로듐도금

[도금박사]

로듐도금

 로듐은 백금과 같이 화학적으로 매우 안정한외에 평활면(平滑面)에 도금이 되었을 때에 경면 반사율이 높고 경도(硬度)도 800～1000Hv로 대단히 높고 따라서 내마모성에도 우수하다. 비교적 쉽게 도금할 수 있고 색조가 밝고 균일전착성도 좋기 때문에 백금(百金)보다 고가이기는 하지만 백금족 중에서 가장 많이 사용되고 있다. 종래에는 장식품, 반사경 등에 얇은 도금에 사용되어 왔지만 최근에는 그 우수한 내식성, 내열성, 내마모성, 반사율, 낮은 전기저항  등으로서 접점을 비롯해서 전기 및 전자기기부품, 광학기기부품 등의 공업적 용도가 급속히 확대되어 두께도금이 점차 수요가 증대되고 있다.

 대표적인 도금액으로는 황산액과 인산액, 붕불화액, 설폰아미드산욕 등이 있으나 어느액(욕)에서도 고온반응을 사용했지만 일반화하지 못하고 현재에도 대부분 전문가에 의해 농후한 원액으로 조제되어 시판되고 있는 것을 희석하여 소요첨가제를 가해서 건욕 하여 도금을 하는 것이 대부분이다.

1. 장식용 로듐도금

 로듐도금은 근래에도 액세서리 등의 장식용 도금으로 많이 사용되고 있다. 사용되는 도금액은 인산염액, 황산염 액이 사용되고 있으며 두 가지 액 모두 광택이 있는 표면을 얻을 수 있으나 광택니켈이 보급되기 전까지는 인삼염액이 액세서리에 더 많이 사용되었었다. 이는 상온타입의 니켈도금액은 피복력이 나쁘기 때문에 도금 안 된 땜납부위가 산성도금액에 침식되어 용해되기 때문이다. 로듐도금액에 납이 용해하면 무광택의 검은 도금이 되어 장식도금으로 사용 할 수 없기 때문이다. 인산은 황산보다 땜납을 덜 침식시키기 때문에 인산 로듐 액이 더 적당하였던 것이다. 광택니켈도금이 널리 보급되면서 액중에 로듐농도가 낮은 황산 로듐액으로 사용이 더 많아지기 시작했다. 인산-황산 혼산 액은 광택이 좋고 흰색이 약간 나는 정도의 도금색상을 얻기 위해 사용된다.

액세서리에 사용되는 로듐 액은 다음과 같다.

①

인산로듐액

로듐(인산염의 농축원액으로)          5g/L

인산(85%시약)                       40̃̃～80ml/L

양극                                백금도금 된 망

온도                                40 ～50℃

교반                                약한 교반

전류밀도                            2～10A/dm²

②

 인산-황산 로듐액

로듐(인산염의 농축원액으로)          2g/L

황산(85%시약)                       25̃̃～80ml/L

양극                                백금도금 된 망

온도                                40 ～50℃

교반                                무교반 또는 약한 교반

전류밀도                            2～10A/dm²

2. 공업적(전자산업용) 이용

 1950～1960년대에는 전기/전자공업의 발달로 다양한 목적으로 로듐도금을 사용하게 되었다. 특히 슬라이더나 로터리 스위치, 인쇄회로기판 등에 많이 사용되어지고 있다. 로듐도금은 니켈 또는 은위에 0.5～5㎛의 두께로 기능도금을 하고 있다.

 특히 접동이나 마모의 격렬한 가동접점, 단속접점에 이용되는 외 광학 용기도구나 내마모성부품에 이용되고 있다.

 접점관계에서는 변색 방지용(0.5㎛이하), 내마모용(0.5～2㎛), 고도의 접동성이 요구되는 것 (2.5～25㎛)로 분류할 수 있다. 공업용 로듐도금의 용도로는 반사경, 변색방지용 0.05～0.05 미크론, 약한 전기접점 0.25～0.80미크론, 부식방지(중간)0.25미크론, 심한마모성 전기접점 1～2.5미크론, 특별한 용도 1～6.25미크론 정도의 도금 두께가 필요하다. 대표적인 도금액 조성은 다음과 같다.

로듐(인산염의 농축원액으로)          5g/L

인산(85%시약)                       25̃̃ ～ 50ml/L

양극                                백금도금 된 망

온도                                40 ～ 50℃

교반                                약한 교반

전류밀도                            1 ～ 3A/dm²

전류효율                            70 ～ 90%(교반시)

                                    50 ～ 60%(무 교반시)

 가열방법은 침적식 또는 국부식일 경우 국부적으로 가열이 되기 때문에 물 중탕식의 가열방법이 가장 좋다. 온도가 올라가면 전류효율은 증가하지만 도금층의 조직 및 색상에 영향을 미치므로 두꺼운 기능도금을 하지 않을 경우 너무 높은 온도는 피하는 것이 좋다. 도금액을 71℃ 이상 올리면 화학변화가 발생하여 피막의 내부응력이 증가하고 그 후에 정상도금이 진행되더라도 도금응력이 떨어지지 않는다. 도금액이 고가이기 때문에 규정의 도금 두께와 외관을 얻는 범위 내에서 도금을 실시하고 로듐의 농도는 가능한 저 농도로 가는 것이 좋다.

5미크론 이상 도금을 행할 시에는 7.5 ～ 10g/L로 농도를 올릴 필요가 있다. 약품 보충은 Ah나 음극전류효율에 따라 결정된다. 액 분석으로 관리하는 것이 가장 좋고 그렇지 않을 경우 매 5 ～ 10Ah당 약 5g의 로듐을 보충해준다. 

3. 배럴도금액

 배럴도금액은 액이 묻어 나감이 많고, 로듐이 고가이기 때문에 저 농도의 도금액을 사용하는 것이 좋다. 0.025 미크론 정도의 도금두께라면 1g/L 전, 후의 로듐 농도가 좋고 도금 두께가 요구 될 경우 로듐농도를 조금 높게 해 주면 좋다. 0.5미크론 도금 시에는 2.5g/L를 1.27미크론 시에는 3.5g/L, 2.5미크론일 때는 4g/L, 5.1미크론은 5g이상의 도금액을 사용한다. 만일 배럴구멍이 적고 부품처리량이 많을 경우에는 도금액의 유동이 좋지 않기 때문에 농도를 높일 필요가 있다.

금속로듐(황산염의 농축원액으로)      2.5 ～ 5g/L

황산                                20ml/L

양극                                백금/백금 클래드

온도                                40 ～ 50℃

교반                                약한 교반

전류밀도                            0.5 ～ 2A/dm²

배럴형식                            침적식 수평배럴

가. 액조성

 로듐액을 건욕하기 위해서는 증류수나 이온교환수 등의 순수를 사용해야하며 물에 산을 넣으면서(주의요망)충분히 액을 혼합시켜 준다. 로듐의 침전이 발생하지 않게 하기 위해서는 로듐농축액을 가장 마지막으로 넣어준다.

도금액 중 로듐은 도금석출로는 물론 부품에 묻어나가는 등으로 인하여 감소된다. 로듐은 고가로 도금 후 제1차 수세를 회수조로 사용하여 증발 등으로 부족한 도금액을 보충해주거나 재사용할 필요가 있다.

회수조 2개를 설치해도 실제로 도금되는 로듐의 약25～30%는 손실이 일어난다. 플래시 도금의 경우 18～20Ah당 5g의 로듐을 보충해준다.

 액세서리 도금의 경우 묻어나가는 양이 많기 때문에 18～20Ah 당 5ml의 비율로 보충을 해준다. 가능하면 분석을 실시하여 정확하게 모자라는 양을 보충해 주는 것이 좋다. 로듐도금 하지도금으로는 니켈도금이 좋지만 액세서리에는 피부와 닿는 부분이 알레르기를 일으킨다하여 근래에는 니켈도금을 하지도금으로 사용하지 못하고 다른 합금도금으로 대치되고 있는 것이 현실이다.

로듐 도금액을 사용해서 액1ℓ조성할 경우(Rh 2g/ℓ)

⑴ 먼저 순수 또는 증류수 0.5ℓ를 용기에 넣어준다.

⑵ 이 가운데에 농황산 10㎖를 주의해서 서서히 첨가한 후 잘 혼합 시켜준다.

⑶ 다음에 로듐 도금액 20㎖(Rh 2g)를 서서히 첨가해서 잘 혼합시켜준다.

⑷ 최후에 순수 또는 증류수를 첨가해서 정확히 1ℓ가 되도록 해준다.

나. 액관리

⑴ 농도 보충

 액중의 로듐 농도는 건욕시 2g/ℓ이므로 사용 중 1.8/ℓ이하로 떨어지지 않도록 관리할 필요가 있으며, 농도가 저하되었을 때는 로듐 도금액을 보충해서 농도를 정상으로 해주어야 한다. 보충은 한 번에 많은 양을 보충하기 보다는 소량씩 조금씩 자주 보충하는 것이 좋다.

⑵ 액의 불순물 제거

 로듐 도금액은 값이 비싸므로 액의 수명을 오래 보전할 필요가 있다.

그러므로 로듐 도금욕조 안에는 불순물이 들어가지 않도록 지극히 주의해야 하지만 특히 유기불순물이 축적되면 광택이 감퇴하며 내부응력이 증가해서 금이 가거나 박리현상의 원인이 되므로 활성탄 처리를 할 필요가 있음. 활성탄 처리는 1ℓ당 활성탄1~5g를 넣어가지고 50℃이상으로 가온해서 5~10분간 교반을 계속한 후 여과해 준다.

다. 황산로듐 도금액 광택제 사용법

⑴ 광택제 첨가량은 도금액(로듐 2g/)1에 대해서 10㎖를 첨가함.

⑵ 도금액중의 광택제 수명은 작업량에 따라 틀리지만 상당히 장시간 지속함. 그러나 광택이 떨어지게 되면 액중의 로듐을 분석해서 로듐 2g/의 액1ℓ에 대해서 10㎖를 초과하지 않는 범위 내에서 광택범위를 조절해 줘야한다.

⑶ 만일 광택제의 첨가량이 과다하면 도금이 검은색을 띠게 되며 전류효율도 저하되니까 위와 같이 활성탄 처리를 하면 광택제거 거의 제거됨으로 광택제 사용방법 ①항에 의하여 또 한 번 광택제를 첨가해줘야 한다.

⑷ 광택제가 너무 적으면 광택이 부족한 경향이 일어나므로 이런 경우에는 광택제의 양을 증가시켜 주어야 한다.

로듐만큼 다방면에서 이용되고 있는 것은 아니지만, 내식성과 내변색성, 경도등의 점에서 로듐과 유사한 성질을 가지고 있어 중후한 외관과 함께 고금 장식품에 관련되어 이용되고 있다

4. 로듐도금 시 주의사항

 로듐도금액은 고가이므로 오염이 발생되기 전에 충분한 방지대책이 필요하다. 주된 불순물로는 가. 유기물, 나. 로듐의 알칼리염, 다. 로듐착염, 무기물(철, 납, 주석, 구리, 은, 니켈 등)들이다.

 그 중 가장 많이 혼입되기 쉬운 것은 유기불순물로 먼지, 오염물질, 마스킹제 접착물, 도막, 프린트배선, 탱크로부터 우러나오는 오염, 제품으로부터 유입되는 기름류 등을 들 수 있으며 이는 활성탄처리 여과로 제거가 간단하다. 규조토는 사용할 수 없다.

활성탄처리로 깨끗하게 도금액을 정화해주면 도금피막의 응력-브리튼이나 박리를 개선해 주는 효과도 있으며 부식방지에도 효과가 있다. 도금액의 PH가 2이상이 되면 로듐수산물이 생성 침전되어 불순물로 작용하게 된다. 액의 산 농도가 중요하기 때문에 25ml이하가 되지 않도록 주의하여야 한다. 2.7A/dm²이상의 고 전류밀도로 작업을 할 경우 산 농도를 높여 황산을 50ml 이상으로 사용하면 좋다. 현재 인산액은 공업용 용도로는 사용하지 않고 있다. 도금액을 가열할 때는 직접보다는 간접방법으로 하는 것이 좋고, 무기불순물은 소지나 하지 도금액에서 오염되는 경우가 많다. 가온 된 도금액은 부식성이 높기 때문에 부품을 통전하면서 도금액에 넣도록 한다. 음극 부스 바나 배럴도금의 경우 음극 배터리 클램프나 와이어를 배럴에 연결하여 도금액에 넣으면 좋다. 작업 중 도금액에 떨어진 제품은 즉시 회수를 해 줘야한다. 구리, 철, 주석, 납 등은 미량일 경우 광택효과도 있지만 응력이 큰 도금, 검고 반점이 있는 도금, 무도금등의 원인이 된다. 모든 금속불순물은 페리시안화칼륨으로 침전 제거된다고 하나 실제로는 상당히 처리자체가 어렵고 시간도 많이 걸린다. 가장 좋은 방법은 불순물이 혼입되지 않도록 사전에 예방하는 것이다.

표 4 - 1 로듐도금 시 불량과 대책

불량현상	원  인	대  책
변색 된 도금층 (우윳빛, 회색)	- 전류밀도 부적합 - 로듐 함량이 낮다 - 과다한 도금시간 - 도금액의 오염	- 전류밀도를 표준으로 조절 - 표준에 맞는 로듐 보충 - 도금조건에 맞는 시간준수 - 불순물 처리
반점(특히 갈색반점)	- 불충분한 산세 및 탈지 - 불충한 수세공정 - 도금 후 건조수세 불충분 - 건조 불량 - 도금액 오염	- 전처리과정 철저 - 수세를 철저히 - 도금 후 순수로 건조수세 - 건조 조건준수 - 불순물 제거처리
가스발생과다	- 전류밀도 과대	- 가스발생이 균일 하도록 야 하며, 여러 개의 작은 방울형태이어야 함

5. 로듐 도금설비

가. 도금조(탱크)

 PP, PVC, 스테인리스 도금탱크에 염화비닐라이닝한 도금조, 소규모는 경질 유리조를 사용한다. 플라스틱 도금탱크를 사용할 경우 도금액을 건욕하기 전에 5%황산 또는 인산을 넣고 24시간 동안 1～2회 정도 우려내 줘야한다.

나. 전원설비

 장식용 플래시(flash)도금은 어느 정류기라도 사용하면 큰 문제가 되지 않지만 두꺼운 기능도금은 정밀한 것이 좋으며 삼상전파(三相全波)정류기가 좋다.

다. 양극

 백금 또는 티타늄소재에 백금이나 로듐을 도금한 망 또는 판을 사용한다.

음극(도금할 물건)보다 1-2배 정도의 양극면적을 사용한다.

라. 여과

 연속여과가 필요하며, 도금하지 않을 경우에는 단속여과를 한다.

여과방법은 전용여과기를 사용해야하며, 필터는 PP가 좋다.

정기여과를 실시하며 활성탄처리는 충분한 검토가 이루어져야한다.

마. 가열

스팀, 전기히터, 가스등에 의한 간접가열이 좋고 또는 특수투입 히터를 사용한다.

바. 배기

 도금 작업 중에 황산을 포함한 미스트가 방생함으로 국소 배기장치를 설치하여 작업 중 항시 가동한다.

[댄싱이]

정말 좋은 자료 감사합니다.
도금에 정말 무지식에 아무것도 모른 저로써는
사소한 어떠한 글이라도 읽고 싶었고.. 감사합니다!! 차근 차근 배울수 있기를 ...꼭!! ^_^;;

[로빙화]

도금지식에 대하여 많은 도움 받고 있습니다. 감사합니다.

[갑빠]

와~~ 좋은 자료입니다...
항상 감사한 맘으로 보고 있습니다....

[알리바바]

너무 좋은 자료 인것 같습니다

[마이라이프]

감사합니다. 로듐 도금에 관심이 많은 사람으로 너무 좋은 자료입니다.