[표면처리] 25-19. 전기도금에서 양극과 음극의 전류효율(Current Efficiency)에 대하여 설명하시오.

 

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ㆍ표면처리 기술사 제135회 2교시

6. 전기도금에서 양극과 음극의 전류효율(Current Efficiency)에 대하여 설명하시오.

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전기도금에서 전류효율(Current Efficiency) 은 공급된 전류 중에서 실제로 도금 금속의 석출에 사용된 전류의 비율을 말한다. 이는 도금 공정의 효율성과 품질을 판단하는 중요한 지표이다.

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1. 전류효율(Current Efficiency)의 정의

ㆍ전기도금에서 전류효율은 공급된 전류 중에서 실제로 금속의 도금(석출)에 사용된 전류의 비율을 의미한다. 즉, 전체 전류 중에서 도금 반응에 실제로 쓰인 전류가 얼마나 되는지를 백분율(%)로 나타낸 값다.

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전류효율은 다음과 같이 계산 된다.

ㆍ전류효율(%) = (금속의 이론 석출량 ÷ 실제 석출량) × 100

또는,

ㆍ전류효율(%) = (도금에 사용된 전류 ÷ 전체 공급 전류) × 100

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2. 양극(Anode)의 전류효율

ㆍ용해성 양극(soluble anode) 의 경우, 양극에서 금속이 이온화되어 전해액으로 들어가야 정상적인 반응이다.

ㆍ하지만 양극에서도 금속의 용해 이외에 산소 발생 반응 등 불필요한 반응이 일어나면 전류효율이 낮아진다.

ㆍ즉, 양극 전류효율 < 100% 이 되는 경우는 부반응(산소 발생 등)이 함께 일어날 때이다.

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3. 음극(Cathode)의 전류효율

ㆍ음극에서는 금속 이온이 환원되어 도금층을 형성한다.

ㆍ하지만 이 과정에서 수소 발생 반응과 같은 부반응이 함께 일어나면 실제 금속 석출량이 줄어들어 전류효율이 떨어진다.

ㆍ이상적인 전류효율은 100%**이지만, 실제 공정에서는 90~98% 정도이다.

ㆍ전류효율이 낮을수록 도금 품질이 불량해질 수 있으며, 금속 석출량 예측이 어려워진다.

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4. 전류효율에 영향을 주는 요인

ㆍ전류 밀도 : 너무 높으면 수소 발생 등 부반응이 많아져 효율이 떨어짐.

ㆍ온도 : 온도가 높아지면 반응 속도는 증가하나 부반응도 증가할 수 있음.

ㆍ전해액 조성 : 불순물이 많거나 pH가 적절하지 않으면 전류효율 저하.

ㆍ도금 대상 금속의 종류 : 금속마다 환원 전위가 다르기 때문에 효율도 달라짐.

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5. 요약

항목	양극 전류효율	음극 전류효율
주요 반응	금속 용해	금속 석출
부반응	산소 발생	수소 발생
이상적 효율	100%	100%
실제 효율	90~100%	90~98%

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실제 도금 공정에서는 전류의 일부가 금속 석출이 아닌 수소 발생이나 산소 발생 같은 부반응에 사용되기 때문에 전류효율은 100%보다 낮아지는 경우가 많다.