1. 도금액의 검사
도금액을 검사 하는 데에는 크게 두가지 방법이 있습니다. 첫번째로 헐 셀 시험법 이고 두번째로는 하링 셀 시험법 입니다.
헐 셀 시험법은 여러 가지 전류 밀도에서의 전착 상태를 조사하는 시험으로 첨가제, 불순물, pH, 액조성 등의 예측할 수 있어 도금액의 조성 및 관리에 유효한 시험 입니다. 헐 셀 시험법의 시험 방법은 저항기를 사용하여 시험편에 흐르는 전류를 1A, 2A, 3A로 조정하여 5분 또는 10분 동안 흘러 보내고, 크롬 도금은 5A, 10A를 1분 또는 3분 동안 가해줍니다. 시험 중 공기 교반이나 음극 진동을 할 수 있으나 무교반이 보통입니다.
하링 셀 시험법(Haring cell test)이란 균일 정착 시험, 즉 균일한 두께의 도금을 할 수 있는 도금액의 능력을 알아보는 시험으로 새로운 도금액이나 광택제 등의 가치 판단이 좋은 시험방법 입니다. 시험 방법은 나비 5mm×길이 10cm x 높이 5mm의 셀에 무게를 칭량한 음극판 2개를 양쪽에 놓고 구두 음극판 사이에 일정한 거리비(일반적으로 1:5)로 구멍이 있는 양극판을 놓아 일정량의 전류를 일정 시간 공급해 줍니다. 두 음극에 석출한 금속량을 칭량하여 무게비(M)와 거리비(K)로 나타내면 확인 할 수 있습니다.
균일 전착성 = (K-M)×100 / KXM-2
2. 도금액의 관리
도금액을 어떻게 관리하면 좋을지 도금액 종류에 따라 관리 방법도 차이가 납니다. 시안화구리 도금액 , 황산구리 도금액, 니켈 도금액, 크롬 도금액 4가지 종류에 따른 특성과 관리 방법을 정리해 보도록 하겠습니다.
(1) 시안화구리 도금액의 관리
광택 내지 두꺼운 도금막을 형성하는 시안화구리액은 스트라이크 구역에 비해 고농도이고 음극 효율이 높기 때문에 액 조성의 변동을 적은것이 특징입니다. 보통의 사용 조건에서는 유리 시안 농도와 pH는 저하되고 액 중의 탄산염 농도가 조끔씩 증대됩니다. 액의 pH가 극단적으로 낮아지면 유리 시안의 가수 분해가 일어나게 되어 HCN이 가스로 발생하기 때문에 때때로 KOH를 보급하여 pH 12 이상으로 유지하도록 합니다. 또 가능한 한 탄산염이 증가하지 않는 조건에서 조작하는것이 정확한 도금 효과를 얻을 수 있습니다.
(2) 황산구리 도금액의 관리
일반 황산구리 도금액의 관리에 가장 중요한 것은 금속 이온 농도, 온도, 황산 농도 및 염소 이온 농도이며 이들을 규정된 범위로 관리하게 됩니다. 황산구리의 경우 양극판으로 보통의 전기 구리를 사용하면 미세한 슬라임(slime)이 발생해서 도금의 불량의 원인이 되기도 합니다. 따라서 함인 동판의 경우에는 표면에 흑색 피막을 만들면서 용해하므로 슬라임의 발생이전이기 동판에 비하여 적으나 전혀 없는 것이 아니기 때문에 양극 백을 사용합니다. 양극 전류 밀도가 높으면 슬라임 발생률이 높아지고 광택제의 양극 분해도 일어날 수 있기 때문에 양극 면적은 적어도 음극의 2배로 하는 것이 좋습니다.
(3) 니켈 도금액의 관리
와트액 중의 기본 조성은 각각 중요한 역할을 하고 있기 때문에 정기적으로 분석하여 각 성분이 표준 범위에 있도록 관리합니다. 염화니켈과 붕산은 묻어나오는 양에 의해 감소하므로 광택 니켈 도금은 일반적으로 pH 4.0~4.5에서 작업이 행하여 집니다.
(4) 크롬 도금액의 관리
크롬 도금에는 불용성 양극을 사용하기 때문에 소모되는 금속분의 보충은 크롬산 무수물의 보급에 의존하게 됩니다. 전착 작업에 의한 약품 소모의 내역을 살펴보면 묻어남과 전착에 의함에서는 크롬산과 황산이 동률로 소모되게 됩니다. 튀김과 크롬산납에서는 크롬산만이 소모되며, 소모 비율은 항상 크롬산이 많은것이 특징입니다
3. 불순물 제거
불순물을 제거하는데에는 크게 6가지 방법을 들 수 있습니다. 여과 방법 및 할성탄 처리 , 약품에 의하여 침전시키는 방법, 약전해법, 치환 반응을 이용하는 방법, 약품에 의하여 해롭지 않은 것으로 바꾸는 방법, 냉각법 이 불순물 제거하는 방법 입니다. 하나씩 불순물 제거 방법을 살펴보도록 하겠습니다.
(1) 여과 방법 및 활성탄 처리
여과 방법 및 활성탄 처리 방법으로는 연속 여과(상시 여과), 정기 여과, 치환 여과, 활성탄 처리 의 방법등이 있습니다. 연속 여과는 대부분의 광택 도금액은 도금 작업 중 연속 여과하는데 이를 연속 여과 또는 상시 여과라 하며 1시간에 전 액량은 3~5회 정도 여과할 수 있는 속도로 여과 하게 됩니다. 정기 여과는 구리 스트라이크액이나 무광택 도금액은 주 1회 또는 월 1회 정도 정기적으로 일정 시간 여과하는 방법을 말합니다.
치환 여과는 연속 여과를 해도 일부의 불순물이 계속 남아 있으므로 정기적으로 보조 탱크를 사용하여 보조 탱크에 도금액을 옮겨 여과시켜 본래의 도금 탱크에 다시 옮겨 다시 여과시키는 방법을 말하고 활성탄 처리란 치환 여과를 할 때 도금액의 활성탄을 1~10g/ℓ 혼합하여 두었다가 기름이나 그밖의 유기 불순물을 흡착시켜 제거하는 처리 방법 입니다.
(2) 약품에 의하여 침전시키는 방법
도금액 중의 불순물을 적당한 약품을 가하여 침전시키고 그 침전물을 여과하는 방법으로 첨가하는 약품은 도금액에 무해한 것이어야 합니다.
(3) 약전해법
약전해법이란 액 중의 불순물이 금속 이온이면 음극에서 환원시키고, 비금속이면 양극에서 산화시키는 방법 입니다. 약전해에 의한 불순 금속 성분의 제거에는 도금하려는 금속의 석출 전압보다 낮은 전압으로 석출하는 금속만을 제거시키는 것 입니다. 파형의 음극판을 사용함으로써 니켈 도금액에서는 소량의 니켈과 동시에 구리, 납, 철, 아연 등의 불순물을 동시에 제거할 수 있는 장점이 있습니다. 니켈액 중의 크롬산, 질산, 과산화수소 등의 불순물은 액의 pH를 1.0으로 낮추어 1.0A/dm²로 약전해하여 제거 하여야 합니다.
(4) 치환 반응을 이용하는 방법
불순물이 금속 이온인 경우에 이것보다 이온화 경향이 큰 금속으로서 도금에 해롭지 않은 금속을 가하여 치환 반응을 이용하여 불순물을 석출시키는 방법이 있습니다. 시안화아연 도금액 중의 구리, 납, 주석 이온이 불순물로 존재하는 경우 아연가루를 첨가하여 석출시켜 여과, 제거하는 방법이 있습니다.
(5) 약품에 의하여 해롭지 않는 것으로 바꾸는 방법
액 중의 불순물을 침전시키지 않고도 도금에 해를 주지 않는 것으로 변환시켜 제거하는 방법 입니다. 산성 도금액 중에 크롬산 불순물이 혼입되었을 때 산성 아황산나트륨을 첨가하여 3이 크롬으로 환원하거나 불순물의 금속 이온을 선택적으로 착염을 만들어 불순물의 금속 이온의 활동을 봉쇄하도록 하는 방법이 약품에 의하여 해롭지 않은 것으로 바꾸는 불순물 제거 방법입니다.
(6) 냉각법
불순물 중 저온에서 용해도가 현저히 감소되는 물질에 이용되는 방법으로 도금액을 냉각하면 그 온도에 포화되는 소량의 불순물만 녹아 있게 되고, 그 대부분은 결정으로 되어 분리할 수 있습니다.