CXI. Ueber die Verkupferung des Eisens und Zinks ohne Anwendung von Cyankalium; von den HHrn. Dr. L. Elsner und D. Philipp. Aus den Verhandlungen des Vereins zur Befoͤrderung des Gewerbfleißes in Preußen, 1844, 5te Lieferung. Elsner u. Philipp, über Verkupferung des Eisens und Zinks etc. Gegenstände, aus Eisen und Zink gefertigt, lassen sich bekanntlich mittelst einer Auflösung von Cyankupfer in Cyankalium allen Anforderungen gemäß verkupfern, und auf diese Weise vor den oxydirenden Einflüssen der feuchten Atmosphäre schüzen; allein die Anwendung von Cyankalium führt mehrere Uebelstände mit sich, welche es sehr wünschenswerth machen, dieses Präparat womöglich durch ein anderes ersezen zu können. Diese Uebelstände sind folgende: Das Cyankalium ist ein höchst giftiges Präparat, es ist leicht durch den Einfluß der feuchten Atmosphäre zersezbar, es entwikelt sich immerfort Blausäure und kohlensaures Kali bildet sich; eben so ist der Geruch nach Ammoniak bei einem länger aufbewahrten Cyankalium durchaus nicht zu verkennen, ja es kommt mitunter schon ganz in kohlensaures Kali umgewandelt vor. Es ist nicht an allen Orten leicht zu beschaffen und noch viel weniger von jedem in praktisch chemischen Arbeiten nicht geübten Arbeiter leicht darzustellen; außerdem ist auch der Preis desselben in den Preiscouranten von 1844 zu 6 Sgr. für die Unze (2 Loth) notirt. Dieser hohe Preis macht es fast unmöglich, größere Gegenstände von Eisen oder Zink mit der genannten Verkupferungs-Flüssigkeit zu verkupfern. Nachdem wir uns längere Zeit unausgesezt mit Versuchen beschäftigt haben, um chemische Präparate aufzufinden, welche das Cyankalium zu ersezen im Stande wären, ohne jedoch die Uebelstände mit sich zu führen, welche jenes Präparat nicht zu seinem Vortheil für dessen praktische Anwendung bezeichnen, ist es uns endlich gelungen Präparate aufzufinden, welche allen Anforderungen entsprechen. Hier muß bemerkt werden, daß wir uns anfänglich, jeder für sich, mit demselben Gegenstande beschäftigt haben und daß wir erst alsdann den Entschluß faßten, die Resultate unserer Arbeiten gemeinschaftlich der Oeffentlichkeit zu übergeben, als wir nach gegenseitiger Besprechung fanden, daß jeder von uns auch fast ganz denselben Weg der Versuche eingeschlagen und auch fast ganz übereinstimmende Resultate erhalten hatte. Es gibt mehrere Präparate, welche zur Verkupferung des Eisens angewendet werden können; dagegen wurde nur ein einziges zur Verkupferung des Zinks brauchbar gefunden, welches jedoch auch zur Verkupferung des Eisens anwendbar ist. Auch ist es bei den von uns eingeschlagenen Methoden nicht nothwendig die Verkupferungsflüssigkeiten vorher besonders darzustellen, indem ihre Bereitung durch denselben galvanischen Strom, welcher die Ausscheidung des Kupfers auf die zu verkupfernden Gegenstände bedingt, gleichzeitig bewirkt wird. Da die Verkupferung der beiden Metalle (Eisen und Zink) verschiedenen Bedingungen unterworfen ist, so soll von jedem derselben besonders die Rede seyn. A) Die Verkupferung des Eisens (Guß- und Stabeisen) gelingt eben so gut, wie mittelst Cyankalium, auch mit nachstehenden Präparaten: 1) mit Chlorkalium, Chlornatrium (Kochsalz), selbst mit Chlorcalcium (salzsaurem Kalk) unter Zusaz von freier Aezammoniak-Flüssigkeit (Salmiakgeist); 2) mit einer Mischung aus Kupfervitriol-Lösung, Kochsalz und freiem Ammoniak; 3) mit neutralem weinsteinsaurem Kali (Kali tartaricum), dessen Lösung in Wasser durch freies kohlensaures Kali alkalisch gemacht worden ist. B) Die Verkupferung des Zinks gelingt vorzugsweise nur gut mit einer alkalisch reagirenden Auflösung von neutralem weinsteinsaurem Kali. Obgleich auch mittelst der unter A angeführten Präparate die Verkupferung des Zinks ausführbar ist, so liefert doch keines so günstige Resultate, indem die Farbe der Verkupferung zu braun ausfällt und die verkupferten Gegenstände sehr leicht weiße Fleke erhalten, welches bei Anwendung von weinsteinsaurem Kali nicht der Fall ist, wie noch besonders weiter unten mitgetheilt werden soll. Alle so eben genannten Präparate sind aber keine Gifte, also ohne jede Gefahr anzuwenden und ohne ängstliche Sorge vor gefährlichem Mißbrauch aufzubewahren; sie sind an allen Orten leicht zu erhalten und leicht darzustellen; sie verderben nicht unter dem Einfluß einer feuchten Atmosphäre und ihr Kostenpreis, im Vergleich zu dem des Cyankaliums, ist ein sehr geringer; sie besizen demnach insgesammt Vorzüge, welche dem Cyankalium abgehen, und da mittelst derselben sich eine eben so gute Verkupferung erzielen läßt, ist ihre Anwendung, statt des oft genannten Salzes, von großem Werth für diesen Theil der chemischen Technik. Zur Erregung der galvanischen Thätigkeit des elektrischen Stroms haben wir für alle Fälle die constante Daniell'sche Batterie angewendet; wir haben die Versuche absichtlich mit diesem Apparat angestellt, weil derselbe überall leicht hergestellt werden kann, was mit der Grove'schen Zink-Platin- und der Bunsen'schen Zink-Kohlen-Batterie durchaus nicht der Fall ist, und auch nicht seyn kann. Das specielle Verfahren bei der Verkupferung der beiden genannten Metalle ist nun folgendes. A) Ueber die Verkupferung des Eisens. – Mit den Auflösungen von Chlorkalium, Chlornatrium und neutralem weinsteinsaurem KaliDie Darstellung der von uns in Anwendung gebrachten Präparate ist so einfach und leicht, daß dieselbe aus jedem Lehrbuche der Chemie entnommen werden kann; es ist daher ihre Bereitungsweise nicht weiter angeführt worden. Der Preis des neutralen weinsteinsauren Kalis ist 15 Sgr. das Pfd. gelingt die Verkupferung der vorher gut gereinigten Gegenstände allen Anforderungen gemäß (geschwärzte Objecte müssen vorher geglüht und hierauf mit Sand gereinigt werden), wenn nur besonders ein Umstand berüksichtigt wird, dessen sogleich genauer Erwähnung geschehen soll. Man nimmt so viel Regenwasser, oder aufgekochtes und hierauf filtrirtes Flußwasser, daß der zu verkupfernde Gegenstand gänzlich von demselben bedekt werde; hierauf nimmt man den Gegenstand wieder heraus, und löst in dem Wasser so viel von einem der genannten Präparate auf, daß etwa auf acht bis zwölf Theile Wasser ein Theil festes Salz kommt, und filtrirt die Auflösung. Diese wird nun in ein passendes Gefäß von Steinzeug oder eine gußeiserne, emaillirte Schale gegossen. In diese Lösung werden nun die kupfernen Leitungsdrähte vom Zinkpol sowohl, wie vom Kupferpol des galvanischen Apparats hineingeleitet. Bei der Anwendung von Chlorkalium, Kochsalz, Chlorcalcium sezt man der Lösung freies Ammoniak hinzu, bei weinsteinsaurem Kali kann etwas kohlensaures Kali hinzugesezt werden. An das Ende des Kupferpoldrahts wird ein dünn ausgewalztes Stük Kupferblech befestigt; an den vom Zinkpol herkommenden Kupferdraht wird der zu verkupfernde Gegenstand befestigt; das Kupferblech muß zum Theil in die Flüssigkeit eintauchen, eben so muß der Gegenstand von der Lösung gänzlich bedekt seyn. Schon nach kurzer Zeit bemerkt man, daß die vorher völlig farblose Flüssigkeit sich mehr und mehr blau färbt, indem sich an dem positiven Drahtende das Kupferblech auflöst, eben so daß der Gegenstand anfängt sich mit einer dünnen und zarten, blanken Kupferhaut zu überziehen; das Kupferblech wird sehr rasch förmlich zerfressen, und man hat nur Sorge zu tragen, das sich bildende hellgrüne basische Kupfersalz, welches sich an das Kupferblech absezt, durch Abspülen mit wenig Aezammoniak mitunter zu entfernen, damit stets die blanke Kupferfläche mit der Zersezungs-Flüssigkeit in Berührung bleibe. Es ist am besten und sichersten, bei gewöhnlich mittlerer Temperatur (etwa bei 12 bis 16° R.) zu operiren und die Flüssigkeit nicht zu erwärmen; es wird zwar hierdurch die Operation befördert, jedoch keine so reine und fest adhärirende Verkupferung erhalten. Je diker die Ablagerung des Kupferniederschlags auf dem Gegenstand wird, um so mehr und mehr matt wird auch die Farbe der Verkupferung; die matt ziegelrothe Farbe der Verkupferung, bei Anwendung von Chlormetallen, so wie die schöne, fast matt rosenrothe Farbe, bei Anwendung von weinsteinsaurem Kali, gibt einen Maaßstab für das gute Gelingen der Operation und für die immer stärker werdende Schicht des sich ablagernden Kupfers. Bedeken sich Gegenstand sowohl wie der Draht, an welchem derselbe befestigt ist, mit einem schmuzigbraunen Ueberzug, so ist die Operation nicht in gehörigem Gang. Dieser Ueberzug läßt sich dann gewöhnlich schon mit dem Finger abwischen, und ist in den meisten Fällen dadurch entstanden, daß ein für den zu verkupfernden Gegenstand verhältnißmäßig zu kräftig wirkender galvanischer Strom erregt wird. Man muß in einem solchen Fall den Gegenstand aus der Flüssigkeit herausnehmen, mit Bürsten abpuzen und hierauf wieder mit dem galvanischen Apparate verbinden, aber dahin zu wirken suchen, die Intensität der galvanischen Erregung so viel als möglich zu schwächen, da, wie uns viele Versuche überzeugt haben, das gute Gelingen der Operation eigentlich einzig und allein von einem verhältnißmäßig sehr schwachen galvanischen Strom abhängig ist. Nie darf die elektrische Erregung so stark seyn, daß sich Luftblasen (Wasserstoffgas) an dem Gegenstand und dem mit ihm verbundenen Draht des galvanischen Elements entwikeln; findet eine solche Erscheinung statt, so muß man sogleich die Intensität des Stroms schwächen. Durch folgende Operationen gelingt dieses noch am schnellsten und leichtesten. Man entfernt das Kupferblech vom Kupferpoldraht und läßt bloß das Ende dieses Drahts in die Flüssigkeit eintauchen; man verdünnt die Zersezungs-Flüssigkeit die Kupfervitriol- und Kochsalzlösung in dem Daniell'schen Elemente oder Elementen, mit vielem Wasser, so wie überhaupt die Farbe der Verkupferung am schönsten ausfällt, wenn die Kupfervitriollösung in den Erregungszellen schon fast ganz farblos geworden, also beinahe alles Kupfer ausgefällt worden ist. In diesem Fall ist die Intensität der elektrischen Erregung nur sehr gering. Durch einen zu starken elektrischen Strom braun gewordene Gegenstände nehmen wieder eine reine Farbe an, wenn sie einige Zeit einem schwachen Strom in der mit vielem Wasser verdünnten Zersezungsflüssigkeit ausgesezt werden. Die Verkupferungsflüssigkeit kann zu anderen Versuchen in verschlossenen Gefäßen aufbewahrt werden. Nachdem die Gegenstände mit einem hinreichend starken Kupferniederschlag bedekt sind, werden sie aus der Flüssigkeit herausgenommen und zwischen Sägespänen, in warmer Luft, oder durch Eintauchen in kochendes Wasser und Verdunstenlassen des lezteren an der freien Luft, getroknet; sie nehmen durch Bürsten reinen Glanz mit dem Polirstahl eine glänzende Politur an, und widerstehen alsdann bei einer starken Verkupferung den Einflüssen der Atmosphäre ganz gut. War jedoch die Oberfläche der zu verkupfernden Gegenstände nicht an allen Stellen ganz rein, so bilden sich später an dieser gelbe Rostfleke. Die Farbe der Verkupferung mittelst der Chlormetalle, besonders mittelst Kochsalz, hat eine fast matt ziegelrothe, die mit weinsteinsaurem Kali dagegen eine matt rosenrothe Farbe. Bei Anwendung von weinsteinsaurem Kali ist eigentlich ein Zusaz von freiem Alkali nicht nöthig, indem durch die Bildung des Doppelsalzes aus weinsteinsaurem Kali und weinsteinsaurem Kupferoxyd schon an und für sich freies Alkali ausgeschieden wird, da ein Antheil der Weinsteinsäure des weinsteinsauren Kalis mit dem durch Wasserzersezung erzeugten Kupferoxyde zu weinsteinsaurem Kupferoxyd sich verbindet, welches mit einem anderen unzersezten Antheil des weinsteinsauren Kalis sich zu dem genannten Doppelsalz vereinigt, wobei aber nothwendig etwas Kali frei werden muß. Ist die Auflösung der Chlorverbindungen nicht mit freiem Ammoniak versezt worden, so werden die Gegenstände unter den oben bezeichneten Verhältnissen schwarz und nicht verkupfert. Dasselbe findet statt, wenn eine Auflösung von Kupferoxyd in Ammoniak angewendet wird. Die Verkupferung beginnt jedoch sogleich, wenn der Auflösung Chlorkalium oder Chlornatrium hinzugesezt wird; hieraus ergibt sich also ohne Zweifel die Nothwendigkeit des Vorhandenseyns eines der Chlormetalle. Wenn man sich der unter A. 2) angeführten Kupferlösung bedienen will, so muß zu einer concentrirten Kupfervitriollösung so viel Kochsalzlösung hinzugesezt werden, bis die blaue Farbe der Flüssigkeit in eine grüne übergegangen ist, d.h. bis sich Chlorkupfer gebildet hat. Zu dieser grünen Flüssigkeit wird nun so viel Aezammoniak hinzugesezt, bis die Farbe eine schön dunkelblaue geworden ist. B) Ueber die Verkupferung des Zinks. – Was im Allgemeinen über die Verkupferung des Eisens gesagt worden ist, gilt auch für die des Zinks, nur muß im Verhältniß des zu verkupfernden Gegenstandes der galvanische Strom noch schwächer als bei der Verkupferung des Eisens seyn. Für ein gutes Gelingen der Operation ist außerdem noch erforderlich, daß die Oberfläche der Zinkguß-Gegenstände sehr rein sey, daher es am besten ist, die Objecte gleich nach ihrem Guß der Verkupferung zu unterziehen, oder die Oberfläche derselben mit Sand, oder mit feinen Krazbürsten zu reinigen. Eine Reinigung mit Säuren darf unter keiner Bedingung vorgenommen werden, weil alsdann die Gegenstände sich nie verkupfern, sondern nur schwarz werden. Ferner liefert nur die Auflösung des neutralen weinsteinsauren Kalis eine gute Verkupferung; die Chloralkalien geben eine dunkelbraune, später weißflekig werdende Verkupferung. Eben so wie beim Eisen kann die anfänglich concentrirt angewendete Salzlösung später bedeutend verdünnt werden. Aus allen angestellten Versuchen ging unzweifelhaft das Resultat hervor: daß ein Gelingen der Operation zum großen Theil, außer der erforderlichen Reinheit der Oberfläche der Zinkgegenstände, von einem verhältnißmäßig sehr schwachen Strome abhängig ist. Nicht stark genug verkupferte Zinkgegenstände bekommen nach dem dem Troknen sehr leicht weiße Fleke; auch die Reinheit des angewendeten Zinks hat einen wesentlichen Einfluß auf die Entstehung einer guten Verkupferung, indem Zinkguß-Gegenstände, welche schon im Guß flekige Stellen zeigen, niemals eine gleichförmige Verkupferung zulassen; auch entstehen dann gewöhnlich an solchen Stellen später weiße Fleke, die durch keine Operation sich beseitigen lassen. Wurden sie auch durch scharfes Bürsten wirklich entfernt, so kommen sie doch immer aufs neue wieder; sie haben ihren Grund in der fortdauernden Bildung von Zinkoxyd. Ist die Verkupferung gut ausgefallen, so verträgt dieselbe das stärkste Bürsten, ohne loszulassen und nimmt eine sehr gute Politur an. – Reine Zinkguß-Gegenstände verkupfern sich schon durch bloßes Einlegen in eine Auflösung von weinsteinsaurem Kali, jedoch ist der Ueberzug nur ein sehr dünner. Sollen die verkupferten Gegenstände ein buntfarbig angelaufenes, brauner Bronze ähnliches, Ansehen erhalten, so ist es nur nöthig, dieselben einige Zeit hindurch einer sehr wenig Schwefelwasserstoffgas haltigen Atmosphäre auszusezen; sobald jedoch dieselben zu lange in einer solchen verbleiben, oder wenn zu viel Schwefelwasserstoffgas vorhanden ist, so nehmen sie ein völlig bleifarbiges Ansehen an; beide Ueberzüge haften übrigens so fest auf der Unterlage, daß sie selbst durch heftiges Reiben mit Leder und Bürsten sich nicht wieder entfernen lassen. Durch die so eben mitgetheilten Resultate einer langen Reihe von einzelnen Versuchen ist demnach der Beweis geführt, daß auch ohne Cyankalium eine völlig genügende Verkupferung des Eisens und des Zinks auf galvanischem Weg erhalten werden kann, und zwar durch Anwendung solcher chemischen Präparate, welche die Vorzüge des Cyankaliums für den in Rede stehenden Fall, jedoch nicht dessen Nachtheile an sich haben. Aus diesem einfachen Grund ist es nun auch möglich, die Verkupferung größerer Gegenstände von Eisen und Zink auszuführen, was bei dem hohen Preise des Cyankaliums bisher kaum möglich war. Als wir alle unsere Versuche schon beendigt hatten, und schon zu den oben ausführlich beschriebenen Resultaten gekommen waren, fanden wir im polytechnischen Journal Bd. XCII S. 184 und 279, daß auch Becquerel durch bloßes Eintauchen in eine Lösung eines Doppelchlorids, aus Kupfer und Alkalimetallen bestehend, Metalle mit Kupfer überzogen habe; allein schon ein flüchtiger Vergleich des Verfahrens, welches Becquerel anwendete, mit demjenigen, welches eben von uns näher beschrieben worden ist, zeigt die Verschiedenheit beider Methoden; mit weinsteinsaurem Kali hat übrigens, so viel uns bekannt ist, noch Niemand galvanische Verkupferungs-Versuche angestellt, welche, wie oben gezeigt worden ist, Resultate gaben, die vor der Anwendung der Doppelchloride unbestreitbare Vorzüge haben. Ueber die galvanische Vergoldung gleichfalls ohne Anwendung von Cyankalium haben wir auch Versuche angestellt, und schon ziemlich genügende Resultate erhalten, welche wir gleichfalls zur Veröffentlichung übergeben werden, sobald wir alle dahin einschlagenden Versuche werden beendigt haben.