수정 도금액 관리 항목

^ Plating Baths Control Item

 

도금액의 관리에는 적정에 의한 화학분석법, 기기 분석법, 헐셀 및 하링셀 등을 사용하여 도금액의 성능을 시험할 수 있다. 도금액은 어느 정도의 농도 허용치를 가지고 있으므로, 무엇보다도 쉽고 빠르게 분석 하여야 한다. 이중 가장 많이 사용하는 것이 화학분석법과 헐셀시험 방법이다.

• 실험조 (종류)

 

도금액 성분 분석 : 화학 분석, 기기분석
도금액 성능 시험 : Hull cell 시험 → 빠른시험, 사고 예측, 안전작업 관리

 

도금액 관리의 의미

도금액 관리는 도금액 (전처리액, 후처리액 포함) 을 항상 최적의 상태로 만들어 작업중 불량 등을 미연에 방지ㆍ유지하는 방법이라 할 수 있다. 도금액은 작업중 계속 변화되어, 양극 용해 상태, 액의 전도도, 분해, 불순물의 축적 등이 도금층의 석출에 영향을 주게 된다.

 

욕조성은 화학분석으로 항시 분석 관리하여야 하며, 광택제 등의 첨가제는 특수 기기가 아니면 분석이 불가능 하다. 그러므로 도금액의 ㏗, 비중, 도금의 외관, 헐셀 시험 또는 벤트캐소드 시험 등에 의해 도금욕의 상태를 항시 최적으로 유지 하여야 한다. 도금액의 변화를 사전에 대처하고, 문제 발생시 원인을 찾고, 그에 대한 대책을 세워서, 항시 최적의 도금액을 유지되도록 조치를 하는 것이 도금액 관리의 목적이다.

 

 

수정 도금욕의 성분

도금액 성분을 크게 나누면 주성분, 부성분, 첨가제 등 세가지로 나눌 수 있다.

 

수정 주성분 (금속염)

 

도금액의 주성분은 금속염 즉 도금되고자 하는 금속, 예로 구리도금의 황산구리ㆍ시안화구리ㆍ피로인산구리, 니켈도금의 황산니켈ㆍ염화니켈, 크롬도금의 무수크롬, 아연도금의 염화아연ㆍ시안화아연ㆍ산화아연 등이 있다.

 

대체적으로 금속염의 농도가 낮으면 불순물의 영향을 쉽게 받고, 사용전류 밀도가 작아져 타기 쉬운 도금이 되므로, 높은 전류밀도에서 작업하거나 고속 작업시에는 금속농도를 높게하는 것이 유리하다.

 

 

수정 부성분

 

도금욕 중의 부성분은 전도염, 양극 용해 촉진제, 완충제 등이다.

 

전도염

도금욕의 전도도를 향상하기 위한 성분으로, 강산 즉 황산, 염산 및 그 염, 알칼리 욕에서는 강알칼리 즉 수산화나트륨 및 그 염 등이 이에 해당된다. 전도성이 낮으면 액전압이 높게 되어, 전력 사용량의 증가와 전류손실에 의한 도금액의 온도 상승 등의 원인이 된다.

 

양극용해 촉진제

도금 작업중 금속이온의 보충은 대부분은 용해된 양극이온을 이용한다. 이때 도금된 만큼의 금속성분이 양극으로 부터 용해 되어야 하나 그렇지 못한 경우도 있다. 즉, 양극의 용해를 쉽게 하기 위한 성분을 양극용해 촉진제라 할수 있다.

 

양극 용해로 금속성분을 보충하는 것이 약품에 의한 금속염의 보충보다는 경제적이며, 불순물 혼입도 최소로 할수 있다.

 

양극용해 촉진제는 대부분 전도도 염과 같이 사용되는 것이 많다. 니켈 도금액중의 염화니켈이 대표적이며, 액 온도가 너무 낮거나 양극 면적이 너무 작은 경우, 양극 용해 촉진제가 부족할 때 높은 전류밀도를 사용하면 양극이 부동태 되어 용해되지 않는 경우도 있다.

 

완충제

많은 도금액은 사용 ㏗ 범위가 일정하게 정해져 있다. 정해진 ㏗ 범위에서 최적의 도금이 가능하므로, 작업중 ㏗ 변동이 적게 하기 위하여 여러가지의 완충제 (buffer) 가 사용되며, 특히 합금도금일 경우는 중요한 요소로 작용한다.

 

강산성 또는 강알칼리성의 도금액은 pH 영향을 크게 받지 않으나, 약산 또는 약알칼리성의 도금액은 ㏗ 영향을 크게 받게 된다. 완충제로는 니켈도금액의 붕산ㆍ황산ㆍ알루미늄 (황산아연 도금) 등이 대표적이다.

 

 

수정 첨가제

 

주성분인 금속염과 전도염 등 부성분이 있으면 도금은 되나 외관이 좋지 않으므로, 여러 종류의 참가제를 사용하여, 광택 또는 도금의 외관을 좋게 하는 등 특수한 목적을 위해 넣어주는 약품을 일컬어 첨가제라고 한다.

 

광택제ㆍ첨가제

제품에 광택과 레벨링의 효과를 가하는 첨가제를 보통은 광택제라 한다. 최근의 도금은 금속자원의 절감과 도금 시간의 단축을 목적으로 레벨링 효과를 극대화한 광택제도 있다. 이와 같이 광택을 목적으로 한 약품은 시안화구리 도금액의 티오시안화칼륨, 니켈도금에서는 사카린, 2-부틴 1-4 디올 등이 그 대표적으로 수많은 광택제가 보급되어 있다.

 

광택제는 작업에 따라 전기적인 소모와 묻어 나가는 손실 등이 있으므로 수시로 보충해야 하며, 균일한 제품을 얻기 위하여 자동보급기에 의해 연속주입 방법을 이용한다.

 

물성조절제

광택제도 일종의 도금 물성 조정제이지만 전착응력을 감소하기 위한 응력감소제가 (예, 니켈도금의 1차광택제) 대표적이다.

도금금속의 결정을 미세하게 하는 첨가제로 젤라틴, 감초, 펩톤 등이 사용된다.

 

산화제 및 환원제

도금액중의 부성분 또는 불순물의 제거 목적으로 산화ㆍ환원 시킬 필요가 있는 경우도 있다. 알칼리 주석도금액의 과산화수소 첨가 (2가 주석이온을 4가의 주석 이온으로 산화하기 위해) 와 니켈 도금액의 과산화수소 첨가 (철분의 산화) 또는 공기교반 (철이온의 산화 침전제거) 등이 그 예이다.

 

크롬욕에서 욕중의 3가크롬 이온이 부족할 때 크롬 도금액에 옥살산 또는 구연산 등의 유기산을 가하여 6가크롬을 환원하거나, 시안화구리 도금액의 6가크롬 혼입시 하이드로 설파이드를 첨가, 환원시켜 제거한다.

 

피트 방지제

도금 표면에 피트 또는 핀홀이 발생하는 경우, 이를 방지하기 위한 목적으로 피트 방지제가 사용된다. 주로 계면활성제를 이 목적으로 사용하며, 시안화구리 도금욕의 폴리옥시에틸렌 라우릴알콜, 니켈욕의 라우릴 황산나트륨 등이 흔히 사용 된다.

 

비산 방지제 (미스트 방지제)

도금 작업중시 전해 가스의 발생으로 도금액은 극히 작은 방울로 비산되어 작업장내에 나올 경우가 있다. 이와 같이 도금액의 비산을 방지하기 위하여 도금액의 표면장력을 낮추는 목적으로 사용되는 약품이다. 일반 도금에는 피트 방지제가 겸용 사용 가능하나, 크롬 도금욕은 크롬산의 강한 산화력에 분해되지 않는 특수한 계면활성제 (불소계) 를 사용 한다.

 

이온 봉쇄제 (착화제)

도금액 중의 특정 이온 (흔히 불순물) 의 작용 (예 : 음극 석출) 을 억제하기 위해 가해지는 약품이다. 예로 니켈 도금욕 중의 불순물인 구리의 석출을 억제하기 위해, EDTA 등을 사용하는 것을 볼수 있으나, 장기간 사용시 이온 봉쇄제의 축적으로 역효과가 발생할 수 있어 장기 사용은 바람직 하지 않고, 일시적인 응급 조치에 사용해야 한다.

 

 

수정 참고

• 도금액 관리
• 도금액 분석
• 도금불량 대책