Chap.7 표면처리와 고기능화

7.1 도금 도금이란? : 금속박막을 대상물의 표면에 형성시키는 방법 통상적으로 전기화학반응에 의한 박막형성을 가르킴

7.1도금 1) 전기도금 전기도금 : 물질이동과정 + 전하이동과정 + 결정화과정

: 방전한 금속원자 테라스에 흡착  흡착원자 스텝에 도착(표면확산)  킨크에 맞혀짐 엣지공간 흡착원자 표면확산 홀 그림 7.1 금속표면의 미시적인 상태 결정성장과정 : 방전한 금속원자 테라스에 흡착  흡착원자 스텝에 도착(표면확산)  킨크에 맞혀짐

결정화 과전압 : 결정화과정이 전하이동과정에 비해 늦어서 cathode 석출의 율속단계가 되는 경우 흡착중간체의 활동도 : 결정화 과전압에 의존  결정성장이나 석출형태 결정화 과전압에 크게 의존 낮은 전류밀도  거친 도금면 높은 전류밀도  양호한 도금면 대단히 높은 전류밀도  거친 도금면 : 욕(浴)을 교반시켜 전류밀도 증가시기는 것이 효과적방법

전기도금의 목적 : 주된 목적은 표면을 아름답게 하고, 소지(素地)를 보호하거나 특수기능을 가지게 하는 것 Ex) 금도금 : 장식이 주목적, 방식의 기능도 겸해서 많이 이용

7.1도금 2) 무전해도금 무전해도금 (화학도금) : 용액중의 금속(착)이온을 환원제에 의해 촉매활성으로 된 표면상에 선택적으로 금속으로 환원석출시키는 화학적인 프로세스

촉매화 처리 : 감응화(증감)처리 + 활성화처리 도금속도에 영향을 주는 주요인자 : 욕조성, pH 및 첨가제, 불순물등 일반적인 무전해도금의 전처리공정 : 탈지  용제처리  엣칭  촉매화 촉매화 처리 : 감응화(증감)처리 + 활성화처리

플라스틱 성형품 탈지 용제처리 엣칭 감응화처리 활성화처리 무전해동도금 또는 무전해니켈도금 전기동도금 전기니켈도금 전기크롬도금 그림 7.2 일반적인 플라스틱 도금 과정

7.1도금 3) 복합도금 복합도금 (분산도금) : 금속산화물이나 탄화물과 같은 고체미립자를 현탁한 도금욕에서 석출금속과 함께 미립자를 균일하게 공석(共析)시키는 것

7.1도금 4) 전해주물 전해주물 (電解鑄物) : 도전성을 부여한 대상물에 두꺼운 전기도금을 실시하고 , 그 형을 정밀하게 복제하는 조작 원형 열가소성 수지 등으로 모양뜨기 전형 표면세정 은경반응 등으로 도전성 부여 전주작업 (두꺼운도금) 전형에서 도금막을 떼어냄 떼어낸 후 처리 마무리 도금 전주제품 그림 7.3 전해주물 공정

7.2 Anode처리 1) Anode 산화 알루미늄 : 가볍고 내식성이 뛰어난 금속(산화알루미늄의 피막)

엣칭(etching) : 산이나 염의 수용액으로 (알짜표면적이 대단히 커짐) 직경 수십nm의 미세한 구멍 플러스층 배리어층 알루미늄 산화피막(Al2O3) 엣칭(etching) : 산이나 염의 수용액으로 (알짜표면적이 대단히 커짐) Anode산화 : 중성염 수용액으로 치밀하고 강한 배리아층 형성 도전체와 조합시켜 대용량의 콘덴서 제작 그림 7.4 알루미늄의 anode산화피막의 구조

- + 알루미늄 박판 세퍼레이터 종이 전해액 산화피막(Al2O3) 그림 7.5 알루미늄 전해 콘덴서의 기본구조 전해액을 합침시킨 세퍼레이터 종이 그림 7.5 알루미늄 전해 콘덴서의 기본구조

7.2 Anode처리 2) 전해착색 전해착색 : 전해에 의한 다공층의 착색  광 산란  특정한 색 다공층을 형성시킨 알루미늄을 전극으로 이용, 금속염을 함유하는 전해액 중에서 교류전해 등으로 cathode환원 수행  세공에 금속입자 또는 금속산화물입자 석출  광 산란  특정한 색 Ex) 알루미늄 건자재등의 유화색에 이용

7.2 Anode처리 3) 전해연마 Cathode 전해액 본체 Anode(피연마물) 확산층(점성이 풍부한 용출이온이 머무는층) 우선적으로 Anode용해하는 부분 - + 전해연마 : 전기화학적으로 금속표면을 anode용해시켜 평평하고 광택이 있는 면으로 마무리하는 방법 Ex) 스테인레스강제품 기기의 연마 그림 7.6 전해연마의 원리

7.2 Anode처리 전해액을 불어넣는 노즐 전해액 Cathode(Cu) Anode(피가공물) - + 4) 전해가공 전해가공 : anode용해작용을 이용 초경질의 금속을 국부적으로 용해하여 성형하는 방법 그림 7.7 전해가공의 원리

7.3 계면전해 1) 전기삼투와 전기영동 전기삼투 : 다공성 격막으로 액을 분리하고, 전압을 걸어주면 액이 이동하고 액면의 높이가 변하는 현상 (고상 고정, 액상 이동) 전기삼투속도 : Veo

7.3 계면전해 1) 전기삼투와 전기영동 전기영동 유동전위(流動電位) : 액 중에 현탁한 아주 작은 입자나 콜로이드가 전장하에서 한쪽 방향의 극으로 이동하는 현상 (액체 정지, 입자가 이동) 유동전위(流動電位) : 전기삼투나 전기영동과는 역으로 전기이중층 가동부의 과잉전하가 액의 흐름과 함께 이동하면 이동방향으로 발생하는 전위차 유동전위 : Est

+ - + - 음으로 하전된 입자 다공성격막 (a) (b) 그림 7.8 전기삼투와 전기영동의 원리 (a)전기삼투 (b)전기영동

7.3 계면전해 2) 전착도장 전착도장 : 저농도의 수용성 염료용액중 도장재를 침적  도장재와 상대극 사이에 고전압  물이 전해  전극 최근방의 pH가 변화  도료입자 도장(응석, 부착하는성질이용)