CHAPITRE XIV APPLICATIONS DE L'ÉLECTROLYSE

GALVANOPLASTIE ET ÉLECTROCHIMIE, — ACCUMULATEURS.

1050. Définition. — La décomposition des sels par la pile a reçu une importante application dans la galvanoplastie, On nomme ainsi l'art de modeler les métaux en les précipitant de leurs dissolutions salines par l'action lente d'un courant électrique,

Elle comprend deux ordres d'applications : 1° le dépôt de couches métalliques, plus ou moins épaisses, qui se moulent exactement sur les objets à reproduire, mais sans y adhérer; ®% le dépôt de couches métalliques minces qui adhèrent aux objets et en protègent la surface sans en altérer la forme, Les procédés qui servent dans le premier cas constituent la galvanoplastie pro prement dite; les procédés employés pour les autres applications constituent l'électrochimie ou galvanisation, qui comprend : la dorure, l'argenture, le cuivrage et Le nickelage galvaniques.

1051. Galvanoglastie proprement dite. — En 1837, Jacohi, eu Russie, et Spencér, en Angleterre, trouvèrent le moyen d'obtenir des moules de médailles, puis des reproductions en cuivre de ces médailles par l'intervention du courant de la pile. Jaçobi imagina quelques années après d'employer une anode soluble, c'est-à-dire une lame de cuivre, servant d'électrode positive, dans le bain de cuivrage (fig. 956); comme elle est dissoute pur l'oxygène qui s'y dégage, et qu'elle donne TF7 lieu à la production de sulfate de Fig 936.

cuivre, elle a le double avantage d'éviter la polarisation et de maintenir constante la concentration du bain métallique. Enfin, Bocquillon en France, et Murray en Angleterre, se servirent les premiers de moules non métalliques,

Les opérations de galvanoplastie peuvent se résumer en deux principales ! :

1. Tous les renseignements techniques nous ont été obligennment oxenis, par M. M. Bazinet, ancien élève du Laboratoire des recherches Wixsiaque), dress teur d'une usine d'éléctrochimié,

I. Confection d'un moule soit en métal, soit en matière plu tique métallisée ou rendue conduetrice de l'électrieité.

IL Dépôt sur ce moule d'une couche épaisse et mon adhérente de cuivre.

1. Préparation du moule, — 1° Moulage métallique. — Ou peu se servir d'alliage Darcet, qu'on coule sur l'objet dont on wut prendre l'empreinte,

On peut encore, si l'objet est métallique, y déposer une mines couche de cuivre, On le place comme cathode dans le hain de galvanoplastie, après l'avoir légèrement frotté avec un t d'ouate imbibé d'essence de térébenthine pour empêcher rence des deux métaux.

Ces procédés ne sont applicables qu'à des objets « de dépoxill facile », c'est-à-dire qui ne présentent pas de très grands ere et qui ne sont attaquables ni par la chaleur, pour le premier, par l'acidité du bain, pour le deuxième procédé,

2* Moulage non mélallique. — On prend facilement Les preintes des médailles, et autres objets de dépouille facile, coulant à leur surface de la cire fondue, où dé la stéarine. on & la gélatine, où du plâtre; mais le procédé le plus employé th moulage à la gutla-percha.

On ramollit dans l'eau bouillante la gutta, et on x sur l'objet, soit à la main qu'on a soin de mouiller d'eau trot, soit au moyen d'une presse hydraulique jusqu'au refroidissemet complet de la masse. La gutta conserve assez d'élasticité pose être enlevée du modèle même s'il y a des creux prononeés. lu empécher son adhérence, il a suffi d'enduire le modéle d'es de savon avant d'appliquer la guttan,

On métallise ensuite ces moules en les enduisant de gine ou mieux d'un mélange de plombagine avec du "entre en de l'argent en poudre, obtenus par précipitation.

Il. Dépôt du cuivre dans les bains el appareils & D — Le bain simple où appareil simple (fig. 957) se compose dun élément de Becquerel dans lequel l'objet à recouvre pôle de cuivre. Ce bain sert très peu depuis l'introduetion de chines dynamo-électriques dans les ateliers de galvanoplastie,

On emploie généralement l'appareil composé (üg: 958), qui et constitué par une cuve de dimensions variables du bois de cuivre, et munie de deux baguettes en laîton : lune d'elle reliée au pôle négalif de l'électromoteur, porte les moules.

1. Dans Le cas d'une ronde bosse on prend Le mois en ae russermble ensuite au moyen de Feperes.

GALYANOPLASTIE ET ÉLECTROCIIMIE. 1075

vient de préparer, et l'autre D, reliée au pôle positif, porte l'anode soluble qui est en cuivre rouge. Le bain composé est une solution

presque saturée de sulfate de cuivre, acidulée par de l'acide sulfurique ($ 0/0, en poids environ).

L'intensité du courant doit être faible au début :

100 ampères au plus par mètre carré, Quand toutes les parties du moule sont bien recouvertes, on peut atteindre de 300 à 500 ampères, et activer ainsi l'opération. Au bout de vingtquatre heures, on aura une couche d'environ 4 millimètre d'épaisseur,

Lorsque le dépôt a atteint l'épaisseur voulue, on lave l'objet et on le détache de son moule en ramollissant la gutta avec de l'eau chaude.

Fig. 057.

1052. Électrotypie. — En recouvrant de cuivre l'empreinte d'une gravure sur bois, sur cuivre où obtenue par la photogra-

phie, on obtient un cliché galvanique de cette gravure. Ce cliché

est extrêmement mince (environ 0,05 mm d'épaisseur), eL À ne résisterait pas à la pression des presses Lypograghianes S\ ai

lé renforçait en coulant au revers uné couche de l'alliage des er ractères d'imprimerie, qui permet d'obtenir de nombreuses repre ductions de la gravure.

Pour lui donner plus de dureté, on le recouvre d'un dépit pelliculaire de fer dans un bain qui a été formé en dissolyant sou l'influence du courant éléctrique une lame de fer dans une sole tion de carbonate d'ammoniaque. On se sert aussi du platine dt du nickel.

Ainsi préparés, les clichés galvaniques peuvent supporter de tirages énormes sans déformation. D'ailleurs lé éliché {bois ou cuivre), restant intact, peut donner des clichés galrant ques autant qu'on en veut,

1053. Électrochimie. — Opérations préliminaires. — La de rure, l'argenture, etc., galvaniques, qui constituent V'électrochinn proprement dite, comportent diverses opérations préliminais, que l'on conduit différemment suivant qué les objets sont es cuivre ou en laiton, ou bien en tout autre métal. Elles ont pos but de débarrasser les objets à traiter des matières grasses et ds oxydes dont ils sont loujours enduits et de rendre leur surf plus apte à recevoir la couche du métal précieux.

Cette préparation est extrêmement importante, car’ de Ia om dont elle a été conduite dépend souvent le succès,

1° Décapage des objets en cuivre ou en Inilon. — On s4 débarrasse dt ne tières organiques, soit par le recuit, qui consiste à chauffer les. objets jupi lu destruction des matières organiques, soit plus simplement par unie imme sion prolongée dans une solution bouillante et concentrée de potassé d'Amt rique,

On place ensuite les objets pendant quelques instants dans un bals & 20 parties d'acide sulfurique pour 100 parties d'eau (dérochage) ss le bioxyde de cuivre qui peut se trouver à la surface des pièces, 1e

Après le dérochage, les piéces présentent une couleur rouge tniforme, Æn à une couche de protoxyde de cuivre, On la fait disparaître em bar 4 ques instants les objets dans de l'acide azotique ordinaire (passage à forte), puis dans un mélange d'acide azotique, d'acide sulfurique, de 201 mar et de suie calcinée (bain de blanchiment},

Si le décapage a été bien conduit, la pièce sort du bain de blañehiment a une surface bien brillante et sans taches,

Rumanque. — Si l'on veut obtenir une dorure où tiné argonture wéate, EM

1. Cax des objets en ronde bosse : procédé Lenoir. — Pour reproduire objets en ronde bosse, on emploie le procédé suivant dû à M. Lenoir : On prègarr des moules des différentes parties de l'objet et on les métallise, puis tube assemble, après avoir introduit dans l'intérieur un faisceau de fils de plates auquel on donne grosso modo la forme de l'objet à reproduire ôn versneste la solution de sulfate de euivre dans ke moule &\ L'on (ait passer je coursal

9. Dans toutes ces opérahons, Les dbjeks sil Lens are Êes trou de ait ain d'éviter les taches que ferait Le conkaet des dogs, do"

GALYANOPLASTIE ET ÉLECTROCHIMIE. 1037

mater les pièces après les avoir passées à l'eau forte, — On obtient ce résultat en les plongeant dans un mélange d'acide sulfurique, d'acide azotique et de sulfate de zine, chauffé à 909 environ, On les passe ensuile au bain de blanehiment.

2° Cas des autres mélaux, — Les métaux autres que le cuivre et ses alliages né pourraient supporter ces diverses opérations sans être profondément allérés,

On décape l'argent en le dégraissant dans la potasse, en Le laissant quelques instants dans le bain de dérochage, puis en le frottant avec une brosse de erin et une bouillie de pierre ponce finement pulvérisée,

Le fer et l'acier sont passés à la patasse, puis immergés quelques instants dans de l'acide chlorhydrique,

Le zinc est dégraissé rapidement dans la polasse (qui le dissoudrait par un séjour prolongé), puis passé au bain de blanchiment.

Le plomb, l'étain et leurs alliages (métal blanc) sont passés rapidement à la potasse, puis frottés avec la ponce.

Rumanque. — Toutes ces opérations de décapage nécessitent une surveillance assidue, car un séjour trop prolongé dans les acides attaquerait inégalement la surface des pièces et produirait des pigüres *.

3 Amalgamalion des objets. — Les objets étant bien décapés sont rincés à grande eau dans une série de trois ou quatre baquets disposés en cascade, puis passés rapidement dans une solution très faible d'azotate de mercure, IL se dépose ainsi à leur surface une couche de mercure inappréciable à l'œil, mais qui augmente beaucoup l'adhérence de l'or ou de l'argent qu'on déposera.

4 Cuivrage pelliculaire. — Les objets en étain, en zinc et en fer se dorent on s'argentent mal directement, On est abligé de les recouvrir préalablement d’une couche trés mince de cuivre, On les suspend comme cathode dans un bain de cyanure double de cuivre et de potasse chauffé à 80° environ ; l'anode soluble est une lame de cuivre,

1054. Dorure galvanique. — On a beaucoup varié la composition des bains d'or. Les uns s'emploient à froid, les autres à chaud, II est préférable d'opérer à 80° environ,

Voici l'une des formules les plus employées :

Cyanure de potassium pur, . , . . . . . ..,., 50 grammes, Or réduit en chlorure neutre , , 4 - , . . , . . 10 — Eau distillée ou eau de source, . . - : . . , . . 10 litres,

Ce bain est placé dans une cuve de fonte émaillée qu'on chauffe au bain-marie ou à la vapeur, I permet d'obtenir dés couches d'or aussi épaisses que l'on veut,

Un bain de 1 gramme par litre dépose environ % centigrammes par heure sur 1 décimétre eube*,

1. Les bains acides dégageant des vapeurs dangereuses sont placés dans des cuves en grès, sous une hotte à bon tirage, Ces cuves reposent dans une sorte d'auge en maçonnerie recouverte de ciment où circule constamment de l'eau, de manière qu'on puisse rincer vivement les pièces au sortir de chaque bain.

2. Dans la dorure de la menue bijouterie, où l'on ne dépose que des couches très minces et où l'on a à dorer de très grandes quantités de cuivre, le bain précédent serait rapidement altéré par les traces de cuivre que dissout le eyanure pendant les premiers instants de l'opération.

On préfère alors le remplacer par le bain suivant :

Or en chlorure. . . 10 grammes, Sulfite de soude, . , 100 grammes, Cyanuré . , 4. , . 650 — Eau . . , , . . , 20 litres, Phosphate de sonde, 600

Ces deux derniers sels sont ajoutés pour favoriser \a dissolukon de X5E

1078 ÉLECTRIGITÉ DYNAMIQUE.

La force électromotrice et l'intensité du courant doivent étre très faibles I faut environ une chute de potentiel d'un demi-volt entre l'anade et ln cathode, et une densité de courant dé 1 ampère par 10 décimètres euhes de cathode.

L'anode est une lame d'or fin, qu'on plonge plus où moins dans Le bain pour faire varier la résistanse du circuit, et par suite l'intensité du courant. La cathode est formée par l'objet à dorer suspendu par un crochet dle euivre à une tringle de cuivre fixe.

Dès que l'épaisseur de la couche est un peu forte — 4 où 5 décigramumes 1 décimétre eube — Le dépôt devient mat et trreux : on le ramène su br en le frottant avec une brosse de fils de laiton très fins (grattebnsse),

Reswanques. — 1° Or jaune, — Le bain normal donne une dorure d'un bem

aune, Si le courant est trop intense, le dépôt prend une teinte

% Or rouge. — Pour obtenir l'or rouge, il suffit d'ajouter au bain du de cuivre : il se dépose alors un alliage d'or et de cuivré qui, suivant ls preportion du cuivre, prend toutes les teintes, depuis le rose pâle jusqu ronge vif.

5" Or vert, — L'or vert s'obtient en ajoutant au bain d'or du cyanure

4 Les quantités de cyanure de euivre ou d'argent à ajouter me peuvent pas être fixées d'une façon précise ; c'est à l'opérateur de faire varier Tour quantité et l'intensité du courant suivant là teinte qu'il veut obtenir.

1055. Argenture. — Le buin d'argenture est simplement une solution de eysnure double d'argent et de potassium contenant 10 ou 20 grammes d'argent par litre. I fonctionne à froid.

L'anode soluble est une lame d'argent pur,

Dans les établissements importants, le bain d'argenture est placé dans en grande cuve en bais, ou mienx en tôle doublée de gntta-percha-

Le courant doit avoir deux ou trois volts de force électromotrice et une des sité de #0 ampères par mêtre Carré de cathode,

On dépose ainsi très régulièrement des couches d'argent aussi épaisses qu'in le désire, Pour les couverts de table il faut au moins 5 grammes par pièce pour que l'argenture soit durable.

Rewanque, — 1* Brunissage. — En sortant du bain, les pièces ont nn aspéet terreux qu'on fait disparaître avec la gratiebosse; ensuite on les brunit.

Cette opération consiste à les frotter énergiquement avec une pierre d'agsie bien arrondie, sertie dans un manche en bois, et mouillée constamment ame l'eau de savon. Cette friction écrase les pores du métal et lui donne le belles d'un miroir,

On sèche bien les objots dans la sciure de bois blanc, —Ln soute de spin tacherait la dorure ou l'argenture à cause de la résine qu'elle renferme.

2° Argent oxydé. — Vieil argent. — On obtient l'argent dit oxydé en plongeast l'objet quelques instants dans une solution chaude de sulfure de potssstum qi produit une couche superticielle de sulfure d'argent noir. En nissnt'eette en face avec une gratlebosse de verre filé, on obtient le ton nommé wisil argent.

1056. Nickelure, — La nickelure a pris depuis quelques années ‘un dévelop ment considérable. |

On abtient un dépôt de nickel en plaçant les pièces comme enthode dass ter solution à 8° Baumé de sulfate double de nickel et d'ammonisque,

pour augmenter la conductibilité du bain; l'anode est une lame de platine. On renouvelle ce bain dès qu'il coumence à dorer rouge. Îl sert ensuite de bas d'or rouge jusqu'à son épuisement ecraxlex. « Le cuivre et ses alliages, l'argent et l'acier qi se Aotenl res ion ee bains, Les autres métaux EANATANNS, on 'hesove À'etie DS LE UT Eee"

GALVANOPLASTIE ET ÉLECTROCHIMIE. 1079

L'anode soluble est une lame de nickel,

La préparation des pièces pour la nickelure est d'autant plus minutiouse que généralement elles sont polies.

Leur polissage s'est effectué en usant les aspérités an moyen d'un disque de bois tournant à 1 500 où 1 600 tours à la minute, sur la tranche duquel est collée une bande de buffle qu'on saupoudre d'émeri:

Les pièces sont ensuite présentées à une brosse circulaire tournant avec Ja mème vitesse et qu'on enduit d'un mélange de chaux, de suif el de rouge (colcotar).

On les dégraisse à la benzine, puis on achève de leur donner le brillant avec un tampon de drap tournant toujours à Ia mûme vitesse et également enduit de matières grasses.

Il est donc de toute nécessité de bien dégraisser les pièces avant de les mettre au bain,

On n'obtient un dégraissage parfait des objets polis qn'en les frottant aveë une brosse double, trempée constamment dans un lait de chaux, jusqu'à ce que l'eau les mouille parfaitement, On les rinte alors et on les porte au bain.

Lorsque leur surface commence à se mater, l'épaisseur de nivkel est suffisante, On les sèche après les avoir rincées, et on ramène le brillant par un nouvel avivage au tampon de drap,

1057. Dépôts métalliques divers. — 1° Platine, — On se sert du bain suivant :

Platine transformé en chlorure, . . . , . .: . . . 10 grammes. Phosphate d'ammoniaque . . . . « , 4 4 4 = . s 100 —

— de sonde. .... 4.204 vohateie «1e, pus O0 Me Eau distillée .. 4 à ….4 « … sun à se ne re. 10 litres.

On fait bouillir jusqu'à ce que le précipité qui s'est formé soit dissous, que la liqueur devienne incolore et que l'on ne sente plus l'odeur d'armmoniaque.

L'anode est une lame de platine qui ne se dissout pas dans le bain.

On opère de préférence à 70° environ,

Le dépôt est toujours un peu noir, mais le brunissage lui donne le ton du platine laminé.

La platinure n'a que peu d'usages. L'emploi du platine comme protecteur d'un uutre métal contre l'attaque des acides n’est pas très bon, car le dépôt électrochimique est un métal poreux sous lequel le métal reste toujours en contact avec les substances corrosives, Toutefois le brunissage, en écrasant les pores du dépôt, augmente sa résistance aux acides,

® Étain. — On peut obtenir sur le cuivre ol ses allinges un bon dépôt d'étain d'une certaine épaisseur à l'aide du bain suivant :

Est distillée, : 3/02 METTRE 5 litres.

Pyrophasphate de soude , . , . , . . . , . . . . 50 grammes. Protochlorure d'étain fondu . . , . , « . . . . . 5 : —

L'anode soluble est une lame d'étain.

Depuis quelques années on étame les fils de cuivre qui servent aux canalisations électriques. On se sert du bain suivant :

Lessive de potasse à 8° Bammé . , . . . . . . . , 250 litres. Cyanure de polassimnm. , « . . 4 . . . « . . » . 100 grammes, Chlorure d'étain. . . . « . 4, 4 lu nus 60 —

1058. Sources d'électricité employées. — (in se sers si

fois des piles de Bunsen ou de Naniell. Mais aujourd'hui, dans le établissements importants, l'électricité est engendrée une machine dynamo-électrique (1045, 5"), construite de "éscon fl donner une grande intensité sous une faible chute de potentiel: 8 à 10 volts. Le moteur qui fait tourner la dynamo setianne même temps les tours à grattebosser, à polir et à brunir.

Dans le cas d'une telle installation, il est nécessiire de les bains en dérivation, et de mettre dans le eircuit de chage bain une résistance qu'on peut faire varier facilement, et ampère-mêtre.

Il est aussi d'une grande importance de placer sur le eireu général un brise-courant. Cet appareil se compose d'un éleetreaimant dans lequel passe le courant; une lame de fer ever d'un ressort antagoniste ferme le circuit lorsqu'elle est appliquée sur les pôles de l'électro. Si le courant de la machine vient à baisser. par suite d'un ralentissement du moteur où pour toute antre cause, le ressort éloigne la lame et le circuit reste ouvert. Sans est appareil, il pourrait arriver que la force contre-électromotrice 4 bains, résultant de la polarisation des électrodes, devienne plus grande que la force électromotrice de la dynamo, et les placés dans le bain se désargenteraïent ou se dénickéleraient.

1059. Applications diverses. — 1° Affinage du cuivre et d'autres mélaus.— Le cuivre déposé électrolytiquement est très pur, il possède une hanté cote tibilité et une grande duetilité.

On l'obtient industriellement en prenant, comme anodes d'un baïn de suite de cuivre, des lames de cuivre impur. En réglant convenablement le courant, le cuivre se dissout el va se déposer sur la cathode pendant. que jes fnmprretit tombent au fond de la cuve. Le même procédé permet aussi d'affiner les 20e que l'on obtient dans la métallurgie du cuivre. Il existe en France, en Ant terre, en Amérique, en Italie st en Allemagne une trentaine d'affineries, briquent ensemble 50 Lonnes de cuivre électrolytique par jour.

Des procédés analogues permettent d'affiner le plomb et le xine.

® Fabrication du bronze d'aluminium. — De nombreux procédés sont #2 en usage pour fabriquer l'aluminium par l'électrolyse.

Procédé Cowles. — M. Cowles utilise l'électricité à la fois comme soute chaleur et comme agent de décomposition.

Dans un four électrique constilué par une cuve rectangulaire en briques rfractaires on introduit du cuivre, du corindon et du charbon, puis deux grsset électrodes en charbon qui aboutissent au milieu du mélange. On envoie alter un courant de 3000 ampères sous 80 volts qui produit un sre A lequel fond le corindon, qui est alors décomposé par le charbon et par tricité. L'aluminium produit s'allie au cuivre en formant un brome nium, Cette opération dure une heure et l'on obtient kilogramme d'alumistee pour 46 chevaux-heure, |

Procédé Héroult. — Il est analogue au précédent ; il est employé à F ei

part Ü sets Procédé Minet. — Ce procdè oune Laibasisinsn vaut xs | 40002 environ, d'un mélange de crialithe et de sk msi La