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[ 도금기술노트 ] 습식도금과 표면처리 연구노트 / Wet Plating Data Note

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수소취성

조회 수 823 ⋅ 화양별곡 마지막수정 2024.09.21
수소취성

수정 수소취성 (水素脆性)

^ Hydrogen Embritlement 

 

수소취성은 도금 공정에 의해 생긴 수소가 도금액중에 방출되지 않고 금속제품에 침투함으로써 도금이 부러지거나 깨지고 갈라지는 현상을 유발하는 것을 말한다. 이것은 강의 경우 항복강도가 낮은 강철일 때 흡수된 수소가 강의 개재물 (介在物) 속에 모여서 이들 수소분자의 압력으로 크랙(crack) 의 원인이 되는데 특히 MnSㆍAl2O3ㆍSiO2 등의 개재물이 균열의 기점이 된다.

수소취성은 재료의 강도가 클수록 극미량의 수소에 의해서도 취성이 생기며, 공식부위를 기점으로 하여 발생하기 쉽다.

 

수소가스 형성기구
  • H+ 이온이 음극상에 흡착된 수소 (H) 로의 환원 (H+ ＋ e- → H)
  • 흡착된 수소 (H) 가 분자상의 수소 (H2) 로의 결합 ( H ＋ H → H2 )
  • H2 이온이 음극상에 흡착된 수소 (H) 와 결합하는 동시에 환원 (H ＋ H+ ＋ e- → H2)
  • 산에 금속이 용해될 때 수소가스 발생 M ＋ 2H+ → M2 ＋ H+

 

수정 각종 도금욕의 수소 취성

 

다양한 도금공정에서 수초취성을 보여 준다. 무전해니켈의 취성은 직류전원 대신 사용되는 환원제에 의하여 일어나는 것으로 생각된다. 크롬도금은 불용성양극을 사용함에 따라 액중에 용해된 크로메이트 이온이 산화환원되는 과정과 금속크롬을 석출하기 위한 강한 전기분해에 의한 수소취성을 유발한다.

 

도금 종류

도금 조건

취성율 %

시안화아연욕
진케이트욕
염화암모늄욕

2 A/dm2 10 분
2 A/dm2 10 분
2 A/dm2 10 분

68
50
4

와트니켈욕

우드니켈욕
설파민산욕

1 A/dm2 30 분
3 A/dm2 2 분
-

5
1 미만
1 미만

저시안구리욕
중시안구리욕
고시안구리욕

4 A/dm2 1 분
4 A/dm2 1 분
4 A/dm2 1 분

65
24
69

크롬욕

  

82 

니켈-철합금욕
아연-니켈합금욕
무전해니켈욕

3 A/dm2 20 분
-
90 ℃ 1 시간

2
1 미만
23

 

니켈도금 염화아연도금 등은 수소취성율이 매우 낮으나, 시안화아연도금 및 시안화구리도금은 수소취성율이 높다. 이는 물을 전기분해로 사용하는 도금액에 있어서 음극전류효율이 낮은 알칼리욕에서 높은 취성율을 보인다.|1|

 

 

수정 수소취성 방지대책

  • 산세공정을 생략 또는 가능하면 묽은 산에서 단시간 처리한다.
  • 산세후 가온된 알칼리 용액 (탈지액) 에 넣어 탈수소 처리를 한다.
  • 산세에 인히비터를 사용한다.
  • 가급적 소재가 녹슬지 않도록 관리한다.
  • 박리한 물품도 일단 베이킹처리 또는 가온한 알칼리 용액중에 탈 수소처리를 하고 나서 재도금한다.
  • 고탄소강의 경우 산처리 대신 Shot Blast 로 처리한다.
  • 베이킹 처리로 수소를 제거한다.
  • 소재별 베이킹 온도를 달리한다.

 

수정 참고

 

보충자료
  1. ^ 자료출처, Misumi 기술강좌, 수소취성-도금의 취성)