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금속 정보

[도금 지식] 무전해 니켈도금의 역사 원리, 그리고 지식까지

by 휴식의 KaNonx카논 2020. 6. 11.
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 [도금 지식] 무전해 니켈도금의 역사 원리, 그리고 지식까지 

 

[이 포스팅은 일본 기사를 번역한 것 입니다.]

 

출처 https://seizotimes.com/%E7%84%A1%E9%9B%BB%E8%A7%A3%E3%82%81%E3%81%A3%E3%81%8D%E3%81%A8%E3%81%AF




무전해 니켈 도금 우선 요약


무전해 도금은 직류 전원을 사용하지 않고 화학 반응에 의해 

도금액 중 금속 이온을 환원시킬 수 있는 도금 방법을 말합니다.


무전해 도금의 원리는 용액 중에 포함되는 환원제의 산화 반응에서 

유리되는 전자에 의해 금속 이온을 환원하여 피막을 석출시키는 것입니다.


무전해 도금의 역사는 1930년대에 은 거울 반응에 의해 유리 표면에 

구리가 성막한 것을 발견한 것이 시작입니다.


무전해 도금의 피막은 특성이 풍부하여, 여러 바리에이션을 통해 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.


무전해 도금의 종류는 치환 도금과 화학 환원 도금이 있습니다.


무전해 도금의 장점은 직류 전원을 필요로하지 않고, 

또한 금속 소재의 종류와 모양에 관계없이 균일성이있는 피막을 발생시킬 수 있습니다.


전해 도금은 증착 속도를 높이기 위해 액체의 온도를 유지하지 않으면 안되는 등의 단점이 있습니다.





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무전해 도금이란?



전기 도금은 도체 (전도되는 것)에 전기를 흘려 액체 금속 이온을 환원시킴으로써 


피막을 만드는 것을 말합니다. 


이전에는 이러한 전기 도금처럼 도체 밖에 도금을 실시 할 수 없었습니다.



그러나 최근에는 직류 전원을 사용하지 않고 화학 반응에 의해서만 


금속 이온을 환원시킬 수 있게 되었습니다. 


이러한 전기를 사용하지 않고 도금하는 방법을 무전해 도금이라고합니다.



무전해 도금에 의해 발생하는 도금 피막은 경도 및 정밀성 등이 참가하기 때문에 


최근에는 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.




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무전해 도금의 역사


무전해 도금의 시작은 1930 년대에 유리의 표면에 구리를 증착하는 


은 거울 반응을 발견한 것이 시작이라고되어 있습니다.


또한 1944년에 미국의 국가 표준 기관 브레너가 대포의 포신 내부에 도금의 개발을 하고 있었는데, 


우연히 자기 촉매 반응에 의해 무전해 니켈 도금 현상을 발견하고 


1946년에 그것을 발표하였습니다.


브레너가 개발한 무전해 Ni-P 도금은 내마모성, 내식성, 자성 안정성 등 


뛰어난 성질을 가지고 전기 도금은 할 수없는 두께 균일성이라는 특징이 있어서 세계적으로 대중화 되었습니다.


일본에서는 1957년에 무전해 니켈 도금의 공업화가 진행되었습니다.




무전해 도금의 용도


개성적인 피막 특성의 풍부한 바리에이션을 통해 다양한 분야에서 활용되고 있는 


무전해 도금이지만, 다음 6 개의 산업에서 주로 사용되고 있습니다.


① 자동차 산업

② 전자 공업

③ 정밀 기기 산업

④ 항공 · 선박

⑤ 화학 공업

⑥ 기타

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무전해 도금의 종류


무전해 도금의 종류는 치환 도금과 화학 환원 도금 있지만 각각에 대해 설명합니다.



① 치환 도금


② 화학 환원 도금

 



치환 도금


치환 도금은 이온화 경향이 큰 금속에서 도금액 속에 용해하여 전자를 방출하는 금속 이온입니다.


그리고 도금액 속의 도금하려는 금속 이온이 그 전자를받을 금속으로 치환 석출합니다.

 


화학 환원 도금


화학 물질 중의 환원 능력을 활용하여 금속을 석출시키는 도금 방법이 화학 환원 도금입니다. 


화학 환원 도금은 비 촉매 형과 자기 촉매 형이 있는데, 각각에 대해 설명합니다.




비 촉매 형


은 거울 반응은 비 촉매 형에 속하고, 약품의 환원 능력에 의해 금속의 석출을 진행하게됩니다만, 


도금 처리뿐만 아니라 수조의 안쪽이나 치구 등에 도금을 실시하고 있습니다.


그런 이유로 도금액은 열화의 진행이 빨라 두꺼우면 도금 할 수 없다는 단점이 있습니다.


주로 유리의 제조에 이용되고 있으며, 소지가 유리이기 때문에 


금속 용해에 따른 전자 방출이 발생하지 않으므로 화학 환원제를 필요로 합니다.


실버와 암모니아 액 중에, 당류와 포름 알데히드를 첨가하고 용액에 유리를 담그면 


반응을 일으켜 전자의 교환이 이루어 지지만이를 은 거울 반응이라고합니다.


도금 반응은 피 도금 체의 유리 표면에 특정되지 않고, 


도금 반응과 동시에 용액 전체에서 반응이 일어나 그 반응이 끝나면 


도금 반응을 끝내기 위하여 도금 두께는 제한됩니다.

 



자기 촉매 형


자기 촉매 형은 비 촉매 형과 마찬가지로, 화학 제품의 환원 능력에 의하여 도금 금속을 석출 할 수 있습니다.


그냥 자기 촉매 형은 석출 된 도금 금속이 촉매로 작용하기 때문에 금속 석출 도금 처리 제품에 한정됩니다.


일반적인 자기 촉매 형은 무전해 니켈 도금과 무전해 동 도금이 있지만, 


도금할 물체는 금속뿐 아니라 플라스틱이나 세라믹 등 많은 소재로 가능합니다.


무전해 동 도금의 반응은 제품의 표면에 한정되는 특징이 있습니다.


그 이유는 도금 된 금속 환원제의 산화 반응의 촉매가 되고, 


도금 금속 자체가 촉매가되기 때문이 반응의 것을 자기 촉매 반응이라고 합니다.


이 반응은 지속성이 있기 때문에, 두꺼운 도금을 실시 할 수 있습니다.



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무전해 도금의 장점


무전해 도금은 직류 전원을 필요로 하지 않고, 


금속 소재의 종류와 모양에 관계없이 소재를 도금액에 담그는 것으로, 


균일있는 피막을 만들 수 있다는 장점이 있습니다.


또한 플라스틱이나 세라믹 등 부도체에 도금 할 수 있으며, 복잡한 형상의 부품에 도금 할 수 있습니다.


전해 도금에서는 양극과 음극을 평행하게 설치해야하지만, 


무전해 도금에서는 그럴 필요가 없기 때문에 다각형도 쉽게 도금 할 수 있습니다.


또한 전해 도금 제품에 비해 약품 내성이 높고, 한번에 대량 처리가 가능하며, 


도금 지그를 제작 할 필요가 없는 등 장점이 있습니다.



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무전해 도금의 단점


반면 단점으로는 증착 속도를 올리기 위해서는 액체의 온도를 유지하지 않으면 안됩니다.


전해 도금에 비해 도금액의 조성 변화가 크고, 또한 필요한 첨가물도 많기 때문에 관리가 어려워집니다.


전해 도금에서는 40 ℃ 전후의 온도에서 도금 할 수 있지만, 


무전 해 도금에서는 90 ℃ 전후까지 온도를 올릴 필요가 있으며, 


이로 인해 열 영향을 받는 같은 소재는 도금 할 수 없습니다.


전해 도금에 비해 재료비가 높고, 석출 속도가 느리기 때문에 비용이 높아집니다.


또한 무전해 도금은 도금 가능한 색상의 종류가 적은 것과 피막이 얇은 경우 내식성이 떨어진다는 단점이 있습니다.



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무전해 도금 및 전해 도금의 차이


도금은 전기 도금과 무전해 도금이 있는데,


이 두 종류의 도금 방법에는 어떤 차이가 있는지를 소개합니다.


전해 도금은 전기를 흘렸을 때에 전기 분해가 일어나, 


화학 반응에 의해 피막을 만드는 방법입니다.


한편, 무전해 도금은 전기를 사용하지 않고 제품에 의해 화학 변화를 통해 피막을 만드는 방법입니다.



전해 도금은 도금 치구에 의한 피 도금 물질의 배치, 


도금 피막이 두꺼운 것을 얇게 되는 부분에 보조 극의 배치 등에서 많은 연구와 기술이 필요합니다.



한편 무전해 도금은 도금하고자 하는 물질을 포함시킨 수용액에 


피 도금물을 적신 표면에서 환원 반응을 일으켜 도금 피막을 성장시킵니다.


무전해 도금은 전기를 사용하지 않기 때문에 전기의 흐름에 좌우되지 않고 


표면에 균일하게 도금 할 수 있습니다. 


그래서 무전해 도금은 복잡한 형상의 물건에 도금에 적합합니다.


또한 무전해 도금은 PH 조정제 및 첨가제 등 도금 탱크에 투입하는 약품과 


도금 조의 온도 조정만으로 도금하고자하는 물질과 피 도금 물질이 화학 반응시킬 필요가 있습니다.


그러므로 전해 도금과 비교하면, 무전해 도금의 종류는 적은 것이 특징입니다.



 

 

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