CHAPITRE

GALVANOPLASTIE

Sommaire : Qu'entend-on par galvanoplastie? — Appareils producteurs d'électricité. — Galvanomètre. — Cuves à décomposition. — Moules et leur appropriation au dépôt galvanique. — Métaliisation des moules. — Dorure. — Argenture. — Dépôts de fer. de nickel, d'étain. — Cuivrage. — Reproduction des clichés typographiques. — Procédés de gravure Poitevin-Dulos, Devincenzi. — Damasquinure, — Diverses préparations relatives à l'électro-métallurgie.

La galvanoplastie est Tart d'exécuter, par la décomposition électrique de divers sels métalliques, des reproductions métalliques et des empreintes de tous objets que l'on peut reproduire par les divers procédés de moulages décrits dans les deux chapitres précédents.

Jusqu'à la découverte de cette belle application de l'électricité les reproductions métalliques d'objets en creux, bas-reliefs et rondes-bosses ne pouvaient s'obtenir que par la fusion ignée des métaux qu'il fallait couler dans des moules appropriés, ainsi qu'on le fait encore pour bien des pièces de fer, de bronze, et de divers autres métaux.

Ces moulages par métaux en fusion exigent des installations compliquées et d'ailleurs ils ne se prêtent pas à des reproductions douées du fini et de la délicatesse des empreintes galvanoplastiques.

Grâce à Télectricité l'on est parvenu à diviser, à froid, les divers métaux, en une sorte de poussière ex-

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cessivement tenue, en leurs éléments moléculaires pour ainsi dire, se déposant sur le moule graduellement, par couches successives bien liées entre elles, et formant un conglomérat métallique ayant toute la minceur comme aussi toute l'épaisseur désirables. Tous les métaux peuvent donc être traités par ce moyen si subtil de désagrégation ou de décomposition d'une part, et de recomposition de l'autre, qui fait qu'à l'aide d'un courant électrique traversant une solution d'un sel métallique déterminé, on arrive à décomposer ce sel, dont le métal se dépose sur le moule disposé pour le recevoir. Quand ce dépôt métallique a atteint l'épaisseur voulue, et elle peut être aussi faible que possible, l'on arrête l'action de décomposition et l'empreinte métallique peut être séparée de son moule. On peut encore faire déposer des couches métalliques à la surface d'objets en ronde-bosse pour en modifier l'aspect superficiel.

Voilà ce que c'est que la galvanoplastie , art de mouler en métal par l'électricité ; nous allons , bien que sommairement, en décrire les parties essentielles quant à sa mise en pratique et à ses principales applications.

Appareils producteurs d'électricité. — Nous croyons inutile de remonter ici aux premiers temps de la découverte de l'électricité et de faire l'historique des divers générateurs d'électricité qui, successivement ont été construits par les savants auxquels on doit des perfectionnements pour l'emploi de cet agent physique. Nous nous bornerons à indiquer les appareils producteurs d'électricité dont on use le plus couramment dans les travaux galvanoplastiques.

Mais avant, deux mots simplement pour expliquer le principe sur lequel repose en général l'exécution des

sources crélectricité : quand on réunit deux plaques de métal différent cuivre et zinc par exemple, fer et cuivre, argent et cuivre, avec une petite bande de cuivre en feuille et que Ton immerge ces deux plaques dans une bassine contenant de l'eau pure, on ne constate aucun changement sur ces plaques ; mais si on les transporte dans un vase contenant une dissolution acide d'un sel métallique, comme l'azotate ou la sulfate de cuivre, par exemple, on peut s'assurer que la plaque de cuivre se couvre d'une couche du métal en dissolution avec dégagement d'hydrogène, pendant que la plaque de zinc est vivement attaquée par l'acide avec formation d'azotate ou de sulfate de zinc ; il y a en même temps production d'électricité.

Si l'on prolonge l'action, le zinc se couvre de cuivre réduit et l'effet constaté s'arrête.

Il résulte de ces faits que toutes les fois qu'on réunit dans une dissolution métallique acide deux métaux de nom contraire et qu'on établit entre eux une communia cation, un des métaux se trouve attaqué, il y a formation d'un courant électrique et décomposition par l'électricité de la solution métallique dont le métal et l'hydrogène se portent sur l'un des deux métaux, tandis que l'autre absorbe l'acide et est oxydé.

Pour que cet effet soit continu, il est nécessaire d'isoler le zinc de la solution de cuivre par un diaphragme poreux.

On donne le nom de négatif à celui des deux métaux qui reçoit le dépôt métallique avec production d'hydrogène, tandis que celui qui se dissout est appelé positif.

La conductibilité des métaux n'est pas égale pour tous, voici, pour quelques-uns des plus usuels, leur degré de conductibilité :

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Platine Fer. . . .

Etain. . .

Plomb..

Mercure

Argent Zinc. . .

Cuivre.

Or ... .

Le zinc étant placé dans un vase poreux, on y vert^e de l'eau acidulée d'acide sulfurique ou par du sulfate de zinc, et l'on introduit le vase poreux dans la dissolution métallique qui est, par exemple, du sulfate de cuivre, après quoi Ton réunit, par un conducteur métallique, la plaque de zinc à celle qui plonge dans la solution de cuivre ; il y a alors production d'électricité et l'appareil ainsi constitué s'appelle un appareil simple, il se compose donc : 1^ d'un récipient en verre ou en faïence contenant le bain de cuivre ; 2'' d'un vase poreux ou diaphragme dans lequel est une plaque de zinc amalgamé et de l'eau acidulée d'acide sulfurique. Le moule à cuivre plonge dans le bain de cuivre relié à la lame de zinc par un fll métallique, ce moule est naturellement rendu conducteur de l'électricité si la matière qui le constitue n'est pas conductrice, on se sert généralement pour cela cte graphite en poudre que l'on passe avec un pinceau plat sur toute la partie du moule appelée à recevoir le dépôt galvanique.

Les appareils simples ne se prêtent pas à un travail industriel de galvanoplastie aussi aisément que les appareils composés qui permettent de séparer l'appareil producteur de l'électricité des cuves à dépôt. L'on constitue un appareil composé en réunissant un certain nombre de couples de Daniel), par exemple, ou de Bunsen, ou de Grove, ou de bien d'autres encore, car il existe des appa-

reils producteurs d'électricité d'une foule de systèmes divers. Nous indiquons de préférence la pile de Daniell dont les éléments ou couples sont disposés d'une façon très simple et dont le fonctionnement est très constant. Un ou plusieurs éléments de Daniell sont reliés par un conducteur à une cuve contenant les moules et la solution métallique qui doit être décomposée par le courant électrique, seulement il faut qu'une lame du même métal soit suspendue dans la solution métallique très près et bien parallèlement à la plaque qui reçoit le dépôt. La dissolution de cette lame s'opère et le métal se porte sur l'empreinte conductrice ou moule destiné à recevoir le dépôt.

Suivant les cas, on use donc d'appareils producteurs, de l'électricité, soit simples soit composés.

Il est d'autres appareils générateurs de l'électricité : ce sont les piles thermo-électriques dans lesquelles c'est la chaleur qui détermine le courant en agissant sur des soudures de divers métaux, telles que cuivre et fer par exemple. Ces piles sont à effets très constants si l'on régularise parfaitement la source de chaleur qui sera, par exemple, un ou plusieurs becs de gaz.

Il y a encore les machines électriques ou appareils à inductions telles que les machines de Gramme ou de Siemens, mais ces générateurs impliquent l'emploi de moteurs d'une certaine force et il ne convient de recourir à de pareils producteurs d'électricité que dans des établissements industriels importants comme le sont ceux de MM. Christofle et 0% par exemple.

Galvanomètre. — Pour s'assurer que le courant est bien établi, on a recours à un appareil spécial appelé galvanomètre et dont l'aiguille aimantée, d'abord orientée, c'est-à-dire ramenée au zéro, est plus ou moins écar-

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tée de cette position suivant que lé courant électrique est plus ou moins fort.

Le galvanomètre sert à vérifier la force et la constance du courant, on s'en assure par le maintien de Taiguille au même degré de déviation.

Pour avoir des dépôts galvaniques très réguliers, il ^est nécessaire d'employer des appareils susceptibles de fournir un courant aussi constant que possible.

Cuves à décomposition. — Quand on se sert d'appareils composés Ton peut donner aux cuves à décomposition toutes les dimensions requises par la nature ou le nombre des objets qui doivent y recevoir le dépôt galvanique. On a généralement adopté, pour des travaux importants, les cuves en bois de chêne ou de sapin garnies intérieurement de plomb, ou de gutta-percha de 4 à 5 centimètres d'épaisseur.

Il est essentiel que ces cuves soient très solides surtout quand elles contiennent des dissolutions de métaux précieux, dissolutions qui, pour un bain d'or, valent en moyenne de 35 à 40 francs le litre. Pour peu que la cuve soit grande on voit vite à quelle perte énorme on s'exposerait si Ton ne se servait de cuves offrant toutes les garanties possibles de solidité.

Pour des bains d'une valeur peu élevée on peut employer des bâquets sans autre préparation qu'un bon nettoyage à la potasse.

On fait des cuves en grès de dimensions variables et qui conviennent aussi fort bien à l'usage des bains de cuivre.

Pour la dorure en grand, les cuves en bois, garnies de gutta, sont celles qui conviennent le mieux, et pour l'argenture on peut les faire en feuilles de tôle solidement reliées par des cornières.

Enfin des récipients en yerre peuvent être employés pour le traitement galvanoplastique de petits objets, pour la galvanoplastie d'amateur : médailles, petites empreintes, etc. . .

Dans aucun cas, il ne faut se servir de cuves ou de baquets goudronnés, pour les dissolutions alcalines.

Moules appropriés au dépôt galvanique. — Dans le chapitre précédent nous avons indiqué diverses sortes de moulages, dont la plupart sont très convenables aux travaux galvanoplastiques, mais à la condition d'être préparés en vue de ce traitement spécial.

Toutes les parties de leur surface, tant intérieure qu'extérieure, destinée à recevoir le dépôt galvanique doit être rendue conductrice de l'électricité. La substance conductrice la plus employée pour métalliser les moules est la plombagine en poudre. Ce corps onctueux s'attache facilement à la cire, à la stéarine, à la gélatine, à la gutta-percha, et l'on arrive ainsi, sans aucune peine, à métalliser toutes les parties destinées à recevoir le dépôt galvanique. Quand le moule est en métal, il serait inutile de le métalliser à nouveau, mais il est utile de recouvrir sa surface d'une couche de matière qui permette l'enlèvement ultérieur du dépôt galvanique. La plombagine sert encore fort bien en ce cas, car elle sert de substance isolante tout en étant conductrice.

Les parties d'un moule quelconque qui ne doivent pas recevoir de dépôt doivent être recouvertes, quand le moule est fait avec une substance conductrice, d'un vernis non conducteur de l'électricité. Du bitume de Judée en dissolution dans de la benzine constitue un bon vernis protecteur comme aussi de la gomme laque dissoute dans de l'alcool.

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Pour les matières non con4uctrices et qu'il faut métalliser, Ton doit éviter de poser de la plombagine partout où le dépôt galvanique ne doit pas avoir lieu, sans recourir à un vernis isolant.

Métallisalion des moules, — L'on a souvent à recouvrir les moules en diverses matières d'une faible couche de métal, pour les rendre conducteurs de l'électricité et les enduire de métal par voie galvanique.

On enduit les modèles au pinceau avec une solution saturée de nitrate d'argent dans de l'alcool à 85^, soit :

Alcool 100 parties.

Nitrate d'argent 9 —

On éponge les creux et les parties trop humides avec un pinceau légèrement humecté.

Avant que le modèle ne soit sec on Fintroduit dans un vase plein d'acide sulfhydrique.

Quand les objets sont de dimensions assez petites, il suffit de les tenir durant quelques secondes dans un verre à boire au fond duquel on a déposé quelques fragments de sulfure de fer et où on dégage de l'acide sulfhydrique en versant dessus de l'acide sulfurique étendu d'eau.

Le modèle se couvre de sulfure d'argent et l'on peut^ dès qu'il est bien sec, le suspendre dans le bain de cuivre. Le sulfure d'argent est un excellent conducteur de l'électricité.

On a aussi recommandé pour le même objet l'emploi d'une dissolution de nitrate d'argent qu'on applique au pinceau sur les modèles, lesquels sont ensuite exposés dans une atmosphère d'hydrogène phosphoré.

Dépôts de cuivre dans les appareils simples. — Les

moulages terminés, métallisés et disposés de façon à pouvoir être introduits dans les appareils, il s'agit de les y mettre dans les conditions les plus favorables pour recevoir le dépôt. Occupons-nous du dépôt de cuivre qui est le plus fréquemment employé.

La dissolution de sulfate de cuivre s'obtient en le faisant dissoudre à froid dans des cuves à décomposition. On parvient assez promptement à ce résultat en suspendant de petits paniers en gutta, remplis de cristaux, au-dessus de la cuve remplie d'eau de pluie. Le fond du panier plongeant dans les cuves, de quelques centimètres seulement.

Lorsque le liquide refuse de dissoudre de nouvelles quantités de sulfate., c'est qu'il est saturé ; en cet état, il n'est pas suffisamment conducteur et l'on doit y ajouter de 3 à 4 pour 100 d'acide sulfurique.

On nlace alors le rrxOale dans le bain de cuivre après l'avoir lesté, s'il est d'une densité moindre que celle de la dissolution métallique, puis on établit la communication entre le fil qui le supporte et la plaque de zinc amalgamé placée dans le diaphragme ou vase poreux et immergé dans une faible dilution aqueuse d'acide sulfurique, le niveau du liquide du vase poreux doit être le même que celui de la cuve à décomposition.

Il se forme dans le vase poreux du sulfate de zinc qui, par un elfet d'endosmose, pénètre peu à peu dans la solution de cuivre, en même temps, et par un effet semblable, du cuivre pénètre jusqu'à la lame de zinc et la recouvre d'une couche très faible mais qui n'en vient pas moins entraver la marche de l'appareil.

L'épreuve, de son côté, s'épaissit peu à peu et finit, au bout d'un temps plus ou moins long, suivant l'épaisseur que l'on désire avoir, par être suffisamment solide pour être séparée du moule.

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Si ce moule eist en gutta-percha on laissera l'épreuve en place jusqu'à ce qu'on ait, à l'aide d'une lime, enlevé le rebord en retour d'équerre qui part du fil con^ ducteur. Ce travail facilite l'enlèvement de l'épreuve, le frottement de la lime ayant légèrement écliauflfé le cuivre.

Quant aux épreuves sur stéarine il suffira de faire fondre cette dernière quand, comme dans le cas des médailles, par exemple, la séparation de l'épreuve d'avec le modèle présentera quelque résistance.

Pour le caoutchouc on le ramollira à l'eau chaude.

Le moule une fois sorti de la cuve doit, avant tout, être lavé à grande eau pour éviter que le sulfate de cuivre ne pénètre dans les coupures que l'on pourrait se faire aux doigts et n'j^ cause des blessures fort douloureuses.

Pièces hors de dépouille ; rondes-bosses . — On doit se servir de moules soit en gélatine soit en gutta-percha pour les dépôts métalliques formant des pièces hors de dépouille sans quoi l'on serait exposé à ne pas pouvoir sortir l'épreuve du moule. La plupart des objets en ronde-bosse sont moulés en plusieurs parties que l'on réunit après en avoir métallisé l'intérieur. Le dépôt métallique s'y produit et l'on n'a plus qu'à démonter les pièces pour en sortir l'épreuve galvanique.

Dans le but de répartir le dépôt aussi également que possible on place à l'intérieur du moule, à une distance à peu près égale de chacun des points à couvrir de métal, une bande métallique (anode) qui est généralement de plomb, ce métal ne se couvrant pas de cuivre dans la dissolution normale de sulfate de cuivre.

Empreintes typographiques. — Rien n'est plus aisé

que la reproduction galvanique des gravures sur bois ou sur métal.

L'emijreinte de la planche originale est prise à la presse avec la composition à la cire indiquée dans le chapitre précédent. On en métallisé bien l'intérieur, puis on leste le moule avec un cadre de plomb ou avec des bandes de plomb placées en haut et en bas et Ton introduit le moule, ainsi préparé, dans la cuve à décomposition d'un appareil composé, en le suspendant à un barreau conducteur bien parallèlement à une lame de cuivre placée à une distance d'environ un centimètre de la surface du moule. Le dépôt de cuivre s'effectue assez rapidement pour que l'on ait, au bout de quelques heures, un résultat permettant d'enlever le dépôt et de terminer l'opération de montage de l'épreuve galvanique.

Comme l'épaisseur du cuivre déposé est très mince, on consolide le dépôt en faisant fondre, sur le verso, du plomb qui remplit toutes les cavités, après quoi la planche ou le cliché est monté sur un bois de la hauteur des' caractères typographiques.

Quand il s'agit de gravures en taille-douce on laisse le dépôt s'épaissir beaucoup plus, ce qui exige souvent de quinze jours à un mois. L'on acière ensuite et l'on a une planche à tirage qui permet de réserver la planche originale ; de cette façon l'œuvre d'un graveur peut être reproduite un nombre de fois considérable sans que son travail original ait rien à souffrir, il ne sert qu'à fournir des empreintes sur une matière molle et dont le contact, même sous une forte pression, n'altère en rien le cuivre ou le bois de la planche-mère.

Procédés Devincenzi et Poitevin-Dulos, — Nous renvoyons à la première partie de ce Cours pour les divers procédés de reproduction graphique dont le dé-

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pot galvanique est la base. De ce nombre sont les procédés, par nous décrits, de M. Deyincenzi et de M. Dulos. M. Poitevin a, de son côté, imaginé des reproductions galvaniques en se servant de la plaque daguerrienne iodée, et c'est à la suite de ses essais dans cette voie que M. Dulos a créé les divers procédés de gravure en relief et en taille-douce qui ont été décrits plus haut.

Bains métalliques acides et bai^is neutres. — A propos du bain de sulfate de cuivre déjà naturellement acide, nous venons de dire que, pour le rendre plus conducteur encore, il était nécessaire d y ajouter de 3 à 4 pour 100 d'acide sulfurique, mais cela est possible seulement quand il s'agit d'effectuer des dépôts de cuivre sur des substances qui n'ont rien à craindre du contact d'une liqueur acide. Il est des cas où un bain acide serait au contraire fort dangereux pour la substance à recouvrir de métal. Supposons par exemple que Ton ait à effectuer un dépôt de cuivre sur du zinc ou sur du laiton. Un bain acide amènerait la prompte destruction du zinc, il convient alors d'en;i.ployer un bain neutre de cyanure de cuivre.

Bai7i de cyanure de cuivre, — Pour préparer un bain neutre de cyanure de cuivre on fait dissoudre d'une part du cyanure de potassium dans de l'eau et de l'autre du sulfate de cuivre; dans cette dernière dissolution saturée on verse celle de cyanure jusqu'à ce que l'on ait redissous le précipité vert bleu qui se forme tout d'abord la liqueur finit par redevenir presque blanche et limpide, on la filtre et le bain de cyanure de cuivre peut servir à métalliser de cuivre des métaux qui ne sauraient résister aux atteintes d'un bain acide.

Du zinc bien décapé et immergé dans ce bain s'y

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recouvre immédiatement d'une mince couche de cuivre, mais il faudrait l'action d'un courant électricxue pour obtenir un dépôt de cuivre d'une certaine épaisseur.

On a soin d'isoler, avec un yernis à la gomme laque, toutes les parties du métal que l'on veut réserver, c'està-dire ne pas recouvrir du dépôt galvanique.

Bains de cyanure (ïoretdecyaniire d'argent, — Pour dorer et argenter les métaux on a recours à des bains de cyanure d'or et d'argent. Les objets à métalliser sont placés dans ces bains absolument comme on le fait pour le bain de cuivre soit acide soit neutre et le courant électrique est établi de la même façon, seulement il convient, quand il s'agit de ces métaux précieux, de n'user que d'appareils composés et d'éviter avec soin toute perte de liquide, ce qui entraînerait bien vite des déchets sérieux.

Darnasqidnure, — Il y aurait bien à dire s'il fallait citer toutes les applications si nombreuses de la galvanoplastie. Tout le monde connaît l'emploi qu'on en fait dans un très grand nombre de branches de l'industrie ; nous ne pouvions, dans un cours de reproductions industrielles, omettre d'en parler, mais nous sommes obligés de renvoyer aux traités spéciaux ceux qui désireraient avoir sur cette question des notions pratiques plus étendues que celles que nous avons du résumer dans ce chapitre. Notre but a été de donner seulement une idée générale de cet important moyen de moulage métallique et de reproduction, car la galvanoplastie, en sus des œuvres directes qu'elle produit, est un des auxiliaires les plus utiles des procédés de gravure et, à ce double titre, elle mérite notre attention. Laissons donc de côté les applications sans nombre de cet art spécial, à la bijouterie, à

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l'exécution des bronzes industriels, à la couverture en métal d'une foule d'objets usuels. Nous nous contenterons de dire un mot seulement de son emploi dans la damasquiniire sur acier, art qu'elle a simplifié considérablement en remplaçant le burin du graveur, en réduisant l'œuvre de l'artiste à un simple dessin sur papier.

Voici comment Ton opère :

Supposons qu'il s'agisse de damasquiner une lame de poignard, on prend sur une feuille de papier le profil extérieur de cette lame, puis on dessine des ornements, des arabesques, des animaux suivant la nature des sujets que l'on veut représenter; on peint à l'encre lithographique tous les champs qui circonscrivent le dessin, ou bien on peint le dessin lui-même en . respectant les blancs, suivant que Ton désire avoir ce dessin en creux et doré ou en relief acier sur fond or.

Le dessin achevé, on le laisse un peu sécher, puis on l'applique sur la lamxO d'acier, où il est décalqué par la pression; on n'a, pour cela, qu'à frotter légèrement le dos du papier avec un brunissoir pour transférer le des- , sin sur la lame où il se détache en noir.

A l'encre lithographique on ajoute un corps gras et un peu de noir de fumée, on peut employer avec plus d'avantages encore un vernis composé de gutta-percha ou de caoutchouc dissous dans le chloroforme et additionné d'une matière colorante, ce vernis résistera mieux aux cyanures.

Cela fait, c'est-à-dire la lame étant recouverte du dessin qui constitue l'épargne ou la réserve^ on l'introduit dans un vase poreux rempli de cyanure de potassium et plongé dans une cuve à décomposition contenant une dissolution de sulfate de cuivre ; la communication avec la pile est établie et toutes les parties

du métal qui ne sont pas protégées sont attaquées, creusées régulièrement jusqu'à la profondeur suffisante d'un tiers de millimètre.

On retire alors la lame du vase poreux, on la lave bien, on la rince à l'alcool, puis on la porte immédiatement dans un bain de cyanure double de cuivre et de potassium ou de laiton et mis en communication avec le zinc de la batterie, les parties creuses se recouvrent aussitôt du métal en dissolution, dont la couche doit être suffisante pour recevoir ensuite l'argent ou l'or.

Si l'on veut déposer de l'or -on composera un bain de:

Eau distillée, 2.000 grammes.

Cyanure d'or 120 —

Cyanure de potassium 360 —

Le cyanure de potassium est d'abord mis à dissoudre à une température de 35 à 40 degrés, puis on ajoute l'or par fraction de 10 à 15 grammes en attendant pour ajouter une seconde fraction que la première soit complètement dissoute.

La lame, en sortant du bain de cuivre, est bien lavée et est portée immédiatement dans ce bain ; les creux remplis, on affleure le métal, on le polit et l'œuvre est achevée sauf les gravures que l'on peut faire encore pour compléter le travail.

Dans l'opération du dépôt d'or, il y a certaines précautions à prendre en vue d'équilibrer la surface nécessaire pour que le dépôt s'effectue dans de bonnes conditions.

Nous avons cité cet exemple pour indiquer au moins une des plus intéressantes applications artistiques que l'on peut faire de la galvanoplastie.

En résumé, cet art peut remplacer le moulage des

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métaux par fusion, il permet de recouvrir de métaux divers des objets de bois, de plâtre, d'acier, des tissus, du verre, dont la surface est rendue conductrice de l'électricité ; — il sert à reproduire les caractères et les gravures typographiques et en taille-douce, à creuser enfin les métaux pour des nielles et des damasquinures et à remplir les parties creusées avec d'autres métaux.