CHAPITRE II
DESCRIPTION DES APPAREILS EMPLOYÉS DANS LA GALVANO- PLASTIE. — l'électrotype de smée et l'appareil DIT
COMPOSÉ. — APPAREILS INDUSTRIELS POUR LES REPRO- DUCTIONS GALVANOT'LASTIQUES.
On se propose , dans la galvanoplastie , d'obtenir, à l'aide de la pile voltaïque, sur un objet donné, la précipitation d'un métal dissous dans un liquide, de manière à obtenir à la surface de cet objet, une couche continue, qui reproduise tous les détails du modèle.
Donnons d'abord la description des appareils en usage pour les opérations de la galvanoplastie ; nous décrirons ensuite ces opérations elles-mêmes, et nous passerons enfin en revue la nombreuse série des applications qu'elles ont reçues.
Aux débuts de la galvanoplastie on se servait, pour opérer le dépôt de cuivre, d'un appareil que Ton appelait électrotype de Smée et dans lequel l'objet à reproduire faisait luimême partie du couple voltaïque. C'était un appareil très- insuffisant , et qui n'était guère utile qu'au point de vue de la théorie, car, dans la pratique, il fonctionnait très-mal. Cependant, comme il existe dans les cabinets de physique, comme il est décrit dans tous les ouvrages élémentaires de physique, et qu'on l'exhibe dans tous les cours publics, nous ne pouvons nous dispenser de le signaler.
V électrotype de Smée est .formé d'un vase de verre contenant du sulfate de cuivre dissous dans l'eau. Au centre de ce premier vase, se trouve un second Yase de porcelaine, qui plonge dans le liquide, et contient de l'acide sulfurique étendu de 12 à 15 fois son poids d'eau ; ce vase est fermé à sa partie inférieure par un morceau de vessie. On place dans l'acide sulfurique une lame de zinc, que l'on fait communiquer, au moyen d'un fil de cuivre, avec le moule qui se trouve déposé au fond du vase de verre renfermant la dissolution de sulfate de cuivre.
LA GALVANOPLASTIE.
Le couple voltaïque, engendré par le contact du cuivre et du zinc, donne naissance à un courant électrique faible et continu, qui provoque lentement et graduellement , la précipitation du métal. Le cuivre réduit vient se déposer peu à peu dans le moule placé au pôle négatif, et au bout de quelques jours il produit, en se modelant sur. les diverses inégalités de sa surface, une couche métallique qui est la contre-épreuve parfaite de l'original. Gomme la dissolution de sulfate de cuivre s'épuise au fur et à mesure de la réduction du sel, on l'entretient à un degré constant de saturation, en ajoutant de temps à autre à la liqueur de nouveaux cristaux de sulfate de cuivre.
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Fîg. \m. — Coupe de l'électrotype de Smëe.
La figure 166 donne une coupe de l'appareil galvanoplastique qui vient d'être décrit. AA est le premier vase contenant la dissolution de sulfate de cuivre ; le moule M est placé au fond de ce vase. Ce moule est attaché à un fil de cuivre / qui sort du liquide pour venir se réunir à un deuxième fil ^, lequel supporte la lame de zinc Z, plongée elle-même dans l'acide sulfurique affaibli, qui remplit le second vase BB. Ce vase BB est fermé, comme nous l'avons dit, à sa partie inférieure , par un morceau de vessie qui sépare les deux liquides. Le zinc, se dissolvant dans l'acide sulfurique étendu d'eau, dégage de l'électricité, et cette électricité, passant par le fil gf (zinc et cuivre), va décomposer la dissolution de sulfate de cuivre placée dans le vase AA; le cuivre, précipité par Faction du courant, se dépose au pôle né-
gatif de la pile. Or, comme le moule M est attaché à ce pôle négatif, c'est sur ce moule que s'effectue le dépôt de tout le cuivre réduit ; il se trouve ainsi peu à peu recouvert et enveloppé dans toutes ses parties, par le dépôt métallique.
La figure 167 représente 3 'ensemble de Yêlectrotype de Smée dont nous venons de faire connaître les éléments théoriques. Sur
Fig. 167. — Électrotype de Smée.
un vase cylindrique en cristal A, rempli d'une dissolution de sulfate de cuivre, et fermé par un couvercle de bois D, s'élève une espèce de potence, C, à deux trous, munis chacun d'une vis de pression. Le couvercle de boisDT est percé à son centre d'une ouverture, dans laquelle passe et se trouve supporté un manchon de verre, B, ouvert par le haut et fermé parle bas, au moyen d'un morceau de vessie. On place l'objet à reproduire sur un plateau E, plongeant dans le sulfate de cuivre, et attaché, au moyen d'un conducteur recourbé, à l'un des trous de la potence. Un autre conducteur recourbé supporte Je zinc Z, plongé dans l'acide sulfurique étendu, contenu dans le vase supérieur.
La médaille à reproduire et le zinc qui
entre dans'la composition de la pile sont j de cuivre. Le moule est attaché au pôle négatif ainsi placés en regard l'un de l'autre, séparés j de la pile, par la membrane.
Fig. 168. — Manchon .de verre et vessie obturatrice de i'électrotype de Smée.
La figure 168 montre séparément le manchon de verre avec la vessie qui ferme inférieurement ce vase.
Cet appareil, dont la manœuvre était longue et difficile, est aujourd'hui abandonné. Nous le mentionnons ici, parce que nos lecteurs seront peutêtre bien aises de le faire fonctionner comme objet de récréation scientifique, et pour faire par eux-mêmes des reproductions de médailles.
Mais pour se livrer, dans un laboratoire d'amateur, à la reproduction de médailles et d'objets quelconques de galvanoplastie, le meilleur moyen est de faire usage d'une pile séparée du bain, ou de ce qu'on appelle quelquefois appareil composé^ pour indiquer que, dans cette disposition, le courant se produit en dehors de la
Fig. 170. — Appareil compose employé dans l'industrie
galvanoplastique.
liqueur à décomposer. L'électricité, produite
Fig. 1G9. — Appareil composé servant aux reproductions
galvanopiastiques.
par une pile séparée, est amenée, par un fil conducteur, à l'intérieur du bain de sulfate
La figure 169 représente cet appareil. A est un couple de la pile de Bunsen. Un seul couple suffit à l'effet que l'on veut produire. B est le vase dans lequel s'effectue le dépôt métallique. Le moule est attaché au pôle négatif de la pile.
On attache au pôle positif de la pile plongeant dans la liqueur, un anode, c'est-à-dire une lame de cuivre si Ton opère sur un bain de cuivre, une lame d'argent si l'on agit sur un sel d'argent. Le métal attaché au pôle positif se dissout au fur et à mesure que marche l'opération, en quantité à peu près égale à celle qui se trouve réduite par le courant*
Nous représentons {fig. 170) X appareil
Kig. 173. - Appareil simple employé dans l'industrie galvanoplastique (page 298).
composé en usage dans l'industrie galvanoplastique. Le moule à recouvrir est attaché parle filmême de la pile, au pôle négatif, qui plonge dans la dissolution de sulfate de cuivre, acidulée par un peu d'acide sulfurique. Au conducteur positif, est attachée une lame à peu près de la même dimension que l'objet à recouvrir de cuivrej et que Ton dispose parallèlement au moule. C'est Y anode de cuivre qui, d'après ce que Ton sait déjà, étant attaché au pôle positif, doit se dissoudre dans le bain et remplacer au fur et à mesure le cuivre réduit qui se dépose au pôle négatif. Il est bien entendu que le moule a été préalablement rendu conducteur de l'électricité , s'il ne l'est pas par lui-même.
Dès que l'électricité pénètre à l'intérieur du bain, le dépôt de cuivre commence, et l'on peut suivre des yeux les progrès de la précipitation, en retirant de temps en temps le moule de la dissolution de sulfate de cuivre.
La galvanoplastie par les piles séparées des
T. II
bains, est une opération très-facile, très-intéressante, et que nous engageons nos lecteurs à exécuter de leurs mains. Cependant elle se pratique rarement dans l'industrie ; ce moyen serait trop coûteux et trop lent. En outre, Yanode soluble de cuivre est d'un emploi très-difficile. Ce n'est que dans le procède Lenoir, qui sert à obtenir les rondes- bosses, et que nous décrirons en son lieu, que l'on est forcé de faire usage d'une pile séparée du bain. Mais, hors ce cas particulier, les dépôts garvanoplastiques s'obtiennent toujours en faisant naître le courant électrique au sein même du bain de sulfate de cuivre, c'est-àdire en formant ce que nous nommions plus haut un appareil simple (i).
Le sulfate de cuivre est placé dans une grande cuve de gutta-percha reposant sur le sol. Quant à l'appareil producteur d elec-
(1) 1] est bien entendu qu'il s'agit ici de galvanoplastie ; car, comme on le verra plus loin, on ne fait usage pour la dorure et l'argenture voltaïques, quedepilesséparéesdubain.
tricité, il consiste en une série de godets de terre perméable aux gaz, contenant de l'acide sulfurique étendu et un cylindre de zinc : Sous l'influence de l'acide sulfurique, l'eau est décomposée par le zinc : il se forme du sulfate de zinc, qui reste dissous dans les godets, et le gaz hydrogène, traversant la substance du godet de porcelaine, qui laisse j passer les gaz et retient les liquides, va décomposer le sulfate de cuivre, réduire l'oxyde, et rendre libre le métal, qui se dépose dans le moule préalablement attaché au fil négatif de cette sorte de pile de Daniell.
La figure 171 représente l'appareil industriel pour les opérations galvanoplastiques. Cet appareil n'est autre chose, en effet, qu'une sorte de pile de Daniell, dont on aurait singulièrement agrandi le vase à sulfate de cuivre., Au milieu d'une cuve de bois, doublée de gutta-percha à l'intérieur, et contenant une dissolution saturée à froid de sulfate de cuivre, se trouve suspendue une rangée de godets contenant de l'acide sulfurique étendu et un cylindre de zinc. Tous ces cylindres de zinc communiquent avec une tringle de cuivre AB, sur laquelle ils sont fixés, par des vis métalliques qui établissent la communication de l'électricité positive développée par tous les zincs. Cette électricité positive s'écoule dans le sol par la caisse de bois. Les objets à cuivrer E sont suspendus au milieu du bain à une tringle CD, qui forme le pôle négatif de cette sorte de pile. L'hydrogène, traversant les godets poreux, vient réduire le sulfate de cuivre, et le cuivre se dépose sur l'objet attaché au pôle négatif.
Sur les quatre côtés de la cuve sont de petites boîtes, F, G, pleines de cristaux de sulfate de cuivre, et plongeant dans la dissolution saline, afin de rendre à cette dissolution la quantité de sulfate de cuivre qui lui est enlevée a chaque instant parle dépôt de cuivre. L'eau dissout les cristaux et maintient ainsi la dissolution à l'état saturé.
Ou peut, dans une même cuve, placer deux
rangées de godets, au lieu d'une seule, et doubler ainsi la quantité de cuivre déposé, il faut alors employer deux tringles de support et placer les objets à cuivrer dans l'intervalle de ce double système. La figure 173 représente cette disposition.
Si l'objet à recouvrir, au lieu de présenter une surface plane, est de forme arrondie, comme un buste ou une statuette, on donne à la cuve la forme d'un baquet circulaire. On place les godets à la circonférence de la cuve, et l'objet à reproduire est suspendu au centre de l'espace vide, comme le montre la figure 472.
Fiç. 172. — Cuve circulaire pour les reproductions galvanoplastiques.
« Quelle que soit la forme de l'objet, dit M. Roseleur dans son ouvrage sur les Manipulations hydroplastiques, il faut avoir soin de le retourner de temps à autre pour que les parties supérieures deviennent à leur tour les inférieures, car les portions les plus profondes du bain sont celles qui donnent îe dépôt le plus abondant, ce qui s'explique par la différence de densité des couches plus ou moins chargées de sulfate. Une solution peut être en effet très-appauvrie à la surface, tandis que lé fond est encore saturé; c'est la raison qui fait placer les sacs ou paniers à sulfate à la partie supérieure du liquide, au lieu de mettre un excès de cristaux dans le fond (i). »
Quand le dépôt est terminé, ce qui exige
(1) Manipulations hydroplastiques. Guide pratique du doreur, de Vargenteur et du galvanopiaste^ par Roseleur, 2* édition, p. 323.
LA GALVANOPLASTIE.
Fig. 173. - Autre appareil simple employé dans l'industrie galvanoplastique.
un temps variable selon la dimension des pièces, on retire le moule du bain, et Ton sépare le dépôt de ce moule, dorït il reproduit avec une fidélité étonnante les vides, les reliefs et toutes les particularités.
