Статья: История создания гальванического производства
В Америке горячее цинкование, как и горячее лужение, получило развитие значительно позже, чем в Европе, лишь в самом конце XIX в.
Потребность в защитных металлических покрытиях особенно возросла в конце XVII – XVIII вв. Она была обусловлена, в основном, распространением железных изделий, легко подвергавшихся коррозии. Так, уже в 1725 г. Р. А. Реомюр писал: «Железо представляет собой самый легко разрушаемый (окислением) металл. Для предохранения железа от ржавчины принято покрывать его разными веществами: некоторые изделия обмасливаются, другие – золотятся (более ценные); некоторые промышленники бронзируют железные предметы. Впрочем полагают, что самым простым способом будет покрывание поверхности железа слоем олова».
Таким образом, гальванопластика являлась не единственным возможным источником технологического процесса нанесения гальванических покрытий, посколку к моменту ее изобретения уже существовали различные промышленные способы получения покрытий.
Первые опыты по электроосаждению металлов
(1880 гг. – 1838 г.) Другим направлением, зародившимся на рубеже XIX–XX вв. и также подготовившим предпосылки для создания гальванического производства, были исследования в области «гальванического электричества» (как его называли вплоть до 1833 г., когда работами М. Фарадея была окончательно установлена единая природа электрического тока, независимо от способа, которым он был получен). В отличие от первого, чисто практического направления, эти работы носили вначале целиком научный характер, являясь продолжением исследований по выяснению связи между химическими и электрическими явлениями, существование которой было предположено в 1780 г. Однако до начала XIX в. эту идею не удавалось подтвердить экспериментально, так как все известные источники тока – электрические машины, электрофоры и т. п. – обладали одним общим недостатком: давали электрическую энергию высокого напряжения при малом количестве электричества. Поскольку именно от величины последнего параметра зависит возможность осуществления электрохимических процессов, то какое-то время их не удавалось зафиксировать.
Успехи в этом направлении были достигнуты лишь после 1800 г., сразу же после изобретения А. Вольта нового источника тока – вольтова столба. Его качественным отличием от известных ранее аппаратов была способность в течение довольно длительного времени давать медленно падающий по величине ток. Первыми исследователями, испытавшими свойство «гальванического электричества» разлагать различные растворы, стали англичане У. Николсон и А. Карлейль, а также ученик и друг Вольта итальянец Л. Бруньятелли. Однако по мере того, как принцип конструкции вольтова столба становился известен в разных странах, к ним присоединялись и другие экспериментаторы: В. Крюйкшанк, У. Волластон (Англия); В. Бекман, И. В. Риттер (Германия); И. Г. Ган (Швеция); В. В. Петров (Россия); Дж. Вудхаус (США) и др.
Вначале не проводили целенаправленных экспериментов по выделению металлов электрическим током. Электролизу подвергали самые различные растворы: кислот, щелочей, солей. Тем не менее именно в области электроосаждения металлов в первые же годы XIX в. были достигнуты наиболее впечатляющие успехи. За период с 1800 по 1804 гг. при помощи вольтова столба было выделено одиннадцать металлов и один сплав, то есть получены почти все металлы, которые составили впоследствии основу гальванотехники.
Правда, как отмечал в 1840 г. изобретатель гальванопластики Б. С. Якоби, внимательно ознакомившийся с работами предшественников, практической значимости эти исследования не представляли: «Обыкновенно металлы получались в виде порошка, более или менее мелких кристаллов в виде листочков и, при самых благоприятных обстоятельствах, в виде шишек или бородавок, сросшихся вместе. Здесь случай играл всегда важную роль или, лучше сказать, тогда еще не довольно известны были сложные законы этих образований».
В этом ряду все же выделялись две работы. Первая была выполнена известным английским естествоиспытателем, членом Лондонского Королевского общества У. Волластоном. В 1801 г. он получил слой меди на серебре, настолько плотный, что вполне мог выдерживать полировку. Однако, сама постановка его исследований только подтверждает их чисто научный характер, поскольку с любой другой точки зрения покрытие серебра медью не имеет никакого практического смысла.
Другой работой были эксперименты Л. В. Бруньятелли. Этот исследователь провел целую серию опытов по выделению различных металлов электрохимическим путем. В течение 1803–1805 гг. ему удалось получить отложения Ag, Au, Hg, Cu, Co, Pt, As. Однако наибольшим успехом увенчались предпринятые в 1803 г. опыты по гальваническому золочению, в результате которых он «отлично вызолотил» две серебрянные медали “погрузив их в насыщенный раствор нашатырного золота и сообщив их посредством стальной проволоки с отрицательным полюсом вольтова столба”. Именно эти эксперименты историки химии считают первыми удачными опытами в области электроосаждения металлов.
Таким образом, в работах Волластона и Бруньятелли впервые шла речь не об осадках произвольного вида, а о нанесении слоя металла.
Впоследствии многие исследователи пытались повторить опыты Бруньятелли. Но все они потерпели неудачу и отнесли ее за счет неясности описания условий проведения процесса: “большая часть его описаний до того темна, что представляется совершенно невозможным воспроизвести его опыты”. Некоторых экспериментаторов это обстоятельство заставило даже усомниться в правдивости ученого.
Необходимо отметить следующее важное обстоятельство: возможно, что именно в случае с Бруньятелли последующие экспериментаторы впервые столкнулись с трудностями, связанными с отсутствием выработанной формы описания условий проведения процесса, и потому не смогли воспроизвести оригинальные результаты.
Первое десятилетие XIX в. можно назвать своеобразным этапом в истории электроосаждения металлов, который завершился блестящими экспериментами Г. Дэви, получившего натрий и калий из расплавов их щелочей. Подведем его итоги.
В результате опытов У. Волластона и Л. Бруньятелли была показана принципиальная возможность нанесения металлических слоев путем электролиза. Но в то время полученное знание еще не могло привести к созданию технологического процесса электроосаждения металлов, и попытки его разработки остались на уровне единичных экспериментов. Это объяснялось несколькими причинами.
Первая заключалась в том, что вплоть до конца 1830-х – начала 1840-х гг. в работах по электроосаждению металлов не видели какой-либо практической значимости, не связывая их с уже существовавшей потребностью в металлических покрытиях.
Другой причиной было отсутствие подходящих источников тока. Единственным доступным источником вплоть до 1830-х гг. был вольтов столб. Этот прибор был неудобен для исследовательской работы и совершенно не подходил для практических целей, так как давал слабый, быстро уменьшающийся по величине ток. Получение с его помощью слоя металла достаточной толщины являлось сложной технологической задачей и требовало длительного времени. Стало очевидно, что располагая лишь вольтовым столбом, особенно его первыми моделями, продвинуться дальше лабораторных опытов по электроосаждению металлов невозможно, так как, не давая воспроизводимых результатов, он не позволял правильно наметить путь проведения процесса.
Это касалось всех экспериментов с электрическим током, поэтому уже с конца 1810-х гг. внимание исследователей сосредоточилось на усовершенствовании и разработке источников тока.