Historie galvanotechniky

Galvanotechnika a všechny její podobory, tzn. i galvanické zinkování, patří mezi nejvýznamnější kategorie povrchových úprav kovů. Její počátky sahají pravděpodobně až do dávnověku a v průběhu staletí došlo k jejímu prudkému vývoji a k řadě objevů, které posunuly a i v současnosti nadále posouvají tento obor ke stále novým a dokonalejším způsobům a postupům. Vzhledem k tomu, že se jedná o problematiku velice širokou, pokusím se v následujících částech pouze ve stručnosti nastínit její historii, současné trendy a předpokládaný budoucí vývoj a to zejména s důrazem na galvanické zinkování ocelových dílů.

První písemná zmínka o procesu vylučování kovů z roztoků je datována do pátého století a je připisována Zosimu, který zjistil, že lze pomědit železo vložené do roztoku obsahujícího měď. V patnáctém století popisuje Paracelsus své postupy pomědění železa a stříbření mědi. Obrovský rozkvět a velmi široké pole působnosti vytvářely tyto procesy pro středověké alchymisty. Tyto postupy však byly prováděny bez elektrického proudu.
První klíčovou osobností je v historii galvanotechniky profesor anatomie a chirurgie Luigi Galvani, po kterém je vlastně celá profese pojmenována. Při preparaci žáby zjistil, že když v jeho blízkosti manipulovali studenti s přístrojem na elektrický výboj, docházelo k trhavému pohybu stehenního svalu. Systematicky se dále výzkumem tohoto jevu zabýval Alessandro Volta. Jeho práce vyústily v kvalifikaci vodičů první a druhé třídy a v prvním uspořádání materiálů dle napěťové řady (ušlechtilosti). Svoji práci zakončil vypracováním a účinným používáním elektrochemického článku v roce 1800.
Další významnou osobností se stal Michael Faraday, který formuloval v roce 1829 zákon o elektrochemického ekvivalentu. Tento zákon je znám jako Faradayův. Jím stanovené pojmy jako jsou elektrolyt, katoda, anoda, aniony, kationy jsou běžnou součástí základní řeči v celé galvanotechnice.

Zlomovým datem se staly rovněž roky 1838, kdy byl sestrojen první použitelný článek (Daniell) a 1840, kdy Wilhelm Bundem vyvinul a vyráběl článek považovaný reálně za poměrně stabilní zdroj proudu.
Téměř současně probíhaly i pokusy s elektrolytickým vylučováním kovů. V roce 1805 bylo realizováno první skutečně galvanické pozlacení stříbrných předmětů.

Dějiny galvanoplastiky souvisejí s objevením galvanoprofese jako takové. Rokem vzniku galvanoplastiky je rok 1838 kdy německý profesor Moritz von Jacobi předložil vzorky, které prokázaly, že lze pomocí galvanického procesu vyrábět kopie medailí a dalších předmětů. V letech 1840–1841 byla v mnoha zemích patentována řada galvanických postupů mezi nimiž jsou samozřejmě v převaze technologie popisující galvanoplastiku. K vylučování dobře přilnavých měděných povlaků došlo podstatně později. První patent uvádějící technologii mědění z kyanidových elektrolytů je až z roku 1861.

Za další přelomové období v galvanotechnice je možno označit rok 1867, kdy Werner von Siemens vyvinul dynamo jako zdroj elektrického proudu. K praktickému použití došlo již v sedmdesátých letech a speciálně v galvanotechnice poprvé v roce 1872.

Historie zinkových povlaků

Galvanické zinkové povlaky byly testovány z hlediska korozní odolnosti již kolem roku 1830, ale první patenty svědčící o zájmu vylučovat elektrolyticky tento kov pro technické účely se objevily mnohem později v Anglii (1852–1857) a v USA (1862).
Teprve až v letech 1880–1900 byly zkoušeny různé přísady pro vylepšení kvality vylučovaných zinkových vrstev. Jednalo se tehdy výhradně o kysele pracující lázně. První patent pro kyanidovou lázeň byl přihlášen v roce 1855, ale úspěšné zavádění těchto postupů začalo až počátkem dvacátého století. V této době se galvanické zinkování stalo alternativou již zavedených žárových technologií. Po první světové válce dochází k většímu rozvoji využití galvanických zinkových povlaků. Ve třicátých letech se podařilo vyvinout lesklé zinkové povlaky, což znamenalo další rozšíření jejich použití.
Se zaváděním lesklých zinkových povlaků se však objevil problém, kdy zinek, jako velmi málo ušlechtilý kov (méně než železo) rychle vytváří dobře přilnavou a relativně stabilní vrstvu korozních zplodin, která mění vzhled povlaku. Bylo proto nutné najít způsob jak zajistit lesklý vzhled povrchu po delší dobu.

Za další mezník lze tedy považovat rok 1950, kdy se začalo používat chromátování, které v současnosti téměř vždy následuje po vyloučení lesklého zinkového povlaku.
V roce 1961 byla patentována první alkalická nekyanidová technologie. K praktickému nasazení těchto lázní dochází však až počátkem sedmdesátých let.
Dalším výrazným impulsem k úpravě vlastností zavedeného systému zinek + pasivační vrstva bylo omezení používání kadmiových povlaků a dále rostoucí požadavky výrobců automobilů na korozní odolnost dílů. Tyto nároky byly řešeny zavedením korozně odolnějšího žlutého chromátování a zlepšování vlastností této pasivace. K vylepšování korozní odolnosti chromátových povlaků se začaly používat i organické přípravky, které se zabudovaly do této pasivační vrstvy buď přímo v chromátovací lázni, nebo následně po oplachu. Tento postup nazýváme utěsňování a byl poprvé použit v USA a v různých obměnách se rychle rozšířil i do Evropy.
Přibližně od poloviny osmdesátých let jsou k dispozici provozuschopné technologie produkující povlaky Zn-Co a Zn-Ni z kysele i alkalicky pracujících lázní a Zn-Fe z alkalicky reagujících roztoků. Samozřejmostí jsou i příslušné technologie umožňující následnou pasivaci (chromátování) těchto povlaků.