시안화구리 (청화동-CuCN)도금

[대도도금(주)정광미]

 시안화구리 (청화동-CuCN)도금

1) 도금액의 조성 및 조건

(1) 시안화구리 스트라이크욕(저농도)

스트라이크(strike)란- 높은 전류밀도로 짧은 시간(30sec~1min)에 도금하는 것을 말한다.

① 특히 1분 이상 Strike를 하고 싶을 때는 롯셀염(KNaC₄H₄O₆·4H₂O)을 첨가하는 것이 좋다.
② 도금의 두께는 1∼2㎛ 이다.
③ 유리시안화 나트륨의 감소는 밀착불량을 초래한다.
④ Al상에 Strike는 NaOH, KOH을 넣지 않는다.

(2) 중농도와 고농도 도금액

① 양극 전류밀도는 1.6∼2.1A/d㎡의 범위에서 양호한 도금을 얻을 수 있다.
② 3.2A/d㎡이상이 되면 양극에 불용성 피막이 생겨 양극 용해가 잘 안 된다.
③ 액을 교반하면 전류밀도를 높일 수 있다.
④ 액의 농도가 높아서 묻어나는 손실이 크다.
⑤ 고전류밀도로 도금하기 때문에 Pit 발생이 쉬우므로 계면활성제를 넣는다.

◎ 참고사항
이온: 전리로 인해 생긴 전기를 가진 입자를 말한다.
전리: 전해질 수용액 중에서 일부분이 전기적 성질을 가지고 음이온과 양이온으로 분리되는 것.

	저농도 (스트라이크)	중농도 (일반욕)	고농도 (고속도)	바렐욕
시안화구리 시안화나트륨 유리시안화나트륨 수산화나트륨 롯셀염	15~30 20~45 11.5~15 0~7 15~30	60~75 70~85 7~12 10 70~85	90~120 100~140 10~15 20 100~140	45~60 70 15~23 - 7
PH 온도 ℃ 전류밀도A/dm2	11.5 40~55 0.5~4	12.5 50~65 2~4	12.5~13 60~80 4~80	- 50~60 -
교반 음극효율% 여과	- 30~50 연속	음극, 공기 80~99 연속	음극, 공기 90~99 연속	- - _
전압V Be'(비중측정)	4~6 6~8	↑6 12~15	↑6 20~25	6~12

* 음극효율 : 음극에 석출된 도금량은 전기가 통과한 이론 석출량의 몇 % 인가를 나타내는 것

2) 도금액 성분의 역할

(1) 시안화구리

-시안화구리는 구리이온의 보급원이다.
-시안화구리는 물에 용해되지 않으므로 시안화나트륨을 용해한 용액에 넣어 용해시키면 시안화나트륨과 반응하여 시안화구리 나트륨(착염)을 만들어 구리이온을 공급한다.

CuCN + 2NaCN-> Na₂Cu(CN)₃

*착염 :염의 수용액 중에서 이온과 이온의 결합에 의해 만들어진 이온을 착이온이라 하며, 이 착이온을 가진 염을 착염이라 한다.

(2) 유리시안화나트륨

-시안화나트륨에 시안화구리를 가하면 착염을 만들고 이때 남은 시안화나트륨을 유리시안화나트륨 이라 한다.
-유리시안화나트륨은 양극을 용해 구리이온을 조절하는 역할을 한다.
-욕 중에 NaCN이 너무 많을 때는 도금속도가 늦고 가스가 심하게 난다(물에 보충하여 PH를 적 범위로 낮춘다)
- 고농도 액에서 구리이온이 적을 때 고전류 부분이 타고 액이 푸른색으로 되며 양극 용해가 나빠져 밀착불량을 일으킨다.

(3) 시안화나트륨

-백색의 조해성 고체로 산과 반응하면 독성이 매우 큰 시안화수소(HCN) 가스를 발생하므로 환기를 해야 한다.
-양극용해 작용과 전류효율에 큰 영향을 미친다.

(4) 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH)

- PH를 높이고 전기 전도도와 평활한 도금에 도움을 준다.
- 양극용해 및 피복력 향상을 위해 첨가한다.

(5) 탄산나트륨(Na₂CO₃)

- NaOH 과 NaCN이 작업중 산화 또는 공기중에 이산화탄소(Co2)를 흡수하여 자연적으로 생성한다.
- 함유량은 60g/ℓ가 한계로 이상이면 양극 용해와 광택, 평활성이 나빠 조잡한 도금이 된다.

(6) 롯셀염(주석산나트륨 칼륨-KNaC₄H₄O₆ㆍ4H₂O)

- 유리시안화나트륨의 양극 용해를 도와준다.
- 두꺼운 도금이 가능하며 광택을 좋게 한다.
- 시안화구리 도금에는 양극 용해를 위해 가한다.

(7) 티오시안화칼륨(KCNS)-로단칼륨

- 광택제 역할을 하며 불순물에 대한 영향도 억제 해준다. - 무기광택제 : 티오황산나트륨, 아셀렌산 나트륨, 아연산나트륨, 카드뮴, 아연, 니켈, 염기성 탄산납
- 유기광택제 : 사카린, 티오요소, 구연산염

3) 도금액의 관리

탄산나트륨의 관리
60g/ℓ이상이면 음극전류효율 저하, 액의 전도도 감소를 가져온다

제거 방법

가. 냉각법

-5℃이하로 냉각 결정체로 석출, 침전 후 여과 제거한다. (주로 겨울에 사용. 양의 약 반 정도 제거된다)

나.희석법

다.수산화칼슘 첨가법

- 수산화칼슘, 황산칼슘으로 침전 제거하는 방법.

ex) 수산화 칼슘에 의한 제거법

Na₂CO₃+Ca(OH)₂→CaCO₃↓+2NaOH

위의 반응으로 탄산칼슘이 침전하기 때문에 1㎏의 탄산나트륨을 제거하는데 0.7㎏의 Ca(OH)₂ 이 필요하다.
- 수산화칼륨을 가한 후 온도를 80∼85℃로 유지해서 2시간 이상 교반, 방치한 후 여과시킨다.

4) 불순물의 영향

(1) 유기 불순물

-현상 : 밀착불량, 얼룩, 피트, 핀 홀, 광택불량
-대책 : 활성탄 처리, 연속여과(유기물, 광택제 제거)

(2) 금속 불순물

조건	표준액	비고
CuSO4 H2SO4 광택제 염소이온	150~250 (g/l) 45~80 (g/l) 적정량 (ml/ℓ) 20~120 (ppm)	보통 : 240 (g/l) 보통 : 50 (g/l) 비중(÷1.83) 시판용 -
온 도 음극전류밀도 양극전류밀도	10~30 (℃) 1~8 (A/dm2) 0.5~5 (A/dm2)	18~23 ℃ 교반시 10A/dm2이상 흐른다. 면적은 물품표면적 2배이상
양극 여과 교반	함인동판 상시여과 공기교반	양극 불용선 피막 제거 1시간당 액이 4~6회순환 -
시간	10~30 (min)	-

황동 도금액 분석

1. 동 분석

1. 도금액 1ml 취한후 과황산 암모늄 1g을 넣고 가열한다

2. 냉각후 증류수 100ml 첨가후 암모니아수로 청색이 될 때까지 가한다.

3. 메탄올 25ml와 PAN 지시약 첨가 한다

4. 0.05M EDTA로 적정 한다

종점 : 적자색에서 황녹색이 되는점.

Cu(금속분) g/l = (소비ml- Zn(금속분) /3.269) * 3.177 * f

CuCN g/l = (Cu *100) / 70.9

2. 아연 분석

1. 도금액 5ml를 취한후 증류수 50ml 첨가 한다
2. KCN 3g 첨가후 용해 PH buffer 10 용액 10ml 첨가 한다
3. EBT 지시약(분말) 소량 첨가 하다 (파란색으로 바뀜)
4. 이후 포르말린 10% 15ml를 첨가 한다(보라색으로 바뀜)
5. 0.05M EDTA로 적정 한다

종점 : 보라색에서 진한 청색이 되는점.

Zn(CN)2 g/l=1.1724 * 소비ml * f
Zn(금속분) g/l =Zn(CN)2 * 0.556