Galvanisieren – metallisch veredeln

Galvanisieren - ein faszinierendes Hobby

Als "Galvanisieren" oder Galvanotechnik wird ein Verfahren bezeichnet, bei dem mittels Strom in einem Bad enthaltene Metallteile auf einem meist anderen Metall aufgetragen werden.  Dieses nennt man Elektrolyse.

Durch eine positive Ladung (Kathode) des zu beschichtenden Metalls setzen sich daran die negativ geladenen Metallionen aus der Flüssigkeit (Elektrolyt) ab. Damit das Elektrolyt nicht neutralisiert wird, indem es keine entsprechenden Metallionen mehr enthält, wird zusätzlich am Pluspol (Anode) der Spannungsversorgung das Metall, mit dem beschichtet werden soll, angeschlossen und in das Elektrolyt getaucht. Je nach Beschichtung und Elektrolyt wird eine andere Anode benötigt, die das notwendige Metall enthält.

Da beim Galvanisieren häufig ein edleres Metall aufgetragen wird, bezeichnet man diesen Vorgang auch als Oberflächenveredelung. Diese findet neben der optischen Aufwertung vor allem als Rostschutz ihre Verwendung. Im Privatgebrauch und als Hobby wird die Galvanotechnik häufig zur optischen Veredelung durch das Versilbern oder Vergolden eingesetzt. Die verwendeten Elektrolyte besitzen keine hohen Konzentrationen und sind bei einem sachgemäßen Umgang ungefährlich.

Welche Vorteile hat das Galvanisieren?

Durch das Galvanisieren mit einem anderen Metall sollen die besseren Eigenschaften des Elektrolyts genutzt werden. Dieses kann verschiedene Gründe und unterschiedlichen Nutzen haben.

Das Vergolden von Besteck dient nicht nur der besseren Optik. Gold ist absolut geschmacksneutral und beeinflusst somit nicht den Geschmack der Speisen. Beim Modeschmuck steht hingegen nur das Aussehen im Vordergrund. Gold und Silber sind kostspielig, daher ist ein dünner Überzug der edlen Metalle deutlich günstiger und der Unterschied nicht zu sehen. Weitere besonders gute Eigenschaften von Gold sind seine elektrische Leitfähigkeit und der natürliche Schutz gegen Korrosion, die man sich generell gerne bei vergoldeten Kabelanschlüssen zunutze macht: Die Kontakte rosten nicht und sichern eine störungsfreie Signalübertragung.

Praktisch, wie auch schöner anzusehen, sind verchromte Stahlteile. Sie sehen wertiger aus, lassen sich leicht polieren und bieten einen guten Korrosionsschutz. Daher wird das Verfahren gerne an sichtbaren Metallteilen von Fahrzeugen verwendet.

Die Geschichte des Galvanisierens

Diese ist eng verbunden mit dem Namen Moritz Hermann von Jacobi (1801–1874), der gemeinhin als Begründer der Galvanotechnik gilt. Auf elektrolytischem Wege stellte er Kopien von Münzen her.

M. H. Jacobi veröffentlichte das erste Buch "Die Galvano-Plastik" (etwa 1838), welches im Deutschen Museum in München eingesehen werden kann. Er legte eine umfangreiche Untersuchung bezüglich der Abformung von Münzen und anderen Gegenständen durch elektrolytische Abscheidung von Metallen mit Hilfe von Strom vor.

Das Prinzip ist recht einfach und zeigt auch, wie man einen Nichtleiter zu einem Leiter machen kann, was unabdingbar für eine Galvanisierung ist. Von einem Objekt wird eine Form hergestellt in die beispielsweise heißes Wachs gegossen wird. Das so entstandene Werkstück wird mit Graphit bestäubt, sodass es elektrisch leitend wird. Stellt man nun dieses Objekt in ein Kupferbad, so wandern durch Elektrolyse Kupferionen zum Objekt, die sich dort ablagern. Das Werkstück bildet hier die Kathode.

Die Württembergische Metallwarenfabrik (WMF) galvanisierte bereits seit 1853 in Geislingen. Ein Beispiel für die galvanische Kunstfertigkeit ist beispielsweise eine Reproduktion von Ghibertis "Paradiestür", die als Replikat auf dem Werksgelände von WMF zu sehen ist.

Ende des 19. Jahrhunderts wurden beispielsweise durch Verchromen oder durch Vernickeln die in nahezu allen Haushalten eingesetzten gusseisernen Öfen haltbarer gemacht, da naturgemäß die Oberfläche vor Feuchtigkeit geschützt werden musste. Neben Graphit und Emaille war ab dieser Zeit die Galvanisierung ein gebräuchliches Verfahren zum Schutz vor Verrostung. Eng damit verbunden ist der Name Robert Wilhelm Bunsen, der als erster in Deutschland (um 1854) Chrom elektrisch abgeschieden hat.

Nachdem in Kriegszeiten (1915–1918) Nickel, Kupfer und Messing knapp waren, wurden Ersatzverfahren in großem Stil eingesetzt. So wurde die Verkobaltung als gebräuchliche Alternative eingesetzt. Ebenfalls gebräuchlich: das Verzinken, da Zink damals kein "bewirtschaftetes" Metall darstellte.

Vorbehandlung nicht leitfähiger Materialien durch Trocknung

Gegenstände, die Feuchtigkeit enthalten, wie beispielsweise Blätter, müssen vorher getrocknet werden. Dieses wird durch Pressung mit einem saugfähigen Material oder durch langsame Trocknung in einem Ofen (50 Grad über mehrere Stunden) erreicht. So lassen sich Blätter sehr gut zwischen zwei Büchern und saugfähigem Papier trocknen. Dickere Gegenstände, wie Äste oder Tannenzapfen, trocknen besser über Tage in einer kleinen Sandkiste. Quarzsand eignet sich hervorragend dafür. Dieser lässt sich sehr günstig im Baumarkt erwerben. Der Trockeneffekt wird beschleunigt, indem die Sandkiste (kann auch ein größerer Topf sein) über 4 bis 6 Stunden bei 100 Grad im Ofen erwärmt und getrocknet wird. Anschließend können Silberlack oder Graphit aufgetragen werden.

Steckernetzteil

Die Spannungsversorgung

Die Spannungsversorgung sollte mittels Steckernetzteil oder einer anderen stationären Stromquelle erfolgen. Batterien eignen sich nur in Ausnahmefällen und für kurze Galvanisierungsvorgänge. Es muss ein stetiger und vor allen Dingen konstanter Stromfluss gewährleistet sein, für den sich besonders stabilisierte Netzteile eignen.

Die benötigte Spannung wird entweder am verstellbaren Steckernetzteil oder mittels Vorwiderstände eingestellt und richtet sich nach der Größe des Objekts und dem verwendeten Elektrolyt.

Der fortgeschrittene Anwender wird ein regelbares Netzteil mit einstellbarer Stromstärke in Verwendung nutzen und die eingestellten Werte mit einem Messgerät prüfen. Mit etwas Übung und einigen Versuchen lassen sich schnell die benötigten Werte ermitteln.

Techniken des Galvanisierens

Das Prinzip des Galvanisierens wurde bereits zu Beginn dieses Beitrags erläutert. Jedoch bietet das Bad in einem Elektrolyt nur begrenzte Möglichkeiten. Dürfen Werkstücke nur teilweise behandelt werden oder sind sie enorm groß, muss eine andere Möglichkeit gefunden werden. Daher existieren zwei unterschiedliche Varianten der Galvanisierung.

Bei der Tampon-Galvanisierung wird das Elektrolyt mittels eines Schwammes unter Spannung aufgetragen. Dieses Verfahren wendet man bei großen Objekten an oder auch bei Objekten, die nur teilweise galvanisiert werden sollen. Mit der Tauchbad-Galvanisierung wird das komplette Objekt in ein Tauchbad gegeben und in diesem galvanisiert. Im Hobbybereich eignet sich dieses Verfahren nur für relativ kleine Gegenstände.

Elektrolyt Gold

Beide Verfahren unterliegen jedoch einer ähnlichen Vorgehensweise:

1. Säubern

Der zu galvanisierende Gegenstand bildet die Kathode und muss absolut sauber sein. Ist der Gegenstand aus Metall, so sollte dieser gründlichst mit Metallputzmittel gereinigt und bei Bedarf poliert oder geschliffen werden. Da der neue Metallauftrag auf der gesamten Oberfläche gleichmäßig erfolgt, sind vorhandene Kratzer auch später noch sichtbar.

2. Entfetten

Für eine sichere Haftung muss das Werkstück absolut fettfrei sein. Optimal ist der Gebrauch eines Entfetters oder Alkohol – für einfache glatte Flächen kann ebenso Spülmittel verwendet werden.

3. Spülen und Trocknen

Hierdurch werden mögliche Rückstände von Verunreinigungen oder Entfettern entfernt und die Oberfläche neutralisiert.

4. Elektrisch leitfähig machen

Wenn der zu galvanisierende Gegenstand nicht elektrisch leitfähig ist, so muss dieser mit Silberleitlack oder Graphit versehen werden. Diesen trägt man ganz fein mit einem Pinsel oder im Sprühverfahren auf.

5. Variante 1 – Galvanisieren im Tauchbad

Der zu galvanisierende Gegenstand wird als Kathode an den Minuspol der Spannungsquelle angeschlossen. Am Pluspol erfolgt der Anschluss der Anode passend zum Galvanisierverfahren. Beim Verkupfern ist dies eine Kupferplatte und beim Vernickeln entsprechend eine Nickelplatte. Zur Vergoldung und Versilberung wird eine Edelstahlplatte verwendet. Im Gegensatz zur Kupfer- und Nickelplatte erschöpft sich nach einer gewissen Zeit bei der Verwendung der Edelstahlplatte das Elektrolyt.

Der zu galvanisierende Gegenstand wird nun in das Elektrolytbad eingetaucht und die Galvanisierung kann unter der angegebenen Spannung erfolgen.

Elektrolytanzulegende SpannungAnode
Kupfer1 - 3 VoltKupfer
Nickel2 - 4 VoltNickel
Gold2 - 3 VoltEdelstahl
Silber1 - 3 VoltEdelstahl

5. Variante 2 – Galvanisieren im Tamponverfahren

Handgalvanisier- und Ergänzungs-Set

Dieses Verfahren bietet sich für große Gegenstände, für die Teilgalvanisierung und auch für die Vergoldung an, da hier der Verbrauch an wertvollem Material am geringsten ist.

Zunächst muss das richtige Schwämmchen gewählt und im Wasser eingeweicht werden. So wird für Gold das Gelbe und für Silber das Rote verwendet. Dieses wird anschließend auf dem Galvanisierungskopf des Handgalvanisierers eingehängt. Der zu galvanisierende Gegenstand wird mit der Krokodilklemme am Handgalvanisierer angeschlossen und das Schwämmchen in das entsprechende Elektrolyt getaucht.

Anschließend bewegt man das Schwämmchen mit leichtem Druck über den zu galvanisierenden Gegenstand. Bitte daran denken, dass hier ein elektrochemisches Verfahren zum Einsatz kommt: Es muss ein gleichmäßiger Stromfluss stattfinden, also nicht verkanten oder ruckeln. Galvanisieren braucht seine Zeit.

Zwischendurch muss das Schwämmchen immer wieder in das Elektrolyt getaucht werden. Dort saugt es sich mit dem Elektrolyt voll und gibt es am Objekt ab.

6. Nachbehandlung

Nach der Galvanisierung sollte das Objekt erst mit Seifenlauge und anschließend mit Wasser gründlich gespült werden, sodass es von allen Rückständen befreit wird. Bei Bedarf verbessert ein anschließendes Polieren das Aussehen. Bedenken Sie jedoch, dass die aufgetragene Metallschicht sehr dünn ist und bereits mit einem groben Scheuermittel beschädigt werden kann.

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Bildnachweis
  1. "Kupferkugeln vor und nach dem Galvanisieren" (Kupfer) von Aatze78, Wikimedia Commons, Lizenz: CC BY-SA 3.0, zugeschnitten, Farbkorrektur

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