LXXXIX. Ueber die galvanoplastischen Operationen des geodätischen Bureaus der Vereinigten Staaten; von Georg Mathiot, Director des galvanoplastischen Laboratoriums. Aus Silliman's american Journal of Science and Arts, Mai 1853, S. 305. Mit Abbildungen auf Tab. V. Mathiot, über die galvanoplastischen Operationen des geodätischen Bureaus der Vereinigten Staaten. Mittel das Anhängen des Niederschlags an der Matrize zu verhüten. – Die Elektrometallurgie fordert, daß das abgelagerte Metall seine Cohäsion vollkommen beibehalte. Wenn ein solcher Niederschlag von Kupfer auf einer reinen Platte desselben Metalles hervorgebracht wird, so muß natürlich das abgelagerte Metall mit der ursprünglichen Platte zusammenhängen, wodurch eine mit Mühe gravirte Platte in eine bloße Metallmasse umgewandelt würde. So lange man also nicht im Besitze von Mitteln ist, diesem Anhaften zu begegnen, kann von einer Elektrotypie (Galvanoplastik) nicht die Rede seyn. Die verschiedenen Verfahrungsweisen gegen diesen Mißstand beruhen sämmtlich auf der Zwischenlagerung einer dünnen Haut anderweitigen Materials, um der unmittelbaren Berührung von Niederschlag und Matrize vorzubeugen. Hr. Smee schlägt die Benützung der Lufthaut vor, welche polirten Metallen fest anhaftet (was sich auffallend zeigt, wenn man eine polirte Messerklinge naß zu machen versucht). Um diese Lufthaut zu erhalten, soll nach ihm die zuerst vollkommen hergerichtete Platte, bevor man sie in das elektrotypische Bad bringt, einige Tage in einem kühlen und feuchten Keller liegen. Rauch, Graphit, Oele, Wachs etc. wurden ebenfalls als Ueberzug der Plattenfläche vorgeschlagen. Folgende, im brittischen topographischen Bureau befolgte Methode ist vielleicht die beste unter allen diesen. Die Platte wird zuerst gut mit Oel eingerieben und dann das Oel mit weichem Brod sorgfältig abgewischt. Nun erhitzt man sie etwas über den Schmelzpunkt des Wachses und drückt einen Kuchen von weißem Wachs gegen den Rand. Da das Oel die Luft von der Platte vertrieben hat, so überzieht das Wachs dieselbe leicht in einer äußerst dünnen Schicht; jeder Ueberschuß desselben wird dann mit feiner Leinwand (ohne Gefäsel) abgewischt. Bevor man die Platte in den Trog bringt, muß man sie abkühlen lassen. Es verstößt aber gegen die Grundsätze der auf atomweiser Ueberlagerung beruhenden Elektrotypie, eine feingravirte Platte einzuschmieren. Bei dem Verfahren Smee's bleiben in den feinen Linien der Gravirung Lufblasen zurück und verstümmeln folglich die Copie; überdieß wird die Oberfläche der neuen Platte wellenförmig, in Folge der Bewegung der Luftschicht bei der ersten Ablagerung von Kupfer. – Bei dem Wachsverfahren ist es fast unmöglich, jede Linie von überschüssigem Wachs zu befreien. – Diese verschiedenen Methoden sind also sehr unsicher. Man hat stets die Beobachtung gemacht, daß wenn das abgelagerte Metall in seinen mechanischen Eigenschaften nicht mangelhaft war, es sehr stark an dem Original haftete, und die Platten heftig geschüttelt, erhitzt und geklopft werden mußten, um sie auseinander zu bringen. War aber das abgelagerte Metall von sehr guter Qualität, dann war die Trennung oft unmöglich. Es war zu hoffen, daß sich eine Substanz ermitteln läßt, welche gleichförmig und schwach auf die gravirte Platte wirkt, und, indem sie die homogene Anziehung der Theilchen an der Oberfläche aufhebt, durch chemische Vereinigung mit denselben eine unlösliche und zerreibliche Verbindung bildet, die der Platte nur schwach adhärirt. Ich wählte zum Versuch das Jod, weil es in Wasser nur wenig löslich ist, ein hohes Atomgewicht hat, und unschädlich ist. Eine Kupferplatte wurde wohl gereinigt dem Joddampf ausgesetzt und elektrotypirt; die Ablagerung trennte sich leicht von ihr. Dieß wurde mehrere Hundertmal mit gleichem Erfolge wiederholt. Wenn große Platten für die Anwendung von Joddämpfen gereinigt wurden, zeigte es sich, daß während der Reinigung des einen Theiles der andere anlief, daher keine gleichmäßige Wirkung des Jods erzielt werden konnte. Dieses führte darauf, die Platten zuerst zu versilbern und dann zu jodiren; eine versilberte Platte wurde daher mit weingeistiger Lösung von Jod gewaschen und dann elektrotypirt; das Elektrotyp löste sich von der Matrize noch leichter ab als vorher, indem das Jodsilber die Adhärenz besser verhinderte als das Jodkupfer. Bald zeigte sich jedoch, daß eine an einem trüben Tage präparirte Platte sich nicht so leicht lostrennte, als wenn das Zurichten bei Hellem Himmel vorgenommen wurde, und Versuche ergaben, daß eine zuerst jodirte und dann den Sonnenstrahlen ausgesetzte Platte sich mit großer Leichtigkeit ablösen ließ; wogegen eine Platte welche an einem regnerischen Tage jodirt und dann einige Stunden in ein dunkles Zimmer gestellt wurde, bevor man sie in das (galvanoplastische) Bad brachte, so fest haftete, daß man, um sie von der Matrize zu trennen, zu den alten Mitteln des Erhitzens und Rüttelns seine Zuflucht nehmen mußte. Seitdem wurde das Jodiren und Belichten an einer sehr großen Anzahl fein gravirter Platten vollzogen, und niemals zeigte sich auch nur die geringste Schwierigkeit bei der Trennung der Platten, wenn nur die gehörige Dicke der Copie erzielt worden war. Beim Präpariren unserer größten Platten von 10 Quadratfuß Oberfläche benutzte ich eine Auflösung von 1 Gran Jod in 20000 Gran starkem Alkohol. Wenn ein Gran der Lösung erforderlich ist, um einen Quadratfuß zu benetzen, so ist auf diesem nur 1/2000 Gran Jod. Da aber das Jod mit dem Alkohol rasch verdampft, so befindet sich auf 1 Quadratfuß wahrscheinlich nicht mehr als 1/1000000 Gran Jod. Nimmt man das Gewicht eines Kubikzolles Jod zu 1250 Gran an und setzt voraus, daß es auf der Silberfläche in seinem ursprünglichen Zustande bleibt, anstatt Jodsilber zu bilden, so ergibt sich 1,250 × 144 × 100,000 = 18,000,000,000, also bloß ein achtzehntausendmilliontel Zoll für die Dicke der Jodschicht. Aber selbst angenommen, daß die Sonnenstrahlen das Jodsilber zersetzen, und das Jod als Dampf auf der Platte zurücklassen, so wird die Dicke der Jodschicht nur einen vierundvierzigmilliontel Zoll betragen, also in mechanischer Hinsicht gar nicht in Betracht kommen. Um den Einfluß dieser chemischen Zubereitung der Platte auf die Schärfe der gravirten Linien zu ermitteln, wurde eine Gravirung siebenmal von Platte auf Platte übergetragen, ohne daß die schärfste vergleichende Untersuchung der Abdrücke von der letzten und der ersten Platte einen Unterschied herausstellte. Zeit und Kosten der Elektrotypie. – Hr. Smee und Andere haben gezeigt, daß die Güte des Elektrometalls (galvanisch gefällten Metalls) von gewissen Verhältnissen zwischen der Schnelligkeit der Bildung der Platte und der Concentration der Lösung, worin sie dargestellt wurde, abhängt. Da kleine Quantitäten von Elektricität leicht in Bewegung gesetzt werden, so kann man kleine Elektrotype in 6–8 Tagen machen. Um große Platten in kurzer Zeit zu erhalten, braucht man starke Ströme. Die entsprechende größere effective elektrische Wirkung zu erhalten, zeigte sich aber etwas schwierig. In dem Aide-mémorie der brittischen Artillerie findet sich die Angabe, daß in der galvanoplastischen Anstalt des topographischen Bureaus ein Pfund Kupfer sich in 24 Stunden auf einer Platte von 8 Quadratfuß niederschlug, und daß bloß durch fortgesetztes Umrühren der elektrolytischen Lösung die Platten zähe genug wurden, um das Hämmern auszuhalten. Auf diese Weise wären 45 Tage erforderlich, um eine 1/8 Zoll dicke Platte zu machen. Meines Wissens ist vor Anwendung des nun zu beschreibenden Verfahrens dieses Resultat weder in Bezug auf die Zeit noch auf die Qualität des Metalls übertroffen worden. Das erste Mittel, welches in Vorschlag gebracht wurde, um in derselben Zeit eine größere Ablagerung zu erhalten, besteht in der Vergrößerung der Batterie; dadurch kann aber der gewünschte Zweck nicht erreicht werden. Um dieses deutlich zu machen, benutze ich die Formel von Ohm, welcher zeigte, daß der Effect des Stromes irgend einer Batterie direct der elektromotorischen Kraft, und umgekehrt dem ihr dargebotenen Widerstand proportional ist, was sich durch die Gleichung E/(R + r) = Q ausdrücken läßt, in welcher E die elektromotorische Kraft oder die Verwandtschaft der Säure zum Zink, R + r den Widerstand bedeutet; R ist der Widerstand in der zwischen den positiven und negativen Elementen der Batterie befindlichen Flüssigkeit, r der Widerstand im Schließungsbogen, und Q die resultirende Arbeit, d.h. die Quantität des erzielten Stromes. Der Widerstand ist erwiesenermaßen zur Länge der Leiter im geraden, aber zum Querschnitt derselben im umgekehrten Verhältnisse. E hängt von den chemischen Beziehungen der verwendeten Metalle ab, ist also für dieselben constant; Q läßt sich folglich nur auf die Art mit Vortheil ändern, daß man R und r ändert. Da R den Widerstand in der Batterie bezeichnet, so ist eine Vergrößerung der Platten mit einer Vergrößerung des Querschnittes der Flüssigkeit gleichbedeutend, und der Widerstand R wird dann kleiner. Der Ausdruck E/(R + r) = Q zeigt nun, daß wenn der Widerstand in der Batterie im Verhältniß zum Widerstande außerhalb klein ist, man von der Vergrößerung der Batterieplatten nur wenig Gewinn an Wirkung zu erwarten hat. Um den Werth von R in Beziehung auf r zu finden, wurde eine Batterie construirt, welche die Sammlung und Messung der entwickelten Gase gestattete. Brachte man die Platten (der Zerlegungszelle) in unmittelbare Berührung, und wurde die in 30 Minuten entwickelte Gasmenge als Einheit der Wirkung genommen, so war in diesem Falle, da der Strom bloß durch die Batterie zu gehen hatte, der durch r angedeutete Widerstand = 0, also Q =E/R = 1. Nun wurde die Batterie mit einem Paar Elektroden verbunden, die in einer Auflösung von schwefelsaurem Kupfer, mit Schwefelsäure angesäuert, standen, welche saure Mischung alle Schriftsteller über Elektrometallurgie behufs der Erzielung guten Metalles vorschreiben, Das nun binnen 30 Minuten entwickelte Gas war bloß 1/20 der vorigen Menge; also hatte der Widerstand von r die Größe von Q auf 1/20 herabgebracht, mithin war E/(R + r) = Q = E/20 R, also r = 19 R. Um nun den Effect zu erhalten, welcher mittelst Vergrößerung der Batterie zu erzielen ist, haben wir Q =1/(1/m + 19). Ist m = 1, so wird Q = 0,05; für m = 4 ist Q = 0,0524 u.s.w., was zeigt, daß der Gewinn zu klein ist, um die Vergrößerung der Batterie zu lohnen. Diese Berechnungen gelten für kleine Batterie-Platten; bei großen müssen die gegenseitigen Entfernungen derselben vergrößert werden, und damit wächst also der Widerstand, statt abzunehmen. Bloße Vergrößerung der Batterie ist folglich nicht hinreichend, um die Zeit des Elektrotypirens abzukürzen. Hr. Smee hat die negative Platte der Batterie mit pulverförmigem Platin überzogen und so eine sehr starke Wirkung erzielt. Ist die Platte frisch platinirt, so wirkt sie heftig und entwickelt Ströme von Wasserstoff; aber in Folge der Verunreinigungen des Zinks, welche sich auf ihr ablagern, geht diese erhöhte Thätigkeit bald verloren. Da nämlich dieser Niederschlag den Wasserstoff stark anzieht, so wird dieser auf der Platte zurückgehalten, welche dann von Gas umhüllt und dadurch von der Flüssigkeit der Batterie abgesondert ist. Die gewöhnlichen Lösungsmittel der Metalle entfernen diese Decke von Unreinigkeit nicht leicht. Die Platte kann durch neues Platiniren wieder hergestellt werden; da dieses aber lästig und kostspielig ist, so bemühte ich mich ein Auflösungsmittel zu finden, welches geeignet wäre, dem Platin seine frühere Wirkung wieder zu ertheilen, und erreichte diesen Zweck durch Eintauchen der Platte in eine Lösung von Eisenchlorid. Nun wurden die Platten täglich in das Eisenchlorid getaucht, und so die Spannung der Batterie constant erhalten. Durch diese Entdeckung, verbunden mit der Verwendung besserer Auflösungen für die Zersetzungszelle, wurde die Zeit zur Herstellung einer galvanischen Platte abgekürzt; sie war aber, wenn nur ein einziges Element benutzt wurde, noch zu lang. Die effective Kraft einer Batterie kann durch eine zweite verstärkt werden; auf diese Weise wird E in der Formel vergrößert und dadurch unter Umständen auch eine Vergrößerung von Q hervorgerufen. Wir vereinigen die Wirkung mehrerer Batterien, indem wir die ungleichen Pole der Reihe nach verbinden. Da bei einer solchen Anordnung der Strom jede Batterie in der Kette durchziehen muß, so vervielfacht sich R ebenso wie E, und die Formel wird dann Q = nE/(nR + r). Sind die Werthe von R und r nahezu gleich (wozu die Batterien besonders construirt werden können), so wird es eine Frage von Wichtigkeit, ob man durch Verbindung der gleichnamigen Enden aller Zellen den Apparat als einziges Element, oder ob man durch Verbindung der ungleichnamigen Pole eine Batterie von zwei Paaren herstellen soll. Durch Bildung zweier Elemente wird R verdoppelt, zugleich wird aber die Oberfläche halb so groß und die Kette noch einmal so lang, wodurch sich R vervierfacht und statt Q = E/(R + r) hat man Q = 2 E/(4 R + r). Ist R = r, so wird Q = 0,50 bei der Herstellung nur eines Elementes, und Q = 0,40 bei der Herstellung zweier; man erhält also bei der doppelten Auslage eine langsamere Ablagerung als vorher. Ist R = 10 r, so erhält man mit einer einfachen Batterie Q = 1/(1 + 10) = 0,0909; für zwei solche in einer Reihe aufgestellte Batterien wird Q = 2/(2 + 10) = 0,166. Die Anwendung von zwei Batterien, aufeinanderfolgend aufgestellt, verdoppelt also die Auslagen, aber nicht den Effect, und die Rücksicht auf Ersparung verbietet uns eine fernere Vergrößerung der Reihe. Für einen doppelten Effect von E/(R + r) hat man Textabbildung Bd. 138, S. 355 Da die Division von R durch 2 einer Verdoppelung der Batteriefläche gleich kommt, so wird nun Q = 0,182 und der Gewinn in Procenten zeigt an, daß es bei Verdoppelung der Oberfläche vortheilhaft ist, die Vergrößerung dann eintreten zu lassen, wenn zwei Batterien (Glieder) hinter einander angewendet werden. Die Schwierigkeit große ebene Silberplatten zu erhalten, war ein bedeutendes Hinderniß der Vergrößerung der Batterieoberfläche, weil man wegen der Unregelmäßigkeit der Oberfläche der Silberplatte dieselbe weiter von dem Zink entfernen muß, wodurch R vergrößert und dem eigentlichen Zweck entgegengewirkt wird. Man könnte die Silberplatten mit dem Abschlichthammer ebnen, aber diese Arbeit ist mit Kosten verbunden, und da die Platten beim Gebrauch beständig Unfällen ausgesetzt sind, so wäre diese Methode nicht ökonomisch. Obwohl die Versilberung der Metalle im Großen mit Erfolg betrieben wird, ist es doch nicht gelungen, leicht und billig galvanoplastische Silberplatten herzustellen, und alle Versuche Platten von 2500 Gran Gewicht per Quadratfuß zu erhalten, schlugen fehl. Durch Aenderung der Silberlösungen und Anwendung einer Registerbatterie (register battery) gelang es uns aber in 30 Stunden eine vollkommen ebene Platte herzustellen, welche in hohem Grade die erforderliche Härte, Elasticität und Hämmerbarkeit besaß, während die Herstellungskosten per Unze nicht über 16 Cents betrugen. Die vollkommen ebenen Platten gestatten eine sehr bedeutende Annäherung an das Zink. Man kann sie daher über doppelt so groß als früher anwenden, weil bei der Anordnung von zwei Gliedern hinter einander r verhältnißmäßig kleiner bezüglich R ist. Man hatte längst beobachtet, daß Temperaturwechsel auf die Dauer des Processes von Einfluß sind, und jeder, der sich mit Elektrometallurgie beschäftigt, weiß wie wichtig es ist, das Laboratorium warm zu halten. Um zu ermitteln, wo und wie die Wärme wirkt, wurde bei 60º F. (15º,56 C.) eine Batterie mit einem 120 Fuß langen Draht verbunden und ein Galvanometer eingeschaltet. Die Ablenkung betrug 40º. Nun kühlte man die Batterie auf 48º F. (8º,89 C.) ab, und die Nadel zeigte noch immer nahezu 40º. Dieser Versuch beweist, daß die Batterien durch den gewöhnlichen Temperaturwechsel nicht bedeutend afficirt werden, und dieser Umstand wurde nun benutzt, um eine vollkommenere Ventilation herzustellen. Es wurde nämlich durch eine Glaswand ein kleiner Platz für die Batterie von dem allgemeinen Local getrennt und am Boden und der Decke mit großen Oeffnungen nach außen versehen, um eine Circulation der Luft herzustellen und dadurch die Dämpfe der Batterie wegzuführen. Mittelst Anwendung aller beschriebenen Verbesserungen konnte man nun leicht in 8–10 Tagen eine galvanoplastische Platte von 8 Quadratfuß herstellen. Von dem Wunsche durchdrungen, den Proceß noch mehr zu beschleunigen und wo möglich ein Pfund Kupfer täglich auf den Quadratfuß niederzuschlagen, suchte ich noch weitere Verbesserungen zu machen. Da E der Formel bereits so groß war, als die Kosten es gestatteten, und R soviel als möglich verkleinert, d. i. die Platten möglichst vergrößert waren, so suchte ich dem Q durch Verminderung von r, dem elektrolytischen Widerstande, einen höheren Werth zu geben. Dem Elektrolyten durch Zusatz leicht zersetzbarer Salze ein besseres Leitungsvermögen zu ertheilen, wurde ohne Erfolg versucht. Da sich nun, wie bereits erwähnt, ergeben hat, daß die beschleunigende Wirkung der Wärme sich hauptsächlich auf die Zersetzungszelle beschränkt, so war offenbar durch Anwendung der höheren Temperatur bei dem Elektrolyten ausschließlich, ein großer Vortheil zu erwarten. Um die vortheilhafteste Temperatur und den durch sie zu erzielenden Gewinn an Wirkung zu bestimmen, wurde eine mit Voltameter versehene Batterie mit zwei Elektroden in Verbindung gebracht, die in eine Lösung tauchten, wie sie bereits als allgemein empfohlen erwähnt worden ist. Jede Elektrode war 5 Quadratzoll groß und hinten gefirnißt um die Ausstrahlung zu verhüten. Nun brachte man sie in eine gegenseitige Entfernung von einem Zoll, und dünne Holzplatten an ihren Rändern verhüteten jeden seitlichen Verlust des zwischen ihnen durchgehenden Stromes. Die Resultate waren folgende: Die Batterieplatten in Berührung gaben stündlich 300 Kubikzoll Gas Die Elektroden „       „    „       „ 216       „   „ Als der Strom bei   58º F. durch den Elektrolyt ging, gab er stündlich 16 Kubikzoll Gas       „        „   60º    „      „              „   „        „ 20       „   „       „        „ 100º    „      „              „   „        „ 27       „   „       „        „ 175º    „      „              „   „        „ 37       „   „ Um den Werth des Widerstandes der Lösung, im Vergleich mit R der Formel, zu bestimmen, verband man zuerst die Batterieplatten, und hernach die Elektroden; er beträgt für   58º F                 23,15   60º                   18,15 100º                   13,00 175º                     8,96 Aus vorstehender Tabelle erhellt, daß der Widerstand in der Zersetzungszelle von 2,58 auf 1, im Ganzen von 2,25 auf 1 vermindert wurde. Da nun Textabbildung Bd. 138, S. 357 so kann man durch Erwärmung des Elektrolyten eine Platte bei Verwendung eines einzigen Elementes eben so schnell machen, als bei gewöhnlicher Temperatur mit einer Batterie von zwei Elementen und je der doppelten Oberfläche (4mal die Batterie, 2mal die Auslage). Smee's Vorschriften verlangen, daß zur Anfertigung einer Platte gewisse gegenseitige Verhältnisse des verwendeten Apparates aufrecht erhalten werden; daraus folgt, daß wenn die Temperatur des Elektrolyten auf einen gewissen Grad erhöht, und der Apparat ihr entsprechend eingerichtet worden ist, man, um nicht unaufhörlich corrigiren zu müssen, die anfängliche Wärme unterhalten muß. Will man nun die durch die Temperaturerhöhung gebotenen Vortheile benützen, so ist ein weiterer Apparat unbedingt nöthig, der die hohe Temperatur in dem Elektrolyten während mehrerer Tage zu unterhalten vermag. Da die elektrotypischen Operationen bei Nacht nicht unterbrochen werden, so muß der Heizapparat wenigstens 12 Stunden ohne Aufsicht und ohne Nachschüren seinen Dienst leisten und die ganze Zeit hindurch constant wirken. Ich habe einen solchen Ofen erfunden, den man nun benutzt. Ein Peck (7 1/5 Liter) Holzkohlen genügt, um ihn 12 Stunden lang zu heizen und er erhält 100 Gallons (363 Liter) Kupferlösung auf jeder verlangten Temperatur zwischen 100 und 200º F. (38 und 93º C.). Mittelst der beschriebenen Anordnung habe ich eine große Copie (als Relief) dargestellt und das mir übergebene Original nach 55 Stunden wieder abgeliefert. Um zu der Ohm'schen Formel zurückzukehren, wurde das Verhältniß von R zu r von Neuem durch einen Versuch bestimmt. Das Resultat war R : r = 1 : 4 oder Q = 1/(1 + 4) = 0,20, ein großer Fortschritt, wenn man die erste Bestimmung R : r = 1 : 19 oder Q = 1/(1 + 19) = 0,05 damit vergleicht. Da nun r im Vergleiche mit R so klein geworden ist, so kann man die Batterieoberfluche so lange mit Nutzen vergrößern, bis das Resultat etwa 0,24 ist. Wenn man überdieß die Elemente zu je zweien mit doppelten Oberflächen anwendet, um den doppelten Effect zu bekommen, so ergibt sich 2 . 1/(1 + 4) = 2/(2 + 4) = 0,40. Da nun der relative Widerstand im Elektrolyten noch kleiner wird, so kann man die Batterieoberfläche noch mehr vergrößern, bis das Resultat nahezu 0,5 ist. Ich habe in der letzten Zeit (1851) Platten von vorzüglicher Qualität, drei Pfund Kupfer per Quadratfuß enthaltend, in 24 Stunden dargestellt, wornach für unsere größten Platten von 10 Quadratfuß Oberfläche und 1/8 Zoll Dicke nur zwei Tage erforderlich wären. Vorgänge in der elektrolytischen Lösung. – Die Güte des abgelagerten Metalles hängt einzig und allein von dem Verhältnisse ab, welches zwischen der durch eine Lösung ziehenden Elektricitätsmenge und dem Metallgehalt dieser Lösung besteht. Man nimmt gewöhnlich an, daß die Säure des Salzes an die eine, das Metall an die andere Elektrode gehe; es ist aber jetzt erwiesen, daß dem nicht so ist, denn während die Säure sich an die positive Elektrode begibt, gelangt das Metall nicht an die negative Elektrode. Daher kommt es, daß wenn die Lösung beim Beginn des Processes noch so concentrirt war, die negative Elektrode doch bald mit einer schwachen Lösung umgeben ist, weil diese Elektrode der Lösung in ihrer Nähe das Metall entzogen hat. Besteht die Elektrode bloß aus einem Draht, so wird die sie umgebende erschöpfte Lösung leicht wieder erneuert, da durch die bloße Verschiedenheit des spec. Gewichtes eine Strömung entsteht. Bei großen Elektroden, bestehend in Platten die einander parallel sind, wird aber die schnelle Erneuerung der concentrirten Lösung unmöglich, und die Elektrode ist bald mit einer schwachen Lösung umgeben. Auf diesen Umstand muß bei der Herstellung der Batterien Rücksicht genommen werden. Wer ihn nicht kennt, findet zu seinem Erstaunen, daß ihm große Platten mißglücken, während Medaillen und kleinere Platten vollkommen gelingen. Auf den ersten Blick sollte man glauben, daß durch Anwendung einer stärkern Kupfervitriollösung ein rascheres Nachschaffen des Metalles zur Elektrode erzielt würde. Leider wird aber dadurch das Lösungsvermögen des in der Flüssigkeit enthaltenen Wassers für das an der positiven Elektrode durch die Wirkung der übertragenen Säure gebildete Sulphat vermindert. Dünnflüssigkeit ist das Wesentlichste bei der Elektrolyse; wenn z.B. die Menge des freien Wassers welches die positive Elektrode umgibt, klein ist, so ist diese Elektrode bald in eine gesättigte Lösung gehüllt, und das neugebildete Salz bleibt ungelöst auf ihr liegen; da dieses Salz nicht leitet, so schließt es die Elektrode von der Flüssigkeit ab und hält so den Strom auf, bis der Abfluß der gesättigten Lösung es dem Salze ermöglicht sich aufzulösen, worauf dem Strome der Durchgang wieder geöffnet wird. Bei solcher unterbrochenen Wirkung erhält man Platten von Kupfersand, oder bisweilen Kupfer welches so weich wie Blei ist. Erwärmt man die Flüssigkeit wenn ein solcher Zustand eingetreten ist, so wird das Lösungsvermögen des Wassers für das Salz erhöht, es entsteht eine rasche Diffusion, das Salz wird zur negativen Elektrode geführt und das erschöpfte Wasser zur positiven Elektrode; die eingeschlafene Batterie kommt in ununterbrochene Thätigkeit, und in kurzer Zeit hat sich eine Platte abgelagert, welche alle Härte und Elasticität des gehämmerten oder gewalzten Kupfers besitzt. Apparate des galvanoplastischen Laboratoriums. – Fig. 14 ist der Grundriß des Laboratoriums des geodätischen Bureaus in Washington. Die Glaswand b, b, b, b ist mit einer Thür versehen und trennt das Batteriezimmer von dem allgemeinen Laboratorium; sie gestattet also die Batterie leicht zu beaufsichtigen, ohne daß man deren Dämpfen ausgesetzt ist. Der Fußboden des Laboratoriums ist etwa 6 Fuß über dem Erdgeschoß und neigt sich einwärts von den Seiten gegen die Abzugslöcher h, h, h, h, welche die auf den Boden gegossenen unbrauchbaren Flüssigkeiten und das Spülwasser abführen. Um den schädlichen Wirkungen zu entgehen, denen man beim Arbeiten ausgesetzt ist, wenn der Boden von chemischen Agentien durchdrungen ist, wird derselbe, nachdem Flüssigkeiten weggeschüttet wurden, gehörig überschwemmt und abgebürstet. An den Stellen B, B, B, B sind vier Batteriezellen angebracht. Ein länglich-viereckiger Behälter von Kautschuk, welcher in einem tiefen hölzernen Kasten steht, enthält die Batterie-Auflösungen. Jede Zelle kann 9 Silber- und 8 Zinkplatten aufnehmen. Eine Metallleitung verbindet alle Zinkplatten, und eine andere alle Silberplatten einer Zelle. Jede Zelle kann als unabhängige Batterie benutzt werden, oder man kann 2,3 oder 4 Zellen mit einander in beliebiger Ordnung verbinden. Die verticale Zersetzungswanne ist bei V, die horizontale bei H. S ist eine große Kufe zum Abwaschen der Platten. Die Kufe C enthält die Eisenchloridlösung. Q ist der Quecksilberkasten, und W, W sind Kufen mit frischem Wasser. F ist der Ofen, und d, d, c, c sind Heizröhren die mit der Wanne H in Verbindung stehen. T ist ein flacher eiserner Tisch. Fig. 15 zeigt eine Zelle mit ihren Platten, nebst deren Aufhängungsweise. Fig. 16 ist der Holzrahmen, mit seiner Platte P, welche zum Eintauchen in die verticale Wanne hergerichtet ist. Fig. 17 ist die verticale Wanne mit den in ihr hängenden Platten. Fig. 18 zeigt den adjustirbaren, die Platte haltenden Holzrahmen, welcher in der horizontalen Wanne gebraucht wird. Fig. 19 zeigt die Anordnung im Innern der horizontalen Wanne; eine bildlose Platte und ein gravirtes Original sind in der erforderlichen Lage angebracht; die mit ihnen verbundenen Kupferdrähte gehen zu der Batterie. Fig. 20 zeigt den Heizofen. Die Thür für den Luftzutritt befindet sich bei a und ist mit einem adjustirenden, aus Eisen und Zink zusammengesetzten Stabe so verbunden, daß man sie mittelst einer Stellschraube zum Reguliren des Zuges anordnen kann, indem der Stab dann die Thür öffnet und schließt, wodurch eine gleichförmige Wärme in der Lösung unterhalten wird. Nachdem das Feuer angezündet ist, muß die Thür sich schließen, wenn die Auflösung eine Temperatur von 180º F. (82º C.) erreicht hat. Im Ofen ist ein bleiernes Schlangenrohr angebracht, dessen Enden c und d (Fig. 14) zu der horizontalen Wanne führen; das Ende c verbindet den obern Theil der Wanne gerade unter der Oberfläche der Flüssigkeit mit dem obern Theile des Schlangenrohres, und d den Boden der Wanne mit dem untern Theile des Schlangenrohres. Es entsteht daher eine Circulation der Lösung vom Ofen aus nach dem Obertheil der Wanne und von deren Boden aus nach dem Ofen. Verfahrungsweise. – Soll eine Platte elektrotypirt werden, so bringt man sie auf Gestelle über die offenen Abzugslöcher h, h, h, h, und wascht sie sorgfältig mit Alkalien und Säuren. Hierauf wird sie versilbert, jodirt und vor ein Fenster gestellt (belichtet). Nun wählt man eine Platte von gewalztem Kupfer, welche einen Zoll größer ist, als die gravirte Platte, legt sie auf den ebenen eisernen Tisch und klopft sie so lange mit einem hölzernen Schlägel, bis ein Stahllineal zeigt, daß sie eben ist; sie wird dann gewogen und mit zwei kupfernen Haken in dem verticalen Plattenrahmen befestigt. In gleicher Weise wird die gravirte Platte in einem ähnlichen Rahmen befestigt, worauf beide in eine verticale Wanne gestellt und mit der Batterie verbunden werden. Der Proceß geht zwar nicht gut von statten, wenn die Platten vertical stehen, aber man muß ihnen im Anfange diese Stellung geben, um zu verhüten, daß sich Staub und Flecken von Unreinigkeiten auf ihrer Oberfläche absetzen. So wie sich die gewalzte Platte auflöst, machen ihre Verunreinigungen die Auflösung schnell trübe, und gefährden die Oberfläche der sich bildenden Platte. Gewöhnlichen Elektrotypen schaden Staub und Schmutzflecken nicht, da aber die Kupferplatten des geodätischen Bureaus in Feinheit der Linien feinen Stahlplatten nicht nachstehen, so bewirken die auf der Bildfläche ihrer Copien sich absetzenden Unreinigkeiten daß deren Abdrücke ein wolkiges Ansehen erhalten. Bei dem ersten Eintauchen der Platten sollte daher die Lösung vollkommen rein seyn. Früher wurde die verticale Wanne nach jedem Gebrauch geleert und ausgewaschen. Nachdem die Lösung ihren Niederschlag abgesetzt hatte, wurde sie abgezogen und durch sehr feine Baumwolle geseiht. Dieses Verfahren war sehr lästig und beschäftigte einen Arbeiter einen ganzen Tag. Durch ein einfaches Auskunftsmittel bewerkstelligte ich, daß man die Wanne nur noch einmal monatlich zu reinigen braucht. Um die neue Platte vor Staub und Schmutz zu schützen, wird ein Sack von feiner Baumwolle über einen leichten Holzrahmen gezogen, der ihn ausgespannt erhält; eine Stunde bevor man die Lösung braucht, wird der Sack mit dem darin eingeschlossenen Rahmen auf die Lösung gelegt und mit den Kupferstäben beschwert, welche sonst die Plattenrahmen halten. Das Gewicht veranlaßt den Sack allmählich zu sinken, und während des Hinabsinkens filtrirt er die in der Wanne enthaltene Lösung; die Unreinigkeiten können die Maschen des Gewebes nicht ganz verstopfen, weil dasselbe während des Sinkens stets mit neuen Portionen von Flüssigkeit in Berührung kommt. So wird nun die Flüssigkeit mit Vermeidung von Arbeit und Zeitverlust filtrirt, ohne daß man sie aus dem Gefäß nimmt oder den Bodensatz aufstört. Die Platte bleibt über Nacht in der verticalen Wanne und am Morgen werden die Vorbereitungen getroffen, um sie in die horizontale Wanne zu versetzen. Zuerst wird der Ofen in Thätigkeit gesetzt. Eine neue bildlose Kupferplatte, einen Zoll größer als die Matrize, wird auf dem eisernen Tisch eben geplättet, und an den Kanten von Holzstäben mit Bolzen von Platin befestigt, damit sie auf diese Weise horizontal gehalten, nicht niedersinken kann. Nun nimmt man die überzogene Matrize aus der verticalen Wanne, befreit sie von ihrem Rahmen und bringt sie in den horizontalen Rahmen. Eine hölzerne Einfassung von der Höhe eines Zolles umgibt dann die Platte, und auf diese Einfassung wird die erwähnte bildlose Platte gelegt, worauf man das Ganze in die horizontale Wanne bringt und die Verbindung mit der Batterie herstellt. Dann nimmt man die positive Platte aus der verticalen Wanne, und bestimmt und notirt sich ihren Gewichtsverlust. Mittelst des bekannten Flächeninhalts der Matrize berechnet man die Menge Kupfer, welche zu einem Abgusse (Copie) von 1/8 Zoll Dicke erforderlich ist. Der Betrag des in beiden Wannen verzehrten (bildlosen) Kupfers muß diesem Quantum gleich kommen, bevor die erforderliche Dicke erreicht ist (nach einem Abzug für die Verunreinigungen des gewalzten Kupfers und für die Rauhigkeit der Hinterseite des Elektrotypes). Nach wenigen Stunden hat sich die eingelegte bildlose Platte so mit Unreinigkeiten beladen, daß diese auf das Elektrotyp zu fallen beginnen, daher diese Platte aus der Wanne entfernt und sogleich durch eine neue ersetzt werden muß. Die schmutzige Platte wird dann in dem großen Wassertroge gewaschen und nach der Reinigung ihr Gewichtsverlust bestimmt und notirt. Aus dem erlittenen Gewichtsverlust kann man auf die Wirkung der Batterien schließen. Jetzt muß man die Batterien und das Verhältniß der Kupferablagerung in einer bestimmten Zeit sorgfältig überwachen, und die Batteriestärke nach den Umständen abändern. Die ganze thätige Batterie braucht in der Regel nur einmal täglich erneuert zu werden, wobei man auf folgende Weise verfährt: Man nimmt eine Zinkplatte und eine Silberplatte aus der Batterie; die Silberplatte steckt man in die Eisenchloridlösung, die Zinkplatte aber bringt man zu der Wasserkufe vor der Thür des Batterielocals und scheuert sie mit einer steifen Bürste rein, worauf man sie an dem Quecksilberkasten wieder amalgamirt und dann in die Batterie zurückbringt. Die Silberplatte kommt jetzt aus der Eisenchloridlösung in die nahe stehende Kufe mit frischem Wasser. Nun bringt man eine zweite Silberplatte aus der Batterie in die Chloridlösung, dann wird eine andere Zinkplatte gereinigt, gewaschen und mit der ersten Silberplatte in die Batterie zurück gebracht. Auf diese Weise kann man die ganze Batterie erneuern, ohne ihre Wirkung wesentlich zu unterbrechen. Wenn der Gewichtsverlust des gewalzten Kupfers in beiden Wannen anzeigt, daß das Elektrotyp die erforderliche Dicke erlangt hat, so wird die Platte von der Batterie weggenommen, von ihrem Rahmen befreit, ihre Hinterseite glattgehobelt und ihre Ränder abgefeilt, bis die Trennung stattfinden kann. Nach der Trennung ist das Original frei; das erhaltene Relief wird genau so wie ein Original versilbert und elektrotypirt, und die Copie desselben ist bei guter Ausführung der Operationen ein vollkommenes Facsimilie des Originals, an Härte, Dehnbarkeit und Elasticität den besten gewalzten und gehämmerten Kupferplatten nicht nachstehend.