Elektoplätering

Elektroplätering, även känd som elektrokemisk avsättning eller elektrolytisk utfällning, är en process för att producera en metallbeläggning på ett fast substrat genom reduktion av katjoner av den metallen med hjälp av en elektrisk likström. Den del som ska beläggas fungerar som katoden (negativ elektrod) för en elektrolytisk cell; elektrolyten är en lösning av ett salt av metallen som ska beläggas; och anoden (positiv elektrod) är vanligtvis antingen ett block av den metallen eller av något inert ledande material. Strömmen tillhandahålls av en extern strömkälla.

Galvanisering används i stor utsträckning inom industrin och dekorativ konst för att förbättra ytegenskaperna hos föremål - såsom motståndskraft mot nötning och korrosion, smörjbarhet, reflektionsförmåga, elektrisk ledningsförmåga eller utseende. Det används för att bygga upp tjocklek på underdimensionerade eller utslitna delar, eller för att tillverka metallplåtar med komplex form, en process som kallas elektroformning. Den används för att avsätta koppar och andra ledare vid bildande av kretskort och kopparkopplingar i integrerade kretsar. Det används också för att rena metaller som koppar.

Termen "galvanisering" kan också användas ibland för processer som använder en elektrisk ström för att uppnå oxidation av anjoner på ett fast substrat, som vid bildning av silverklorid på silvertråd för att göra silver/silverklorid (AgCl) elektroder.

Förenklat diagram för galvanisering av koppar (orange) på ett ledande föremål (katoden, "Me", grå).Elektrolyten är en lösning av kopparsulfat, CuSO4

En kopparanod används för att fylla på elektrolyten med kopparkatjoner Cu2+

eftersom de pläteras ut vid katoden.

Elektropolering, en process som använder en elektrisk ström för att avlägsna metallkatjoner från ytan på ett metallföremål, kan ses som motsatsen till galvanisering.

Elektrolyten bör innehålla positiva joner (katjoner) av metallen som ska avsättas. Dessa katjoner reduceras vid katoden till metallen i nollvalenstillståndet. Till exempel kan elektrolyten för kopparplätering vara en lösning av koppar(II)sulfat, som dissocierar till Cu2+ katjoner och SO2−

4 anjoner. Vid katoden reduceras Cu2+ till metallisk koppar genom att få två elektroner.

När anoden är gjord av beläggningsmetallen kan den motsatta reaktionen inträffa där, vilket gör den till lösta katjoner. Till exempel skulle koppar oxideras vid anoden till Cu2+ genom att förlora två elektroner. I detta fall kommer hastigheten med vilken anoden löses upp att vara lika med den hastighet med vilken katoden pläteras och således fylls jonerna i elektrolytbadet kontinuerligt på av anoden. Nettoresultatet är den effektiva överföringen av metall från anoden till katoden.

Anoden kan istället vara gjord av ett material som motstår elektrokemisk oxidation, såsom bly eller kol. Syre, väteperoxid eller andra biprodukter produceras då vid anoden istället. I detta fall måste joner av metallen som ska pläteras regelbundet fyllas på i badet när de dras ut ur lösningen.

Pläteringen är oftast ett enda metalliskt element, inte en legering. Vissa legeringar kan dock elektrolytisk utfällas, särskilt mässing och lod. Pläterade "legeringar" är inte "äkta legeringar" (fasta lösningar), utan snarare är de små kristaller av de elementära metallerna som pläteras. När det gäller pläterat lod anses det ibland nödvändigt att ha en äkta legering, och det pläterade lodet smälts för att tillåta tenn och bly att kombineras till en äkta legering. Den sanna legeringen är mer korrosionsbeständig än den pläterade blandningen.

Många pläteringsbad inkluderar cyanider av andra metaller (såsom kaliumcyanid) förutom cyanider av metallen som ska avsättas. Dessa fria cyanider underlättar anodkorrosion, hjälper till att upprätthålla en konstant metalljonnivå och bidrar till konduktiviteten. Dessutom kan icke-metallkemikalier såsom karbonater och fosfater tillsättas för att öka konduktiviteten.

När plätering inte är önskvärd på vissa områden av substratet, appliceras stop-offs för att förhindra att badet kommer i kontakt med substratet. Typiska stopp inkluderar tejp, folie, lack och vax.

Förmågan hos en plätering att täcka enhetligt kallas kastkraft; ju bättre kastkraft desto mer enhetlig beläggning.