도금 조건에 따른 무전해 니켈 도금 속도 및 피막특성 연구

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본 연구는 무전해 니켈 도금액의 조성 변화와 도금 조건 변화에 따른 도금 속도 및 피막 특성에 대해 알아보고자 수행되었다. 실험결과 니켈염 및 차아인산나트륨의 농도 증가, 도금액의 pH 및 온도 상승에 따라 도금 속도는 증가하였으며, 락트산의 농도 증가에 따라 도금 속도는 감소하였다. 석출 속도를 고려해 볼 때 황산니켈 0.1 M, 차아인산나트륨 0.25 M, 말산 0.5 M, 락트산 0.33 M ~ 0.67 M의 범위가 니켈 도금을 위한 적정 조성으로 판단되었다. 또 무전해 니켈 도금의 도금속도 측정을 위해 분극법에 의한 측정결과와 중량법에 의한 측정결과를 서로 비교한 결과 유사한 경향을 나타내었다. 이로부터 분극법을 도금속도 측정에 일부 활용할 수 있는 가능성을 확인하였다.
도금 피막의 인 함량, 미세조직, 결정성, 경도, 내마모성 등을 조사한 결과, 도금액 중의 말산과 락트산의 농도 증가에 따라 피막의 인 함량은 감소하는 경향을 나타내었다. 열처리에 따라 표면 조직의 grain size가 상당히 증가함을 알 수 있었으며, 착화제 조성 변화에 따른 피막 표면의 큰 차이는 관찰되지 않았다. 이 결과로부터 도금액 조성보다는 열처리가 도금 피막의 결정화에 보다 중요하게 작용함을 알 수 있었다. 열처리 전의 도금피막은 비정질(amorphous) 구조로서 결정이나 상(phase)을 형성하지는 않았다. 그러나 200℃이상 가열시 조직의 변화가 일어났다. 열처리에 따라 준 안정상을 거쳐 400℃에서는 니켈과 인이 합체되어 2상 합금이 되어 결정으로 변화됨을 확인할 수 있었으며, 말산의 농도가 높은 경우 열처리에 따라 생성된 피막 결정은 Ni(111), Ni(200), Ni3P 등 이었다. 경도 측정 결과, 락트산의 농도가 큰 도금액에서 도금된 피막은 400℃로 열처리할 때 1089 Hv의 가장 높은 경도를 나타내었다. 락트산의 농도가 큰 도금액에서 얻어진 피막이 말산의 농도가 큰 도금에서 얻어진 도금 피막에 비해 내마모성이 보다 우수하였으며 400℃에서 열처리한 피막은 경질크롬도금 정도의 우수한 내마모성을 나타내었다.