Mikä on galvanointi ja miten se toimii?

Sähkökemia on prosessi, jolla valitun metallin hyvin ohuet kerrokset sitoutuvat toisen metallin pintaan molekyylitasolla. Itse prosessi sisältää elektrolyyttisen kennon luomisen: laitteen, joka käyttää sähköä molekyylien toimittamiseen tiettyyn sijaintiin.

Galvanointi on elektrolyyttisten kennojen levitys, jossa ohut metallikerros on kerrostettu sähköä johtavalle pinnalle. Solu koostuu kahdesta elektrodit (johtimet), yleensä metallia, jotka pidetään erillään toisistaan. Elektrodit upotetaan elektrolyyttiin (liuokseen).

Kun sähkövirta kytketään päälle, positiiviset ionit elektrolyytissä siirry negatiivisesti varautuneeseen elektrodiin, jota kutsutaan katodi. Positiiviset ionit ovat atomeja, joissa yksi elektroni on liian vähän. Kun he saavuttavat katodin, ne yhdistyvät elektronien kanssa ja menettävät positiivisen varauksensa.

Samanaikaisesti negatiivisesti varautuneet ionit siirtyvät positiiviseen elektrodiin, jota kutsutaan anodiksi. Negatiivisesti varautuneet ionit ovat atomeja, joissa yksi elektroni on liian monta. Kun he saavuttavat positiivisen anodin, ne siirtävät elektroninsa siihen ja menettävät negatiivisen varauksensa.

Yhdessä galvanointimuodossa levitettävä metalli sijaitsee piirin anodilla, kun pinnoitettava esine sijaitsee katodi. Sekä anodi että katodi upotetaan liuokseen, joka sisältää liuenneen metallisuolan - kuten pinnoitetun metallin ionit ja muut ionit, jotka toimivat salliessaan sähkön virtauksen piiri.

Anodiin syötetään tasavirtaa, hapettaen sen metalliatomit ja liuottamalla ne elektrolyyttiliuokseen. Liuenneet metalli-ionit pelkistyvät katodilla, levittämällä metalli kappaleelle. Piirin läpi kulkeva virta on sellainen, että nopeus, jolla anodi liukenee, on yhtä suuri kuin nopeus, jolla katodi päällystetään.

On monia syitä, miksi kannattaa päällystää johtava pinta metallilla. Korujen tai hopeaesineiden hopeointi ja kultapinnoitus tehdään yleensä esineiden ulkoasun ja arvon parantamiseksi. Kromipinnoitus parantaa esineiden ulkonäköä ja parantaa myös niiden kulumista. Sinkki- tai tinapäällysteitä voidaan levittää korroosionkestävyyden aikaansaamiseksi. Joskus galvanointi suoritetaan vain tuotteen paksuuden lisäämiseksi.

Yksinkertainen esimerkki galvanointiprosessista on kuparin galvanointi, jossa metallin tulee olla päällystettyä (kuparia) käytetään anodina, ja elektrolyyttiliuos sisältää olevan metallin ionin päällystetty (Cu²⁺ tässä esimerkissä). Kupari menee liuokseen anodilla, kun se on päällystetty katodille. Vakio Cu-pitoisuus²⁺ pidetään elektrolyyttiliuoksessa, joka ympäröi elektrodeja:

• Anodi: Cu (t) → Cu²⁺(aq) + 2 e^-
• Katodi: Cu²⁺(aq) + 2 e^- → Cu (t)