Der Einfluss des pH-Wertes in der Galvanik

Das Galvanisieren erfordert einen bestimmten pH-Wert, um sicherzustellen, dass die Metallpartikel in Lösung bleiben und sich gleichmäßig auf dem Target ablagern. Lösungen können sauer oder basisch sein. Die Verwendung eines falschen pH-Werts kann unerwünschte Partikel auf dem Ziel ablagern. Ein verwandtes Verfahren, das stromlose Plattieren, verwendet eine Basislösung.

Redox steht für Reduktions- und Oxidationsreaktionen. Der Galvanisierungsprozess umfasst ein Paar dieser Reaktionen. Beim Reduktionsprozess wird Metall an der Kathode abgeschieden, und die Anode löst sich unter Anlegen von elektrischem Strom in ein Metallsalz auf. Die Georgia State University listet einige Elektrodenpotential-Halbreaktionen für verschiedene Ionen und Metalle auf. Wenn Sie diese kombinieren, erhalten Sie die Potenzialdifferenz für die kombinierte Reaktion. Die Halbreaktionen bestimmen, welche Seite der Zelle die Elektrode und welche Seite die Kathode ist. Das Galvanisieren kehrt diese Halbreaktionen um, weshalb es das Anlegen eines elektrischen Stroms erfordert, der mit größeren Potenzialunterschieden ansteigt.

Saure Galvaniklösungen haben einen pH-Wert unter 7. Die Zinngalvanisierung kann mit einer sauren Lösung durchgeführt werden. Saure Lösungen bilden Hydroniumionen, H3O+, die Protonen zur Anode transportieren und freie Metallpartikel erzeugen. Diese geladenen Teilchen, wie beispielsweise Tn+, werden auf dem Zielmetall, der Kathode, abgeschieden. Wenn der pH-Wert der Lösung zu niedrig ist, werden auch H+-Teilchen oder Protonen auf dem Metall abgeschieden - normalerweise nicht das Ziel des Galvanisierers.

Basische Galvanisierlösungen haben einen pH-Wert über 7. Die galvanische Verzinkung kann mit einer basischen Lösung durchgeführt werden, die alkalisches Cyanid enthält. Es werden auch Lösungen auf Chlorid- und Aminbasis verwendet. Eine basische Lösung bildet Hydroxidionen oder OH-. Wenn der pH-Wert der Lösung sehr hoch ist, bilden sich Metallhydroxide wie ZnOH und beginnen aus der Lösung auszufallen, wodurch die Effizienz des Galvanisierungsprozesses verringert wird.

Die alkalische Cyanid-Beschichtungsreaktion ist sehr gefährlich. Cyanidverbindungen sind sehr giftig, daher muss Sicherheitsausrüstung verwendet werden. Diese alkalische Reaktion ist ebenfalls exotherm und setzt bei großtechnischem Einsatz große Wärmemengen frei. Aus ähnlichen Gründen kann der Versuch, eine Alkalibatterie wieder aufzuladen, zu einer Explosion führen. Die bei der Reaktion verwendeten Geräte müssen beständig gegen starke Säuren oder Basen sein, je nachdem, welche der Galvanikprozess erfordert.

Das stromlose Plattieren ist eine Technik, bei der kein elektrischer Strom angelegt werden muss. Diese Methode hat an Popularität gewonnen, da sie die Stromrechnung nicht erhöht. Bei dieser Technik wird auch eine gleichmäßigere Schicht der Metallbeschichtung effektiver aufgetragen als beim Galvanisieren. Beim stromlosen Plattieren wird ein Reduktionsmittel verwendet, daher ist eine alkalische Lösung erforderlich. Da beim stromlosen Plattieren kein elektrischer Strom verwendet wird, werden die Halbreaktionen bei diesem Verfahren nicht umgekehrt.