1. 플라스틱상의 도금
1 ) 화학 도금의 개요
플라스틱 등과 같은 수지 위에 도금하는 방법으로 화학 도금이 가장 보편적인 도금 방법입니다 금속 용사, 진공 증착, 기상 도금, 음극 스퍼터링, 전도성 도료 혹은 수지의 도포 등 다양한 방법이 있습니다.
그 외에 일반적으로 많이 시행하는 화학 도금으로는 환원제로서 포르말린을 사용하는 무전해 구리 도금, 하이포아인산나트륨이나 하이포아황산나트륨을 사용하는 무전해 니켈 도금과 크롬, 아연, 주석, 납, 황동, 코발트, 금, 은, 로듐 및 팔라듐 등도 무전해 도금입니다. 도금을 시행하는 수지는 ABS, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 노릴 및 에폭시 등이 있으며, ABS 수지가 가장 많이 사용되고 있습니다.
플라스틱 도금을 하기 위한 과정을 살펴보면 탈지→ 에칭 → 중화 → 촉매화 → 가속화 → 무전해 도금 의 과정을 거치게 됩니다.
2) ABS(acrylonitrile butadiene styrene) 수지상에 도금을 위한 전처리
표면 조정 및 탈지 작업에 관해 살펴보도록 하겠습니다.
먼저 표면 조정 작업(정면 처리)이 시작됩니다. 플라스틱 제품의 제조시 밀도의 부분적인 불균일에 따른 성형 응력을 제거하여 밀착성을 좋게 하기 위하여 표면 조정 작업을 합니다. 작업 방법은 80~85℃ 열풍 혹은 열탕 중에서 풀림 처리하거나 20% 아세톤에 담가 두면 됩니다. 다음 단계로는 탈지 단계입니다. 탈지액의 조성은 탄산나트륨 25g/l, 삼인산나트륨 25g/l 및 계면 활성제 1~2g/l 정도 용해시킨 용액으로 온도 50~70℃에서 5~10분간 담금 처리해 줍니다. 알칼리 탈지시 아세톤, 디옥실산 및 메틸에틸케톤 등을 혼합하여 표면 조정과 탈지를 겸하는 방법이 주로 사용됩니다.
다음으로 화학 에칭 단계를 볼 수 있습니다. 수지 성형품의 표면에 미세한 요철(凹凸)을 주는 공정을 에칭이라고 합니다. 상용화되어 있는 에칭제는 크롬산이나 황산과 크롬산의 혼합물 혹은 중크롬산염 등이 있습니다. 저온 처리는 50~70℃에서 3~10분간 정도이며, 에칭이 끝나면 즉시 수세하도록 합니다.
중화(Neutralizing) 단계는 에칭과 수세 과정을 거친 수지는 표면에 잔류하는 크롬산 이온을 제거하여 활성화를 돕기 위하여 중화 처리를 합니다. 중화제는 묽은 산 혹은 묽은 알칼리 용액, 착화제와 환원제를 약간 첨가하는 경우도 있으며, 온도 40℃에서 1~2분 침지하였다가 꺼내어 줍니다.
감수성 부여는 에칭과 중화 처리가 이루어진 표면에 환원성이 강한 주석 이온(Sn²+)을 흡착시키는 공정을 말합니다. 활성화 처리는 감수성을 부여한 표면에 촉매 금속을 흡착시키는 작업으로 감수성 부여에 도움이 됩니다.
마지막으로 촉매화 및 가속화 처리 단계는 감수성 부여와 활성화를 동시에 진행하는 방법이 촉매화 처리(catalyzing) 입니다. 표면에 존재하는 과잉의 주석 수산화물을 제거하여 금속 팔라듐을 노출시켜야 하는 공정을 가속화(acceleration)라고 합니다.
3) ABS(acrylonitrile butadiene styrene) 수지상에 화학 도금
ABS 수지상에 화학도금 하는 방법은 크게 두가지로 화학 구리 도금과 화학 니켈도금이 있습니다. 화학 구리 도금은 ABS 수지의 전처리가 끝나면 화학 구리 도금을 하는 경우가 흔히 있습니다. 금속 이온의 공급은 황산구리로 하며, 환원제로는 포르말린이 사용되어집니다.
화학 니켈 도금은 ABS 수지에 가장 많이 화학 도금되는 금속이 니켈인 만큼 흔하게 사용되며 알칼리액이 주로 사용되고, 포아인산나트륨이 환원제로 사용되어집니다.
2. 무전해 도금
1) 무전해 구리 도금
무전해 구리 도금은 플라스틱상에 도전성을 주기 위한 도금과 인쇄 회로 기판 제작에 이용됩니다. 인쇄 회로 기판 도금하는 방법
을 살펴보면 풀 에디티브법은 구리층 전체를 무전해 도금하는 방법이고 세미 에디티브법은 고균일성 Cu 도금액을 사용하여 무전해 도금으로 0.2~0.5μm 정도의 Cu층을 형성한 후 고속 도금으로 Cu를 30km 정도 두께로 도금하는 방법이을 말합니다.
인쇄 회로 기판용 무전해 구리 도금액의 주성분은 구리의 공급원(황산구리)과 환원제(포르말린)입니다. 부성분은 착화제(로셀염, EDTA), pH 조정계(수산화나트륨), PH 완충제(탄산나트륨), 촉진제(디피리딜), 안정제(시안화나트륨, 티오요소) 및 계면 활성제(에틸렌글리콜)로 구성되어 있습니다.
2) 무전해 니켈 도금
무전해 니켈 도금의 특성을 살펴보겠습니다. 무전해 니켈 도금층은 균일성이 뛰어나며, 부식 및 마멸에 매우 강한 특성이 있습니다. AI의 표면에 피복하여 납땜을 하기 위한 보조 수단으로 사용되고 금형의 윤활성 및 분리성을 증가시키기 위한 용도로 사용합니다.
무전해 니켈 도금 방법은 고온의 산성 하이포아인산 환원액이 철강이나 기타 금속 소지에 피막을 형성하는 방법으로 가장 많이 쓰이는 방법으로 알칼리성 하이포인산액은 플라스틱이나 기타 금속이 아닌 소지에 도금할 때 쓰입니다. 무전해 도금액은 니켈의 공급원인 황산니켈과 환원제, 착화제, 완충제, 가속제, 안정제 및 반응 부산물 등으로 구성되어 있습니다.
3) 무전해 코발트 도금
코발트 피막이 지니는 자기적 성질을 이용하기 위한 목적으로 실시되는 도금 방법으로 보자력이 작은 연자성 피막과 보자력이 큰 강자성 피막의 제조에 이용된다. ② 도금액들에는 Co-P 합금 도금이 이루어집니다.