1. 아연 도금의 개요
아연 도금의 특징을 먼저 알아보도록 하겠습니다.
아연 도금은 철강의 방식을 주목적으로 하고 장식적인 목적으로 이용되는 도금을 말합니다. Zn은 Fe보다 전기 화학적으로 활성이 큰 금속이기 때문에 부식 환경 하에서는 양극이 되어 우선적으로 부식되기 때문에 Fe을 보호하게 됩니다.
공업적으로 사용되고 있는 도금액을 분류해 보면
1) 염화염: 암모늄액, 칼륨액, 나트륨액
2) 시안화액: 고농도액, 중농도액, 저농도액
3) 징케이트(Zincate)액, 황산액, 붕플루오르화액
으로 나누어볼 수 있습니다.
2. 염화아연 도금
염화아연 도금에는 암모늄액이 많이 쓰이고 있습니다. 칼륨액은 음극 전류 효율이 좋고, 배수 처리의 문제가 적으나 균일 전착성이 나쁜 것이 특징입니다.
염화아연 액 성분을 살펴보면 아연 이온의 공급원으로 20-80g/l로 유지하게 됩니다. 염화아연이 적을 때에는 고전류 부분이 타기 쉽습니다. 염화아연이 너무 많을 때에는 고전류 부분만 광택이 납니다. 염화암모늄, 염화칼륨의 액성분 역할을 살펴보면 양이 적으면 전도율이 나빠지고, 피복력도 다소 나쁘게 되고 양이 너무 많으면 액이 혼탁해지기 쉽습니다. 1차 광택제는 도금의 전착면을 좋게 하고, 광택 범위를 넓혀 주는 것이 특징입니다. 2차 광택제는 도금면에 광택을 주지만 양이 많으면 도금이 딱딱해지는 것을 확인할 수 있습니다.
염화아연 도금을 위한 작업 조건과 관리를 살펴보면 pH는 5.0~6.5로 유지해야 합니다. pH가 너무 높으면 액이 혼탁해지고, 너무 낮으면 광택 범위가 좁아지게 됩니다. pH가 규정 범위보다 높을 때에는 염산, 낮을 때에는 진한 암모니아수로 조절합니다. 액온을 살펴보면 액온은 20-40℃로 보존하며, 액온이 높으면 저전류 밀도부의 광택이 나빠지게 됩니다. 액온이 너무 낮으면 액이 혼탁해지거나 고전류부가 타기 쉽습니다. 그리고 완만한 공기 교반을 하면 고전류 밀도로 도금을 할 수 있으나 피복력이 나빠지며, 음극 진동 교반이 좋습니다.
3. 시안화아연 도금
아연 도금에서 시안화아연액 성분의 역할을 살펴보도록 하겠습니다. 먼저 금속 아연을 보도록 하겠습니다. 금속아연은 성분이 적으면 피복력의 불량과 전류 효율 저하의 원인이 되며 양극이 검게 됩니다. 반면 성분이 너무 많으면 전류 효율은 좋으나 광택 도금을 얻기 힘듭니다. 시안화나트륨은 아연과 반응하여 NazZn(CN)의 착염을 만들어 용해가 되는데 농도가 적을 때에는 피복력이 나빠지고 광택이 좋지 않습니다. 농도가 많을 때는 전류 효율이 좋고 도금이 거칠고, 양극의 용해 및 광택이 나쁜것이 특징입니다.
수산화나트륨은 아연과 반응하여 NazZnO4의 착염을 만들어 전도율 및 양극 용해를 좋게 하는 특징을 가지고 있습니다. 반면 수산화나트륨이 너무 적으면 액 저항이 커지고 전류 효율이 나빠지며, 너무 많으면 양극 용해와 음극 전류 효율은 좋아지나 거친 도금이 되어 광택이 없어지게 됩니다.
탄산나트륨은 액 중의 시안화나트륨, 수산화나트륨의 산화 및 공기 중의 CO2 흡수에 의하여 증가하고, 탄산나트륨이 많으면 양극의 용해와 피복력이 나빠집니다. 황화나트륨은 액 중에 0.3g/l를 첨가하면 Cu, Pb 등의 불순물이 침전 제거되어 광택이 좋아지게 됩니다. 양이 많을 때에는 피복력이 저하되고, 밀착력이 나빠지는 것을 볼 수 있습니다. 광택제는 한 번에 보급하지 않고 소량씩 일정 간격으로 첨가하면 균일한 광택이 얻어지게 됩니다.
시안화아연액 도금의 작업 조건 및 관리 방법을 살펴보면 먼저 전류 밀도를 확인해야 합니다. 1-5A/dm²가 보통이며, 높은 전류 밀도로 도금할 경우는 금속 농도가 높은 것이 좋으나 일반적으로 30~40g/ℓ 정도가 좋습니다. 고전류 밀도로 두꺼운 도금을 할 때에는 액의 농도를 높이고 M비를 낮추어 비교적 높은 온도로 하는 것이 좋습니다.
다음으로는 온도를 살펴보겠습니다. 15-45℃의 넓은 범위까지 가능하나 너무 고온이 되면 효율이 저하됩니다. 도금 과정 중에 액온이 상승하므로 냉각기 등에 의해 20~30℃의 범위로 맞추는 것이 좋습니다
4. 징케이트액(Zincate, 노시안액)
징케이트액의 특징은 시안을 사용하지 않는 대체액으로 액의 안정성이 높으며 관리가 쉬운 것이 그 특징입니다. 광택 범위가 좁고 거친 도금이 되기 쉽습니다 또 균일 전착성, 피복력 및 외관이 시안액보다 못하게 됩니다