Galvanoplastik

Inhalt

1. Erfindung der Galvanoplastik 2. Begriffsdefinition 3. Verfahren zur Herstellung einer Galvanoplastik

a) Arbeitsschritte:

- Abformen des Originals

- Herstellung der Leitfähigkeit der Kopie

- Ansetzen der Badflüssigkeit

- Einrichten der galvanischen Anlage

- Nachbehandlung

b) Erklärung des Vorgangs anhand eines konkreten Beispiels

c) Elektrochemische Reaktion 4. Merkmale einer Galvanoplastik 5. Anwendungsbereiche der Galvanoplastik

Quellenangabe

Literatur:

Chemie 3 – Beck – Oldenbourg Verlag Chemie heute Sekundarbereich II – Asselborn/Jäckel/Risch – Schroedel Verlag Praxis der Naturwissenschaften (Chemie) – Heft 8 vom 15.08.1974

Erfindung der Galvanoplastik

Die Galvanoplastik wurde 1836 durch Heinrich Jacobi in Petersburg erfunden. Rudolf Christian Boettger (geb. in Aschersleben) entwickelte die Methode der Galvanoplastik weiter. Er stellte erstmals größere plastische Figuren galvanotechnisch her, so das von E. von Launitz in den Jahren 1854-1858 errichtete Gutenberg-Denkmal auf dem Frankfurter Roßmarkt.

Begriffsdefinition „Galvanoplastik“

Galvanoplastik (elektrolytische Metallabscheidung) ist ein elektrochemisches Verfahren mit dem sich maßstabsgetreue Nachbildungen dreidimensionaler Gegenstände herstellen lassen.

Verfahren

Arbeitsschritte:

1. Abformen des Originals

Unter Abformen versteht man die Reproduktion des Originals in dazu geeigneten Materialien. Man verwendet hierzu meist Wachs, Metall-Legierungen, Gips, Kunststoffe, Leime und Gelatine.

2. Herstellung der Leitfähigkeit der Kopie

Um den Abdruck auf elektrochemischen Wege mit einer Metallschicht überziehen zu können, muss seine Oberfläche leitend gemacht werden. Man erreicht dies entweder durch ein mechanisches Auftragen von stromleitenden Stoffen oder durch eine chemische Veränderung der Oberfläche

3. Ansetzen der Badflüssigkeit

Die Um den Abdruck auf elektrochemischen Wege mit einer Metallschicht überziehen zu können, muss seine Oberfläche leitend gemacht werden. Man erreicht dies entweder durch ein mechanisches Auftragen von stromleitenden Stoffen oder durch eine chemische Veränderung der Oberfläche

4. Einrichten der galvanischen Anlage

5. Nachbehandlung

Erklärung des Verfahrens anhand der Erstellung einer Galvonoplastik eines Zinntellers:

Es wird als erstes ein Abdruck (Matrize) des Zinntellers erstell. Hierfür verwendet man i.d.R. Silicon (Silicon-Kautschuk) welches mit einem Trennmittel auf den Zinnteller mehrere Millimeter dick aufgetragen wird. Nach dem Aushärten erhält man somit einen Abdruck im Verhältnis 1:1.

Am Siliconabdruck bringt man nun eine geeignete Aufhängevorrichtung an. Eventuell muss man den Abdruck mittels Glasfasermatten und Epoxydharz verstärken, damit sich dieser nicht mehr verformen kann. Die Aufhängevorrichtung dient zum Einhängen der Plastik in den Elektrolyten und als Kontaktierung und muss deshalb aus leitendem Material bestehen (Normalerweise Messing oder Kupfer).

Der Siliconabdruck wird nun leitend gemacht. Dies geschieht mittels Graphit oder Silberleitlack.

Herstellung des Kontaktes zwischen Aufhängung und Silberleitlack bzw. Graphit. Dies muss sehr sorgfältig geschehen, da die Leitlackschicht oder das Graphit sehr amorph (amorph = ungeformt / gestaltlos) ist. Normalerweise nimmt man hierbei einen dünnen Kupferdraht der an der Kontaktierung fixiert ist und fährt mit den Drahtenden auf den Leitlack. Dies ist notwendig, da die Leitlackschicht bzw. Graphitschicht einen zu großen Wiederstand hat und somit bei einer größeren Fläche nicht ausreichend Strom heranführen kann um die gesamte Fläche zu galvanisieren.

Elektrochemische Reaktion:

Kupfer liegt in einer wässrigen Lösung (Kupfersulfat) dissoziiert (aufgelöst) vor. Durch anlegen einer Spannung kommt es an der Kathode (- Pol) zu Ladungsaustausch: Cu2+ + 2e --> Cu (Abscheidung der Kupfers) Und natürlich an der Anode (+ Pol) (Kupfer) Cu - 2e --> Cu2+ zum Lösen des Kupfers.

Dies geht auch Stromlos, wenn ein sehr unedles Metall wie z.B. Fe in eine CuSo4 Lösung getaucht wird. Durch den Potentialunterschied geht Fe in Lösung. Dabei gibt es Elektronen ab die vom Cu2+ aufgenommen werden. Es findet eine sog. Sudabscheidung statt.

Galvanisieren in einem sauren Kupferelektrolyten.

Zuerst vorsichtig den Strom anlegen und diesen vorsichtig der verkupferten Fläche anpassen.

--> desto mehr Fläche des Graphit oder Silberleitlackes verkupfert ist desto mehr Strom kann gegeben werden, und somit natürlich auch die Abscheidungsgeschwindigkeit erhöht werden. Die Abscheidungsgeschwindigkeit liegt beim Sauren Kupferelektrolyten bei 0,22 µm / dm² bei 1 Ampere in der Minute.

Nach Aufbringen der gewünschten Schicht (100-300 µm) die Siliconvorlage vom Positiv entfernen und evtl. Nachbearbeiten z.B. Vergolden, Versilbern usw.

Zum Schluss wird die Galvanoplastik häufig durch Eintauchen in eine Lösung von Acrylharzen mit einer Lackschicht überzogen.

Merkmale der Galvanoplastik (Vorteile im Vergleich zum Abguss):

- Abformen von kompliziert geformten Teilen

- exakte Abbildung feinster Details einer Oberflächenstruktur

- hervorragende Oberflächengüte

- engste Toleranzen können vom Modell auf das galvanogeformte Teil übertragen werden

Anwendungsbereiche

1. Hohlschmuck. Hierbei werden Wachsvorlagen gegossen, leitend gemacht und mehr

oder weniger dick vergoldet.

Vorteil: große Schmuckstücke mit minimalem Materialeinsatz (Gold). Geeignet für Klein bis Großserien. Firma Degussa, Schw. Gmünd.

2. Konventionelle Plastiken

Anwendungsbeispiel dekorativ: Duplizieren eines Zinntellers Anwendungsbeispiel dekorativ: Man hat eine Vorlage z.B. einen Zinnteller, und möchte diesen duplizieren.

3. Vorlagenherstellung für z.B. Kunstleder. Hierbei wird z.B. Nickel (spezieller

Sulfamatelektrolyt) auf einen Träger aufgebracht, welches die Struktur des Kunstleder im Negativ darstellt. Eine entsprechende Folie wird dann aufgebracht, und mittels Vakuum auf die Nickelschicht gezogen. Die Nickelschicht ist so porös, sodass sie Luftdurchlässig bleibt.

Anwendungsgebiet: Herstellung vom Armaturenbrett im Auto. z.B. Fa. Galvaform in Lahr

4. Folienherstellung für die Leiterplattenindustrie. Hier werden große Walzen verkupfert

und wieder Abgezogen.

Fa. Gouldelektronics in Eichstetten.

5. Herstellung von Scherfolien für Rasierer.

6. Im Druckereigewerbe dienen Druckstöcke, sog. Galvanos, u.a. zum Druck von

Banknoten und Wertpapieren