37. 구리도금-붕불화구리도금

1. 붕불화구리도금액은 높은 전류밀도를 필요로 하며 부식성은 대단히 크기 때문에 전주, 인쇄용롤, 활자의 자모 등과 같은 고속도 도금인 경우에만 적용한다.

​

2. 붕붕구리도금의 장단점

ㆍ장점

높은 음극전류밀도를 필요로 하기 때문에 도금 속도가 빠르고 두꺼운 도금에 적합하다.

음극과 양극효율은 100%이다.

평활한 도금을 얻을 수 있다.

도금은 비교적 연하고 버프연마작업이 쉽다.

도금조건에 따라 경도가 있는 도금을 할 수있다.

도금액은 쉽게 변동하지 않으므로 온도, 농도, 전류밀도, pH 등의 작업관리 조건이 넓고 관리하기 쉽다.

​

ㆍ단점

강한 부식성 도금액이다.

약품 비용이 다른 구리도금에 비해서 비싸다.

​

3. 도금액 조성

붕불화구리도금액은 붕불화구리가 주성분이며 이 용액의 pH를 조절하기 위해서는 붕불화산을 첨가한다.

 

<붕불화구리도금 도금액 조성>

 

4. 석출 원리

붕불화구리[Cu(BF4)2]가 수용액 중에서 해리 되어 2가의 구리이온으로 존재하고 이것이 황산구리 도금액일 때와 같은 원리에 따라 음극에 금속구리가 석출된다.

​

5. 도금액의 조제와 성분의 역할

ㆍ도금액의 조제

붕불화구리(보통 48%)를 물에 용해시키면 붕불산(HBF4)으로 pH를 조절한다. 불산(HF)에 붕산(H3BO4)을 가하면 붕불산(HBF4)이 되며 여기에 염기성 탄산구리를 가하면 붕불화구리가 만들어진다.

​

붕불화구리 [Cu(BF4)2]

구리이온의 공급원이며 보통 48%의 수용액으로서 시판되며 진한 청색을 나타내며 비중은 1.54(20℃)이다.

​

붕불산 [HBF4]

도금액의 pH를 조절하는데 사용한다.

보통 약 40~48%의 무색 액체로서 유리를 침식시킨다.

​

첨가제

석출물은 유연성이 있으며 평활한 결정은 미세하며 첨가제는 첨가하지 않지만 도금의 경도를 높이고 평활한 성질을 나타나게 하기 위해서 첨가한다. 당밀을 조금 첨가하면 경도가 증가하고 물품에 수지상 석출물이 나타나는 것을 감소시킨다.

​

도금액의 관리

ㆍ붕불화구리[Cu(BF4)2]

도금액 중에 붕불화구리의 농도는 크게 변화하지 않으므로 관리는 간단하며 도금액 중의 구리 함유량을 분석하고 비중계에 의해서 보메 농도를 측정하면 된다.

​

ㆍpH

pH도 구리 농도와 같이 변하가 적으므로 pH 시험지를 사용해서 측정한다.

pH가 높을 때는 붕불산용액으로, pH가 낮을 때는 탄산구리를 첨가하여 조절한다. 양극과 음극의 전류효율은 약 100%이지만 약간 양극 쪽이 높기 때문에 (101~102%) 일반적으로 도금액의 pH는 조금씩 상승하는 경향이 있다.

​

ㆍ전류밀도

고농도 도금액 중의 붕불화구리 농도가 450g/ℓ 정도 되는 것으로부터 알 수 있듯이 황산구리 도금액보다도 구리이온 농도가 높기 때문에 고전류밀도로 도금하게 된다.

하지만 고전류밀도로 도금할 때는 도금액의 교반을 충분히 해야 하고 이때의 전기저항은 황산구리 도금액보다 높기 때문에 전압은 높여주어야 한다. 음극전류밀도가 너무 높아지면 거친 도금이 되기 쉬우므로 이때는 첨가제를 넣어 준다.

​

ㆍ불순물

붕불화구리는 도금액 중의 금속 불순물로서는 납이 있다.

납이 존재하면 유연성이 있는 도금이 되기 어렵고 납을 제거하기 위해서는 황산을 첨가하면 황산납으로 침전 되므로 여과시켜 제거하면 된다. 한편 유기 불순물이 도금액 중에 축적이 되면 변색되기 쉬운 도금이 된다. 이때 도금액이 청색에서 녹색으로 변하기 때문에 쉽게 알 수 있으며 이때 활성탄 처리를 하여 여과하면 된다.

​

ㆍ여과

양극의 용해는 대단히 좋고 슬러지의 생성도 황산구리 도금액에 비해서 대단히 적으며 두껍고 평활한 도금을 하기 위해서는 양극주머니를 사용하여 도금액 중에 양극 슬러지가 혼입 되는 것을 방지해야 한다. 황산구리 도금에서는 음극의 2배 정도의 양극 면적이 필요하지만 붕불화구리 도금의 양극 면적은 피도금 물체의 전체 크기가 같아도 상관 없다.

​

ㆍ도금설비

붕불화구리 도금액은 부식성 및 침식성이 대단히 강하므로 내산성 재질로 도금조를 만들어야 한다.

납과 고규소철은 침식되기 쉬우므로 여과기 및 기타의 설비도 내식 및 내산성 재질로 하는 것이 좋다.

​

ㆍ철강 및 아연다이캐스팅 소재상의 도금

철강소재, 아연다이캐스팅 소재상에 직접 구리도금을 하면 황산구리 도금일 때와 같이 밀착이 나쁘게 되므로 미리 스트라이크 시안화구리도금 또는 니켈도금을 한 후 붕불화구리도금을 해야 한다.

​

​

​

자료 출처 :

세진사 [방식 및 표면처리]

문운당 [핵심 도금ㆍ표면처리]

교육부 [금속 표면 처리]