Расчет гальванических батарей

Для успешного золочения или серебрения, т. е. чтобы золото и серебро отлагалось на изделиях ровным слоем и прочно приставало к поверхности изделий, необходимо рассчитать, сколько в каждом данном случае необходимо взять элементов для составления гальванической батареи и как эти элементы соединить между собой, т. е. последовательно или параллельно. При этом руководствуются следующими правилами.
1) Для разложения ванн золочения или серебрения достаточно электродвигательной силы 2 элементов Бунзена или 4 элементов Даниэля, для серебряных же ванн достаточно 1 элемента Бунзена или 2 элементов Даниэля.
2) Для правильности отложения золота или серебра на изделиях необходимо, чтобы поверхность всех цинков, входящих в элементы, приблизительно равнялась бы поверхности изделий.
Положим, что нам нужно позолотить с одной стороны серебряную бляху, длина которой 16 вершков**, а ширина 8 вершков. Поверхность золочения в данном случае будет 16х8=128 квадратных вершков. Так как поверхность цинка одного элемента Бунзена приблизительно равняется 60 квадратным вершкам, то для равенства поверхностей цинков и бляхи необходимо взять два элемента и соединить их параллельно. Теперь если принять во внимание, что для золочения необходима электродвигательная сила 2 элементов Бунзена, то станет ясно, что в данном случае нужно взять две группы

* Вообще, металлы хорошо проводят электричество; стекло, шелк, смола- плохо; жндкости же имеют разную проводимость. Изолированная проволока для соединения элементов с ванной необходима, потому что иначе прн случайном соприкосновении между собой проволок, идущих от анода и катода, ток не дошел бы до ванны. Изолированная проволока, элементы и другие принадлежности, как например, клеммы (зажимы), имеются и продаже в магазинах электрических прннадлежностей. **Вершок - старинная мера длины,равная 4 1/2 см.

элементов Бунзена, каждую группу составить из двух элементов, соединенных параллельно, и группы соединить между собой последовательно*.
Если бляху вышеуказанных размеров нужно позолотить с обеих сторон, то поверхность, подлежащая золочению, будет вдвое больше, т. е. 2х128=256 квадр. вершков; в этом случае число групп элементов останется то же, что и в предыдущем, число же элементов в каждой группе, соединенных параллельно, потребуется вдвое больше, т. е. элементов Бунзена в каждой группе нужно взять по 4 штуки.
Если медную бляху тех же размеров 1бх8=128 квадратных вершков надо посеребрить, то число групп элементов потребуется вдвое меньше, чем для золочения; число же элементов, соединенных параллельно в каждой группе, останется то же самое.

Вместилища для ванн

Растворы, служащие для золочения и серебрения, называются, вообще ваннами и помещаются в глиняные, стеклянные, фарфоровые, чугунные, эмалированные сосуды или, наконец, в деревянные, внутри высмоленные ящики (смесь из равных частей смолы и канифоли кипятят с небольшим количеством льняного масла и ею обмазывают стенки ящика), вместо осмоливания стенки ящика внутри обкладывают листами гуттаперчи или покрывают лаком, составленным из равных частей гуттаперчи и канифоли**
Если пользуются чугунным сосудом для ванны, то медные палочки а и 6 (фиг. 38 табл. V), к которым подвешивается золотая или серебряная пластинка, и вещи, подлежащие золочению или серебрению, не кладут непосредственно на края сосуда, а подкладывают под них куски гуттаперчи или деревянные просмоленные подкладки, т. е. изолируют палочки а и 6 от стенок сосуда.
Это необходимо делать в виду того, что чугун хорошо проводит электричество и, следовательно, без изоляции ток пошел бы от палочки 6 к палочке а через стенки сосуда, минуя раствор, и разложение ванны не происходило бы.

*Так как поверхность цинков у элементов Даниэля меньше, чем у Бунзена, то элементов Даниэля потребуется взять больше для составления каждой группы; равным образом и число групп, соединенных последовательно, также придется взять большее.
**Сосуды, в которые наливаются ванны золочения или серебрения, часто также называются ваннами.

6. Общие правила для гальванического золочения и серебрения*

1) Предметы, подлежащие золочению или серебрению, должны быть хорошо очищены и промыты. Перед самым погружением в раствор ванны вещи нужно продержать несколько секунд в чистой воде, слегка сотрясая их, чтобы удалить пузырьки воздуха, приставшие к их поверхности.
2) Материалы, служащие для приготовления ванн, должны быть чистыми и вода дистиллированная или по крайней мере дождевая или речная, но прокипяченная и профильтрованная.
3) Вещи, которые нужно покрыть золотом или серебром, погружаются в ванну и соединяются медной проволокой с катодом, т. е. отрицательным полюсом элемента или батареи, проволока же от анода, т. е. от положительного полюса, соединяется с золотой (при золочении) или серебряной (при серебрении) пластинкой, которая также погружается в ванну; эта пластинка при действии ванны растворяется в ней и пополняет убыль золота и серебра в ванне.
4) Соединение медных проволок с анодом и катодом батареи и с вещами, подлежащими покрытию, а равно и с пластинкой, опускаемой в ванну, должно быть возможно плотным, что достигается при помощи медных кламеров (зажимов), а также тугим обвиванием конца проволоки вокруг какой-либо вещи**. Кроме того, необходимо, чтобы конец проволоки и то место вещи или пластинки, к которому прикрепляется проволока, были вполне очищены от грязи и жира.
5) Медные проволоки, служащие для соединения батареи с ванной или, как говорят, проводники берут обыкновенно изолированные. В тех местах, где проволока соединяется с батареей или с вещами и пластинкой, изоляционный слой должен быть очищен. Если же взята неизолированная проволока, то во всяком случае те части ее, которые погружаются в раствор ванны (для подвешивания вещей и пластинки), должны быть покрыты изолирующим веществом, например лаком или воском, но и при этом самый конец проволоки, которыи соприкасается с вещью или пластинкой, должен быть совершенно чистым и не покрываться ни лаком, ни воском***. Изоляция лаком или воском

*Эти же правила служат для гальванического никелирования, покрывания медью и другими металлами. Правила заимствуем из книги "Паяние и покрытие одних металлов другими" доктора Л. Симонова. В этой книге весьма обстоятельно излагаются способы лужении, золочения, серебрения, никелирования и проч.
** Иногда для прочности соединения концы проволоки, идущей от анода и катода, припаиваются к изделию и к пластинке.
***Лак берется из гуттаперчи и канифоли или спиртный лак нз гуммилака. Для покрытия воском подогретая проволока погружается в расплавленный воск.

предупреждает растворение проволоки в ванне, что особенно вредно, так как медь проволоки будет осаждаться на вещи.
6) Погружать вещь в раствор ванны лучше всего уже после того, как электрический ток замкнут, т. е. когда обе проволоки от полюсов батареи соединены с вещью и металлической пластинкой (или металлическими палочками а и б, на которых висят вещи и пластинка) (см. фиг. 38 табл. V).
7) Если в раствор погружается разом несколько вещей, то они должны висеть, по возможности, на одинаковых расстояниях между собой и от прикрепленных к аноду пластинок, ни в коем случае не прикасаясь друг к другу (среднее расстояние от 2 до 6 дюймов)*.
8) Покрываемые вещи располагаются параллельно золотой или серебряной пластинке. Когда вещь должна быть покрыта со всех сторон, то ее нужно через равные промежутки времени попеременно поворачивать к пластинке то одной, то другой, то третьей стороной, а еще лучше расположить пластинки от анода по обеим сторонам вещи; если же вещь круглая, то даже окружить ее пластинками от анода, погрузив ее, например, посередине соединенного с анодом металлического кольца, на котором висят кругообразно расположенные пластинки. Если нужно сразу золотить или серебрить много вещей, например ложек, то располагают на краях ванны (фиг. 38 табл. V) вместо одной несколько медных палок 6, на которых подвешивают золотые или серебряные пластинки; между этими же пластинками на других медных палках а подвешивают ложки; таким образом, ложхи будут обращены с двух сторон к пластинкам. Палки 6, на которых подвешены пластинки, соединяются между собой и затем с анодом батареи с помощью медной проволоки; другие же палки а, на которых подвешены ложки, по краям соединяются между собой и затем с катодом батареи. При наличии на поверхности вещи больших углублений к последним полезно по временам приближать кусок золотой или серебряной проволоки, соединенной с помощью медной проволоки с анодом, т. е. употреблять подвижный ручной анод; тах как в этом случае медную проволоку надо брать рукой, она должна быть изолированная.
9) Поверхность золотых или серебряных пластинок, висящих на аноде, должна быть приблизительно равной поверхности покрываемых вещей.
10) Для равномерного покрывания золотом или серебром, если требуется отложение толстого слоя этих металлов, вещь следует по временам вынимать из ванны и растирать медной или стальной щеткой или, как говорят, крацовать и затем снова опускать в ванну.

*Палочки а и 6 (фиг. 38 табл. V), соединяемые с анодом и катодом батареи, часто называют также анодом и катодом, поэтому говорят, что изделия подвешиваются в ванне у катода, а пластинка у анода.

11) Сила гальванического (электрического) тока должна быть достаточна, но не слишком значительна.
О надлежащей силе тока можно судить по равномерному ходу покрытия вещи золотом или серебром. Если ток слаб, то вещь покрывается плохо; при слишком сильном токе в растворе образуется порошковатый осадок, а слой золота или серебра, покрывающий вещь, имеет не гладкую, а грубо- зернистую поверхность. Значительного образования газов не должно быть, но легкое равномерное выделение пузырьков газа у катода может служить хорошим признаком. Обыкновенно в начале операции следует действовать более слабым током и усиливать последний только тогда, когда вещь уже покрылась легким слоем металла. Усиление тока производится или введением лишних элементов (с последовательным соединением), или подогреванием ванны, или при- ближением золотой или серебряной пластинки к покрываемой вещи, или, наконец, увеличением проводимости раствора, например, прибавляя в ванну цианистого калия*.
12) Определить количество отложившегося на изделии золота или серебра не трудно: стоит только сравнить вес изделия до и после покрытия.
13) Никогда не следует в один и тот же раствор погружать для золочения и серебрения вещи из различнык металлов, например стальные рядом с медными. Каждый металл должен быть погружен в отдельную, для него приготовленную ванну.

Гальваническое серебрение

Ванны серебрения. Для серебрениа толстым слоем (серебрение по весу) ванна составляется по одному из следующих двух рецептов:
а) цианистого калия 40 ч.
чистого серебра (в форме хлористого cepeбpa) 25 ч.
чистой воды 1000 ч.
6) цианистого калия 25 ч.
чистого серебра (в форме цианистого cepeбpa) 25 ч.
чистой воды 1000 ч.
Для приготовления первой ванны, т. е. с хлористым серебром, нужно 25 ч. чистого серебра растворить в химически чистой азотной кислоте и осадить из раствора с помощью соляной кислоты или поваренной соли хлористое серебро**. Хлористое серебро хорошо промывают и затем вносят в раствор 40 ч. цианистого калия в 1000 ч. воды. Через некоторое время хлористое серебро растворится и

*Чем больше цианистого калии находится в растворе ванны, тем она лучше проводит гальванический ток. **См. статью "Приготовление хлористого серебра"

получится светлая жидкость; ее кипятят в течение часа (на место испаряющейся воды добавляют столько же свежей). При этом выделяется незначительное количество черного осадка, содержащего серебро. Бесцветный раствор отфильтровывают от осадка. Этот раствор и будет представлять собой ванну серебрения.
Вторую ванну приготовляют таким образом: растворяют 25 частей чистого серебра в химически чистой азотной кислоте и получают раствор азотнокислого серебра; его выпаривают досуха. Полученные кристаллы азотнокислого серебра растворяют в чистой воде и прибавляют раствора цианистого калия в воде; сейчас же в жидкости появится белый осадок, вследствие образования нерастворимого цианистого серебра. При осаждении цианистого серебра поступают так же, как и при осаждении хлористого серебра, т. е. после приливания цианистого калия перемешивают жидкость палочкой и дают появившемуся осадку собраться на дне; затем опять приливают раствора цианистого калия, помешивают и дают осадку собраться на дне, и так далее, пока, наконец, последние прилитые капли раствора цианистого калия уже не произведут в растворе азотнокислого серебра не только осадка, но даже никакой мути*.
Когда все серебро выделится в виде цианистого серебра, последнее промывается несколько раз водой и затем вносится в раствор 25 ч. цианистого калия в 1000 ч. воды.
Для обыкновенного гальванического серебрения применяется такая ванна:
цианистого калия 20 ч. азотнокислого серебра 16 ч.
чистой воды 1000 ч.
Для получения этой ванны азотнокислое серебро и цианистый калий растворяют в воде и оба раствора между собой смешивают.
Если готового азотнокислого серебра нет под руками, то его получают из чистого серебра, растворяя 10 ч. серебра в азотной кислоте и выпаривая раствор досуха**
Можно пользоваться еще такой ванной: хлористого серебра 10 ч.
серноватистокислого натрия 100 ч.
чистой воды 1000 ч.
Сначала в воде растворяют серноватистокислый натрий, а затем прибавляют хлористое серебро. Эта ванна хуже действует, чем предыдущая, но удобна в том отношении, что составляется без

*Приливать цианистого калия надо понемногу, чтобы ие прибавить лишнее количество; в особенности нужно быть осторожным с последней порцией, приливая ее каплями, потому что если прилить лишнее, то часть осадка цианистого серебра растворится.
**См. статью "Получение азотнокислого серебра"

цианистого калия, который очень ядовит и потому требует осторожного обращения.
Работа серебрения. Очищенные и подортученные изделия погружаются в ванну серебрения; одновременно с этим в ту же ванну погружается и серебряная пластинка и тотчас же замыкается гальванический ток; изделия соединяются с катодом элемента или батареи, а серебряная пластинка с анодом. Если сила тока достаточна, то по истечении десяти минут изделия должны покрыться тонкозернистым матовым белым слоем серебра. Если слой грубозернист, то гальваническии ток слишком силен и, следовательно, его надо уменьшить, что достигают, уменьшая число элементов в последовательном соединении, например, вместо двух элементов берут только один; можно также уменьшить силу тока, удаляя в ванне изделия от серебряной пластинки или, наконец, охлаждая ванну (если она была нагрета). Если осаждающийся слой серебра на изделиях имеет вид бледно-серого порошковатого налета, то гальванический ток слишком слаб и, следовательно, надо прибавить в последовательном соединении один элемент (или одну группу элементов), приблизить серебряную пластинку к изделиям или подогреть ванну. Кроме силы тока, на качество отложения серебра влияет еще количество раствора цианистого калия в ванне, а именно: если по истечении нескольких минут пребывания в ванне изделия у катода и серебряная пластинка у анода покроются грязным сероватым или черноватым налетом, то это значит, что в растворе мало цианистого калия; в таком случае надо изделия вынуть, прибавить в ванну несколько кусочков цианистого калия и перемешать раствор; когда цианистый калий растворится, снова погружают изделия. Если в ванне находится слишком много цианистого калия, то слой серебра, отлагающийся на изделиях, и пластинка у анода будут серебряно-блестящими, но принимают синеватый оттенок, тогда следует прибавить в раствор цианистого серебра*.
Минут через двадцать после погружения изделия вынимают из ванны и чистят проволочной щеткой. Если при этом серебро не отстает, то изделия погружают на очень короткое время в раствор азотнокислой ртути (подортучивают) и затем снова вносят в ванну серебрения**. Если же при чистке щеткой серебро отстает, то это указывает, что или изделия были плохо очищены, или гальванический ток очень силен; в первом случае серебро счищают щеткой и изделия

*Способ получения цианистого серебра описан в статье "Ванны серебрения" **В этом случае для подортучнвання пользуются слабым раствором азотнокислой ртути: берут 2 ч. продажной азотнокислой ртути и растворяют ее в 1000 ч. воды. Вынув изделия нз раствора, нужно их, прежде чем погрузить в ванну серебрения, промыть в чистой воде, потому что иначе можно загрязнить ртутью ванну серебрения.

подвергают очистке, подортучивают и тогда погружают в ванну серебрения; во втором случае после крацовки щеткой изделия пorpyжают в ванну серебрения, ослабив предварительно гальванический ток.
При вынимании изделий из ванны и при погружении их в ванну, а также при чистке щеткой нельзя прикасаться к изделиям руками, потому что иначе получатся жирные пятна и серебрение на этих местах не выйдет. Если же на изделиях получились жирные пятна, их надо отмыть бензином, потом прополоскать изделия в воде, после чего уже можно погрузить в ванну серебрения.
После четырех часов действия тока на изделиях отлагается достаточный слой серебра для матового серебрения. Если же их нужно еще полировать, то лучше серебрение продолжить для осаждения более толстого слоя серебра. Чтобы отложение серебра проис-.ходило равномерно, изделия нужно во время серебрения поворачивать к серебряной пластинке разными сторонами; кроме того, помешивать раствор в ванне (по временам или еще лучше постоянно).
По окончании серебрения изделия вынимают из ванны, промывают в чистой теплой воде и высушивают в древесных опилках*.
После вынимания изделий из ванны они часто имеют желтый оттенок. В таком случае изделия снова надо погрузить в ванну и подержать их там некоторое время, не соединяя с катодом; при этом слой серебра скоро принимает серебряно-белый цвет. Еще лучше погрузить изделия в горячий раствор цианистого калия в воде и затем промыть в чистой воде.
Если изделия оставались в ванной слишком долго, поверхность их получает сероватый цвет. В таком случае изделия вынимают из ванны, растирают щеткой с порошком винного камня, промывают в воде и затем снова погружают в ванну на короткое время, соединяя их с катодом. Потом изделия окончательно вынимают из ванны.
Если приходится вновь серебрить старые посеребренные изделия, на которых серебро еще сохранилось, их промывают в горячем щелоке (раствор едкого калия в воде) и растирают щеткой; затем xopoшo промывают в воде, подортучивают и погружают в ванну серебрения. Если же посеребренные изделия очень поистерлись, так, что серебро только местами сохранилось, то его вовсе удаляют (см. статью "Рассеребрение"). После чего изделия промывают в воде, протравляют в кислотах, подортучивают и погружают в ванну серебрения.
Если изделия, подлежащие серебрению, спаяны оловянным припоем, то места спайки надо предварительно опилить и зашлифовать;

* Чтобы определить, сколько серебра отложилось на изделиях, надо знать вес изделий до серебрения н после серебрения; разница зтих весов укажет количество серебра, наложенного на изделиях. Обыкновенно на мельхиоровых изделиях слой серебра составляет около 2 процентов веса изделий, т. е. приблизительно 2 золотника иа каждый фунт изделий.

потом их покрывают медью, для чего, обмакнув кисточку в крепкий раствор медного купороса в воде, проводят ею нескольхо раз по спаянному месту, пока последнее примет медную окраску; после этого изделие прополаскивают в воде и погружают в ванну серебрения.
Предохранительный лак. Иногда нужно предохранить некоторые части изделия от отложения серебра; например, при серебрении медных риз серебро накладывают только с лицевой стороны, обратная же сторона остается не серебренной. В таком случае те места, на которых серебро не должно отлагаться, покрывают слоем лака, который приготовляют растворением асфальта в скипидаре. После покрывания лаком дают ему еначала хорошо высохнуть, а затем покрытые лаком изделия погружают в холодную воду, где держат около часу, при этом предохранительный лак совершенно затвердевает. После серебрения лак удаляется бензином.

Рассеребрение

Если почему-либо надо удалить серебро с поверхности изделий, то это проще всего делается с помощью гальванического тока: приготовляют ванну, растворяя 5 ч. цианистого калия в 100 ч. воды; в эту ванну погружают изделия и серебряную пластинку и замыкают ток, соединяя изделия с анодом элемента, а пластинку с катодом. Через некоторое время все серебро перейдет с поверхности изделий на пластинку.