Hoe bouw ik een galvaniseercel voor het afzetten van metalen?

Een galvaniseercel voor het afzetten van metalen, ook wel elektrolytische cel of galvaniseercel genoemd, is een apparaat dat wordt gebruikt om een laag metaal op een ander metaal af te zetten door middel van een elektrochemisch proces. Hier volgt een stap-voor-stap handleiding voor het bouwen van zo'n cel:

Materialen:

1. Stroombron: Een regelbare gelijkspanningsbron.
2. Anode: Bijvoorbeeld een koperanode als er koper moet worden afgezet, voor sommige oplossingen moet ook een andere anode worden gebruikt - volg de instructies voor de elektrolyt.
3. Kathode (werkstuk): Het stuk metaal waarop het andere metaal moet worden afgezet (bijvoorbeeld een sieraad).
4. Elektrolytoplossing: Een oplossing die metaalionen van het af te zetten metaal bevat (bijv. koperelektrolyt voor afzetting op koper).
5. Container: Om de elektrolytoplossing in te bewaren.
6. Looddraden en krokodillenklemmen: Om de elektroden aan te sluiten op de stroombron.

Opstellen:

1. Voorbereiding van de elektrolytoplossing:

   • Vul de container met de elektrolytoplossing. Je kunt bijvoorbeeld een koperelektrolyt gebruiken om koper af te zetten.
     
     

2. Inbrengen van de elektroden:

   • Anode: Plaats de anodes (bijvoorbeeld de koperen plaat) in de oplossing. Deze elektroden leveren het metaal dat moet worden afgezet. Er moeten twee tegenover elkaar liggende anoden worden gebruikt om een gelijkmatigere depositie te verkrijgen. Zie de diagrammen. (Als het niet mogelijk is om een dergelijke anodeopstelling te bereiken, kan een gelijkmatige coating van het werkstuk worden bereikt door continu te roteren).
     Zie ook het hoofdstuk “Verstrooiing bij galvaniseren”
     
   • Kathode: Plaats de kathode (bijvoorbeeld het sieraad) ook in de oplossing. Dit is het werkstuk waarop het metaal wordt afgezet.
     
     

3. Aansluiting op de stroombron:

   • Sluit de anode (koperen plaat) aan op de positieve pool van de stroombron.
   • Sluit de kathode (werkstuk) aan op de negatieve pool van de stroombron. Hierdoor wordt de kathode negatief geladen, waardoor het metaal erop wordt afgezet.
     
     

4. Schakel de stroomtoevoer in:

   • Schakel de stroombron in. De metaalionen in de oplossing (bijvoorbeeld Cu²⁺ ionen) worden aangetrokken door de kathode omdat deze negatief geladen is. De ionen worden gereduceerd tot neutrale metaalatomen en worden afgezet op het oppervlak van de kathode.

Hoe het werkt:

• Anode (koperen plaat): De anode lost gedeeltelijk op door de stroom, waardoor koperionen (Cu²⁺) vrijkomen in de oplossing, waardoor de concentratie koperionen in de elektrolytoplossing constant blijft:

Cu → Cu²⁺ + 2e⁻

• Kathode (werkstuk): Aan de kathode worden de koperionen (Cu²⁺) uit de oplossing gereduceerd door de elektronen en afgezet op het werkstuk als metallisch koper:

Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu

Belangrijke opmerkingen:

• Stroomsterkte en tijd: De stroomsterkte en de duur van het proces bepalen de dikte van de afgezette metaallaag. Hogere stromen en langere tijden leiden tot dikkere lagen.
• Temperatuur: De temperatuur van de elektrolytoplossing kan de afzetsnelheid beïnvloeden. Hogere temperaturen kunnen het proces versnellen, maar beïnvloeden ook de kwaliteit van de laag.
• Zuiverheid van de elektrolytoplossing: Onzuiverheden in de oplossing kunnen de kwaliteit van de afgezette metaallaag beïnvloeden.

Resultaat:

Met deze opstelling wordt een uniforme metaallaag op het werkstuk afgezet. Dit is het basisprincipe van galvaniseren, dat in veel industriële processen wordt gebruikt om metalen te coaten en oppervlakken te beschermen of te verfijnen.

Algemene opbouw:

Vergelijking van de afscheiding: