Titel: Louyet, über das Verzinken des Eisens auf galvanischem Wege.
Autor: Louyet, P.
Fundstelle: 1845, Band 95, Nr. CXII. (S. 454–460)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj095/ar095112

CXII. Ueber das Verzinken des Eisens auf galvanischem Wege; von P. Louyet zu Brüssel.

Aus dem Technologiste, Febr. 1845, S. 193.

Ich habe im J. 1843 in dem zu Brüssel erscheinenden Bulletin du Musée le l'industrie eine Abhandlung über galvanische Verzinkung des Eisens folgenden wesentlichen Inhalts mitgetheilt:

„Um das Eisen zu verzinken, wendet man nach dem von mir entdekten Verfahren ein Bad an, welches aus einer Auflösung von schwefelsaurem oder salzsaurem Zink in Wasser besteht. Man benuzt salzsaures Zink, wenn man es wohlfeiler findet, wie z.B. wenn man das Zinksalz selbst bereiten muß; in diesem Falle löst man das Zink in käuflicher Salzsäure auf, welche mit Wasser verdünnt wurde; eine bei 12° R. mit Zink gesättigte Auflösung ist ganz geeignet. Bei Anwendung von schwefelsaurem Zink, welches in seinem 2 1/2fachen Gewicht Wasser von gewöhnlicher Temperatur auflöslich ist, habe ich jedoch gewöhnlich 1 Gewichtstheil krystallisirten Salzes auf 4 Theile Wasser genommen.

Man thut besser mit einer Auflösung von Zinksalz zu operiren, dessen Temperatur 20 oder 24° R. beträgt. Ueberhaupt soll man nicht bei einer niedrigen Temperatur arbeiten. Die Zinksalz-Auflosung gibt man in einen geeigneten Trog von getheertem Holz; nachdem hierauf die galvanische Säule in Thätigkeit gesezt wurde, befestigt man das Ende des negativen Leitungsdrahts an einer Stelle des zu verzinkenden eisernen Gegenstandes und löthet den andern Metalldraht, nämlich den positiven, an eine Zinkplatte; diese Platte muß immer von solchen Dimensionen seyn, daß sie nach gehörigem Umbiegen den zu verzinkenden Gegenstand hinreichend umgeben kann, welchem sie allenthalben sehr nahe kommen muß, ohne ihn jedoch an irgend einer Stelle zu berühren.

Diese Zinkplatte, mit welcher der positive Pol endigt, spielt beim Verzinken eine sehr wichtige Rolle. Würde man keine solche anwenden, sondern sich begnügen das Ende des positiven Drahts einfach in die Zinkauflösung zu tauchen, so würde sich der eiserne Gegenstand am Ende des negativen Pols durchaus nicht mit Zink überziehen, oder mit andern Worten das aufgelöste Zinksalz gar nicht zersezt werden.

Die Anwendung einer Zinkplatte als positiver Pol beruht auf dem Verhalten der Zinksalze bei ihrer Zersezung mittelst des galvanischen Stroms; bei dieser Zersezung erhält man nämlich einerseits |455| reducirtes Metall und andererseits den Sauerstoff und die Schwefelsäure, welche damit Zinkvitriol bildeten. Die Verwandtschaft, welche die Elemente des Zinkvitriols vereinigt, ist aber sehr stark und die Erzeugung des galvanischen Stroms, welcher erforderlich wäre um dieses Salz zu zersezen und dadurch metallisches Zink auf eiserne Gegenstände abzulagern, müßte folglich ziemlich hoch zu stehen kommen; überdieß würde sich das reducirte Zink auf dem negativen Leiter oder dem eisernen Gegenstand nur an dessen Ende absezen und ohne darauf festzuhaften.

Läßt man hingegen den positiven Pol in ein großes Zinkblech ausgehen, welches in die zu zersezende Flüssigkeit taucht und den zu verzinkenden Gegenstand umgibt, so fügt man der Zersezungskraft der beiden elektrisirten Leiter noch eine andere Kraft bei. Diese Zinkplatte nämlich, welche als integrirender Theil des positiven Leiters positiv elektrisirt ist, sucht das aufgelöste schwefelsaure Zink zuerst zu zersezen, indem sie dessen elektronegative Bestandtheile, nämlich den Sauerstoff und die Schwefelsäure anzieht, während das Zink als der positive Bestandtheil des Salzes von dem negativen Leiter angezogen wird; diese beiden Anziehungen wären jedoch unzureichend, um die Zersezung des Salzes und folglich die Verzinkung zu bewirken, wenn die Verwandtschaft der Zinkplatte zum Sauerstoff und der Schwefelsäure nicht noch dazu käme; in Folge derselben verbinden sich der Sauerstoff und die Schwefelsäure, welche sich von dem an der Oberfläche des zu verzinkenden Gegenstandes reducirten Zink trennen, neuerdings mit der Platte am positiven Pol zu Zinkvitriol. Daraus folgt auch, daß sich die Stärke der zum Verzinken angewandten Auflösung nicht ändert; denn für jeden Gramm Zink, welches sich auf der Oberfläche des eisernen Gegenstandes am negativen Pol reducirt, wird auch ein Gramm Zink von der Platte am positiven Pol aufgelöst. Da diese Platte am positiven Pol den zu verzinkenden Gegenstand allenthalben umgibt, so erfolgt überdieß die Reduction des aufgelösten Metalls, d.h. die Verzinkung, auf allen Stellen des Gegenstandes gleichförmig, was nicht der Fall wäre, wenn die den Positiven Pol der Säule endigende Zinkplatte sich bloß vor einer Seite des zu verzinkenden Gegenstandes befände.

Der eiserne Gegenstand überzieht sich so mit einer bläulichweißen Schicht reinen Zinks, welche ihm fest anhaftet und das Poliren verträgt. Nach Verlauf einer gewissen Zeit, welche nach der gewünschten Dike der Zinkschicht verschieden ist (in den meisten Fällen scheint ein halbstündiges Eintauchen auszureichen), nimmt man den Gegenstand heraus, wascht ihn mit viel Wasser ab und troknet ihn.

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Ich habe noch zu bemerken, daß man während der Operation die Stellen, an welchen der zu verzinkende Gegenstand mit dem Leitungsdraht der Säule verbunden wird, wechseln muß, damit sich diese Stellen ebenfalls mit Zink überziehen können. Auch sollte man die eisernen Gegenstände erst kurz vor dem Verzinken (von Oxyd mittelst Säure) reinigen, damit sie sich nicht wieder oxydiren können.“

Nach einer Menge erfolgloser Versuche war es mir also gelungen, das Eisen auf die Art vollkommen zu verzinken, daß ich den positiven Pol der Volta'schen Säule in eine große Zinkplatte sich endigen ließ, welche den am negativen Pol angebrachten zu verzinkenden Gegenstand vollständig umgab und ihm allenthalben sehr nahe gebracht war. Ich ging dabei von der Annahme aus, daß diese Platte das Verzinken deßhalb möglich macht, weil ihre eigene Verwandtschaft zum Sauerstoff und der Schwefelsäure noch zu derjenigen kommt, welche ihr als positivem Leiter der galvanischen Säule verliehen wird. Die Resultate hatten meine Voraussezung gerechtfertigt und ich konnte nun alle eisernen Gegenstände mit geringen Kosten verzinken, indem ich als positive Elektrode stets eine Zinkplatte anwandte, deren Oberfläche derjenigen der zu verzinkenden Gegenstände wenigstens gleich war. Zu meinem großen Verdruß überzeugte ich mich aber bei Versuchen über die Haltbarkeit dieser Verzinkung, daß die Zinkschicht die feuchter Luft ausgesezten eisernen Gegenstände nicht schüzte, indem sich dieselben mehr oder weniger schnell theilweise oxydirten. Häufig fand die Oxydation des Eisens und Zinks in der Mitte der Gegenstände statt, welche an dieser Stelle große Rostfleken bekamen, während an andern Stellen die Zinkschicht unverändert blieb.

In Folge dieser Beobachtungen hatte ich meine Versuche über Verzinkung aufgegeben, als mich ein Artikel, den ich in einem englischen Journal las, veranlaßt sie wieder aufzunehmen und fortzusezen. In demselben war bemerkt, daß Hr. Pellatt der Civil Engineers' Institution zu London eine Abhandlung über Verzinken des Eisens übergeben habe, worin er behauptete, daß man mittelst der galvanischen Verzinkung eine sehr reine Zinkschicht hervorzubringen im Stande ist, bei welcher das Eisen seine Zähigkeit ganz beibehält und keine Veränderung in seinem Zustande erleidet, weil man in der Kälte operirt. Das Verzinken sollte nach Pellatt's Angabe überdieß nicht höher zu stehen kommen, als ein gewöhnlicher Anstrich von vier Schichten. Mehrere verzinkte Eisenbleche, welche dabei vorgezeigt wurden, waren sehr dünn, und obgleich sie acht Monate auf den Dächern Londons geblieben waren, konnte man doch keine Spur von Rost darauf bemerken.

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Ich war über diese Resultate sehr erstaunt, denn das von dem englischen Ingenieur angegebene Verfahren unterschied sich nur wenig von dem meinigen. Besonders erregte die Bemerkung in seiner Abhandlung meine Aufmerksamkeit, daß die Auflösung des Zinksalzes eher sauer als alkalisch seyn soll. Ich aber hatte bei allen meinen Versuchen entweder neutrale Auflösungen von salzsaurem oder schwefelsaurem Zink angewandt oder sie durch Zusaz von Aezammoniak alkalisch gemacht. Nach der Vorschrift aller Chemiker, welche Versuche über das Vergolden, Versilbern etc. auf galvanischem Wege anstellten, soll man es zu vermeiden suchen, daß die Flüssigkeit sauer wird. Ich konnte daher wohl voraussezen, daß dieser Bedingung auch entsprochen werden muß, wenn es sich darum handelt, ein so oxydirbares Metall wie das Zink zu reduciren, welches das Wasser bei Gegenwart einer Säure so leicht zersezt; diese Voraussezung wurde jedoch durch die Erfahrung keineswegs bestätigt.

Ich versuchte das Verzinken des Eisens, indem ich mich einer Säule von constantem Strom bediente und eine saure Auflösung von schwefelsaurem Zink anwandte; ich erhielt so eine vollkommene Verzinkung und die Gegenstände widerstanden mehrere Monate allen atmosphärischen Einflüssen. Ich ließ Pistolenläufe, welche auf diese Weise bloß äußerlich verzinkt worden waren, mehrere Wochen in lufthaltigem Wasser liegen, wobei die Außenseite derselben keine merkliche Veränderung erlitt, während sie sich innerlich mit Eisenoxydhydrat überzogen.

Daß sich ein so oxydirbares Metall wie das Zink in einer sauren Flüssigkeit und mittelst eines schwachen Stroms so leicht und in solcher Menge reducirt, ist wirklich eine merkwürdige Thatsache.

Bekanntlich ist es bei den galvanoplastischen Operationen viel vortheilhafter, mit einer sauren Auflösung von Kupfervitriol zu operiren, als eine neutrale anzuwenden. Die Operation geht rascher die Form überzieht sich besser und das abgelagerte Kupfer ist viel zäher und hämmerbarer. Der Umstand, daß durch Säurezusaz die Leitungsfähigkeit der Flüssigkeit erhöht wird, genügt nicht um diese Erscheinungen zu erklären. Eben so wenig läßt sich der große Einfluß erklären, welchen ein Säureüberschuß in der Flüssigkeit auf die Resultate beim galvanischen Verzinken ausübt. Es ist möglich, daß in diesem Falle der Säureüberschuß der Bildung einer sehr dünnen Oxydschicht auf der Oberfläche des zu verzinkenden Gegenstandes vorbeugt, welche die Adhärenz zwischen dem Zink und dem Eisen verhindern würde.

Ich will nun die Resultate einiger Versuche mittheilen, welche Interesse darbieten dürften, weil sie zeigen, daß zwischen der Reduction |458| des Zinks auf galvanischem Wege und derjenigen der edlen Metalle eine große Uebereinstimmung stattfindet. Leztere scheint nach dem Bericht von Dumas über Nuolz's Abhandlung79), der Oberfläche der Gegenstände und der Dauer der Eintauchung proportional zu seyn.

Der elektrische Strom wurde durch ein Grove'sches Paar hervorgebracht, welches so geladen war, daß es höchstens 2/3 seines Maximum-Effects hervorbrachte. Das Platinblech dieses Elements hatte 0,086 Meter Länge auf 0,014 Meter Breite und war zu zwei Drittel in schwach verdünnte käufliche Salpetersäure getaucht. Der amalgamirte Zinkcylinder war 0,008 Meter dik, 0,080 Meter hoch und hatte 0,052 Meter äußeren Durchmesser; dieser Cylinder war zu zwei Drittel in ein Glasgefäß getaucht, welches mit etwas Schwefelsäure angesäuertes Wasser enthielt. Die Salpetersäure, in welche das Platinblech getaucht war, stand in einem porösen Gefäß und dieses wieder in dem Zinkcylinder.

Die bei 17° R. gesättigte Zinkvitriol-Auflösung war schwach mit Schwefelsäure angesäuert. Während des Verzinkens wurde ihre Sättigung mittelst einiger Krystalle, welche man in dem sie enthaltenden Gefäß aufhing, constant erhalten.

Die Versuche wurden mit fünf an beiden Enden offenen Flintenlaufstüken angestellt, welche 0,106 Met. lang waren und 0,070 Met. Umfang hatten. Ihre Oberflächen waren ziemlich gleich. Alle diese Läufe wurden zuerst mittelst einer Schlichtfeile und dann mit verdünnter Säure von Oxyd gereinigt, hierauf sorgfältig abgewaschen und mit feinem Sandpapier abgerieben. Nach dieser Operation vermied ich es, sie mit bloßen Händen anzufassen.

Die Zinkplatte, in welche sich der positive (Platin-)Pol der Säule endigte, war 0,140 Meter lang und 0,100 Meter breit; sie wurde so umgebogen, daß sie den zu verzinkenden Lauf zum Theil umfaßte, welcher sich beiläufig um 1 Centimeter davon entfernt befand.

Die fünf Läufe wurden sorgfältig gewogen und hierauf oben und unten gut verkorkt, so daß die Zinkvitriol-Auflösung nicht in ihr Inneres dringen konnte. Der Metalldraht, welcher sie mit dem negativen (Zink-)Pol der Säule verband, wurde auf eine unbedeutende Länge zwischen einem der Korke und der Wand des Flintenlaufs eingestekt.

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Unmittelbar nach dem Verzinken wurden die Korke herausgezogen, der Lauf mit vielem Wasser abgewaschen, gut abgewischt, bei 80° R. getroknet und dann sogleich gewogen.

Die Anordnung des Apparats war folgende. Nachdem die Säule in Thätigkeit, der Flintenlauf am negativen Pol angebracht und die positive Zink-Elektrode in die Zinkauflösung getaucht war, senkte man sogleich den Flintenlauf in der Art ein, daß zwischen ihm und der Zinkplatte selbst momentan nur wenig Berührung statt fand. Die Läufe A und B wurden nach einander verzinkt, ohne daß man die erregenden Flüssigkeiten der Säule erneuerte; sodann wurden diese Flüssigkeiten ein einzigesmal erneuert, um nacheinander die Läufe C, D, E zu verzinken. Folgende Tabelle enthält die Resultate der Versuche.

Flintenläufe. Gewicht
vor
dem Verzinken.
Gewicht
nach
dem Verzinken.

Gewichtszunahme.
Dauer
des
Eintauchens.
Gramme. Gramme. Gramme.
A . . . . . 90,460 90,530 0,070 13 Minuten
B . . . . . 93,448 94,272 0,824 25 –
C . . . . . 83,924 87,053 1,129 36 –
D . . . . . 100,100 100,450 0,350 30 –
E . . . . . 89,172 89,613 0,441 30 –

Diese Resultate führen zu folgenden Bemerkungen:

1) Der Flintenlauf A hatte, obgleich er vor dem Lauf B verzinkt worden war, nur beiläufig halb so viel Zink als lezterer aufgenommen, was nicht mit der Dauer des Eintauchens im Verhältniß steht, welche nahe wie 1 zu 2 sich verhielt.

2) Der Flintenlauf C war der leichteste von allen und nahm am meisten Zink auf. Die erregenden Flüssigkeiten der Säule waren zwar erneuert worden, da aber die Säule einen ziemlich constanten Strom lieferte, besonders in der ersten Stunde ihrer Thätigkeit, und da der Flintenlauf nur sechs Minuten länger in der Auflösung blieb als die Läufe D und E, welche nach ihm verzinkt wurden, so kann man sich daraus nicht erklären, weßhalb sein Zinküberzug so wenig mit dem der zwei leztern Läuft im Verhältniß steht.

3) Der Lauf E, welcher nach dem Lauf D verzinkt wurde, ohne daß man die Flüssigkeiten der Säule erneuerte, nahm mehr Zink |460| auf als lezterer, während doch bei der gleichen Dauer des Eintauchens der Strom der Säule eher ab- als zunehmen mußte. Sollte vielleicht die Masse einigen Einfluß auf die Erscheinungen haben? E wog nämlich ungefähr um 11 Gramme weniger als D. Diese Frage läßt sich nur durch zahlreichere Versuche entscheiden.

Ich beabsichtige bei ferneren Versuchen über diesen Gegenstand nicht nur die Kraft des galvanischen Stroms vor jedem Versuch genau zu messen, sondern auch bei verschiedener Temperatur und Concentration der Zinkauflösung und verschiedenartiger Oberfläche der zu verzinkenden Gegenstände zu operiren.

Zum Schluß will ich noch erwähnen, daß ich bei einem anderen Versuch die Zinkplatte, welche die positive Elektrode bildete, in Cylinderform gebogen hatte, so daß sie den Flintenlauf allenthalben umgab; die Berührung wurde durch Holzstükchen verhindert, welche ich in die Stöpsel an beiden Enden des Laufs strahlenförmig einstekte. Diese Holzstükchen berührten die positive Zinkplatte. Es erfolgte keine Verzinkung. Im Gegentheil, der Lauf verlor an Gewicht, indem er durch die saure Flüssigkeit angegriffen wurde. Als man die Holzstüke wegnahm und sie durch Glasstüke ersezte, erfolgte sogleich die Reduction des Zinks auf der Oberfläche des Flintenlaufs. Das mit der sauren Zinkauflösung getränkte Holz scheint also zwischen den Polen eine Communication hergestellt zu haben, welche hinreichend war den Strom durch das Holz fortzupflanzen.

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Polytechn. Journal Bd. LXXXIII S. 125.

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