무전해 니켈 도금

^ Electroless Nickel Plating

(이자료는 무전해니켈도금 세미나 번역 자료임)

수정무전해 도금의 종류

황산구리 용액중에 금속 철편을 넣으면 표면이 용해하며 구리가 치환되어 도금되는 것을 볼 수 있다. 이것은 이온화경향에 의하여 전자의 이동으로 소재의 철이 환원제 역할을 한 것이다. 그러나 치환 반응은 어느 정도 두께까지 환원이 진행된후 피복이 완성되면 반응이 정지하여 두꺼운 도금을 할수 없는 단점을 가지며 이것이 밀착력을 나쁘게 한다.

무전해 도금은 비촉매형 화학 환원 도금과 자기촉매형 화학 환원 도금으로 나눌수 있다. 전자는 자기촉매성이 없어 두꺼운 도금에는 한도가 있으며 반응이 물체와 용액 내에서 동시에 발생하여 그 도금액은 다시 사용할 수 없다. 일예로 은경 반응이 이에 해당한다.

후자는 현재 공업용으로 넓게 사용되고 있는 무전해 니켈ㆍ무전해 구리 도금으로 모두 자기 촉매형 무전해도금 방법이다. 도금 용액중의 금속이 환원제에 의한 촉매반응으로 작용하며, 도금 반응은 타 도금체의 표면에 환원되고, 보급에 의하여 연속 사용이 될 수 있다.

수정무전해 도금의 장단점

• 외부 전원이 필요 없다
• 전류 분포의 문제가 없이 균일한 두께의 도금이 가능하다.
• 한번에 대량의 생산이 가능하다
• 부도체 상의 도금이 가능하다
• 특수한 목적의 도금이 가능하다.

• 금속이온의 공급이 약품에 의존하여 생산비가 높다
• 반응 부생산물의 축적으로 액의 노화가 빠르다.
• 사용액의 재이용이 거이 불가능하다. (현재는 개선 연구중)
• 많은 착화제의 사용으로 혼합 폐수처리가 어렵게 된다.

수정무전해 니켈 도금의 용도

• 부식방지
• 균일한 피복성
• 우수한 경도
• 윤활성 목적
• 납땜성 및 접착성
• 비정질용 (무결정ㆍ비자성)

• 기계적 특성
  항장력, 피로 및 연전성, 경도, 내마모성, 내부응력, 마찰, 박리, 정밀가공 등..
• 화학적 특성
  내식성, 내약품성, 침탄ㆍ질화 방지, 세척성, 내변색성, 방청효과, 확산방지 등..
• 전기/자기적 특성
  전도율 (비저항), 접촉저항, 고주파 특성, 자성 (비자성), 전자파 차단 등..
• 광학적 특성
  반사 방지성, 광 선택 흡수성, 광반사성 등..
• 열 적특성
  내열성, 열전도성, 용접성, 납땜성, 변색 등..

• 자동차ㆍ항공 산업 (10 ㎛ 전후)
  브레이크, 보디, 브레이크 피스톤, 크러치, 연료노즐, 오일펌프, 캠, ABS, 수압계 기기, 스크류, 배관, 엔진 등
• 전자부품 산업 (1~5 ㎛)
  리드프레임, 세라믹 패캐지, 프린트 기판, 커넥터, 톤덴서, 저항체, 칩저항 등
• 전자 OA 부품 (3~10 ㎛)
  하드디스크, 드라이브 하우징, 스핀들, 프린터, 헤드 드럼, 카드리더, 고무 접착로라, 트레이 등..
• 산업 기계 (10~50 ㎛)
  펌프, 밸브, 반응조, 열교환기, 샤프트, 실린다, 노즐, 피스톤 로드, 필터, 교반기, 유량계, 베어링, 전해조, 수송관 등..
• 기타 (3~15 ㎛)
  낙시 바늘, 버튼 류, 형상 기억 합금, 수소 흡장 합금, 열기전력체, 측정기 부품 등

• 피복성 →Ni-P (산성), 복합도금
• 부식방지 →Ni-P
• 경도 →Ni-P (열처리), Ni-B, 복합도금
• 윤활성 →Ni-P (고인), Teflon 복합도금
• 내약품성 →Ni-P (산성)
• 납땜성 →Ni-B (저 보론, 1 % 이하), 복합도금
• 다이오드 접합 →polyalloy, Ni-B (1 % 이하)
• 비자성 복합도금
• 자성(메모리) →Ni-Co-P, Ni-Co-B, Co-P, Ni-Co-Fe-P
• 전기전도체 →Ni-B (0.2 % 이하, 5.8~6 mohm/cm/cm²)
• 전기저항 복합도금 →Ni-P (고인)
• 로듐 대체용 →Ni-B (1~3 % 보론)
• 금 대체용 →Ni-B (저 보론, 0.1~0.3 %), Ni-B (고 보론, 0.5~1 %)
• 복합 도금체 →0.5 % P 혹은 B

수정무전해 복합도금 (Polyalloy)

복합도금은 여러 가지 특이한 물질 (3~4 종류) 을 복합적인 상태로 석출하여 특별한 용도로 사용된다. 경도의 증가, 마찰력의 개선, 특별한 저항체 등에 사용되고 있다.

현재 가장 많이 사용되며 연구중인 복합도금은 테프론 (Teflon) 과 다이아몬드 복합도금으로, 전자제품의 소형화 경량화와 저 소비 전력을 위한 마찰계수의 저하와 높은 내마모성을 목적으로 복합도금은 앞으로도 많이 응용될 것으로 본다.

기타의 복합체로는 SiC, 다이아몬드ㆍWCㆍAl₂O₃ㆍZrO₂ㆍCBNㆍTiO₂ㆍCr₂O₃ㆍTiCㆍB₄CㆍTiNㆍCeO₂ㆍTiB₂ㆍThO₂ㆍBNㆍMoS₂ 등이 사용되고 있다

• SiCㆍBN 과 Ni-P 의 복합 도금으로 경질크롬과 유사함
• 다이아몬드를 20~30 % 함유한 복합도금은 경질크롬의 4 배 내마모성
• BNㆍSi₃N₄ 등의 무기질 및 저 PTFE 분산도금

• SiC 를 분산제로한 복합도금은 금형의 수명을 연장

• 자기 윤활성, 비점착성, 발수성, 발유성 등의 복합특성

• SiC 복합도금으로 400 ℃ 열처리에 최고 MVH 1500 에 도달함
• 무전해 니켈-다이아몬드 복합도금
  치과용 드릴, 공구용 연마줄, 반도체 웨이퍼 컷트 등..

수정결언

현재 무전해도금은 그 사용에 있어서 응용과 생산의 증가로 전자산업의 발달과 더불어 많은 발전을 하였으며 현재도 많은 응용으로 폭넓게 사용 되고 있다.

한 예로 발포 우레탄에 Ni-P/Ni 도금은 Ni-MH 2차 전지의 전극제로 사용되며, ITO 의 Ni-P/Au 도금은 액정 디스플레이 패널로, 폴리스틸렌 구슬에 NI-P/Au 도금은 LSI 의 실장의 전도재로 사용며 Ni-P 와 구리 등의 복합도금을 이용하여 열기전력차를 온도 센서등이 사용되고 있다.
 

한층 무전해도금 방법은 초기에 비하여 많은 기술의 진보로 생산 코스트의 절감, 가격 및 품질의 안정성 등의 많은 개량으로 생산원가의 절감으로 이어졌다.

그러나 무전해도금은 전기를 사용하지 않고, 약품에 의한 금속염의 공급으로 사용액은 산화생성물, 기타 보급염의 축적으로 인한 노화와 강한 착염제로 인한 금속과 쉽게 착염을 이루어 폐수처리 등에 문제가 있다.

현재는 많은 학자들의 연구로 열산화 방법, 전해 방법등의 재활용 방법의 진척이 있어, 한층 사용하기 쉬운 무전해도금으로 습식도금의 하이테크의 한 분야로 자리하게 될 것이다. 아울러 예전에는 화학도금 이라고도 일부 불러 졌으나, 이 호칭은 너무 광범위한 용어 이므로 "무전해도금" 이라 통일 명칭을 사용하는 것이 좋겠다.

수정참고

• 무전해 니켈도금의 반응
• 무전해 니켈도금욕 성분
• 무전해 니켈도금욕의 조성
• 무전해 니켈도금욕
• 무전해 니켈도금조
• 무전해니켈 불량대책
• 무전해니켈 관리
• 차아인산소다욕 (니켈)
• 중붕소산소다욕
• 디메틸아민보란욕
• 히드라진욕
• 무전해도금

수정보충자료

1. 무전해도금의 현황과 장래 (표면기술협회)
2. 무전해도금의 새로운 전개 (표면기술협회)
3. 표면기술 48권 4호
4. 표면기술 42권 11호
5. Trend intro electroless nickel industry (By Ronald. E. miller)
6. Electroless nickel plating (Volume 1. No,3 /MFSA)
7. Electroless nickel Plating (Wolfgang Riedel)
8. 기능도금 피막의 물성 (전기도금 연구회)