Co mají společného žabí stehýnka, první elektrická baterie a galvanické pokovování? Odpověď nás zavede do 18. století k italskému vědci Luigimu Galvanimu. Jeho experimenty s elektřinou pomohly odstartovat výzkum, který později přispěl k rozvoji elektrochemie a moderních technologií povrchových úprav.
Experimenty, které změnily pohled na elektřinu
Italský lékař a fyziolog Luigi Galvani (1737–1798) se nezabýval ochranou kovů ani jejich povrchovými úpravami. Zajímal se o fungování nervů a svalů a o jejich reakce na elektrické podněty. Při experimentech s preparovanými žabími stehýnky pozoroval, že elektrické působení může vyvolat svalové stahy. Zkoumal přitom různé zdroje elektřiny i účinky propojení nervů a svalů kovovými vodiči. Galvani postupně dospěl k přesvědčení, že elektrické jevy vznikají také v samotných živočišných tkáních. Své poznatky publikoval v roce 1791 ve spise De viribus electricitatis in motu musculari commentarius. Jeho výzkum položil základy elektrofyziologie, tedy oboru, který se zabývá elektrickými vlastnostmi živých buněk a tkání.
Vědecký spor, ze kterého vzešla baterie
Galvaniho práce zaujala fyzika Alessandra Voltu. Ten při opakování experimentů zjistil, že důležitou roli může hrát také kontakt různých kovů prostřednictvím vodivého prostředí. Zatímco Galvani zdůrazňoval elektrické jevy v živočišných tkáních, Volta se zaměřil na vznik elektrického napětí při kontaktu různých materiálů. Dnes víme, že elektrické jevy skutečně probíhají v živých organismech, ale také že elektrochemické reakce mohou vytvářet elektrické napětí a proud. Vědecká diskuse přispěla k dalšímu výzkumu, který Voltu v roce 1800 přivedl k sestavení voltova sloupu – prvního prakticky využitelného zdroje elektrického proudu schopného dodávat proud po delší dobu.
Tento vynález znamenal zásadní posun. Vědci získali zdroj elektrického proudu, který mohli využívat při chemických experimentech. A právě zde začíná přímější cesta k elektrolytickému pokovování.
První pokusy s elektrolytickým pokovováním
Na počátku 19. století začali vědci zkoumat, jak lze elektrický proud využít k vylučování kovů z roztoků. Jedním z průkopníků byl italský chemik Luigi Valentino Brugnatelli. V roce 1803 popsal elektrolytické zlacení stříbrných předmětů s využitím elektrického proudu z voltova sloupu. Přestože pokusy s elektricky vyvolaným vylučováním kovů existovaly již dříve, Brugnatelliho práce patří k významným milníkům historie elektrolytického pokovování.
Další rozvoj přineslo 19. století. Výzkum elektrolýzy, zdokonalování elektrických zdrojů a vývoj vhodných elektrolytů postupně umožnily využívat pokovování také v průmyslovém měřítku. Významnou roli při komercializaci technologie sehráli například britští podnikatelé George a Henry Elkingtonové v první polovině 19. století.
Jak funguje galvanické pokovování dnes?
Princip elektrolytického pokovování spočívá ve vylučování kovového povlaku na vodivém povrchu působením elektrického proudu. Pokovovaný díl je obvykle zapojen jako katoda a ponořen do elektrolytu obsahujícího ionty nanášeného kovu. Při průchodu stejnosměrného proudu dochází na jeho povrchu k redukci kovových iontů a vytváření kovové vrstvy. Takto lze nanášet například zinkové, niklové, měděné nebo chromové povlaky. Podle použité technologie a požadovaných vlastností mohou galvanické povlaky sloužit k ochraně proti korozi, zvýšení odolnosti proti opotřebení, zajištění specifických elektrických vlastností nebo ke zlepšení vzhledu výrobků. Výslednou kvalitu ovlivňuje řada parametrů – příprava povrchu, složení a teplota elektrolytu, proudová hustota, doba pokovování i následné úpravy.
Důležité je také rozlišovat galvanické a žárové zinkování. Zatímco galvanické zinkování využívá elektrolytický proces, při žárovém zinkování se ocelové díly ponořují do roztaveného zinku. Obě technologie vytvářejí ochranné zinkové povlaky, ale odlišným způsobem.
Od historických experimentů k moderním galvanickým linkám
Dnešní galvanické pokovování je technologicky vyspělý proces, který propojuje poznatky elektrochemie, materiálového inženýrství a automatizace. Moderní galvanické linky umožňují přesné řízení procesních parametrů, kontrolu chemického složení lázní, automatizovanou manipulaci s výrobky i sledování kvality výsledných povlaků. Důraz se přitom klade nejen na kvalitu povrchových úprav, ale také na efektivitu výroby, spotřebu chemických přípravků, energetickou náročnost a splnění environmentálních požadavků.
A přestože Luigi Galvani galvanické pokovování nevynalezl, jeho jméno je s touto technologií spojeno dodnes. Experimenty se žabími stehýnky tak nepřímo přispěly k rozvoji oboru, který dnes hraje důležitou roli v průmyslové výrobě.
Zdroje např.:
Časopis Vesmír – Elektrické baterii je 210 let
