Τι είναι η ηλεκτρολυτική επίστρωση και πώς λειτουργεί;

Η ηλεκτροχημεία είναι μια διαδικασία με την οποία πολύ λεπτά στρώματα ενός επιλεγμένου μετάλλου συνδέονται με την επιφάνεια ενός άλλου μετάλλου στο μοριακό επίπεδο. Η ίδια η διαδικασία περιλαμβάνει τη δημιουργία ενός ηλεκτρολυτικού στοιχείου: μια συσκευή που χρησιμοποιεί ηλεκτρισμό για την παροχή μορίων σε μια συγκεκριμένη θέση.

Η ηλεκτρολυτική επικάλυψη είναι η εφαρμογή ηλεκτρολυτικών κυττάρων στα οποία εναποτίθεται λεπτό στρώμα μετάλλου πάνω σε μια ηλεκτρικά αγώγιμη επιφάνεια. Ένα κελί αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια (αγωγοί), συνήθως κατασκευασμένοι από μέταλλο, οι οποίοι συγκρατούνται μεταξύ τους. Τα ηλεκτρόδια βυθίζονται σε ηλεκτρολύτη (διάλυμα).

Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα είναι ενεργοποιημένο, θετικά ιόντα στον ηλεκτρολύτη μετακινούνται στο αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο, που ονομάζεται κάθοδος. Τα θετικά ιόντα είναι άτομα με πολύ λίγα ηλεκτρόνια. Όταν φτάνουν στην κάθοδο, συνδυάζονται με ηλεκτρόνια και χάνουν το θετικό τους φορτίο.

Την ίδια στιγμή, αρνητικά φορτισμένα ιόντα μετακινούνται στο θετικό ηλεκτρόδιο, που ονομάζεται άνοδος. Τα αρνητικά φορτισμένα ιόντα είναι άτομα με πολύ μεγάλο αριθμό ηλεκτρονίων. Όταν φτάσουν στη θετική άνοδο, μεταφέρουν τα ηλεκτρόνια τους σε αυτό και χάνουν το αρνητικό φορτίο τους.

Σε μία μορφή ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης, το μέταλλο που πρόκειται να επιστρωθεί βρίσκεται στην άνοδο του κυκλώματος, με το προς επένδυση αντικείμενο να βρίσκεται στην κάθοδος. Τόσο η άνοδος όσο και η κάθοδος βυθίζονται σε ένα διάλυμα το οποίο περιέχει ένα διαλελυμένο μεταλλικό άλας - όπως το ένα ιόντων του μεταλλοποιημένου μετάλλου - και άλλων ιόντων που δρουν για να επιτρέπουν τη ροή ηλεκτρισμού μέσω του κύκλωμα.

Το άκαμπτο ρεύμα τροφοδοτείται στην άνοδο, οξειδάζοντας τα άτομα του μετάλλου και διαλύοντας τα στο διάλυμα ηλεκτρολύτη. Τα διαλυμένα ιόντα μετάλλων μειώνονται στην κάθοδο, τοποθετώντας το μέταλλο επί του αντικειμένου. Το ρεύμα μέσω του κυκλώματος είναι τέτοιο ώστε ο ρυθμός με τον οποίο διαλύεται η άνοδος είναι ίσος με τον ρυθμό με τον οποίο τοποθετείται η κάθοδος.

Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για τους οποίους μπορεί να θέλετε να καλύψετε μια αγώγιμη επιφάνεια με μέταλλο. Η επιμετάλλωση με αργύρια και η επένδυση με χρυσό κοσμήματα ή ασημικά πραγματοποιούνται συνήθως για τη βελτίωση της εμφάνισης και της αξίας των αντικειμένων. Η επιμετάλλωση χρωμίου βελτιώνει την εμφάνιση αντικειμένων και βελτιώνει επίσης τη φθορά της. Επιχρίσματα ψευδαργύρου ή κασσίτερου μπορούν να εφαρμοστούν για να προσδώσουν αντίσταση στη διάβρωση. Μερικές φορές, η ηλεκτρολυτική επικάλυψη γίνεται απλά για να αυξηθεί το πάχος ενός αντικειμένου.

Ένα απλό παράδειγμα της διαδικασίας ηλεκτρολυτικής επικάλυψης είναι η ηλεκτρολυτική επίστρωση χαλκού στην οποία πρόκειται να γίνει το μέταλλο (χαλκός) χρησιμοποιείται ως άνοδος και το διάλυμα ηλεκτρολύτη περιέχει το ιόν του μετάλλου που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί (Cu²⁺ σε αυτό το παράδειγμα). Ο χαλκός πηγαίνει σε διάλυμα στην άνοδο καθώς είναι τοποθετημένος στην κάθοδο. Μία σταθερή συγκέντρωση Cu²⁺ διατηρείται στο διάλυμα ηλεκτρολύτη που περιβάλλει τα ηλεκτρόδια:

• Άνοδος: Cu (s) → Cu²⁺(υδ) + 2 e^-
• Κάθοδο: Cu²⁺(υδ) + 2 e^- → Cu (s)