일반기술

니켈 / 니켈 - 보론 전기도금 방법

□ 기술개요□ 목적 해당 기술의 목적은Ni/Ni-B 전기도금을 함에 있어서 환원제에 의한 Ni-B의 안정적인 환원 역할이 이루어지도록 도금액을 관리함으로써, 환원제의 급격한 가수분해 현상으로 인하여 니켈보라이드가 미석출되어 경도의 향상이 일정하게 일어나지 않게 되는 문제점을 방지하여 안정적인 Ni/Ni-B 전기도금 효과를 얻을 수 있도록 해주는 Ni/Ni-B 전기도금방법을 제공하는 것에 있다. □ 구성 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 해당 기술은, 환원제를 사용하는 무전해도금과 전기도금을 혼합하여 실시하는 Ni/Ni-B 전기도금방법에 있어서, 도금액의 pH는 3.5~4.5로, 온도는 40~50℃로, 도금액 중의 Ni의 농도는 200~350g/liter로 유지되도록 도금액을 관리하는 것을 특징으로 한다. □ 종래기술 현재 첨단산업이 발전함에 따라 가혹한 조건의 마모, 부식분위기 등에서 사용되는 설비, 기계부품, 공구류 등은 그 성능 및 수명향상이 요구되고 있는데, 이를 위해 보호코팅을 포함한 각종 표면처리 방법 등이 대두되고 있다. 상기와 같은 표면처리 방법 중에서 전기도금은 제조 설비가 비교적 간단하고 제조 단가가 낮아 경제성이 있으나, 도금물질의 한계성으로 인해 가혹한 조건에 사용되는 첨단 설비에는 적용하기가 어렵다. 한편 무전해도금의 경우에는 제품의 경도를 상당히 향상시킬 수 있으나 잔류응력이 크게 영향을 미치고, 내마모성이 요구되는 응용부품에 적용하기에는 도금두께가 0.1mm이하로 얇기 때문에 적용상의 난점이 있고 내열응력이 요구되는 응용부품에도 적용하기 어려운 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 Ni/Ni-B 전기도금방식이 대두되고 있는데, 이 도금은 상기한 전기도금과 무전해도금을 혼합한 방식으로서 각각의 장점을 취하고 단점을 보완할 수 있어서 그 사용분야는 항공기, 원자력, 전자부품 그리고 석유화학 등의 산업에 광범위하게 사용될 수 있고, 이런 이유로 이러한 방식에 의한 도금의 응용확대가 절실하게 요구되고 있는 실정이다. 전기도금에 사용하는 물질은 천이금속이나 이의 합금도금을 주로 사용하고 있으므로 연성과 열응력에 우수한 특성을 보유하고 있으나 내마모성이 요구되는 응용부품에는 한계가 있었다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 더욱 발전시킨 것이 복합도금으로서, 기능성 파우더를 전기도금액에 분산시켜 도금층에 흡착시킴으로써 새로운 기능을 첨가하고 있으나 산업부품에 널리 사용되고 있지는 못한 실정이다. 한편 무전해도금은 외부에서 전류를 흐르지 않고, 용액 중의 금속이온을 환원 석출시켜 모재의 표면에 도금막을 만들게 하는 방법으로서, 화학 환원제를 사용하는 무전해 도금법과 이온 치환에 기초를 둔 침적도금법이 있다. 해당 기술에서 응용한 Ni-B 무전해도금에서 사용되는 환원제로는 수소화붕소화합물, 디메칠아민보란(DMAB), 디에칠아민보란(DEAB), 트리메칠아민보란(TMAB) 등이 있다. DMAB를 사용하는 산성도금욕에서의 반응은 Ni₂B를 포함한 니켈합금으로서 내마모성과 내열응력성이 양호하여 다양한 분야에 적용 될 수 있다. 그러나 Ni 전기도금과 Ni-B 무전해도금을 혼합한 복합도금을 실시하기 위해서는 환원제로서 사용하는 DMAB가 가수분해로 소모되는 문제점을 보완해야 한다. 실제로 기계적특성이 양호한 Ni 전기도금을 얻기 위해서는 pH가 3에서 4.5의 범위이고 온도는 50℃ 이상인 비교적 고온의 도금욕에서 실시하여야 한다. 그러나 Ni-B 무전해도금의 경우에는 DMAB는 중성영역, 온도는 40℃ 정도의 저온 그리고 도금속도를 증가시킬수 없는 저 Ni농도에서 실시하여 최대한 환원제가 가수분해되는 것을 억제하는 조건에서 실시하여야 한다. 이와 같이 두 방식의 도금조업조건이 상이하기 때문에 도금조건 및 도금액조건을 비교적 안정적으로 사용할 수 있는 도금조건을 설정하여야 Ni/Ni-B 전기도금을 안정적으로 확보할 수 있게 된다. □ 효과 니켈/니켈-보론(Ni/Ni-B) 전기도금방법은, 환원제의 급격한 가수분해 현상으로 인하여 니켈보라이드가 미석출되어 경도의 향상이 일정하게 일어나지 않게 되는 문제점을 방지하여, 도금되는 모재의 경도 사양설계에 정확하게 일치하면서 안정적인 Ni/Ni-B 전기도금을 확보할 수 있게 해주는 효과를 제공하는 장점이 있다. □ 기술의 특징해당 기술은 니켈/니켈-보론(Ni/Ni-B) 전기도금방법에 관한 것으로서, 환원제를 사용하는 무전해도금과 전기도금을 혼합하여 실시하는 Ni/Ni-B 전기도금방법에 있어서, 도금액의 pH는 3.5~4.5로, 온도는 40~50℃로, 도금액 중의 Ni의 농도는 200~350g/liter로 유지되도록 도금액을 관리하는 것을 특징으로 하며,; 환원제의 급격한 가수분해 현상으로 인하여 니켈보라이드가 미석출되어 경도의 향상이 일정하게 일어나지 않게 되는 문제점을 방지하여, 도금되는 모재의 경도 사양설계에 정확하게 일치하면서 안정적인 Ni/Ni-B 전기도금을 확보할 수 있게 해주는 효과를 제공한다. *** 대표도면 및 도면의 설명/ 기술의 상세한 내용은 하단의 <기술관련자료> 참조