Denne oversigt dækker nøglebegreber og processer, der bruges i galvanisering.

Grundlæggende om galvanisering

Galvanisering:

• En elektrokemisk proces til aflejring af metallag på et elektrisk ledende substrat.
• Bruger en elektrolytisk celle til at overføre metalioner fra en opløsning til et substrat.

Elektrolyt:

• En ledende væske, der indeholder metalioner, som skal deponeres.
• Eksempler: Kobbersulfatopløsning til kobberaflejring, nikkelsulfatopløsning til nikkelaflejring.

Anode:

• Den elektrode, hvor oxidationen finder sted.
• Ved galvanisering er det ofte det metal, der skal aflejres (f.eks. en kobberanode til kobberaflejring). Krom er en undtagelse. Kromanoder må ikke bruges sammen med kromelektrolyt (baseret på trivalent krom), da det kan give meget giftigt hexavalent krom (krom VI)!
• Hvis der ikke er nogen anoder til rådighed fra elektrolytmaterialet, kan man bruge inerte anoder som platin (platineret titaniumanode) eller grafit.
• Grafitanoder har den ulempe, at modstanden i anoden kan stige betydeligt, hvilket gør den ubrugelig. Selvom grafitanoder kan bruges meget universelt, anbefaler vi dem ikke, da de ikke opløses kemisk, men partikler kommer ind i badet og gør det uklart på grund af udviklingen af ilt ved anoden. Efterhånden som processen skrider frem, aflejres disse partikler også, og den fremstillede overflade bliver mørkere. Metalanoder er derfor at foretrække.

Katode:

• Den elektrode, hvor reduktionen finder sted.
• Det substrat, som metallet aflejres på.

Strømkilde:

• En jævnstrømskilde, der leverer den nødvendige energi til at drive den elektrokemiske reaktion.

Vigtige begreber og processer

Elektrolyse:

• Den proces, hvor kemiske reaktioner sættes i gang i elektrolytopløsningen ved at tilføre en elektrisk strøm.

Reduktion:

• En kemisk proces, hvor et atom eller en ion vinder elektroner.
• Ved metalaflejring reduceres en metalion (f.eks. Cu²⁺) til et metalatom (Cu).

Oxidation:

• En kemisk proces, hvor et atom eller en ion mister elektroner.
• Ved metaludfældning oxideres anoden ofte for at frigive metalioner til opløsningen.

Strømtæthed:

• Strømmen pr. arealenhed af elektroden.
• En vigtig parameter, der påvirker kvaliteten og hastigheden af metaludfældningen.
• Den katodiske strømtæthed er vigtig for kvaliteten af belægningen på arbejdsemnet (katoden). Hver elektrolyt har et optimalt strømtæthedsområde, inden for hvilket der opnås gode resultater. Hvis strømtætheden ligger uden for parametrene, kan belægningen blive mat.
• På anodesiden er der den anodiske strømtæthed. Den er især vigtig for elektrolytens stabilitet. Der skal opløses lige så meget metal, som der aflejres ved katoden (emnet).
• Ideelt set opløses anoden lige så hurtigt, som metallet aflejres ved katoden, så elektrolytten ville holde i særlig lang tid. I praksis er der dog en afvigelse.
• For eksempel beriges sure zinkelektrolytter hurtigere, end metallet aflejres, hvilket fører til uklarhed i elektrolytterne efter længere tid.
• Når det gælder nikkel, opløses anoden langsommere, og elektrolytten bliver langsomt fattigere og fattigere på nikkelioner. I dette tilfælde kan man tilsætte passende nikkelsalte for at øge indholdet igen. Nikkelsalte må dog ikke sælges frit på grund af deres fareklassificering. For at forbedre anodens opløselighed og reducere passiveringen tilsætter producenten også kloridioner til elektrolytten.

Overpotentiale:

• Den ekstra spænding, der kræves over det teoretiske ligevægtspotentiale for at drive den elektrokemiske reaktion.
• Påvirker effektiviteten og egenskaberne af det aflejrede metallag.

Badesammensætning:

• Den kemiske sammensætning af elektrolytten, der påvirker egenskaberne af det aflejrede metallag.
• Tilsætningsstoffer som f.eks. blegemidler, befugtningsmidler og bufferopløsninger bruges ofte til at forbedre belægningens egenskaber.

Typer af elektropletterede belægninger

Galvanisering:

• Aflejring af zink på stål eller jern for at opnå korrosionsbestandighed.

Nikkelbelægning:

• Aflejring af nikkel til dekorative formål eller som basis for yderligere plettering.

Guldbelægning:

• Påføring af guld til dekorative formål eller til elektriske kontakter på grund af dets fremragende ledningsevne og korrosionsbestandighed.

Forsølvning:

• Påføring af sølv, ofte til elektriske kontakter eller for at forbedre ledningsevnen.

Kobberbelægning:

• Aflejring af kobber, ofte som mellemlag eller til lederbaner i elektronik.

Vigtige parametre og kontrol

pH-værdi:

• Surhedsgraden i elektrolytopløsningen, som påvirker effektiviteten og kvaliteten af udfældningen.

Temperatur:

• Elektrolytbadets driftstemperatur, som påvirker reaktionshastigheden og lagets egenskaber.
• For at opnå de bedst mulige resultater skal arbejdstemperaturen for den respektive elektrolyt tages i betragtning. Mange elektrolytter fungerer allerede optimalt ved stuetemperatur. Det betyder, at der ikke er behov for et eksternt opvarmningsmiddel.
  

  Generelt kan man sige, at næsten ingen elektrolytter fungerer godt under 15 °C, så det er vigtigt at være opmærksom på temperaturen, hvis man opdager problemer med elektrolytten. Arbejdsemnets temperatur skal også tages i betragtning - især i tilfælde af pin-plating.

   

Omrøringssystemer:

• Systemer til omrøring af elektrolytopløsningen for at sikre ensartet aflejring og undgå koncentrationsgradienter.

Sikkerhedsmæssige aspekter

Beskyttelsesbeklædning:

• Brug af handsker, beskyttelsesbriller og kittel for at undgå kontakt med kemikalier.

Ventilation:

• Sørg for god ventilation for at undgå ophobning af dampe og gasser.

Håndtering af kemikalier:

• Sikker håndtering og bortskaffelse af kemikalier i overensstemmelse med lokale bestemmelser.