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안녕하세요 이번에 소개드릴 뿌리 산업이란? 표면처리, 용접, 주조, 금형, 소성가공, 열처리 등의 기초적인 제조업을 뿌리산업이라고 합니다. 이 중에서 표면처리기술 중 도금을 쉽게 알려드리기 위해 기초를 알려드리려고 합니다.
◎기초 지식
1. 기초 지식
- 도금이란?
쉽게 얘기해서 어떤 물체에 화학적, 전기적인 방법으로 표면에 금속을 입히는 것을 얘기합니다. 도금의 종류도 많은 만큼 도금은 어떤 물체에 기능성을 부여한다고 생각하시면 됩니다.
- 도금의 기능
도금의 기능으로는 밀착성, 장식성, 방식성, 내식성 강화와 표면경화, 마찰 완하, 침탄방지, 표면재생, 착생 등이 있다.
- 도금의 원리
도금을 하는 사람이 아니면 도금이 어떤 방식과 원리로 하는 것인지 모르는 사람들이 많다.
쉽게 설명해드리면 정류기를 통해 AC 전기를 DC(직류) 전기로 바꾸어 (+)에서 (-)로 가는 성질을 이용하여서 (+) 극의 양극판이 용해를 통한 금속이온을 (-) 극 제품에 도금이 되는 것입니다.
- 도금의 공정
도금의 종류에 따른 공정이 다르지만 니켈/크롬 도금의 공정을 예시로 알려드리겠습니다.
1. 전처리 공정: 연마 → 수세 → 탈지 → 도금을 할 소재에 따른 스트라이크 처리
2. 도금: 산세→ 수세 → 구리도금(하지도금)→ 수세 → 니켈도금 → 수세 →크롬(3,6가) 도금
3. 후처리 공정: 수세 → 건조
- 도금에 관한 단위?
도금에 사용되는 단위에는 여러 가지가 있으므로 반드시 알아두어야 합니다.
-두께에 관한 단위:
- 미크론(micron, μ): 1/1000mm를 1 μ 이라고 합니다.
- 밀(mil): 1/1000 in(in=2.54cm)를 1 mil이라고 합니다.
-도금 물체의 표면적 단위:
- 평방데시미터(dm²): 1 dm²=10cm *10cm=100 cm²
-도금액의 용적 및 중량 단위:
- 리터(L), 씨씨(cc), 갈론(gal): 1L=1000cc=1000ml, 1 ml=1 cc , 1 gallon= 3.7853L(미국)
- 그람(g), 킬로그램(kg), 밀리그램(mg): 1 kg = 1,000 g, 1 g = 1000 mg
- 파운도(Ib), 온스(oz): 1 Ib = 453 g , 1 kg = 2.2Ib 1 oz = 28.3495 g, 1 oz/gal = 7.5g/L
-도금액 농도 측정
- 액체의 농도를 표시할 때 비중을 사용하는 경우가 많다, 예를 들면 일정한 조성의 도금액을 만들고 그 비중을 측정한다, 도금 작업을 한 후 그 비중을 재측정을 하여 비중이 적어졌다면 도금액의 농도가 묽어졌음을 안다. 하지만 이 것은 최소한으로 아는 것이고 도금액은 약품이 한 가지만 들어가는 것이 아니기 때문에 정확한 사용량은 알 수 없다.
- 측정을 위해서는 보메 비중계를 사용한다.
-수소 이온 농도
- 수소 이온 농도라고 하면 모르는 사람이 많을 수 있지만 여러분들 모두 pH는 알고 있다고 생각한다, pH가 수소 이온 농도이다 7을 기준으로 높으면 알칼리성 낮으면 산성이고 7은 중성이다 (물이 중성이다)
- 또한 pH값에서 1의 차이가 있다는 것은 실제로 수소이온의 농도가 10배의 차이가 있다는 뜻이며 pH의 값이 그만큼 달라졌다는 것은 수소이온의 농도가 100배만큼 변화한 것을 나타낸다.
◎도금의 종류
2. 도금의 종류
도금의 종류는 크게 전기 도금, 화학 도금, 용융 도금이 있다.
- 도금의 종류 설명
| 전기 도금 | 전기에너지를 금속, 비금속 재료에 금속피막을 만드는 방법 |
| 화학 도금 | 화학 변화로 금속 피막을 만들어 주는 방법 |
| 용융 도금 | 금속 용융체에 담가서 용융금속의 피막을 만들어 주는 방법 |
| 침투 도금 | 금속을 확산, 침투시켜 합금 피막을 만드는 방법 |
| 음극 스퍼터링 | 진공에서 (+)이온의 입자로 음극 물질을 떄려 음극 물질이 증발해 진공내 제품에 피막을 형성 하는 방법 |
| 용사 도금 | 다른 용융금속을 분무시켜 피막을 만들어 주는 방법 |
| 진공 도금 | 다른 금속을 진공 증발시켜 금속 피막을 만들어 주는 방법 |
| 이온 도금 | 글로우 방전을 통한 이온화를 이용해 음극재료에 피막을 형성하는 방법 |
◎ 도금액의 작업조건 및 조성
3. 도금액의 작업조건 및 조성
매우 많은 내용이라 어려울 수 있으니 간단하게 설명하겠습니다.
- 도금이 잘되는 금속과 잘되지 않는 금속
-도금이 잘되는 금속: 철, 구리, 주석, 니켈, 아연 등
-도금이 잘되지 않는 금속: 알루미늄, 스테인리스강, 크롬합금, 규소철 등
- 도금약품 주성분의 역할:
금속이온 공급, 음극 부근에 금속이온 석출
- 용해도가 높을 것
- 값이 싼 금속 염일 것
- 도금하고자 하는 금속의 수용액 일 것
- 도금약품 보조성분의 역화:
액의 pH조정 및 유지, 전도도 향상, 양극 용해를 좋게 해 줌, 밀착성 향상, 액의 불순물 제거, 피트를 적게 함, 광택성 향상 등이 있다.
- 도금액의 농도와 온도
도금액의 농도가 높을 때: 저항이 적어 도금시간이 단축, 도금 색깔이 균일, 액의 조성 변동이 적다.
도금액의 온도에 따른 여과액과 비여과액의 비교:
| 여과액 | 비여과액 | |
| 온도 높을떄 | 전류가 잘 흘러 고속도 도금 가능,광택도금에서는 평활성 증가 | 광택불량, pit발생, 거친 도금 |
| 온도 낮을떄 | 저항이 증가, 양극용해가 불량하며, 광택 범위가 좁고 전력 소모가 많다. | |
또한 여과액 이어도 온도가 너무 높으면, 액이 분해될 가능성이 있고 액이 증발도 빠르다.
- 도금 작업 시 여과
여과란? 도금액의 불순물을 걸러 주는 것으로 여과기를 통한 기계적인 여과가 가능하다.
- 도금 작업 시 교반의 목적
-음극 부근의 가스를 제거 pit 발생을 적게 하고 금속 이온의 활동을 활발하게 하여 고전류밀도로 작업을 가능하게 한다.
-작업시간을 단축, 광택범위 증가
◎도금 불량
4. 도금 불량
도금면의 상태가 좋지 않은 것은 불량이라고 하는데 불량의 종류와 그것에 대한 설명을 해드리겠습니다.
- 피트(pit): 수소 가스에 의해 홈이 생기는 현상 ※핀홀: 피트가 소지면 까지 발생하면 미세한 구멍이 생기는 것을 핀홀이라고 합니다.
- 부풀음: 소재 금속과 도금층 사이에 밀착이 불량하여 발생하는 밀착 불량의 하나로 도금피막이 부풀어 오르거나 벗겨진다.
- 거친 면: 도금면이 깨끗하지 못하고 거칠게 나온 상태, 액 중의 고형불순물 또는 금속산화물 등이 같이 도금이 되어 나와 거친 면이 나오는 것이다.
- 구름 낀 도금: 도금면에 구름 낀 것과 같이 색깔이 밝지 않고 뿌옇게 나타나는 상태를 말한다.
- 탄 도금: 도금면에 너무 많은 전류가 흘러(과전류밀도 한계를 넘은) 시커멓게 도금이 타게 되며 그 부분이 취약해진다.
- 수소취성: 도금의 전처리 과정에서 산세 및 도금액 중의 수소가 방출되지 않고 도금면에 부착되어 도금의 상태를 약하게 만드는 경우입니다.
이에 따른 도금 불량의 원인과 해결방안이 있는데 어려운 내용이라 다음에 자세하게 설명해 드리겠습니다.
뿌리산업 중 하나인 도금의 기초에 대해 설명을 해드렸는데 유익하셨나요? 도금에 대해 더 공부해 보고 배워보고 싶다면 저는 표면처리 관련 대학교를 다니는 것을 추천드립니다. 제가 1기생으로 나온 곳이기도 하며 인천 주안에 남인천 폴리텍 대학교 표면처리학과 2년제를 추천드립니다.
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