Powłoki galwaniczne tworzą się poprzez redukcję prądem na katodzie jonów metalu w procesie elektrolizy. Bez straty ogólności załóżmy, że na potrzeby poniższego artykułu zajmiemy się pokrywaniem miedzią. Proces ten przebiega jak na rysunku:

Po podłączeniu źródła prądu elektrony płyną przez przewodnik podłączony do ujemnego bieguna baterii czyniąc go ujemnie naładowaną katodą. W tym stanie przewodnik łatwo przyciąga jony miedzi pochodzące z roztworu. Miedziana anoda (biegun dodatni) uzupełnia brakujące jony w roztworze i proces może przebiegać dalej aż do wyczerpania wszystkich jonów metali albo odcięcia źródła prądu.

Do naszego doświadczenia potrzebować będziemy:

• 500ml wody (najlepiej destylowanej choć woda kranowa również da poprawne rezultaty)
• Siarczan miedzi (CuSO4 - można go zdobyć w Internecie lub sklepach ogrodniczych) lub inna nietoksyczna sól miedzi. Stężenie roztworu należy dobrać eksperymentalnie – warto zacząć od stosunków wagowych 1:10 (np. 500ml wody i 50g CuSO4)
• Miedziana rurka lub przewód (na anodę)
• Źródło prądu zdolne dostarczyć prąd 1-3A przy potencjale 3V. Najlepiej zasilacz laboratoryjny
• 2 przewody zakończone „krokodylkiem”
• Szklany słoik lub zlewka
• Przedmiot, który pragniemy pokryć miedzią (na potrzeby eksperymentu użyję starą łyżeczkę)

Zaczynamy od dokładnego wyczyszczenia anody (miedzianej rurki) i katody (łyżki). Można zacząć od usunięcia starych powłok i warstw tlenków przy pomocy drobnego papieru ściernego a następnie należy wyczyścić wszystko płynem do mycia naczyń lub acetonem (zmywaczem do lakieru do paznokci). Następnie rozpuszczamy sól miedzi w ciepłej (ok. 70° C) wodzie w słoiku lub zlewce. Stabilnie mocujemy miedzianą anodę oraz katodę do ścianek naczynia (można to zrobić taśmą klejącą). Biegun ujemy baterii podłączamy do łyżki a dodatni do miedzianej rurki i zostawiamy wszystko na kilka minut (obserwując proces i czasami zmieniając położenie łyżki w naczyniu). Najważniejsze w eksperymencie jest niedopuszczenie do bezpośredniego kontaktu anody z katodą. Wszystko powinno wyglądać jak na poniższym zdjęciu:

Co kilka minut możemy wyjąć łyżkę z naczynia i obejrzeć efekt naszego eksperymentu. Przykładowy wynik może wyglądać następująco:

Możemy teraz wyjąć łyżkę i spłukać ją pod wodą i dokładnie umyć płynem do naczyń. Jeśli nasz eksperyment się udał to choć część powłoki pozostanie na łyżce. Warto również spojrzeć na anodę – od razu widać, że włożenie jej do roztworu i puszczenie przez nią prądu spowodowało, że „coś się dzieje” ;-):

Skoro dotarliśmy już do końca eksperymentu to zapewne warto się zastanowić do czego takie pokrywanie można zastosować. Nie zaskoczę zapewne wielu, jeśli powiem, że takie powłoki widzimy na co dzień jako:

• Powłoki dekoracyjne z miedzi, niklu, srebra czy złota
• Powłoki antykorozyjne na stali i innych stopach żelaza
• Pozłacane końcówki mini-jack do słuchawek
• Metalizowane sztućce plastikowe

Zalety takich powłok to przede wszystkim cena – czasem nie opłaca się lub nie można wykonać przedmiotu wyłącznie z danego metalu ze względu na jego wartość a jego obecność korzystnie wpływa na przedmiot (np. złocenie końcówek mini-jack w słuchawkach do telefonu). Różne powłoki ochronne warto stosować na stopach żelaza (np. na stali). W przeciwieństwie do miedzi, magnezu czy aluminium, tlenek tworzący się na powierzchni żelaza nie tworzy warstwy ochronnej i nie zatrzymuje dalszego procesu utleniania – stąd konieczne są inne zabiegi zabezpieczające np. cynkowanie lub chromowanie.

Oczywiście nie jesteśmy w stanie pokryć tą metodą drewna, plastiku czy innych izolatorów. Spotykane w handlu jednorazowe sztućce piknikowe wykonane są z plastiku pokrytego warstwą przewodzącą (np. farbą grafitową) i dopiero wtedy mogą być pokrywane galwanicznie wybranym metalem. Powłoki, który powstały w wyniku naszego eksperymentu nie są niestety zbyt trwałe na większości materiałów. Na trwałość powłoki wpływ ma wiele czynników w tym stabilność temperaturowa i prądowa reakcji a także, w znacznej mierze, przygotowanie katody i jej końcowa obróbka. W następnym artykule z tej serii zajmiemy się udoskonaleniem procesu i pokryjemy miedzią oraz niklem kilka przedmiotów domowego użytku.