56. 크롬도금 정리

 

1. 크롬도금

- 크롬도금은 색상이 아름답고 광택성이 우수하며 금속 크롬이 부동태층인 Cr2O3층을 형성

하여 내식성이 대단히 우수하며, 경도가 높아 내마모성이 좋은 도금이다.

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2. 크롬도금의 특징

1) 크롬도금층은 염화물 이외의 화학약품에서는 잘 버틴다.

2) 경쟁반응 등으로 인해 음극전류효율이 매우 나빠서 피복력이 안좋음. (전류효율 5~35%)

3) 균일 전착성이 다른도금에 비해서 나쁘다.

4) 크롬은 산화가 잘되는 금속이므로 금속크롬을 양극으로 쓸수 없다.

5) 크롬도금은 전류효율이 나빠서 전류가 열에너지로 변환되므로 도금액이 빨리 가열된다.

6) 크롬도금은 경도가 매우높다. HV 800~1100

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3. 장식 및 경질크롬도금의 구분

1) 장식크롬도금 : 0.5마이크로 이하의 아주 얇은 크롬 도금으로 니켈하지도금이 일반적이다.

2) 경질크롬도금 : 크롬도금을 두껍게 함. 보통은 20마이크 이상이다.

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4. 경질 크롬도금의 종류

1) 미소균열 크롬도금 : 미세한 균열을 균일하게 분포시키기 위해 시행하는 크롬도금.

2) 크랙프리 크롬도금 : 크랙이 거의 없는수준의 크롬도금

3) 마이크로 크랙 크롬도금 : 미세한 구멍이 균일하게 분포된 크롬도금.

4) 마이크로 다공성 크롬도금 : 미세한 크랙이 균일하게 분포된 크롬도금

5) 2중 크롬도금 : 크랙프리층위에 크랙도금을 하는 방법

6) 흑색크롬도금 : 크롬산에 빙초산, 개미산 등을 첨가한 도금욕이며 전착된 크롬층이 연한 흑색을 띄며, 전착물의 화학성분에는 Cr 56.1%, O 26%, H 1.25%, N 0.4%등의 금속크롬과 크롬산화물, 수화물로 이루어져 있어 서전트 욕에 비해 내마모성이 크게 떨어지만 내식성은 대단히 뛰어나다.

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5. 크롬도금욕에 대한 구분

1) 불화물 크롬도금액 : 서전트욕에서의 촉매인 황산을 불화물로 일부 또는 전부를 대체하는것인데 일부를 대체 할 경우 장식용 및 공업용에서 이용되고 전부를 대체하는 경우에는 배럴이나 망을 이용한 크롬도금에 이용된다. 불화물이 첨가되면 고전류밀도 인가 가능하며, 전류효율이 좋아진다. 또한 크롬위에 크롬을 도금하기에 용이하여 피복력이 커지고 균일 전착성이 개선되며 크랙이 많이 생긴다. 저온에서도 작업이가능하나, 양극의 용해가 빨라진다. 특히 지그나 구조물 등에 있는 철분이 도금욕에 용해되기 쉬워 철분농도가 급격히 상승하게 되어 노화가 빨라져 도금욕의 사용기한이 짧다.

2) SRHS욕 : Self Regulating High Speed를 약자로 표기한것이며 액조성이 자동으로 조절되며, 크롬의 전착속도가 매우 빠르다. 촉매물로 황산스트론튬과 규소플르오르화물, 규소플르오르화 칼륨 등이 구성되어 있다. 침전되있는 촉매물이 농도가 낮아지면 다시 욕조속으로 녹아 들어 자동으로 농도가 조절되는 메커니즘이다.

3) 황산욕 : 가장 널리쓰이는 방법으로 서전트액이라고도 함. 크롬산과 황산의 비율을 100:1 또는 100: 1.5의 농도로 쓰인다.

4) Hèef 첨가제에 의한 도금욕 : High Efficiency Etching Free의 약자로 표기한것이며 양극의 용해 없이 크롬도금의 능률을 오르게하는 유기첨가제. 크롬도금의 크랙증가에도 영향을 크게 미친다.

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6. 크롬도금의 용액관리

1) 약품의 소모 및 보충 : 양극은 불용성이므로 소모되는 크롬분은 모두 크롬산에 의해 보충 되어야 한다.

2) 6가크롬 : 6가크롬의 농도는 서전트욕 기준 250~280g/ℓ

3) 3가크롬 : 보통 1~5g/ℓ (3g/ℓ가 최적)정도로 관리하며, 3가 크롬이 액중에 0이 되어도 피복력, 광택, 도금범위 등에도 영향을 미친다. 작업시 양극의 면적에 따라 3가크롬이 적어질수도 많아 질수도 있으므로 양극의 면적 비율관리가 중요하다.

4) 철분 : 7g/L이하로 관리하여하며, 불화물욕에서 철분함량이 크게 증가한다. 철분이 녹아 나올 수 있는부위에는 라이닝 처리하여 도금욕에서 용해되지 않도록 신경 쓴다.

5) 기타 금속불순물 : 구리, 아연 등이 있다.

6) 크롬도금욕에서는 금속불순물 관리법에는 소소원통법, 격막전해법, 굴곡음극법 등이 있다.

7) 비산방지제 : 크롬도금액에 계면활성제 성분을 첨가하여 크롬산의 비산을 도금시 발생하는 거품이 막아주는방법, 작업 환경을 크게 개선 할수 있는 방법, 작업자의 건강을 위한 필수 적인 요소이다. 비산방지제는 전기분해에 의해 소모량이 감소되는 약품도 있고 드래그&드롭에 의한 방법으로 감소되는 약품, 비산 방지 효과와 함께 크롬도금욕의 성능도 개선하는 약품도 있다.

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7. 크롬도금의 양극

- 금속크롬은 산화가 잘되는 금속이라 양극에서 전해 할 시 빠르게 녹아버려서 양극에서 전극의 역할을 하지 못하게 된다. 크롬도금의 양극은 불용성 양극이어야 하며 크롬 도금시 양극으로 쓸 수 있는 재질은 다음과 같다.

1) 납 : 전해열에 잘녹고 양극에 크롬산납이라는 절연성 피막이 생겨 전해를 방해함

2) 납+주석7% 합금 : 크롬도금시 가장 경제적이고 적합한 합금. 이것은 순수납 양극에 비해 절연성 피막이 되기 어렵고, 용해가 어렵다.

3) 납+안티몬 1~25% 합금 : 일단은 가격이 주석합금에 비하여 비싸서 경제적이지 못하고 예전에는 사용 되었으나 안티몬에 비소를 함유하고 있는 일이 있는데, 이 비소는 욕 속에서 용출해서 크롬도금에 공석시 껄끔거림이나 거친 도금의 원인이 되어 현재는 사용 되지 않는다.

4) 티타늄에 백금도금 도금 양극

5) 티타늄에 이리듐옥사이드 코팅 양극

6) 철에 백금도금양극, 이리듐옥사이드 코팅양극 등

7) 주석-납합금 양극에 은 0.5~1%가하면 양극용해를 더 늦츨수 있음

8) 납합금으로 텔루륨0.2%, 탈륨6%, 아연6~10% 등을 가하는 양극이 있다.

9) 절연성의 단단한 피막이 생겼을때는 100g/L수산화나트륨 + 100g/L 롯셀염을 함유한 용액에서 수시간 침지하면, 피막은 플러스상으로 되어서 와이어 브러시로 용이하게 없앨수 있다.

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8. 크롬 환경성

1) 크롬도금의 주성분인 무수크롬산은 크롬6가로 대단한 위험한 물질이다.

2) 산화성이 매우 강하고 독성이 있으며 발암물질이다. 치사량은 50~60 mg/kg

3) 비산된 크롬산이 피부를 통하여 흡수되며 주로 호흡기 관련 질환을 일으킴. (비염, 비중격천공, 폐렴, 폐암, 피부염)

4) 무수크롬산은 비산하려는 성질이 있으며, 이로인해 크롬산 미스트를 발생 시킴.

5) 도금된 크롬은 크롬0가 이므로 인체에 무해하다.

6) 6가크롬은 독성물질이지만 3가크롬은 인체의 필수 영양소이다.

7) ELV, RoHS, REACH, WEEE, EPA, OSHA 등의 제도에서 규제하는 대상 물질이다.

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9. 크롬도금의 크랙

1) 크롬도금 크랙 형성의 메커니즘 : 크롬도금층 형성시 수소가스가 빠져나가지 못하고 있던 자리가 성장하여 크랙으로 발생한다.

2) 크랙의 역할 : 부식전류를 분산하여 내식성을 증대시킴.

3) 크랙 내 분산제를 함침하여 분산도금을 할수 있다.

4) 버핑을 통하여 크랙을 막아서 봉공처리를 하여 내식성을 증대시킬수 있음

5) 도금한 물건에 양극에 에칭시간을 길게할 수 록 크랙이 양이 많아진다.

6) 유기첨가제에 의해 크랙의 양을 늘어 날 수 있다.

7) 온도가 낮을 때 크랙의 양이 많다.

8) 음극에서 수소 발생량이 많을 때 크랙의 양이 많다.

9) 크롬산 농도가 낮을 때 크랙수가 증가 한다.

10) 도금이 두껍게 될수록 크랙이 많다.

11) 리플율이 낮을수록 크랙이 많다.

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10. 크롬도금의 경도

-기본적으로 크롬도금은 경도가 높지만 작업조건에 따라 경도는 차이가 생긴다.

1) 도금입자의 미세화에 의한 경도상승 :

고전류 밀도를 인가하여 도금입자의 핵생성이 많아지고 도금입자가 미세화되어 경도가 증가

한다.

2) 크롬산농도 : 크롬산농도가 낮을수록 경도가 증가하는 경향을 보임

3) 황산농도 : 황산농도가 2.5g/L정도 일떄 가장 경도가 높은 경향을 보임.

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11. 크롬도금에 미치는 직류전원의 영향

-크롬도금에서 전류파형이 미치는 영향은 크며, 내용은 아래와 같다.

1) 리플율에 의한 도금 균일성

사진과 같이 리플율이 낮을수록 저전부에 도금이 잘된다.

2) 리플율에 의한 크랙의 비교

사진과 같이 리플율이 낮을수록 크롬도금에 유리하다.

3) 리플율이 높은 SCR정류기는 크롬도금이 힘들고 IGBT정류기로 크롬도금하기가 적

합하다.

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12. 기타사항

1) 액중에 3가크롬이 적을때는 도금액이 붉은색을 띄며 3가크롬이 높을때는 검은색을 띈다.

2) 크롬도금액은 플라스틱을 침식시키므로 탱크의 누수관리가 매우 중요하다. 도금탱크의 테프론 라이닝은 필수적이다.

3) 도금탱크에 연결된 배관으로는 크롬산에 잘버티고 가격이 싼 C-PVC가 적합하다.

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자료 출처 :

세진사 [방식 및 표면처리]

문운당 [핵심 도금ㆍ표면처리]

교육부 [금속 표면 처리]

​인터넷 크롬도금 레포트