Открытие гальванопластики

В 1800 г. итальянский ученый Александр Вольта соорудил батарею для получения «гальванического» тока, как тогда называли электрический ток. Элемент батареи Вольта состоял из цинковой и медной пластинки, погруженных в разведенную серную кислоту. Это изобретение сразу заинтересовало все научные круги Европы и повсеместно начались исследования над электрическим током и стали появляться батареи других систем для его получения. В 1836 г. появился гальванический элемент англичанина Даниэля, состоящий из тех же пластинок меди и цинка, но погруженных в разные жидкости, и разделенных пористой перегородкой: цинк был погружен в разведенную серную кислоту, а медь — в насыщенный раствор медного купороса.

Обнародуя сообщение об изобретенной им батарее, Даниэль замечает, что на медном аноде, во время действия батареи, оседает медь в виде слоя, который полностью воспроизводит все мельчайшие неровности поверхности анода. Даниэль лишь ограничился этим коротким замечанием. Несколько позже французский ученый Делярив поместил в одном английском журнале совершенно аналогичное сообщение о медном осадке на аноде, точно так же не придав этому обстоятельству никакого значения. И сотни, если не тысячи ученых и любителей того времени, работавших с батареей Даниэля, видели медный осадок на аноде, удаляли его и сердились на него, не видя в нем ничего, кроме помехи в правильной работе батареи.

В следующем, 1837 г. профессор физики Дерптского университета Б. С. Якоби обратил внимание на медный осадок на аноде элемента Даниэля. Прежде всего он заметил, что осадок этот состоит из двух слоев: снаружи он бугроват и рыхл, а если удалить этот рыхлый слой наросшей меди, то под ним оказывается медь, наросшая на анод плотным слоем, который удаляется с анода в виде пластинок, воспроизводящих все мельчайшие неровности анода. Сначала Якоби не признал этот плотный слой за наросший при работе элемента, а решил, что это расслаивается недоброкачественный анод. Он призвал рабочего, который доставил аноды, и сделал ему выговор. Рабочий оправдывался и доказывал, что эти пленки наросли на анод при работе элемента.

Б. С. Якоби

К счастью, Якоби отнесся к этому явлению с полным вниманием, благодаря чему дошел до изобретения гальванопластики, быстро развившейся в очень важную отрасль промышленности и породившую в своем дальнейшем развитии множество других промышленных применений электролиза. Таким образом появились гальваностегия, т. е. наращивание толстым слоем одного металла на другой, далее: гальванокаустика, т. е. гравирование, на чем основано приготовлений типографских клише и целый ряд других приложений электролиза. Но возвратимся к первым опытам Якоби.

Заинтересовавшись этими осадками, Якоби стал видоизменять условия их получения. Так, он заметил, что только слабые токи дают плотный осадок. Тогда он взял в качестве анода даниэлевского элемента плоскую медную пластинку, на которой при помощи гравировального грабштихеля вырезал разные рисунки и надписи и получил точнейшую копию, на которой те же надписи и рисунки были выпуклы. Эти две пластинки, т. е. оригинал и копию, Якоби представил в октябре 1838 г. Петербургской академии наук.

Аппарат для гальванопластического серебрения

На этом он не остановился, а стал искать практических применений своего открытия. Осадок давал негативную копию оригинала, т. е. такую, на которой все вогнутости оригинала были выпуклыми и, наоборот, все выпуклости —  вогнутыми. А Якоби искал практических способов получать точную позитивную копию, а с них позитивы. Для получения негативной, промежуточной копии, Якоби обливал медаль легкоплавким сплавом. Но этот способ не мог иметь широкого практического применения.

Тут подвернулся второй случай, открывший для гальванопластики самое широкое поле применения. Дело было так. Якоби собирал батарею Даниэля для приведения в действие при помощи электромотора винта-пропеллера небольшой лодки для плавания по Неве. Он испытывал пористые стаканы и на годных надписывал карандашом немецкую букву G (gut). После работы этой батареи все эти буквы оказались покрытыми медью. Раздумывая над этим фактом, Якоби пришел к мысли снимать с медали сначала гипсовую форму, а ее поверхность делать электропроводной при помощи тонкого слоя порошка графита. Опыт подтвердил это предположение. Тогда для гальванопластических форм стали употреблять воск, сургуч, гуттаперчу, желатину и другие пластические непроводники. Это было около 1840 г.

Якоби взял на свое изобретение привилегию, но правительство выплатило ему 25 тыс. руб. и уничтожило привилегию, чтобы сделать гальванопластику общим достоянием.

*

Одной из отраслей гальванопластики, как сказано было выше, является покрывание одного металла другим, например серебрение и золочение. По поводу золочения интересно привести следующую историческую справку.

Золочение исстари производилось, как говорится, «через огонь». Металлический предмет, чаще всего медный, тщательно очищался и натирался сначала азотнокислой ртутью, затем золотой амальгамой, т. е. раствором золота и ртути. После обмывки и сушки предмет нагревался для удаления ртути в виде паров и затем поверхность его полировалась латунной щеткой и кровавиком. Это производство очень вредно для рабочих: азотнокислая ртуть легко отравляет организм через руки, а пары ртути —  через легкие.

В 1802 г. итальянец Брунателли обнародовал свое открытие, состоявшее в том, что мелкие металлические предметы, погруженные в раствор недавно открытого им же «гремучего золота», покрываются золотом под влиянием тока из вольтовой батареи. Это открытие породило так называемое гальваническое золочение. Но долго — в течение нескольких десятилетий господствовало мнение, что гальваническое золочение дает непрочный слой золота, так что когда хотели позолотить что-нибудь фундаментальное, надолго, то прибегали к золочению через огонь.

Аппарат для гальванопластики

Так же поступлено было и в Петербурге, когда в 30-х годах прошлого века начали строить Исакиевский собор, главы которого надо было покрыть большими медными листами, позолоченными снаружи. Хотя гальваническое золочение было тогда в большом ходу, но решено было «для бога» постараться и позолотить главы через огонь. Работа была сдана сдельно за 600 тыс. руб. англичанину Бэрду, имевшему в Петербурге ювелирное дело. Предварительная, холодная обработки медных листов не представляла затруднения, но натирку их золотой амальгамой решено было производить по нагретым медным листам. Для этого пришлось выложить специальные печи по величине листов: лист ложился сверху как в простой плите, а снизу он подогревался дровами. Так как все качество позолоты зависело от степени равномерности нанесения на листы слоя золотой амальгамы, —  а в те времена никто и не думал о механизации ручного труда этого рода, — то рабочего подвешивали над листом лежа ничком на доске на веревках, на которых и перемещали его по ходу работы. Рабочий работал над сильно нагретым медным листом, находясь все время в атмосфере ртутных паров, не говоря уже о высокой температуре воздуха, которым дышал. Его защищали, по-видимому, больше именно только от жара: он работал, закутанный в меха и с лицом, защищенным толстым стеклом, которое, как хорошо известно всякому, кому случалось подходить близко к пожару, хорошо защищает лицо от лучистого тепла. Но против отравления рабочего ртутными парами не было, по-видимому, принято никаких мер, и в результате золочение глав собора таким убийственным способом явилось настоящим жертвоприношением людей.

Осталось неизвестным, сколько человек тут же задохнулись, но больше двухсот из-за ртутного отравления были приняты после того на казенный счет полными инвалидами.

Кроме гибельного влияния на здоровье рабочих, да и всех людей, находившихся поблизости от производства этих работ, такая «техника» была, кроме того, и крайне не хозяйственна: рабочий, натиравший листы золотой амальгамой, неминуемо терял порядочное ее количество, натирая края листов. Старик, очевидец описанной работы, рассказывал пишущему эти строки, что после этой работы явились предприниматели, которые за большие деньги купили право собирать золу и землю с поверхности участка, окружавшего печи, и, как говорят, добыли золота чуть ли не на сто тысяч рублей, и этому можно верить.

Через тридцать лет после описанных петербургских работ в Москве построили храм Христа спасителя (ныне снесенный). На позолоту одних глав храма пошло до сорока пудов золота, да на позолоту балюстрад, рам, паникадил, иконостаса и прочих деталей, пошло еще не меньше десяти пудов. Но тут золочение было произведено гальваническим путем, при помощи гальванических батарей.

П. Энгельмейер