes. Depenent d'autors i aprofundiment d'estudi es considera un únic procés o es desglossa en varis, inclús en subprocesos. Algunes voltes, processos molt semblants rep un nom distint per alguna diferència tecnològica. Generalment les diferències es produïxen en l'utilisació del substrat.
- L'aplicació original a gran escala de la galvanoplàstia era reproduir per mijos electroquímics objectes de detalls molt fins i en molt diversos metals. La primera ocupació pràctica varen ser les planches d'imprenta cap al 1839. En este cas, el substrat es desprén. Com es descriu en un tractat de 1890, la galvanoplàstia produïx "un facsímil exacte de qualsevol objecte que té una superfície irregular, ya es tracte d'un gravat en acer o plaques de coure, un tros de fusta,...., que s'utilisarà per a l'impressió, o una medalla, medallón, estàtua, bust, o inclús un objecte natural, en fins artístics"
- El electroformado (en anglés: electroforming) és un método per a reproduir peces de metal per mig de deposición elèctrica. És un procés molt semblat a l'aplicació original. La diferència és el seu àmbit d'utilisació, centrant-se més en la mecànica de precisió i no en les arts plàstiques. Es deposita una capa de metal sobre un substrat que posteriorment es farà desaparéixer quedant només el metal depositat.
- El procés més utilisat a partir de la década de 1970 és l'electrodeposición, o chapado electrolític, d'un metal sobre una superfície per a millorar les característiques d'esta. Inicialment es va utilisar per qüestions estètiques, pero posteriorment es va usar per a conseguir millorar les propietats mecàniques dels objectes tractats: la seua durea, o la seua resistència, etc. Deu senyalar-se que existixen métodos per a conseguir el mateix recobriment sense amprar electricitat, com en el cas del niquelat . En este cas, el substrat es manté, i lo que s'intenta és millorar alguna característica de la superfície. Pero existix una variació de la galvanoplàstia, empleada en escultura, en la que el metal s'adherix al substrat.
Història
editar
Encara que solament són hipòtesis, la bateria partixca pugues haver segut el primer sistema utilisat per a la deposición elèctrica. Encara que també hi ha qui ho situa en l'antic Egipte.[1]
L'electroquímica moderna va ser inventat pel químic italià Luigi V. Brugnatelli en 1805. Brugnatelli va utilisar l'invent que cinc anys abans va realisar el seu colega Alessandro Volta, la pila voltaica, per a realisar la primera electrodeposición. Les invencions de Brugnatelli varen ser ignorades per l'Acadèmia Francesa de Ciències, i no es varen utilisar en l'indústria durant els trenta anys següents.
En 1839, científics de Gran Bretanya i Rússia, varen idear de forma independent processos de deposición de coure electrolític per a les planches d'imprenta similars al método de Brugnatelli.
En l'actualitat, la majoria de les fonts acrediten a Moritz Hermann Jacobi en inventor de la "galvanoplàstia" o electrotipia en 1838. Jacobi era un científic prusiano que estava treballant en Sant Petersburc, Rússia.[2] Durant el XIX a sovint es va atribuir a Thomas Spencer o C.J. Jordan l'invenció en Anglaterra, o a Joseph Alexander Adams en els Estats Units. Heinrich va fer un relat detallat de les controvèrsia entorn a l'acreditació de l'invenció, junt en una breu biografia de Jacobi, en un artícul en honor al centenari de la galvanoplastía en 1938.
Boris Jacobi en Rússia no només redescubrió la electrodeposición, sino que va desenrollar la galvanoplàstia i l'escultura galvanoplástica. La galvanoplàstia es va posar ràpidament de moda en Rússia, atraent a personalitats com l'inventor Peter Bagrationi, el científic Heinrich Lenz i l'autor de ciència ficció, Vladímir Odóyevski. Tots ells varen contribuir a un major desenroll d'esta tecnologia. Entre els casos més destacats de l'ocupació de galvanoplàstia de mitan de el XIX en Rússia, es poden citar les jagantesques escultures galvanoplásticas de la Catedral de Sant Isaac en San Petersburgo i l'or de la cúpula de la Catedral de Crist Salvador de Moscou, l'iglésia ortodoxa més alta del món.[3]
Poc despuix, John Wright de Birmingham, Anglaterra, va descobrir que el cianur de potassi és un electrolito adequat per a la galvanoplàstia de l'or i de l'argent. Als socis de Wright, George Elkington i Henry Elkington, se'ls varen otorgar les primeres paleses per a la galvanoplàstia en 1840. Abdós varen fundar posteriorment una indústria de galvanoplàstia en Birmingham, des d'a on es va estendre per tot lo món.
La Norddeutsche Affinerie en Hamburc va ser, en 1876, la primera planta moderna de galvanoplàstia en entrar en producció en Alemània.[4]
A mida que la ciència de l'electroquímica es va desenrollar, el procés de electrodeposición va aplegar a conéixer-se en profunditat, i es varen desenrollar atres processos de electrodeposición de metals no decoratius. La galvanoplàstia comercial de níquel, latón, estany i zinc es va desenrollar sobre la década de 1850. Banys galvànics i equips basats en les paleses dels Elkington es varen ampliar per a donar cabuda a les planches de numerosos objectes a gran escala, per a la fabricació de peces específiques i per a aplicacions d'ingenieria.
Vàries importants escultures de "bronze" creades en el XIX són en realitat de coure electrolític i no de bronze. Es varen seguir realisant escultures per mig de galvanoplàstia per lo manco fins a la década de 1930.[2]
En l'impressió, la electrotipia s'havia convertit en el método estàndar per a la producció de planches d'impressió tipogràfica cap a finals de el XIX. Es complementa en la tecnologia més antiga dels estereotips, que requerix de la fundició de metals.[5] En 1901, en varis països s'havien format sindicats de estereotipistas i galvanotipistas.[6][7] Els sindicats varen perdurar fins a la década de 1970, pero a partir de llavors, despuix de més d'un sigle d'us generalisat per a la preparació de les plaques, les dos tecnologies havien quedat obsoletes per l'aparició de l'impressió ófset i de noves tècniques per a la preparació de planches d'impressió.[8][9]
L'indústria de la galvanoplàstia i del electrorrevestimiento va estar llimitada durant décades per la debilitat de les fonts de corrent elèctrica disponibles per a activar la deposición de películes de metal. La taxa de creiximent de la película és proporcional a la magnitut d'esta corrent. Inicialment, es va amprar la pila Daniell per a proporcionar estes corrents. La cèlula de Daniell es va complementar, i en certa mida, va ser substituïda, per la cèlula Smee (zinc i argent en àcit sulfúric), despuix de l'invenció d'este últim sistema per Alfred Smee en 1840. Abdós cèlules són precursores de bateries elèctriques contemporànees. En la década de 1870, varen escomençar a utilisar-se generadors mecànics, ya que les corrents més grans aportades per estos generadors varen permetre increments substancials de la taxa de deposición del metal.[5]
L'indústria dels revestiment també va rebre un gran impuls en el adveniment del desenroll de generadors elèctrics. En intensitat de corrent més elevades, es podien processar a escala industrial components metàlics per a maquinària, peces de ferreteria i, començat el XX, peces d'automòvil que requerixen protecció contra la corrosió i millors propietats front al desgast, junt en una millor apariència.
Cap a 1930 u de les principals ocupacions de la galvanoplàstia, la creació d'escultures, va caure en desús.
Les dos guerres mundials i l'auge creixent de l'indústria de l'aviació, varen donar un nou impuls a successius alvanços i millores, incloent processos tals com el cromat dur, bronze, chapa d'aleació, niquelat sulfamato... junt en numerosos atres processos de deposición. Els equips de revestiment varen ser evolucionant des de processos manuals per mig de mòles de fusta forrats de alquitrán en tancs electrolítics, fins a aplegar als equips automàtics, capaços de processar mils de quilograms de peces per hora.
Un dels primers proyectes del físic nortamericà Richard Feynman va ser el desenroll de la tecnologia per a la galvanoplàstia de metal.[10]
En la década de 1980, l'atre gran camp de la galvanoplàstia, l'impressió, també va ser abandonat per nous alvanços tecnològics.
Descripció tècnica
editar
De la mateixa manera que en la fundició de metals, en els estereotips es crea un mòle a partir del model de l'objecte a reproduir. Com la galvanoplàstia implica processos químics en dissolució acuosa i es realisa a temperatura ambiente, el material del mòle no necessita característiques especials. Es varen utilisar materials com ceres, gutapercha (làtex natural),i finalment, ozoquerita. La superfície del mòle es feya conductora de l'electricitat per mig d'un revestiment molt prim de pols fina de grafit o per mig de pintura. Un aram s'unia a la superfície conductora, i el mòle se suspenia en una solució en el electrolito.[5]
La electrotipia és activada per les corrents elèctriques que fluïxen entre el conjunt de cables sumergits en la dissolució (ànodo) i el cable conectat al mòle revestit (càtodo). Per a la electrotipia en coure, un electrolito acuoso típic conté sulfat de coure (CuSO4 ) i àcit sulfúric (H2SO4), i l'ànodo és també de coure. La disposició s'ilustra en la figura. Els àtoms de coure presents en la dissolució, en depositar-se sobre el model, provoquen que els àtoms de la superfície de l'ànodo entren en el electrolito com a ions de coure (Cu ++ en la figura). Els ions de coure són absorbits per la superfície de la realisació del mòle a la mateixa velocitat a la que el coure es dissol des de l'ànodo, completant aixina el circuit elèctric.[11] Quan la capa de coure sobre el mòle alcança la gruixa desijada es deté el procés tallant la corrent elèctrica. El mòle i la còpia adjunta es retiren de la solució, i se separen en esment.[5] El Museu Metropolità d'Art va realisar en 2011 una animació del procés de creació d'una rèplica per mig de galvanoplàstia. Es poden amprar atres metals, ademés del coure. El procediment és similar, pero cada metal necessita ànodo i electrolitos diferents.
Hi ha un segon tipo de galvanoplàstia en la que la película de coure es deposita sobre la part exterior d'una forma, i no separada d'ella. La forma està, generalment, realisada en algeps impermeabilizado, que permaneix com a núcleu despuix de la galvanoplàstia. En alemà, este método es coneix com Kerngalvanoplastik; la tècnica més usual descrita en el paràgraf anterior es coneix com Hohlgalvanoplastik.[2]
La galvanoplàstia també està relacionada en l'electrodeposición, o chapado. Esta última tècnica afig de forma permanent una capa prima metàlica a un objecte també metàlic, en lloc de crear una peça metàlica independent,[12] pero açò no és exclusiu de la tècnica de chapado, ya que la Kerngalvanoplastik també permet produir una capa permanent sobre l'objecte tractat. Es poden considerar qüestions estètiques per a diferenciar-les. Tant la galvanoplàstia com el electroformado generen parts metàliques independents, pero diferixen en detalls tècnics. El electroformado implica la producció d'una part metàlica al voltant d'un negatiu que després es farà desaparéixer. Mentres que, com es va mencionar anteriorment, la galvanoplàstia ampra un mòle no conductor o forma la superfície de la qual ha segut tractada per mig de l'aplicació d'un revestiment prim de grafit o pols metàlica. El terme electroformado, electroforming, etimològicament significa lo mateix que galvanoplàstia i a voltes s'ampra per a comprendre tots els processos de electrodeposición.[13]
El procés pot resumir-se com el trasllat en forma de ions metàlics des d'un ànodo (càrrega positiva) a un càtodo (càrrega negativa) a través d'un mig líquit (electrolito), compost fonamentalment per sals, com a resultat d'aplicar una corrent elèctrica en un dispositiu o reactor que constituïx un circuit elèctric.
Referències
editar- ↑ Estoppey-Addor SA - histoire dones origines de la galvanoplastie (en francés)
- ↑ 2,0 2,1 2,2 (2000) «Galvanoplastik – Geschichte einer Technik aus dem 19. Jahrhundert», Bronze- und Galvanoplastik: Geschichte – Materialanalyse – Restaurierung (en alemà), Landesamt für Denkmalpflege Sachsen, pp. 127–137.
- ↑ The history of galvanotechnology in Russia (en rus)
- ↑ Stelter, M.(2004).«Process Optimization in Copper Electrorefining».Advanced Engineering Materials.6doi:10.1002/adem.200400403.
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 (1918) «History of Electrotype Making», Electrotyping and stereotyping, Chicago: United Typothetae of America, pp. 4. «Perhaps one of the greatest forward steps in connection with electrotyping was made when the plating dynamo was invented. The first adoption of a dynamo, in plau of the Smee type of battery, was by Leslie, of New York, in 1872.» Primer for apprentices in the printing industry. Good short introduction to the history of electrotyping.
- ↑ «The Print unions». Unite – the Union. Archivat des d'el original, el 23 de novembre de 2011. Consultat el 9 de novembre de 2011.
- ↑ (1955) Guide to earning a living: a complete survey of careers in business, the professions, trade, agriculture, and government service, Simon and Schuster, p. 102.
- ↑ US Bureau of Llabor Statistics (1980). Occupational Outlook Handbook, p. 46.
- ↑ (2001) «Printing Technologies with Permanent Printing Master», Handbook of Print Mija: Technologies and Production Methods, Springer. ISBN 9783540673262.
- ↑ Feynman, Richard P. (1985). Surely You're Joking, Mr. Feynman! (en anglés), Bantam Books, pp. 42-43. ISBN 0-553-25649-1.
- ↑ The electrochemical transfer of copper from a copper electrode through an electrolyte to the cathode is treated in contemporary textbooks as an example of an "active electrode" and also of electrorefining. One reference with some online availability: Fernandes, Raymond. Chemistry 10, Ratna Sagar, p. 85. ISBN 9788183323796.. A second reference is: (1990) Chemistry: Science of Change, Saunders College Publishing, pp. 521–523. ISBN 0-03-004814-1.
- ↑ Graf, Rudolph (1999). Modern Dictionary of Electronics, Newnes, p. 245. «electroplating. The deposition of an adherent metal coating on a conductive object for protection, decoration, or other purposes, such as securing a surface with properties or dimensions different from those of the base metal. The object to be plated is plagau in an electrolyte and connected to one terminal of a dc voltage source. The metal to be deposited is similarly immersed and connected to the other terminal.»
- ↑ Graf, Rudolph (1999). Modern Dictionary of Electronics, Newnes, p. 240. «electroforming. 3. The production or reproduction of articles by electrodeposition on a mandrel or mold that is subsequently separated from the deposit.»
- Este artícul conté una traducció derivada de «Galvanoplastia» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.