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
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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
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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 -
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교반 음극효율% 여과
| - 30~50 연속
| 음극, 공기 80~99 연속
| 음극, 공기 90~99 연속
| - - _
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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
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표준액
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비고
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CuSO4 H2SO4 광택제 염소이온
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150~250 (g/l) 45~80 (g/l) 적정량 (ml/ℓ) 20~120 (ppm)
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보통 : 240 (g/l) 보통 : 50 (g/l) 비중(÷1.83) 시판용 -
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온 도 음극전류밀도 양극전류밀도
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10~30 (℃) 1~8 (A/dm2) 0.5~5 (A/dm2)
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18~23 ℃ 교반시 10A/dm2이상 흐른다. 면적은 물품표면적 2배이상
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양극 여과 교반
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함인동판 상시여과 공기교반
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양극 불용선 피막 제거 1시간당 액이 4~6회순환 -
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시간
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10~30 (min)
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