수정 현장도금기술 3
책에 나오지 않는 도금 - 도금으로의 여행
자! 지금부터 도금여행을 떠나기로 합시다. 전회에서 전처리발 탈지행 기차를 타고 이제 도금조 까지 도착했습니다. 특수복장 (앞치마) 을 걸쳐입고 물안경 쓰고 (보호안경) 오리발 (방화) 장착하고 산소통 (마스크/배기장치) 매고 도금조로 들어가 봅시다. 여유가 있다면 현미경도 하나 준비하록 합시다.
도금은 참으로 어렵다. 여러가지 현상을 이론적으로 뒷바침 해야하며, 복잡한 구조식과 분자식도 열거해야 하며, 전기화학 기계공학 최근에는 컴퓨터까지 전공해야 한다. 그렇다고 줄줄이 외워봤자 눈에 보이는 불량이 나오기전 까지는 이래라 저래라 말도 할수 없다.
가장 좋은 방법은 위에 열거한 특수복장을 하고 현미경들고 도금조로 들어가 관찰하는 것이다. 그리하여 제품의 표면에 현미경을 들이대고 도금되는 과정을 보면서 불량이 발생하기 이전에 얼른 조치하는 것이다.
도금기술은 전체 100% 기술중 현장에 의한 도금기술이 80 % 를 차지하고, 나머지 10 % 가 실험실 데이타 관리이며, 나머지 10 % 가 이것저것 만지다 보면 해결되는 운빨(?) 이라 생각된다.
도금은 작업중 여러가지 이해하지 못하는 현상이 종종 나타나며, 현장에 나타나는 기술이 실험실에서는 나타나지 않아 현장 작업자와 종종 마찰을 이르키기도 한다. 하지만 지금껏 지켜보면 실험실에서 이상없는 작업은 틀림없이 이상없는 것으로 현장에서 찾아야 하며, 이것이 능숙한 현장 기술자인 것이다.
실험실은 현장 기술자가 헤메지 않고 바른길로 쉽게 찾아 갈수 있는 방법을 제시하므로, 이 또한 아주 중요한 일이다. 불량이 만들어지는경우 우리는 종종 시간이 지나면 해결되는 경우도 가끔은 볼수도 있다.
광택제가 개발된 계기는 우연치 않게 작업중에 있었다.
최초의 은도금 광택제는 우연한 기회에 개발 되었다. 작업중 기술자가 날씨가 더워 상의를 도금조 근처에 걸어둔 것이 행방불명 되어 버렸다. 그런데 이상한 것은 옷을 잃어버린 몇일 이후로 도금에서 서서히 광택이 나타났다. 작업자는 뭐 그저 그런가 보다 하고 작업을 했으나 이것이 수 개월 계속 되었다.
그러던중 어느날 도금조를 청소하다가 우연히 도금조 바닦에 남아 있는 작은 물체 서너개를 발견했다. 건져서 보니 작은 단추였다. 작업자는 가만히 생각해보니 수개월전에 없어진 본인의 옷이 도금조에 빠져 수개월간 서서히 녹으면서 광택제 역할을 한 것이다.
이후로 동일한 상의를 구입하여 재질과 성분을 분석하여 비숫한 약품을 광택제로 사용하여 오늘날과 같은 은도금 광택제를 발명하게 된 것이다. 하룻밤 자고난 뒤 유명해졌다는 말처럼, 아주 우연한 계기로 광택제가 만들어지게 된 것이다.
도금의 피트는 정말 여러가지가 많다. 화산이 폭발한 모양으로 고전류부에 생기는 왕 피트나, 기름에 의한 국화빵 피트, 일정한 모양의 꼬깔 피트, 층층이 생기는 물방울 피트, 정말 종류도 많고 모양도 많다.
산세처리에서 생기는 피트, 대다수가 전처리 부족 또는 과량 산세, 과량 산활성화로 인한 소재로 부터의 피트가 대부분이다. 뭔가 좀 부족하게 잔 부스럼처럼 촘촘이 뿌옇게 흐려진 피트가 볼록하게 소지에서 발생된 거칠음 또는 더덕이 부착 형태의 피트는 소지 전처리 불량에서 오는 현상이지 피트는 아니다. 피트는 말그대로 평지에서 안으로 쏙 들어간 놈이다.
가장 많은 현상으로 불용성 도금물질이 고전류 부에 강하게 접촉했다 떨어지는 현상으로 일종의 기스(점)을 만들고 사라졌다 하는 과정을 반복하여 만들며, 심하면 무광택 도금이 되기도 한다. 이 경우 필히 도금액을 정밀 여과하여야 한다. 그럼에도 불구하도 개선되지 않는다면 소지에서부터 전체 공정을 조사해야 한다.
도금작업에서 생기는 피트도 대부분은 고전류부분에 생기는 피트로 과전류 또는 액교반 부족에 의한 피트가 발생한다. 피트의 생긴 모양이 불규칙하게 만들어 졌다면 도금액 중 불순물이 돌아다니기 때문이다.
라크 하단부에 걸린 제품이 만든 피트는 화산 분화구처럼 큰 형태로 높은 전류와 높은 액농도, 그리고 액교반 부족에서 오는 왕 피트로 피트방지제를 소량 첨가한다. 이 경우에도 피트가 해결되지 않는 다고 많은 량의 피트 방지제를 첨가하면 않되며, 전류밀도를 낮추거나 작업조건을 개선하는 등의 다른 방법을 강구 해야 한다.
일반적으로 도금액의 액교반은 공기를 사용한다. 특히 공기의 유입구 브로워 주변의 환경을 조사하여 깨끗한 장소를 선정해야 한다. 주변 환경이 적합하지 않는다면 우습게도 공기중의 지저분한 내용물은 액속에 저장되고 정말 깨끗한 공기(?)는 배출 된다.
주변에 연마를 한다면 스테아린산 등의 유기물이 흡입되고, 산 처리장 부근이라면 염소 질소 아황산 등의 가스가 혼입될 수 있어 조잡한 도금과 구름끼는 도금의 원인이 된다.
핏트발생의 다른 원인은 도금 두께가 낮을때 석출과정에서 수많은 핏트가 발생한다. 예로 도금 입자와 입자가 두께가 낮으므로 빈 공간이 많게 되는 것으로, 도금 두께를 어느정도 올리면 해소된다. 니켈 도금을 예로들면 두께 2 ㎛ 정도의 도금에는 약 10만 개/dm2, 7 ㎛ 도금에 500 개/dm2, 12 ㎛ 도금에 10 개/dm2 로 적어도 15 ㎛ 이상 도금되어야 두께로 인한 피트의 생성을 막을 수 있다.
이는 석출과정에서 발생하는 수소가스에 의한 금속의 소지와의 합금화 과정에서 많은 피트를 만든다고 생각하면 된다. 두께가 낮으면 핀홀수가 많아져 내식에 영향을 미치므로 이점 유의 하여야 한다.
아연 다이캐스팅 혹은 버핑 연마된 재료의 소재 불량에 의한 피트는 일반적으로 규칙적이지 못하다. 크게 확대하여 보면 모양이 제멋대로 생겨 있다. 이 피트성 불량은 도금이 되어도 작업중 발생하는 팽창으로 밀착 불량이 발생하기 쉽다.
특히 버프 연마시 발생되는 마찰면의 밀림 형상에 의하여 소지 표면에 여러겹의 층이 만들어 질 수 있다. 이 층사이에 만들어진 공간이 작업중 팽창에 의하여 속에 묻혀있는 불순물이 흘러나와 이 역시 밀착력에 영향을 준다. 이런 공간의 작업중 내부 팽창과 액중의 산소의 영향으로 연속적으로 가스가 발생되어 도금액이 침투하지 못한다.
외부에서부터 연속적으로 도금이 되어 차차 매꾸어 나가는소위 브리지형의 도금이 되어 내식성이 좋지 않게 된다. 소지에서 부터 원인적으로 규명하지 않는다면 예기치 못한 불량이 만들어 질수 있다.
전처리에 의한 피트도 소지의 경우와 유사하다. 심하면 지나친 산세에 의한 수소취성으로 도금이 되지 않는 경우도 있다. 아연도금에서 불량을 여러번 산으로 박리했다면 수소취성에 의하여 순간적으로 도금되지 않는다.
특히 시안화 아연인 경우 더더욱 그렇다. 이 경우 탈수소 처리하는 방법이 가장 좋으며, 알칼리 용액에 80 ℃ 부근에 30 분 이상 침지하여 탈수소처리하면 한결 쉬워진다.
이렇게 수소취성된 소지는 도금이 잘되지 않아 피트처럼 보일수 있으며, 소지 불량괴 유사하므로 정확히 판단 하여야 한다. 일반적인 육안에 의한 판단은 어려우므로 낮은 배율의 현미경에 의한 관찰이 필요하다.
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