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수정 피로인산 구리도금

^ Copper Pyrophosphate Plating 

 

피로인산 구리도금욕은 레벨링균일전착성ㆍ저독성 등의 이유로 철강의 하지도금ㆍ인쇄회로 기판ㆍ침탄 방지 등의 도금에 이용된다. 특히 아연 다이캐스팅의 경우 소재의 부식이 없으며, 황산구리 도금액과는 달리 치환되지 않으므로 작접 도금도 가능하다.

 

균일전착성과 침투성이 좋은 알칼리 구리도금 방법이나 FeㆍZn 등의 도금은 알칼리 구리도금보다 밀착력이 좋지 않으며 액관리가 조금 어렵고, 생산비용이 높아 최근에는 그다지 사용하지 않는다.

 

수정 기본 도금욕의 조성

 

피로인산구리 (Cu2P2O7·2H2O) 는 물에 녹지 않으므로 피로인산구리 1 ㏖ 에 피로인산칼륨 (K4P2O7) 3 ㏖ 을 반응하여야 착염이 만들어 진다.

Cu2P2O7 + 3K4P2O7 → 2K6Cu(P2O7)2 …(1)

이때 피로인산칼륨 용액에 급속히 피로인산구리를 첨가하면 불균일 용해가 일어나

K32Cu14-(P2O5)15 ·13H2O, K4Cu18(P2O7)5 ·17H2O …(2)

와 같은 불용성 착염이 형성되므로 주의가 필요하다.

 

도금액중에는 (1) 의 반응으로 생성된 피로인산구리칼륨의 구리착염이 아래와 같이 2차 해리를 하여 2가의 구리가 석출된다.

K6Cu(P2O7)2 ↔ 6K+ + Cu(P2O7)2-6

Cu(P2O7)2-6 ↔ Cu2+ + 2P2O74-(3)

NO3- + 10H+ + 8e → NH4+ + 3H2O …(4)

따라서 NO3가 들어가면 고전류 작업을 할수 있다. NO3- 이온은 수소이온에 의하여 환원되어 암모니아 이온으로 된다.

 

수정 각 성분의 역할

 

도금액은 (1) 의 반응으로 수용성 착염을 만들지만, ㏗ 7~9.5 부근에서 구리와 피로인산과의 몰비가 〔Cu(P2O7)26-〕 1:2 로 존재하며, 반응식 (2) 에 따라 2차 해리되어 2가의 구리가 석출된다.

Cu2P2O7 + 3K4P2O7 → 2K6(P2O7)2 (1)

Cu(P2O7)26- ↔ Cu2+ + 2P2O74- (2)

피로인산은 구리이온과 착염되지 않은 과잉의 피로인산은 양극의 용해를 촉진하며, 액의 전도성을 좋게 한다. 구리와 전피로인산의 비율 (P2O7/Cu) 을 P비라고 하며 도금액 관리에 중요 지표가 된다.

 

피로인산구리

  • 청색의 분말로 구리이온의 공급원으로 도금액에서는 Cu+2 로 사용 된다.
  • 구리농도가 낮으면 타는 현상이 발생하며 반대의 경우 침투성이 저하 될 수 있다.

 

피로인산칼륨

  • 피로인산구리는 물에 용해되지 않으므로 피로인산칼륨을 용해하여 착이온 상태로 용해한다.
  • 전기전도도를 증가하고 양극의 용해를 만들어 구리이온으로 다시 공급된다.

 

암모니아수

  • 양극 용해를 보조하여 주며 광택을 좋게하기 위해 정기적으로 첨가한다.
  • 부족시는 광택범위가 축소되며 검은 색상의 도금이 된다.
  • 과량의 암모늄은 구리(1)를 색성하여 밀착력을 나쁘게 한다. 보충을 중지하면 증발로 쉽게 손실된다.
  • 암모니아수는 액중에서 온도와 전해 등의 이유로 소모되므로, ㏗ 측정시 매일 조정한다.

 

질산염

  • 최대 허용 전류밀도를 증가시키고 음극분극을 감소시킨다.
  • 질산 암모늄은 질산칼륨보다 도금품질이 향상된다.

 

수정 참고

피로인산 구리광택제 조성 (DC)