Titel: Walenn, Verfahren zum galvanischen Ueberziehen von Eisen mit Kupfer etc.
Autor: Walenn, W. H.
Fundstelle: 1870, Band 197, Nr. LIX. (S. 239–243)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj197/ar197059

LIX. Das Ueberziehen von Eisen mit Kupfer und Messing auf galvanischem Wege; von W. H. Walenn.

Aus Chemical News, vol. XXII p. 1; Juli 1870.

Die früheren Versuche, Eisen auf galvanischem Wege zu verkupfern, mißlangen in Folge des Umstandes, daß alle sauren und neutralen Kupferlösungen auf die in sie eingetauchten eisernen Gegenstände einwirken. Diese Schwierigkeit ward, nachdem Elkington's Verfahren zur galvanischen Versilberung mit Hülfe alkalischer Lösungen bekannt geworden (1840), bald überwunden. Zu dem Zwecke wurden schwefligsaure und unterschwefligsaure Alkalien, Alkalicyanide und Alkaliferrocyanide, sowie noch andere Salze oder Gemenge von mehreren derselben angewendet; die einzigen Salze welche als Lösungsmittel für das Kupfer die Probe der Zeit bestanden, waren aber Cyankalium und einige Combinationen dieses merkwürdigen Salzes mit Ammoniak und Ammoniaksalzen. Die Praxis zeigte jedoch bald, daß nur eine Schwierigkeit beseitigt wurde, um anderen bedeutenden Platz zu machen.

Die geringe Löslichkeit der Kupferverbindungen in Cyankalium, die schwache Wirkung der Lösung auf die Anode, das geringe elektrische Leitungsvermögen dieser Classe von Metalllösungen und die starke Neigung, Wasserstoffgas während der Ablagerung des Metalles zu entwickeln, sind die wesentlichsten Hindernisse einer erfolgreichen Anwendung alkalischer Kupfersalze zum Verkupfern von Eisen. Seit länger als fünfzehn Jahren sind alle diese Schwierigkeiten in gewissem Grade aus dem Wege geräumt worden, mit Ausnahme der letzten, der Entwickelung von Wasserstoffgas. Der Preis freilich, um welchen sie überwunden wurden, ist für den Erfolg fast ein selbstmörderischer. Durch das Erwärmen der Flüssigkeit wird nicht nur ihr Lösungsvermögen und ihre elektrische Leitungsfähigkeit erhöht, sondern in gewissem Grade werden es auch die Kosten des Verfahrens und die mit der Ausführung desselben verbundene Mühe. Eine Vermehrung der Anzahl der Zellen, aus denen die Batterie besteht, oder eine Erhöhung der elektromotorischen Kraft wirkt in Bezug auf das Lösungsvermögen und die Leitungsfähigkeit der Flüssigkeit in gleicher Weise wie die Wärme; dadurch werden aber nicht nur ebenfalls die Kosten des Verfahrens erhöht, sondern es wird auch die Lösung leicht überladen, und der Kupferniederschlag fällt spröde aus und auch schwammig in |240| Folge der Entwickelung von Wasserstoffgas während der Ablagerung des Metalles. Durch Verbindung dieser beiden Agentien, Wärme und erhöhte elektromotorische Kraft, kann man jedoch mittelst der Lösung von Cyankupfer in Cyankalium Kupfer auf Eisen in einer Form niederschlagen, welche einigermaßen annehmbar ist, aber eine solche Verkupferung muß gefirnißt werden, und hat dann kaum das metallische Ansehen eines gut aufgetragenen Bronzepulvers.

Die Entwickelung von Wasserstoffgas während der Kupferablagerung ist eine Schwierigkeit, welche die früheren Experimentatoren auf dem Gebiete der Galvanoplastik nicht kannten, denn sie wendeten (mit Ausnahme der Cyansilberlösungen) keine anderen Salze als diejenigen des abzulagernden Metalles an. Wenn jedoch als Lösungsmittel für die aus einem gegebenen Bade vermittelst der Elektrolyse auszuscheidenden Metalle anstatt der bloßen Säuren die Salze der Alkalimetalle angewendet werden, so erhalten die combinirten Lösungen in Folge des Bestrebens des Alkalimetalles, nebst dem in ihm gelösten Schwermetalle an den negativen Pol zu treten, die Neigung aus dem zersetzten Wasser der Lösung Wasserstoff zu entwickeln.

Die Verhütung der Entwickelung von Wasserstoffgas an der Kathode vermindert den erforderlichen Betrag elektromotorischer Kraft und begünstigt die Bildung eines soliden Niederschlages, welcher nicht bloß in einem sehr feinen Netzwerk besteht, sondern in einem zusammenhängenden Ueberzug der ganzen bedeckten Fläche; sie befördert auch die Erhaltung eines normalen Zustandes des Bades und bewirkt daß das abgelagerte Metall von besserer Qualität ist. Eine von Dr. Miller (am King's College zu London) dem Verfasser gemachte Bemerkung führte zur Entdeckung einer Methode, bei welcher die Entwickelung von Wasserstoffgas vermieden Wird, und Dr. Frankland (am Royal College of Chemistry zu London) brachte den Verfasser auf eine Ausführungsweise dieser Methode, welche sich schließlich als praktisch erwies. Diese Methode besteht darin, der gewöhnlichen Cyanidlösung (oder dem in des Verfassers Patentspecification Nr. 1540 v. J. 1857 angegebenen Bade, nachdem in letzterem die erforderliche Menge Cyankupfer aufgelöst worden ist) feuchtes Kupferoxydhydrat in geringer, aber hinreichender Menge zuzusetzen; zur absoluten Verhütung der Gasentwickelung kann man noch (lasurblaues) Kupferoxydammoniak hinzufügen.

Mengt man zur Darstellung eines galvanoplastischen Lösungsbades das Cyanid eines feuerbeständigen Alkalis mit einem Ammoniaksalze, so zeigt die erhaltene Lösung, mit wenigen Ausnahmen, die merkwürdige Eigenschaft, eine aus Messing bestehende Anode aufzulösen und das Messing |241| an eine Kathode (z.B. aus Guß- oder Schmiedeeisen) in einem genügenden regulinischen Zustande abzugeben, jedoch unter reichlicher Entwickelung von Wasserstoffgas; die relativen Mengen von Kupfer und Zink in der resultirenden Legirung werden von der Temperatur des Bades bedingt und in gewissem Grade auch von der elektromotorischen Kraft und von der relativen Größe (dem Flächenraum) der Anode und Kathode beeinflußt.

Nachdem ich viele von diesen Cyanverbindungen versucht hatte, fand ich daß ein Gemenge von Cyankalium und weinsaurem Ammoniak die besten Resultate und die geringste Entwickelung von Wasserstoffgas gibt; durch den Zusatz der feuchten Oxydhydrate der niederzuschlagenden Metalle aber, besonders des Kupferoxydammoniaks, wird die Neigung zur Wasserstoffentwickelung ganz aufgehoben.47)

Die Wirkung des Kupferoxydammoniaks, die Entwickelung von Wasserstoffgas zu verhüten, beruht höchst wahrscheinlich darauf, daß durch diese Verbindung der Kathode Sauerstoff zugeführt und dadurch der Wasserstoff, welcher sonst in Gasform entweichen würde, zu Wasser oxydirt wird, somit im Bade zurückbleibt. Nach dieser Annahme wird das Kupferoxydammoniak, sobald es an die Kathode gelangt, zu Metall, Ammonium und Sauerstoff zersetzt und die stattfindende Wirkung läßt sich durch die Formel ausdrücken:

Cu (NH⁴)²O² + H² = Cu + 2 (NH³) + 2 (H²O).

Als Behälter für die Kupfer- oder Messinglösung eignet sich am besten ein mit Dampfmantel versehenes schmiedeeisernes Gefäß.

Gegenstände aus Schmiedeeisen und Stahl lassen sich verhältnißmäßig leicht auf diesem Wege verkupfern und vermessingen, wenn sie aus gutem, gehörig gepuddeltem, und von Glühspan und Schlacken freiem Material angefertigt wurden. Das zu verkupfernde Metall wird, so wie es aus der Hand des Arbeiters kommt, wenn es fettig ist, einige Minuten in kochende Kalilauge – aus 1 Th. Aetzkali und 10 Th. Wasser bereitet – getaucht; doch ist es besser, wenn von Gegenständen welche galvanisch verkupfert etc. werden sollen, alles Fett fern gehalten wird. Hierauf wird der Gegenstand in fließendem Wasser abgespült und in einem aus 1 Maaßtheil Vitriolöl und 20 Th. Wasser bestehenden Bade abgebeizt; diese Operation darf aber nicht länger dauern, als bis das Eisen von Oxyd etc. gänzlich befreit und seine metallische Oberfläche überall freigelegt ist. Die erhöhte Temperatur, bei welcher das galvanoplastische Bad angewendet |242| wird, vollendet die Reinigung der Oberfläche des (nach dem Herausnehmen aus der Beize sorgfältig abzuspülenden) Gegenstandes und begünstigt das Anhaften des Niederschlages; es ist daher zu empfehlen, die sämmtlichen zu einer Charge des Bades verwendeten Artikel kurze Zeit in demselben verweilen zu lassen, bevor man den Stromkreis schließt. Anfänglich darf der Strom nur schwach seyn und kann mit zunehmender Bildung des Metallüberzuges verstärkt werden. Die fertigen Gegenstände werden abgespült und mit heißem Sägemehl von Mahagonyholz, in welchem man sie einige Stunden beläßt, gut abgetrocknet.

Auch auf Gußeisen liefern die oben erwähnten Lösungen bei Anwendung von Sorgfalt und Auswahl guten Materials günstige Resultate. Der gehörig abgeputzte Guß wird direct aus der Gießerei in die Beize gebracht, abgewaschen und sorgfältig mit Sand und Wasser abgescheuert, bis der metallische Glanz an allen Punkten der Oberfläche hervortritt; dann wird der Gegenstand in dem alkalihaltigen Kupferbade verkupfert und, nachdem er den Kupferüberzug vollständig erhalten hat, in das Messingbad gebracht, wenn er nicht bloß verkupfert werden soll. Die Operationen erfordern größere Aufmerksamkeit als beim Schmiedeeisen, auch muß das schließliche Waschen und Trocknen bestens ausgeführt werden.

Bei diesem Verfahren kann man mit einem einzigen Smee'schen Element ausreichen; früher waren zum galvanischen Vermessingen deren sechs nöthig. Die Kosten stellen sich zu ungefähr 2 Shilling 6 Pence (25 Sgr.) per Pfund niedergeschlagenen Metalles heraus. Anderthalb Unzen Kupfer oder Messing per Quadratfuß genügen um Eisen vor dem Rosten zu schützen.

Für Stabeisen und für Gußeisen, ja selbst für verschiedene Qualitäten von Gußeisen, müssen separate Bäder verwendet werden.

–––––––––

Einem Vortrag, welchen der Verf. über sein Verfahren zum galvanischen Ueberziehen von Eisen mit Kupfer und Messing in der Sitzung der Chemical Society (zu London) vom 19. Mai d. J. hielt, entnehmen wir noch Folgendes:

Das galvanoplastische Bad besteht aus einer wässerigen Lösung von gleichen Theilen weinsaurem Ammoniak und Cyankalium. Nachdem diese Lösung das Cyankupfer und Cyanzink in gewissen Verhältnissen empfangen hat, werden ihr die Oxyde der Metalle zugesetzt. Wenn ein angestellter Versuch ergab, daß sich bei Benutzung dieses Bades Wasserstoffgas entbindet, so setzt man ein wenig (blaues) Kupferoxydammoniak dem kalten |243| Bade zu. Die Erwärmung dieses Bades, welche zwischen 60 und 100° C. betragen kann, bestimmt die Farbe des abgelagerten Messings.

Die gußeiserne Kattundruckwalze, welche der Verf. vorzeigte, war mit Messing in einem Messingbad überzogen, dann in ein Kupfersalzbad (Kupfervitriol) versetzt und mit Kupfer 3/16 Zoll dick überzogen worden. Das Gewicht der Walze war 96 Pfd., des Kupferüberzuges 29 Pfd. und der fertigen Walze 125 Pfd. (Chemical News, vol. XXI p. 273; Juni 1870.)

|241|

Diese Zusammensetzung des Lösungsbades ist in der Patentspecification des Verf. Nr. 1540 (v. J. 1857) und die Methode zur Verhütung der Wasserstoffentwickelung in der Specification Nr. 3930 (v. J. 1868) erörtert.

Suche im Journal   → Hilfe
Alternative Artikelansichten
  • XML
  • Textversion
    Dieser XML-Auszug (TEI P5) stellt die Grundlage für diesen Artikel.
  • BibTeX
Feedback

Art des Feedbacks:
Ihre E-Mail-Adresse:
Anmerkungen: