GALVANOPLASTICA
GALVANOPLASTICA
. Arte di riprodurre gli oggetti facendo depositare per via elettrochimica un metallo su una forma, la cui superficie interna (eventualmente resa conduttrice con opportuni artifici) funzioni da catodo in un conveniente elettrolizzatore.
La possibilità di formare con grande esattezza un deposito elettrolitico fu scoperta da A.-A. de La Rive nel corso di alcune ricerche sulla deposizione del rame al polo positivo della pila di Daniell (1836). "La lastra di rame si copre di uno strato di rame metallico, il cui spessore aumenta continuamente. Si forma così una piastra di rame la quale corrisponde tanto bene al supporto che, al distacco, ci si ritrova l'impronta anche delle più piccole incrinature". Poco più tardi (1838) M. H. Jacobi pensò di sfruttare tale fenomeno al fine di riprodurre medaglie per via galvanica e comunicò i risultati delle sue prove all'Accademia delle scienze di Pietroburgo: sorgeva così la galvanoplastica.
Secondo l'originario processo di Jacobi occorreva preparare per elettrolisi prima un negativo dell'oggetto da riprodurre, il quale veniva utilizzato al catodo come forma per le successive riproduzioni. La maggiore difficoltà consisteva nel fatto che il deposito galvanico spesso mal si distacca dalla sua matrice metallica. Un notevole progresso si conseguì quando J. Murray (1840) ebbe dimostrato che si può rendere conduttrice la superficie di qualunque forma di materiale non conduttore, ricoprendola con polvere di grafite. Così veniva aperta la strada al più grande numero di applicazioni. Oggi si riproducono col sussidio della galvanoplastica composizioni tipografiche, clichés, statuette, dischi di grammofono e altri oggetti; si preparano per tale via tubi metallici senza saldatura e specchi parabolici e si metallizzano a scopo decorativo o tecnico oggetti di vetro, di ceramica e di sostanze plastiche diverse.
I gruppi di statue di oltre 5 metri di altezza che decorano il teatro dell'Opéra a Parigi sono stati ottenuti per via galvanoplastica.
La deposizione elettrolitica dei metalli sia nella galvanoplastica, sia nella galvanostegia (v.) si ottiene al catodo di un elettrolizzatore che abbia, come elettrolita, la soluzione di un sale del metallo da depositare e, come anodo, lastre o bacchette del metallo allo stato di maggiore possibile purezza. Qualora il rendimento di corrente fosse eguale per la dissoluzione anodica e per la deposizione catodica, il bagno dovrebbe conservare immutata la sua composizione. In pratica si cerca di avvicinarsi per quanto più è possibile a questo comportamento ideale. Salvo casi eccezionali, la corrente viene fornita da dinamo a basso voltaggio e capaci di erogare forti intensità di corrente. Gli elettrodi sono sospesi in vasche di grès ceramico, o anche di legno opportunamente rivestito. Spesso occorre agitare abbastanza energicamente l'elettrolita per evitare fenomeni di polarizzazione. Se ci sono più vasche, esse vengono disposte, a seconda del bisogno, in serie o in parallelo e nel circuito si inseriscono delle opportune resistenze per variare l'intensità (e quindi la densità) di corrente nei singoli bagni. Oggi si preferiscono le resistenze costituite da lastre di grafite di cui si può regolare l'aderenza facendo variare la pressione con semplici dispositivi meccanici.
La preparazione della forma che, a partire dall'oggetto che deve essere riprodotto, dia il negativo da usare come catodo, rappresenta uno stadio importante del processo galvanoplastico. Quando sia necessaria una grande finezza di riproduzione (carte topografiche, biglietti di banca) il metodo migliore consiste ancora oggi nel preparare il negativo per via elettrolitica. In altri casi si possono adoperare leghe e miscugli facilmente fusibili o anche sostanze plastiche che prendano la forma per impressione: non mancano casi in cui si adoperano forme di gesso. Occorre che la forma resista bene all'azione chimica e alla temperatura del bagno e, quando si tratti di oggetti di sagoma complicata, la forma deve potersi fondere senza alterare la superficie del metallo depostosi o anche separarsi facilmente in pezzi: talvolta è perfino necessario strapparla. La tecnica fornisce una serie di soluzioni adatte ai varî scopi, come pure dà ora modo di creare sulle forme metalliche strati conduttori che facilitano il distacco.
La forma deve essere munita di una presa di corrente, disposta in modo da assicurarne per quanto più è possibile l'uniforme distribuzione. Al fine di rendere conduttrice la superficie si usa ricoprirla con grafite purissima ridotta in polvere molto fine: esistono anche adatte macchine per grafitare regolarmente superficie molto estese. Si può aumentare la conduttività sovrapponendo alla grafite un velo sottilissimo di rame elettrolitico ottenuto con un processo analogo a quello che si svolge nella pila di Daniell. Si pone sulla forma una soluzione neutra di solfato di rame e poi della tornitura di ferro: il ferro a contatto della grafite forma una coppia voltaica, passa in soluzione e sposta gli ioni del rame che si depongono formando uno strato metallico uniforme sulla grafite. Esistono anche varî metodi chimici per metallizzare direttamente, basati su fenomeni più o meno complessi di riduzione dei sali metallici, previamente deposti sulla forma.
I metalli più comunemente adoperati in galvanoplastica sono il rame, il ferro, il nichel, l'argento e talvolta anche l'oro e il platino.
Il rame viene di regola fatto depositare da soluzioni del suo solfato lievemente acidificato con acido solforico. Le densità di corrente che si adoperano sono piuttosto basse (5 amp. per dmq.), ma si può arrivare fino a 15 amp./dmq. aumentando la temperatura e il tenore in rame e diminuendo l'acidità.
La deposizione del ferro si ottiene a partire da soluzioni di solfato ferroso accanto a solfati alcalini o alcalino-terrosi. Per realizzare buoni rendimenti si adoperano densità di corrente molto basse (0,1-0,5 amp. per dmq.). L'aumento di temperatura e l'agitazione del bagno permettono di raggiungere densità di corrente più elevate; ma a tale scopo servono meglio i bagni a base di cloruro ferroso e cloruro di calcio. Il ferro deposto è friabile a causa dell'idrogeno occluso e deve essere ricotto: si può ottenere ferro elettrolitico con titolo superiore a 99,99% e con proprietà fisiche molto interessanti.
I bagni di nichel contengono questo di regola sotto forma di solfato, accanto a citrato di sodio, oppure accanto a solfato di sodio e acido borico. A temperatura ordinaria si usano densità di corrente molto basse (0,1-0,3 amp./dmq.) per evitare la formazione di depositi sfogliosi e fragili. Förster ha però dimostrato che si possono ottenere depositi spessi di buone qualità meccaniche pur con densità di corrente elevate (fino a 3,5 amp./dmq.) a patto di aumentare la temperatura (tra 50° e 90°). G. Langbein propone dei bagni a base di solfovinato di nichel (solfato di etile e di nichel). L'argento e l'oro si depongono da soluzioni cianurate. Nella deposizione del platino bisogna tener conto dell'insolubilità degli anodi e rinforzare quindi periodicamente il bagno.
Le applicazioni della galvanoplastica. - Si è già accennato alle riproduzioni di composizioni tipografiche e di clicnés. È da notare che per i lavori più delicati si usa deporre un primo strato di nichel e poi strati alterni di nichel e di rame, che dànno un complesso più robusto di quello che si ha con solo rame.
Una notevole importanza tecnica ha la preparazione di tubi di rame, e anche di ferro, per galvanoplastica su una forma cilindrica ruotante in una vasca parallelepipeda. Secondo i brevetti Elmore, per tenere liscia la superficie esterna del tubo si ricorre a un brunitoio di agata B il quale scorre lungo le generatrici del cilindro per mezzo di un dispositivo meccanico a vite V, potendosi regolare l'aderenza con una molla M. Un contatto strisciante C dà la comunicazione con il polo negativo della sorgente D, mentre il polo positivo comunica con l'anodo profilato A (fig.1). Esistono altri dispositivi brevettati per raggiungere lo stesso scopo. Depositi tubolari di rame si usano pure per rigenerare i cilindri dei processi rotografici adoperati nella stampa della carta e dei tessuti.
Nel campo della fabbricazione dei solidi di rivoluzione, merita d'essere ricordato il metodo di Sherard Cowper Coles per ottenere degli specchi parabolici. Si prepara un paraboloide di vetro delle dimensioni volute, con la superficie otticamente finita, e vi si deposita uno strato di argento per galvanoplastica, dietro il quale si depone con lo stesso mezzo uno strato spesso di rame per assicurare la resistenza meccanica. Una volta ultimata la deposizione basta immergere sostegno e deposito in un bagno di acqua a 500 per ottenere che - in seguito al diverso coefficiente di dilatazione - lo specchio metallico si stacchi dalla forma. Si evita l'appannamento dell'argentatura sovrapponendo all'argento uno strato di platino sempre per via elettrolitica.
Per i dischi da grammofono, con la galvanoplastica si ottengono dal disco di presa (in cera) i negativi metallici occorrenti per ricavare, alla pressa, le numerose riproduzioni in masse plastiche che vanno sul mercato. Di regola i dischi di presa (grafitati o metallizzati) servono per ricavare un negativo in rame. Si usa all'uopo adattarli a due per volta su speciali supporti girevoli C1 e C2 disposti parallelamente alle facce di un disco centrale fisso A che funziona da anodo (fig. 2). Il primo negativo così ottenuto (padre) non viene adoperato nelle presse, ma serve a preparare un positivo unico (madre), dopo di che passa subito agli archivî per conservare la freschezza dell'impressione. Dalla madre si ottengono tutti i negativi galvanici da adoperare nelle presse.
La galvanoplastica serve anche per preparare i palati metallici artificiali e le forme per i denti.
Bibl.: V. elettrolisi e W. Pfanhauser, L'électrodeposition des métaux, Parigi 1930.