도금에 대해서

도금에 대해서

도금이란?

보통은 금속 표면에 다른 금속 또는 합금의 얇은 층을 입히는 조작을 말한다. 다른 금속의 박판(薄板)을 표면에 포개서 함께 압연하고, 표피(表皮)에 다른 금속을 맞붙이는 것은 합판(合板:clad)이라 하며, 도금이라고는 하지 않는다. 도금은 서양에서는 로마시대, 동양에서는 중국의 전한(前漢)시대부터 시작되었다. 한국에서는 삼국시대에 중국으로부터 기술이 전해져서 많은 불상에 도금이 이용되었다. 이 시대에 한국을 통해 일본에도 기술이 전달되었다. 고대의 도금은 아말감을 칠하고 수은을 증발시키는 방법, 박(箔:foil)을 고열로 고착시키는 방법 등으로 금도금에 한정되었다.

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오늘날 일반적으로 도금이라고 하면, 전기도금을 말하는 경우가 많다. 목적은 장식적인 미화(美化), 방식(防蝕) 및 내마모성, 접촉저항의 개선, 침탄(浸炭) 방지 등의 공업적인 응용 및 이것들을 겸하는 경우가 있다. 도금방법 ·용도에 따라 다소 차이가 있지만, 전기도금의 일반적인 공정은 탈수(脫銹) → 연마 → 탈지(脫脂) → 화학적 침지처리(浸漬處理) → 전기도금 → 후처리 → 건조의 순서이다. 도금을 개선하는 목적에 따라 분류하면 ① 방식(防蝕):원재료의 내식성(耐蝕性) 부족을 보완하고자 특정한 환경 속에서도 견딜 수 있는 금속을 입히는 것. 얇은 철판에 주석을 입히는 것(합석 등)이다. ② 표면경화(表面硬化):마모에 견딜 수 있도록 소재보다 단단한 금속의 박층(薄層)을 붙이는 것. 구리합금 제품의 크롬도금이 대표적이다. ③ 표면의 미화(美化):귀금속 또는 색채가 아름다운 금속합금의 박층을 물건의 표면에 붙여서 아름답게 보이도록 한 것. 장신구의 금도금이 일반적인 예이다. ④ 표면의 평활화(平滑化) 또는 빛 등의 반사율 개선:반사율이 높다든지 또는 매우 평활하고 광택이 좋은 금속의 박층을 붙이는 것. 후에 표면연마 또는 광택유지를 위하여 화학처리를 하여 한층 더 그 특성을 향상시키는 경우도 있다. 예를 들면 전열기구에서 열(熱)의 반사경의 크롬도금 등이다.

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이 밖에 금속 아닌 소재에 금속을 붙일 때는, 커튼의 레이스에 알루미늄을 증착(蒸着)해서 태양 빛의 반사를 좋게 한 것, 일조(日照)에 의한 변색을 방지하고자 플라스틱제품에 금속을 증착하는 것, 비금속 제품에 전주(電鑄) ·용사(溶射) 등의 방법으로 금속을 붙여서 겉모양을 금속제품처럼 보이게 하는 것 등이 있다. 도금은 입히는 방법에 따라 분류하면 전기도금 ·용해금속 침지도금 ·용사분무도금 ·증착도금 ·음극분무도금으로 나눌 수 있다.

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1. 전기도금

전기도금은 도금법의 중심이 되는 방법이며, 입히는 것은 순금속뿐만 아니라 합금도 가능하다. 도금하고자 하는 금속을 음극으로 하고 전착(電着)시키고자 하는 금속을 양극으로 하여, 전착시키고자 하는 금속의 이온을 함유한 전해액 속에 넣고, 통전(通電)하여 전해함으로써 바라는 금속이온이 물건의 표면에 전해석출하는 것을 이용한 것이다. 따라서 도금하고자 하는 물건은 전도성(電導性)이 양호해야 하므로 금속제품에 대해서는 별 문제가 없으나, 비금속일 경우에는 전착시키고자 하는 물건의 표면에 미리 흑연가루 등을 칠한다. 그러나 이와 같은 처리를 하여 전착시켜도 벗겨져 나가기 쉬우므로 원래 전도성이 없는 것에는 밀착성이 좋은 전기도금을 하는 것은 힘들다. 금속이온을 함유한 수용액·융해염에서 전해에 의해 금속을 음극면에 석출시키는 것은 금속정제법에서도 이용된다.

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이 경우는 전착하는 금속의 순도만 양호하면 되지만, 도금의 목적에서 표면의 평활도·색채와 광택·경로·피복의 완전성 등이 필요하기 때문에 피복층의 변형·가스원소의 흡수로 인한 연성(延性) 저하까지도 문제가 되는 것이다. 또한 피복의 두께는 균일하고 필요한도 내에서 얇을수록 경제적이다. 이러한 여러 면에서 전기도금을 하려면 전착금속의 이온을 함유하는 수용액을 전해액으로 하여 각각 적당한 것을 선정하는 동시에 전류조건·전해액의 온도·전착시간을 결정한다.

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2. 용해금속 침지도금

표면에 붙이고자 하는 금속을 녹인 도금조 속에 물건을 넣고 표면에 용액이 붙은 다음 끌어올려서 고화(固化)시키는 방법. 녹는점이 낮은 금속을 붙이는 데 적합하며, 잘 알려진 것으로는 얇은 철판에 아연도금(함석)·주석도금(생철) 및 주철품 등의 고온 가열시에 산화(酸化)를 방지하고자 알루미늄을 침지시키는 경우 등이 있다.

3. 용사분무도금

도금하고자 하는 금속을 용액으로 한 후, 이것에 기류를 취입시켜 안개 모양으로 날려서[溶射噴霧] 목적하는 물건의 표면에 붙이는 방법. ‘메탈리콘’이라는 상품명으로 알려졌다. 이 방법을 이용할 수 있는 예는 아연·알루미늄 등의 경우이다. 물건의 모양에 관계없이 내뿜을 수 있는 대신에, 일단 붙은 금속층은 다공성(多孔性)이어서 피복이 불완전한 결점이 있다.

4. 증착도금

진공 속에 물건과 도금할 금속을 넣고, 금속을 가열하여 휘산(揮散)시켜서 물건의 표면에 응축시켜 표면에 얇은 층을 만드는 방법이다. 진공탱크 속에 넣어야 하므로 큰 것에는 적용하기가 어렵다.

5. 음극분무도금

진공 속에서 금속을 전극으로 하고, 방전시켜서 휘발시키는 방법. 가열기로 가열하는 것보다 휘발시키기는 쉽지만 그만큼 장치가 필요하다. 도금하고자 하는 물건에 전도성이 필요 없으므로 금속 이외에도 이용할 수 있다. 그러나 분무법에서는 물건에 대한 분무기의 방향을 바꾸어 전면에 골고루 붙이는 연구가 필요하다. 또한 증착법도 요철(凹凸)이 있는 물건에서는 한쪽 방향만의 증착으로는 그늘이 생기므로, 여러 방향으로 움직일 필요가 있다.

전기도금에서는 작은 것을 많이 취급하는 경우, 금속제 바구니에 넣고, 전부를 한번에 도금할 수 있다. 도금의 목적은 표면상태 개선에 있지만, 최근에는 이 방법을 이용하여 원하는 특성을 가진 얇은 층을 표면에 만드는 것을 목적으로 하게 되었다. 전자계산기용 기억소선(記憶素線)에는 구리 합금선 표면에 퍼멀로이(permalloy)의 얇은 층을 도금법에 의하여 붙인다. 이것은 정돈된 구조의 평활면층을 일정한 두께로 붙이는 점에서는 도금법의 한 이용방법이지만, 원래는 전착에 속하는 것이다

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