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소개글

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목차

Ⅰ. 철강의 활용
1. STEEL HOUSE
2. 철골조 APT
3. 철골조 학교
4. 무도장 내후성 교량
5. 특수 부유물
6. 스틸칼라방음벽

Ⅱ. 금속의 부식

Ⅲ. 도금의 원리

Ⅳ. 도금의 종류
1. 전기도금
2. 화학도금
3. 용융 도금

Ⅴ. 도금의 과정

Ⅵ. 전기도금
1. 장점
2. 단점

Ⅶ. 화학도금
1. 장점
2. 단점

Ⅷ. 건식도금
1. CVD(화학적 기상도금)
1) CVD의 원리
2) CVD의 특징
3) CVD장치
2. PVD(물리적 기상도금)
1) 진공증착법
2) 음극스퍼터링(cathode sputtering)
3) 이온도금(ion plating)

참고문헌

본문내용

비해 이온도금은 증발금속을 일단 이온화시켜서 음극에 전착시키는 것을 말한다. 이와 같이 이온상태에서 도금한다고 하여 이온도금이라고 한다. 증발입자를 이온화시키는 것은 일단 아르곤가스 등을 플라스마화시키고 이 플라스마층을 증발입자가 통과하는 동안 전자에 얻어맞고 +이온으로 되어 음극에 이끄려 충돌하게 된다. 그러나 음극인 피도금체(기관)에는 이온뿐만 아니고 증발원자(분자), 전자, 가스분자 등도 입사(入射)하게 된다. 전자가 기관에 입사하면 열적(熱的)효과만 주게 되지만 이온일 경우는 열적효과 이외에 더 격렬한 다음의 세 가지 일을 하게 된다.
1)스퍼터링.
2)이온주입:注入(doping)과 이에 따른 이온 믹싱(ion mixing),
3)표면화학반응 촉진작용.
스퍼터링은 증착된 금속을 이온이 다시 때려 튀어나가게 하는 것이다. 따라서 이온도금에서 주로 이용되는 것은 열적인 작용과 위의 2)와 3)의 역할이다. 즉, 플라스마 중의 이온의 열적인 역할을 향상시키기 위해서 기판에 끌리도록 높은 마이너스전압(전위)을 걸어준다. 이때 이온은 마이너스전압 만큼 이온의 운동 에너지는 증가된다. 처음에 플라스마를 만들기 위해서 아르곤가스를 넣고 플라스마를 만든다. 이러한 아르곤의 플라스마 중에서 티탄을 사용하여 이온 도금을 하는 예를 들어 설명하기로 한다. 티탄(융점 1800℃)의 증발원자는 약 1800℃의 열에너지를 가지고 기판에 뛰어든다. 만일 아르곤 1000 eV(delctron-volt, 전자나 이온(1가)이 진공 중에서 1V의 전위차로 가속되어서 얻은 에너지)의 에너지를 가진 아르곤이온은 1800℃의 티탄 이온의 에너지의 약 10,000배의 운동에너지를 가지고 기판에 입사할 것이다. 왜냐하면 운동에너지를 온도로 환산하면 1eV는 11,700。K의 열에너지에 해당하기 때문이다. 즉 1eV의 에너지는 대략 10,000℃의 열에너지에 해당하므로 1000eV는 1.0×℃초고온의 열에너지에 해당된다. 따라서 티탄의 증발원자 1만개가 기판에 입사된 열에너지와 1000eV의 아르곤이온 1개의 열에너지와 같기 때문에 티탄원자의 1%의 아르곤이온이 기판에 들어가면 이온도금은 티탄의 진공증착에 비해 100배의 열에너지로 증착된 것에 해당한다. 또한 1000eV의 에너지를 얻으려면 기판의 전압을 마이너스 1000V로 하면 된다. 물론 플라스마 속에는아르곤 이온과 증발금속이온, 즉 티탄이온도 있게 되며 여기서는 모든 이온을 아르곤이온으로 대표해서 말하고 있다.
상기 2)에서 이온주입은 이온이 기판에 파고 들어가는 것을 말하고 이에 따른 이온믹싱의 작용은 다음과 같이 생각할 수 있다. 즉 10000eV의 아르곤 이온은 Ti의 증착막 중의 표면으로부터 대략 1.5mm깊이로 파묻히게 주입된다. 이때 주위의 Ti의 증착막의 원자에 굉장한 에너지를 주게 되므로 Ti 원자 배열이 변형되며 따라서 가공경화막과 같이 강한 표면이 된다. 만일 증발원자의 수보다 이온의 수가 훨씬 많다면 상기와 같은 표면경화의 현상도 크지만 3)의 표면반응성도 클 것이다. 이러한 이온의 수를 많이 만드는 수단으로 이온도금 특유의 홀로캐소드 방전법(Hollow Cathode Discharge, HCD)이 개발되었다. HCD는 Ta(융점 2996℃)
인 고온금속으로 된 음극인 중공관:中空管과 이것과 마주보는 구멍이 있는 양극 사이에 아크방전을 일으키게 하여 플라스마를 만든다. 이 플라스마를 만드는 데는 홀로 캐소드(HC)를 통해 아르곤가스를 도입하며, 이 아르곤가스의 압력을 10-1Torr 정도로 해주면 방전이 잘 된다. 일단 플라스마가 생기고 여기서 이온이 끌려서 HC표면을 심하게 때리게 된다. 이 때 HC는 고온으로 가열되어 많은 열전자를 구멍 뚫린 양극(+)을 향해 방출하게 되며, 이 양극에서 나온 전자는 전자빔(beam)인 전자총이 되어 양극으로 된 증발물질을 때려서 증발시키게 된다. 이때의 전자의 에너지는 아크전압과 아크전력에 따라 다르나, 아크전력이 5kW일 때는 50V, 100A 정도가 된다. 즉 저전압, 대전류의 전자빔이 HCD 건에서 생기는 특징이 있다. 이 전자빔이 증발시킨 증발원자는 대전류(전자의 수가 많은)의 전자빔 속을 뚫고 나가게 되며, 이때 전자와 충돌하여 이온으로 전리된다. 이 이온은 증발원자와 섞여서 기판에 퇴적(석출)하게 된다. 이때 기판이 마이너스전위에 있게 되면 이온은 가속되어 고속의 이온이 되며 상기와 같이 기판을 충격시키게 된다. 이 때 진공펌프로 계속 배기하고 있기 때문에 아르곤 가스는 거의 없고 증발원자의 이온이 압도적으로 많아지게 된다. 즉 HCD법이 아닌 일반전자총을 사용할 때는 아르곤 가스 이온이 태반이어서 이들이 기판에 혼입되면 석출효율도 나쁘거니와 증착막 속에 남아 있게 되면 결정격자의 결함, 부풀음, 블로 홀(blow hole, 가스주머니) 등이 생기게 된다.
다만 HCD는 1)이온의 충격으로 음극의 수명이 짧고, 2)방전 전류를 만들어 내는데 캐리어가스(아르곤 등)의 효율이 좋지 않아서 큰 가스유량이 필요하다는 등의 결점이 있어서 1) 구조가 간단하고, 2)대전류가 얻어지고, 3)수명이 긴 LaB6-Ta의 복합음극을 개발하여 방전플라스마류(流)를 만들어 전자빔 대신 플라스마 빔으로 금속증발에 사용하기도 한다. 또한 일반증착막과 이온도금막의 표면상태를 보면 강한 에너지로 입사하였기 때문에 좋으나 표면상태도 치밀하다.
(2) 이온도금의 종류
a) MATTOX 법
b) 고주파 (RF) 이온화법
c) 다음극(多陰極)이온화법
d) H. C. D. 법
e) 바이어스 프로브(Baia probe)
f) 클러스터 이온빔법
g) 복합법
h) 저압력플라스마증착법(LPPD법)
i) 플라스마 건 가열방법
j) 이온빔 증착법
참고문헌
* 금속 표면 처리, 문운당, 2004
* 기전연구사 편집부역, 도금 기술 매뉴얼, 기전 연구사
* 김선규, 표면코팅기술, 도서출판 명현, 2000
* 이홍로, 표면 공학, 형설 출판사, 2003
* 이주성·염희택, 도금·표면처리, 문진당
* 원국광, 합금도금 ,도서출판 동화기술, 2004
* 한국산업규격, 니켈 및 니켈 - 크롬 도금 작업 표준, 한국표준협회

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철강,   금속,   부식,   도금,   전기도금