История гальваники | Гальванические стоки - очистка

EnglishGermanItalianRussian

С момента начала раннеклассовой истории человечества, характеризующейся началом распространения металлургии и изготовлением железных орудий труда и вплоть до сегодняшнего дня, актуальной задачей инженерно- технической мысли, остаётся: создание различных изделий из металлов и их сплавов с заранее заданными свойствами, придание им товарного вида и/или дополнительных физико-химических характеристик, а также – сохранение и защита от воздействия окружающей среды. К настоящему моменту, в этом направлении, разработана масса конструктивных, технологических решений. Тем не менее, как и сотню лет назад, наиболее надёжные, доступные, и, в большинстве своём, оптимальные решения, предоставляет нам, хорошо знакомое направление прикладной электрохимии – гальванотехника, теория которой базируется на существующих представлениях о структуре, составе и свойствах различных электролитов. Здесь идёт речь о процессах диссоциации соединений на катионы и анионы, их способности двигаться в условиях внешнего электрического поля и, принимая электроны, восстанавливаться до металлов. Первоначально, термином гальванизм именовали процессы, происходящие в мышцах под воздействием электрического тока, приводящие к их сокращению. Своё название термин получил в честь итальянского учёного – Луиджи Гальвани, изучавшего эти процессы в 80-е годы XVIII века.

животное электричество Дж Альдини

Изучение гальванизма или «животного» электричества на человеческих трупах. Италия первая половина XIX века.

Исследователь экспериментировал с расчленёнными трупами животных, пропуская через их мышцы электрический ток. Обнаруженный эффект, он назвал – животным электричеством, предположив, что обнаружил особую его форму. Чуть позже, учёный поручил своему племяннику Джованни Альдини продолжить исследования этой области физиологии. Однако, Альдини пошёл чуть дальше своего дяди, и стал экспериментировать с трупами людей, тому есть документально подтверждённые факты, дошедшие до наших времён. Под впечатлением, полученным от работ Джованни Альдини, появился на свет хорошо нам известный роман Мери Шелли – «Франкенштейн, или Современный Прометей» (1818 год).
Современное исследование гальванических эффектов в биологии называется электрофизиологией, а термин гальванизм используется только в историческом контексте.
Рождение современной электрохимии происходит в первой половине девятнадцатого века (1805 год), благодаря исследованиям ещё одного итальянского учёного – Луиджи Бругателли, который, используя изобретение своего земляка, Алессандро Вольты – вольтов столб, изучал процессы электроосаждения металлов. Не смотря на весьма положительные результаты исследований, Бругателли не смог убедить Французскую академию, на которую в то время трудился, в высокой важности своих исследований. Академия не придала особой важности работам учёного, тем самым препятствуя своевременному внедрению их в жизнь и, соответственно, в производство.
Однако, к сороковым годам девятнадцатого века (1839), учёными России и Англии были самостоятельно разработаны процессы электроосаждения металлов, аналогичные процессам, предложенным Луиджи Бругателли. Одним из этих учёных был русский естествоиспытатель немецкого происхождения – Борис Семёнович Якоби, появившийся на свет 21 сентября 1801 года в Потсдаме.
Первоначально (1834), Мориц Германн, а именно так звали Якоби до получения российского подданства, изучал процессы электромагнетизма в одном из старейших учебных заведений Германии – Кёнигсбергском университете. Вершиной германского этапа творческой деятельности Бориса Семёновича становится изобретение электродвигателя оригинальной конструкции с вращающимся рабочим валом – коммутатором. В 1837 году Якоби получает российское подданство и переезжает в Петербург, где продолжает работать в области практического применения электричества, главным образом – в военном деле. Совместно с другим российским физиком немецкого происхождения, академиком Эмилием Христиановичем Ленцем (при рождении Генрих Фридрих Эмиль Ленц), Якоби изучает электромагнетизм и процессы намагничивания железа. Для этой цели был сконструирован особый реостат, названный ими – вольтагометром. Другим выдающимся изобретением Бориса Семёновича становится лодка с электромагнитным двигателем, развивающая одну лошадиную силу, и способная передвигаться против течения с 14 пассажирами.
Своё самое выдающееся изобретение – гальванопластику, Якоби открывает миру в 1838 году, и много чего делает, для её внедрения печатное и монетное дело.
Гальванопластика – процесс, который позволяет на поверхности любого предмета, форму которого хотят повторить, осаждать слой металла, и отделив его от оригинала, получить точную копию. Согласно одной из легенд, первым изделием Бориса Семёновича Якоби, стала точная копия монеты, находящейся в обороте царской России. Дабы не привлекать к себе внимания фальшивомонетчиков, образец, по заверению автора, был уничтожен. Технология гальванопластики стала быстро распространяться, как по просторам Российской империи, так и за её пределами, и в частности в Англии. В России с помощью гальванопластики создавались не только фальшивые монеты, но и, например, скульптуры, представленные нашему взору на нефах Исаакиевского собора Санкт-Петербурга. С помощью гальванопластики был создан купол храма Христа Спасителя, благополучно стёртого с лица Земли 5 декабря 1931 года в результате сталинской реконструкции Москвы.
Дальнейшее развитие технологических принципов прикладной гальванотехники происходит в Англии. Под руководством Джона Райта, хирурга по призванию, братьями Джорджем и Генри Элкингтонами, было установлено, что цианиды являются превосходными проводниками в электролитах, способствующие получению золотого и серебряного гальванопокрытий. Они детально исследовали этот процесс, и в 1840 году изобретённая ими технология была защищена патентом. Основав в Бирмингеме первое кустарное производство, Райт и братья Элкингтоны открыли нашему миру – мир гальваники. Прототипом же первого гальванического завода, стал – Norddeutsche Affinerie, запущенный в Гамбурге 1876 году.

Гальваническое производство, США, конец XIX века

Гальваническая мануфактура. Германия, вторая половина XIX века.

Высокие темпы индустриализации, развитие технологий, в частности – появление новых видов покрытий, требовали внесения изменений в патенты Элкингтонов и Райта. С появлением генераторов электрического тока в конце XIX века, гальваника становится на новый путь своего развития. Благодаря использованию более высокого тока, достигалось лучшее качество наносимого покрытия, а также его коррозионная стойкость. Две мировые войны и растущий объем используемых деталей в автомобилестроении, судостроении, авиационной промышленности дали толчок для развития таких процессов, как твердое хромирование, никелирование и т.д. Вплоть до наших дней, не останавливается процесс развития этой прикладной области электрохимии. Не секрет, что метод электролиза, апробированный при восстановлении аккумуляторных батарей импульсным током обеих полярностей, позволяет проводить качественную гальванопластику, в более короткое время, с поддержанием рабочей температуры растворов и отсутствием газообразных продуктов электролиза (довольно взрывоопасных газовых смесей). В основе разработанной технологии гальванопластики лежит импульсный метод. Технология получила высокую оценку жюри с получением трёх дипломов ЮНЕСКО.