도금, 습식도금, 전기도금에 대해서
도금, 습식도금, 전기도금에 대해서
도금
도금은 다양한 방법이 있으며 도금하는 재료나 장소, 용도 등의 조건에 따라 도금의 종류가 달라집니다.
도금은 크게 '습식도금'과 '건식도금'이 있습니다.
습식도금
액체 속에 물건을 넣고 전기분해나 화학반응을 이용해서 도금을 하는 방법을 말하며, 여기에서는 전기도금, 화학도금에 대해서 이야기 합니다.
전기 도금(electroplating)
도금하려는 금속 이온을 포함한 용액 속에 금속을 침지시킨 후 직류 전해에 의해 그 금속 표면에 금속 이온을 석출시키는 방법입니다.
도금층의 평가에는 광택이나 평활 등의 외관, 두께, 다공성, 내식성, 경도, 내부 응력 등이 있습니다.
외관은 소지 마감과 도금 조건에 따라 결정됩니다.
두께는 「전류의 세기×전해 시간」, 경도나 내부 응력은 첨가제나 도금 조건으로 다릅니다.
따라서 도금의 목욕 조성, 작업 조건이 도금층의 품질에 영향을 미칩니다.
또한 전기 도금을 할 경우 유해약품을 사용하기 때문에 폐기에 충분한 주의가 필요하며 수용액에 따라서는 해당 폐수에 엄격한 기준이 있을 수 있습니다.
보통 도금으로는 도금층이 두꺼워지게 되면 광택이 없어져 버리게 되는 것입니다.
따라서 욕조에 적당한 첨가제를 첨가하면 평활한 광택도금을 할 수 있습니다.
아연이나 카드뮴 도금 등은 처리 후 그대로 두면 변색되어 버리는데 크로메이트 처리를 함으로써 내식성이 현저히 향상되고 광택막 또는 착색막을 얻을 수 있습니다.
화학도금(chemical plating)
화학도금은 전기 에너지를 이용하지 않고 도금액의 환원 물질과 금속 이온을 반응시킴으로써 다른 소재 표면에 금속 이온을 석출시키는 방법을 말합니다.
이 방법의 장점은 소재 형상에 관계없이 비교적 균일한 막을 만들 수 있다는 것입니다.
그러나 석출 속도가 느리고 도금층도 비교적 얇아져 장치 재료와 욕실의 관리가 어렵고 비싸지는 등 단점도 있습니다.
화학 도금은 두께가 균일하고 가열에 의해 경도를 올릴 수 있기 때문에 내마모성 피막으로 이용되고 있습니다.
또한 구리 화학 도금은 플라스틱 상의 전기 도금의 전처리에 많이 사용되고 있습니다.
크롬 도금은 도금층의 광택이 좋고 공기 중 변색도 없으며 마찰계수가 작으며 내마모성, 내식성이 우수하여 다양한용도가 있습니다.
건식도금
건식도금은 진공 속에서 도금을 하는 '진공도금'과 용융된 금속을 이용하여 도금을 하는 '용융도금'이 있습니다.
진공 도금(vacuum coating)
고진공속에서 금속 혹은 화합물을 가열 증발시켜 증발한 원자 또는 분자를 도금하고 싶은 물체에 대어 표면에 금속 또는 화합물의 박막을 형성하는 방법을 진공도금이라고 합니다.
여기서 박막이란 두께 1μ이하를 의미합니다.
공업 응용예로서 장식품, 포장지 등의 위에, 알루미늄을 증착해 금속 광택을 주는 것, 전기적 용도로서 저항, 콘덴서에 실시하고 있습니다.
소지는 가스를 방출하지 않는다면 금속뿐만 아니라 비금속을 사용할 수 있습니다.
또한 진공 도금의 성막법에는 PVD법(물리 증착법), CVD법(화학 증착법)이 있습니다.
PVD는 고체 재료를 열이나 플라스마의 에너지를 이용하여 기화시켜 기판에 퇴적시킴으로써 성막합니다.
CVD는 막으로 원하는 원소를 포함하는 가스를 이용하여 열이나 플라스마 등의 에너지를 이용하여 들뜸이나 분해시켜 기판 표면에서 흡착, 반응을 거쳐 성막하는 방법입니다.
PVD법은 진공 증착, 스패터링, 이온 플레이팅 등의 제조법이 있습니다.
CVD법은 플라즈마 CVD, 열 CVD 등이 있습니다.
다양한 성막법이 있기 때문에 각각의 특징, 용도를 고려한 후 선택하는 것이 필요합니다.
기상도금(gas plating)
금속 할로겐화물이나 카르보닐 화합물을 열분해 혹은 수소 환원함으로써 금속피막을 얻는 방법을 '기상 도금'이라고 합니다.
그러나, 설비가 복잡하고 코스트가 높은 것이나, 작업 온도가 높고, 재료가 열 이력을 받는 것, 약품이 위험한 것 등에서만 특수 분야에서만 실 응용되고 있습니다.
용융도금(hot dip coating)
피도금을 용융한 금속욕 속에 담갔다가 건져 올려서 표면에 그 금속의 막을 얻는 방법을 말합니다.
"이 방법을 사용할 때, 소재의 융점이 도금해야 하는 금속의 융점보다 높아야 하기 때문에, 사용할 수 있는 금속, 합금의 종류가 적습니다."
도금의 조작 자체는 간단하고, 단시간에 두꺼운 도금층을 얻을 수 있지만, 그 두께를 자유롭게 컨트롤 할 수 없습니다.
또, 소재의 일부가 변질해 버리는 경우도 있습니다.
용융 도금의 공업 응용 예로 함석판, 양철판 등을 들 수 있습니다.
철강의 녹 방지용으로 아연을 이용하여 판에 입힌 것이 이 함석판에서 건축용 재도로 사용됩니다.
또한 선에 넣어 가시 철선으로 하거나, 그 밖에도 철탑, 볼트, 너트 등에도 많이 설치되어 있습니다.
양철판은 철판에 방울을 달아놓은 것입니다.
구리선에 주석을 단 것은 전선으로 사용됩니다.
주석은 방식성과 납땜이 용이하다는 점이 이용됩니다.
에칭(etching)
식각은 제거 가공의 일종으로 금속의 특정 부분을 '녹여 움푹 들어가게 하는' 처리를 말합니다.
녹이고 싶지 않은 부분에는 아래 그림과 같이 "레지스트"라고 하는 보호피막을 시행합니다.
에칭은, 프린트 배선, 반도체, 판화, 명판, 엠블럼등의 제조에서 사용됩니다.
또, 가까운? 제품으로는 프라 모델 부품에서도 사용이 되고 있습니다.
부식 시에 사용할 수 있는 소재는 스테인리스와 구리 등의 금속 재료 이외에도 유리와 도기 등 다양합니다.
