(1) 니켈 도금의 특징
니켈도금은 황백색계의 미려한 색조를 가지고 있고, 내식성이 좋습니다. 또 기계적 강도가 우수하기 때문에 철강이나 구리 합금 위에 단독으로 도금해서 방식과 장식의 기능을 가지게 할 수 있습니다. 이처럼 내식성을 향상한 도금으로는 2중 니켈 도금, 3중 니켈 도금 등이 있습니다.
(2) 와트액(Watts bath)
니켈 도금액 중 가장 중요한 것은 와트액 입니다. 와트액은 황산니켈 240g/ℓ, 염화니켈 45g/L, 붕산 30g/1의 조성으로 pH 5.0~5.5, 온도 40~60℃, 전류 밀도 2~10A/dm²의 조건으로 도금하게 됩니다. 광택 도금으로는 와트액에 광택제를 첨가한 액과 황산 코발트를 함유한 바이스베르그액이 있습니다.
도금액을 좀더 자세히 살펴보겠습니다. 내식성 향상을 목적으로 한 도금액 중에는 와이트액에 비금속 미립자를 분산시킨 새틴(satin) 니켈 도금액, 두르(Dur) 니켈 도금액이 있습니다. 염화물 또는 고 응력 첨가제를 함유시켜 크롬 도금 시 미세 균열이 생기도록 한 실드 니켈 도금용 포스트 니켈 스트라이크 도금액이 있고 특수 용도로 고속이면서 무응력 전주용인 술팜산니켈액, 붕플루오르화니켈액이 있습니다.
스테인리스강 등에 밀착성을 좋게 하기 위한 니켈 스트라이크액, 아연 합금에 직접 도금이 가능하고 알칼리성인 피로인산칼륨이 함유된 피로인 산액이 있고, 소형물 도금을 위한 배럴 도금액이 있습니다.
(3) 광택 니켈 도금
와트액은 황산니켈, 염화니켈, 붕산의 세 가지 성분으로 이루어집니다. 와트액의 표준 조성은 도금 속도가 빠르고, 작업 온도가 높습니다.
액 성분의 역할을 살펴보겠습니다. 먼저 황산니켈은 와트액의 주성분으로 니켈 이온을 공급하게 됩니다. 농도가 높을수록 큰 전류로 도금할 수 있고, 농도가 저하되면 광택이 떨어집니다. 다음으로 염화니켈입니다. 염화니켈을 가하는 목적은 액 중의 염소 이온을 공급하는 것입니다. 다음으로 붕산은 pH의 변동을 완화시키는 완충제로 사용되며, 석출물을 개선해 줍니다. 광택제 액은 제1차 광택제는 자체는 광택을 주지 못하지만 2차 광택제의 광택 범위를 넓혀 주며 내부 응력의 증가를 감소시켜 주는 역할을 해 줍니다.
(4) 작업 조건 및 관리
작업조건 및 관리 상황을 살펴보겠습니다. 일반적으로 pH는 4.0~4.5가 보통이나 pH의 변동이 심합니다. pH가 낮으면 수소가스가 발생하여 피트가 생기기 쉽고 pH가 높으면 취약하고 구름 낀 도금이 됩니다. 작업 중 pH를 낮추기 위해서는 황산 또는 염산을 첨가하며, 높이기 위해서는 수산화니켈 또는 탄산니켈을 첨가하게 되는데 이는 전류밀도와도 연관이 있습니다.
전류 밀도는 보통 3~12A/dm가 적당한데 작업 속도를 빠르게 하기 위하여 고전류 밀도를 사용할 때에는 액의 농도와 온도를 높이고 교반을 강하게 합니다.
액을 교반하면 액온을 높이는 것과 같이 신속하게 니켈 이온을 도금면에 공급하는 효과를 얻어 도금 속도가 빨라지며, 대부분 공기 교반을 하게 됩니다. 또 온도를 높이면 니켈 이온의 이동 속도, 확산 속도, 용해 속도, 전도율, 양극의 전류효율 등을 좋게 하지만 70℃ 이상에서는 광택제가 분해되는데 이를 액온이라고 합니다.
(5) 내식성 니켈 도금
내식성 니켈 도금은 2중 니켈 도금 과 3중 니켈도금, 두르 니켈도금과 포스트 니켈 스트라이크 도금으로 크게 나누어 볼 수 있습니다.
2중 니텔도금은 광택 니켈 도금 대신 종류가 다른 2종의 니켈 도금을 겹쳐서 시행하는 도금으로 황을 포함하지 않는 반광택 니켈 도금을 한 후 그 위에 광택 도금을 겹쳐서 실시하게 됩니다. 3중 니켈 도금은 2중 니켈 도금층의 중간에 황 함유율이 높은 1m 전후의 삽입층을 형성하는 방법으로 2중 니켈 크롬 도금의 개량법으로서 개발된 방법입니다. 두르 니켈 도금(Dur Ni plating)은 일종의 복합 도금이며 봉입 니켈 도금(seal Ni plating)이라고도 합니다. 와트액에 0.1km 정도의 미립자의 실리카나 탄산규소, 알루미나를 현탁 물질로 가해 함께 전착시키고 그 위에 크롬 도금을 하면 내식성이 좋은 미소 다공질 크롬도금이 됩니다. 포스트 니켈 스트라이크 도금(post Ni strike plating, PNS)은
다공성 크롬 도금과 같이 도금면의 내식성 향상을 위해 미소 균열 크롬 도금을 할 때, 최종적으로 다량의 염화물이나 고응력제를 첨가한 니켈 도금을 사용하여 응력이 큰 니켈 도금을 얇게 입혀 주는 도금을 말합니다.