니켈 도금

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니켈 도금에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

는 감소하지만 연신율은 증가한다. 그러나 60℃부근에서는 인장강도와 경도는 가장 낮고 연신율은 최대로 된다. 한편 도금액을 교반하면 도금액의 온도는 균일하게 되고 최고 전류 밀도도 크게 될 수 있어 교반은 항상 해야 한다.
Table 1. 무광택 니켈 도금액의 조성과 작업조건
성분과 조건
복염액
보통액
왓트액
회전액
고황산염액
전염화물액
황산염일염화물액
전황산염액
황산니켈암모늄황산(g/l)
황산니켈(g/l)
염화니켈(g/l)
염화암모늄(g/l)
붕산(g/l)
황산나트륨(g/l)
75
-
-
15
15
-
-
150～200
-
15
15
-
-
240
45
-
30
-
-
70～150
-
30
30
-
-
75～113
-
15～38
15
75～113
-
-
300
-
30
-
-
200
170
-
40
-
-
300
-
-
40
-
pH
도금액의온도(℃)
음극전류밀도(A/d㎡)
6.0～6.2
실온
0.4～0.5
5.4～6.2
20～35
0.5～1.5
1.5～6.0
40～50
2～10
5.0～5.5
30～40
-
4.9～5.8
20～33
1～4
2.0
50～70
2～10
1.5
45～50
2～10
3.0～5.0
45～50
2～10
Table 2. 왓트 도금액의 종류와 조건
도금액의 분류
성분과 조건
저 pH왓트 도금액
고 pH왓트 도금액
황산니켈(g/l)
염화니켈(g/l)
붕산(g/l)
황산나트륨(g/l)
pH
도금액의 온도(℃)
음극전류밀도(A/d㎡)
330
15
38
1.5～4.5
45～60
2～10
240
45
30
4.5～6.0
45～70
2～10
도금액의 성분은 황산니켈, 염화니켈, 붕산의 세가지가 일반적인 주성분이다. 황산니켈이 부족하면 도금액 중에 니켈 이온이 부족하여 고 전류밀도 부분에 도금이 뿌옇게 생겨 마치 광택 부족 현상과 같이 나타나기 쉽고 도금 속도가 느리다. 그러므로 때에 따라서는 꺼글 꺼글한 도금, 밀착불량, 핏트 발생이 생긴다. 반대로 황산니켈이 너무 많으면 음극 전류밀도가 상승되어 도금 속도는 빠르다. 그러므로, 가능한 범위 내에서 니켈 농도는 좀 많은 것이 좋다.
※ Faraday의 법칙
전극과 전해액의 계면에서 전하이동반응이 진행할 때 통과하는 전기량과 반응할 화학물질의 질량 사이에의 정량적 관계에 대하여 Faraday가 제출한 법칙이며 그 내용은 다음과 같다.
① 전기분해에 의하여 전극상에 석출 또는 용해하는 화학물질의 양은 통과한 전기량(전류×시간)에 비례한다.
② 같은 전기량에 의해 석출 또는 용해하는 서로 다른 물질의 양은 각각의 화학당량에 비례한다.
표면적(㎠)×도금두께(㎝)×비중(g/㎤) ＝ 전류(A)×시간(h)×전기화학당량(A/h)×도금효율(%)
실험 방법:
1) 실험장비
실험장치는 Mini pilot system plating을 사용하였다. 여기에서 양극으로는 Ni박판을 전해조에 4개 설치하여 사용하였고, 음극에는 준비된 동판 시편을 사용하였다.
도금층의 두께관찰을 위해 금속광학현미경을 사용하였으며, 경도값 측정을 위해서 micro vickers hardness경도계(HMV-2000)를 사용하였다.
2) 전처리와 도금욕의 조성
시험편을 연마, polishing 한 후, 시편표면에 붙어있는 광물성 유지를 유기용제 탈지작업으로 제거하였다. 전해탈지을 시행하였고, 그 후 산중화 처리하여 소지 금속면에 생긴 산화층을 제거하고 새로운 금속면을 노출시켜 외관과 밀착성을 향상시켰다.
도금욕의 조성
성분 및 조건
욕조성 ( 16ℓ)
황산니켈(g/ℓ) 240
염화니켈(g/ℓ) 45
붕산(g/ℓ) 30
pH 4.5～6.0
3600g
675g
450g
3) 시편에 따른 각각의 조건
시험편은 50×50×2mm로 채취한 후 Sand paper #2400까지 모든 10개의 시편을 알맞게 연마 시켰다. 시편의 두께 표면적은 제외하여 계산하였다.
이때 각각의 조건은 다음과 같다.
ⅰ) 유기용제 탈지
액온 25℃에서 30초간 교반후 수세
ⅱ) 전해 탈지
전류밀도 4.39A/d㎡, 액온도 30℃에서 30초간 탈지 후 수세
ⅲ) 산중화 처리
30초간 교반후 수세
ⅳ) 니켈 도금
① 액온도 50℃로 고정시키고 전류밀도를 변화 시켰을 때
② 전류밀도를 고정시키고 액온도를 변화시켰을 때
4) 도금두께 측정
도금두께는 도금층 단면을 polishing한 뒤 금속광학현미경으로 도금층 단면을 촬영한 후 그 사진을 이용해 도금두께를 측정 하였다.
실험 결과:
횟수
전류(A)
전압(V)
온도(℃)
시간(s)
도금 전 무게(g)
도금 후 무게(g)
무게 차이(g)
1
3A
11V
45℃
20s
22.6300g
22.7849g
+0.1549
2
3A
11V
45℃
40s
22.6300g
22.8744g
+0.2444
3
3A
11V
45℃
60s
22.6300g
22.8009g
+0.1709
4
3A
11V
45℃
80s
22.6300g
22.7513g
+0.1213
5
3A
11V
45℃
100s
22.6300g
22.7949g
+0.1649
6
3A
11V
45℃
200s
22.6300g
22.8140g
+0.1840
7
3A
11V
45℃
400s
22.6300g
22.8757g
+0.2457
고찰 및 결론:
처음에 이 실험에 대한 설명을 들었을 때에는 매우 간단 할 줄 알았는데 실험을 해 보니 그리 간단한 실험은 아니었다.
우리는 니켈 도금시 전류밀도와 도금액의 온도를 변화시켰을 때 도금층의 두께 및 경도에 미치는 조건의 영향을 조사하려고 했으나 무게를 재는 정도의 실험을 했다. 무게를 처음에 소수점 두 자리까지 나오는 저울로 쟀는데 오차가 많이 나서 다시 소수점 네 자리까지 나오는 저울로 재니까 정확했다. 우리는 다른 조건은 모두 고정 시키고 시간에 변화에 따라서 도금의 무게 변화를 조사했다.
역시 시간을 많이 주었을 때의 도금이 잘 되었다. 실험에서 한 가지 우리가 실수 한 점은 시간을 100초 단위로 해야 하는데 우리는 더 짧게 해서 시편의 변화가 확실히 구분되지 않았다는 점이 아쉬웠다.
니켈 도금 실험은 그리 위험한 실험은 아니어서 안전하게 할 수 있었다. 다른 조건 하에서도 해 보았으면 하는 그런 아쉬움도 남았던 재미있는 실험이었던 거 같다.

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