CHAPITRE XXXIII

GALVANOPLASTIE.

375. Applications de l'électrolyse. — On comprend sous le nom de galvanoplastie l'ensemble des procédés qui utilisent le courant électrique pour mettre en liberté le métal contenu dans une dissolution saline, soit qu'il s'agisse de recouvrir du métal la surface d'un objet, ou d'en prendre une empreinte métallique, soit qu'on ait simplement en vue l'extraction ou la purification de ce métal. Les premiers procédés constituent la galvanoplastie proprement dite et Vélectrotypie, les seconds la métallurgie électrique.

Les seuls métaux qui donnent lieu h des applications industrielles importantes sont le nickel, l'argent, l'or et le cuivre. Les procédés varient évidemment d'un métal à l'autre; dans chaque cas il y a à considérer : i° la nature et la composition du bain ; 2° la force électromotrice nécessaire à l'opération et la densité du courant, c'est à-dire l'intensité par unité de surface d'électrode ; 3° la préparation de l'objet avant et après son immersion dans le bain.

376. Électrodes. — L'objet à recouvrir forme l'électrode négative ou la cathode; sa surface doit être conductrice; si elle ne l'est pas par elle-même, elle est rendue conductrice par une couche de plombagine, ou encore une couche de sulfure d'argent, qu'on obtient en trempant l'objet dans une dissolution de nitrate d'argent et en l'exposant ensuite à des émanations d'hydrogène sulfuré. La préparation de la surface est une des conditions importantes du succès de l'opération.

L'électrode positive ou Vaiiode est généralement une lame

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du métal même qui foruie la dissolution ; elle perd autant de métal que l'autre en gagne et le bain garde une composition moyenne constante. On rend cette composition uniforme en agitant de temps à autre la dissolution.

Quand le métal des deux électrodes est le môme que celui du bain, la chute de potentiel est la même aux deux électrodes, elle donne lieu à des travaux égaux et de signes contraires. Il en résulte ({ue le travail de l'électrolyse proprement dite est nul ou sensiblement nul : tout se réduit au travail de la résistance.

377. Travail chimique d'un ampère. — En partant de ce fait qu'un coulomb met en liberté 0,0000 io35 de l'équivalent du métal exprimé en grammes (121), on obtient le tableau suivant :

MÉTAL DÉPOSÉ PAR UN COURANT d'uN AMPÈRE EN NOMDRÉ ^ -^ — -^ — ^ , DE COULOMnS

Eq. 1 seconde. 1 minute. 1 heure. pour 1 gr.

Argent.. loS osr,ooiii8 0^^,06707 4sr,024 89.J

Cuivre.. 3i,8 0 ,ooo33o 0 ,01980 i ,188 3o3o

NickeL . . !29,5 0 ,ooo3o5 0 ,01802 i ,100 3280

378. Nickelage. — On emploie comme bain une solution au dixième de sulfate double de nickel et d'ammonium (S'O^NiO,AzH'^0 + 6HO). La solution doit être à très peu près neutre, plutôt acide qu'alcaline ; il est important que toutes les matières employées, sel, eau et métal, soient parfaitement pures. Il y a avantage, surtout avec le fer, à commencer par un courant un peu fort pour recouvrir rapidement l'objet et le soustraire à l'action du bain ; on diminue ensuite la densité du courant. On arrive facilement à déposer sur le fer i grammes de nickel par décimètre

carré, ce qui représente une couche de — de millimètre en-

viron, couche parfaitement suffisante étant données la dureté

et la solidité du nickel. La couche de nickel est d'autant plus

brillante que la surface recouverte était elle-même mieux

polie. On doit donc apporter beaucoup de soin dans la préparation de cette surface. L'objet, convenablement poli, est plongé dans un bain de potasse bouillante, lavé avec soin, plongé dans un bain de cyanure de potassium et lavé de nouveau, avant d'être introduit dans le bain de nickel. Retiré du bain, il est lavé, chauffé et séché à la sciure de bois. Le bain tend à devenir alcalin par l'usage; il se trouble, et le dépôt de nickel prend une teinte jaune; on ajoute alors au bain de l'acide citrique jusqu'à ce qu'il rougisse faiblement le papier de tournesol.

379. Argenture. — L'argenture constitue une industrie des plus importantes.

Le bain est généralement une dissolution de cyanure double d'argent et de potassium présentant la composition suivante :

Cyanure de potassium 5oo grammes*

Cyanure d'argent 25o -^

Eau distillée lo litres*

Les pièces à argenter, généralement métalliques, subissent avant leur immersion quatre opérations successives :

1° Dégraissage, par immersion dans une solution bouillante de potasse au io% suivie d'un lavage à l'eau chaude;

2° Dérocliage) dans un bain d'eau acidulée par l'acide sulfurique au io%- lavage à l'eau froide;

3° Décapage, dans un bain formé d'un mélange d'acide nitrique, d'acide sulfurique et de sel marin, suivi d un rinçage à grande eau ;

4° Amalgamation, par immersion de quelques secondes dans Un bain formé de lo litres d'eau et de loo grammes de bioxyde de mercure dissous par l'addition d'une quantité suffisante d'acide sulfurique. On lave une dernière fois à l'eau pure et on porte dans le bain.

La machine doit donner i ou 3 volts et un courant de 5o ampères au maximum par mètre carré. L'opération dure trois ou quatre heures. Une bonne argenture correspond à

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3oo grammes d'argent par mètre carré ; ce qui fait à peu près 80 à 100 grammes par douzaine de couverts. Au sortir du bain les objets sont plongés dans une dissolution de cyanure de potassium, lavés à l'eau bouillante et finalement séchés dans la sciure de bois.

Il est important que les électrodes solubles soient en argent pur. Les vieux bains donnent des dépôts plus brillants et plus adhérents que les bains neufs.

380. Dorure. — La dorure se fait également dans des bains de cyanure double d'or et de potassium. La couche déposée est toujours extrêmement mince ; elle n'en est pas moins d'un bon aspect et très résistante. Elle s'obtient en quelques minutes avec un courant qui ne doit pas dépasser 10 ampères par mètre et une force électromotrice de r volt au maximum. La préparation des objets est la même que pour l'argent. On modifie la teinte des ors en mêlant à la solution d'or une solution de cuivre ou d'argent qui se décompose en même temps. L'argent donne à l'or une teinte verte, le cuivre une teinte rouge.

381. Cuivrage. Galvanoplastie. — Le cuivre est le métal qui se dépose le plus facilement sous l'action du courantj et c'est lui qui a donné heu aux premières applications (1839). Le bain le plus fréquemment employé est une dissolution un peu acide de sulfate de cuivre. On peut opérer de deux tnanières : prendre l'objet comme élément positif d'un couple Daniell qu'on ferme ensuite en court circuit, le Cuivre se dépose sut* la lame positive et on met la dissolution en contact avec des cristaux de cuivre pour l'empêcher de s'appauvrir; ou bien on emploie comme à l'ordinaire un électromoteur extérieur, pile ou machine. Dans le premier cas, la dissolution la plus convenable est une dissolution presque saturée de sulfate de cuivre additionnée de 12 gram^^ mes d'acide sulfurique par litre ; dans le second, on verse dans 10 litres d'eau 8^5 grammes d'acide sulfurique et oïl sature l'eau acidulée de sulfate de cuivre.

On fait de l'objet que l'on veut reproduire, médaille, cliché, statuette, etc., un moule en gutta-percha, en gélatine, en plâtre rendu imperméable, etc., on métallisé la surface du moule et on l'emploie comme électrode négative. Il faut commencer par un courant très faible dont on augmente ensuite peu à peu l'intensité. La densité du courant peut du reste varier dans des limites étendues; par exemple, de 20 à 200 ampères par mètre carré.

On donne de la dureté aux clichés destinés à l'impression en les aciérant ; on nettoie le cliché, on le frotte avec de la potasse caustique et on le plonge en même temps qu'une plaque de fer pur, formant électrode positive, dans un bain de fer. Ce bain s'obtient en faisant passer le courant entre deux plaques de bon fer dans une dissolution de 12 kilogrammes de carbonate d'ammoniaque dans 75 litres d'eau. On substitue ensuite le cliché à acier er à la plaque négative. La force électromotrice doit être de 4 volts. On plonge le cliché à plusieurs reprises pendant quelques minutes ; il est ensuite soigneusement lavé dans l'eau bouillante, puis dans l'eau froide et frotté avec de la benzine.

Une industrie devenue importante est celle du cuivrage des pièces de fonte, telles que statues, candélabres, etc. La difficulté est d'avoir une dissolution qui n'attaque pas le fer. Telle est celle qu'on obtient en dissolvant le sulfate de cuivre dans une dissolution de tartrate de potasse ou de cuivre alcalinisé par de la soude caustique. L'excès de soude rend soluble le tartrate de cuivre et l'empêche d'attaquer le fer. On peut employer un courant extérieur ou mettre simplement les objets en communication avec des lames de zinc contenues avec de la soude dans des vases poreux placés au milieu du bain.

382. Électrométallurgie. Métaux alcalins. — C'est par l'électrolyse que Davy a découvert les métaux alcalins et alcalino-terreux(120). H employait comme électrode négative le mercure auquel vient s'unir le métal mis en liberté ; il suffit

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ensuite do cliaun'cr l'amalgamo clans im gaz incrie pour volatiliser le mereure. Bunsen a obtenu des quantités de métal plus grandes en électrolysant les sels fondus, en particulier leg chlorures, au moyen de deux électrodes de charbon. Dans le cas où le métal, plus léger que le liquide, tendrait à venir brûler h la surface, on pratique dans l'électrode négative des échancrures où il vient se loger. L'expérience est toujours difficile et ce procédé ne donne que de petites quantités de métal. On ne l'emploie que pour les métaux, tels que le calcium ou le baryum, qu'on n'a pu encore obtenir par les procédés chimiques.

383. Affinage du cuivre. — La seule application métallurgique qui ait pris une grande extension est l'affinage du cuivre. On traite le mino'ai par les procédés ordinaires jusqu'à obtenir des plaques renfermant au moins qj p. loo de cuivre. On prend ces plaques comme électrodes positives dans un bain de sulfate de cuivre et on transporte par le courant le métal pur sur des lames minces de cuivre pur formant l'électrode négative. Les matières étrangères, parmi lesquels les l'or et l'argent, tombent en boue au fond du bain.

On obtient ainsi des plaques d'un demi-mètre à un mètre de surface et de i à 2 centimètres d'épaisseur, d'un métal d'une grande pureté, très malléable et d'une très grande conductibilité.

L'électrolyse ayant lieu entre deux électrodes presque identiques, la force électromotrice à vaincre est presque nulle et tout le travail se réduit à vaincre la résistance des cuves. Soient W le travail disponible; N le nombre total des cuves disposées en p séries de n cuves, r la résistance d'une cuve, p celle du reste du circuit et R la résistance totale : on a