예로부터 무전해 도금은 공업적으로 은경 반응을 이용한 레코드판 등의 제작에 사용하였다. 1940년대 미국의 A. brenner와 G. riddel에 의하여 무전해 니켈을 발명하게 되었다. 두 사람은 니켈과 텅스텐 합금 도금을 연구하던 중 우연히 차아인산염을 첨가하게 되었다. 그런데 이상하게 전류효율이 120% 이상 나오는 것을 알게 되었다. 이 연구 결과 차아인산염이 화학적으로 환원효과가 있다는 것을 알게되어 1946년경 미국 특허를 얻게 되었다. 공업용으로는 1950년초 역시 미국의 GATC(General America Trasfortation and Co.)사가 도금속도 등의 특성을 개량하여 가성소다 운반 철부식을 방지하기 위하여 무전해 도금을 시도하여 오늘에 이르게 되었다. 우리나라에 있어서 무전해 니켈도금은 일반 금속용으로의 도입은 오래전에 사용되었으나 1980년 초 프라스틱의 무전해동 도금을 대치하기 위하여 알카리 무전해 니켈 도금 방법을 사용한 것이 아마도 공업적으로 대량 사용된 시초인 것으로 생각된다. 전세계적으로는 1983년부터 무전해 니켈 도금이 서서히 증가하여 1984년에서 1986년까지는 약 10% 정도 증가하여 멈추었으나 1990년 초 급속히 발전된 메모리 하드디스크의 형향과 전자산업부품의 발전으로 인하여 증가 하였고 최근 수년간 기하학적인 증가로 원자재 공급의 부족현상이 벌어지는 사태에 이르게 되었다. 이로써 무전해 니켈은 특이한 기능을 가진 독보적인 습식 도금으로 자리하게 되었으며 전자산업 부품의 발달과 더불어 기능 도금으로서 무전해동 도금과 함께 없어서는 않될 자리를 차지하게 되었다.
금속이온을 수용액 상태에서 석출시키는 방법으로 외부로부터 어떠한 전기를 사용하지 않고 촉매 방법에 의한 목적된 금속을 도금하는 방법을 무전해 도금이라 할수 있다. 무전해 도금은 크게 치환도금과 화학환원도금(무전해도금)으로 나눌 수 있다.
① 치환도금 황산동 용액중에 금속철판을 넣으면 표면이 용해하며 동이 치환되는 것을 볼 수 있다. 이것은 이온화 경향에 의하여 전자의 이동으로 소재의 철이 환원제 역할을 한 것이다. 치환반응은 어느정도 두께까지 환원 진행 후 피복이 완성되면 반응이 정지하여 두꺼운 도금을 할 수 없는 단점을 가지며 이것이 밀착력을 나쁘게 한다.
② 무전해 도금 무전해 도금은 비촉매형 화학환원 도금과 자기 촉매형 화학환원 도금으로 나눌수 있다. 전자는 자기 촉매성이 없어 두꺼운 도금에는 한도가 있으며 반응이 물체와 용액내에서 동시에 발생하여 그 도금액을 다시 사용할 수 없다. 일례로 은경반응이 이에 해당한다. 후자는 현재 공업용으로 넓게 사용되고 있는 무전해니켈/동 도금으로 모두 자기 촉매 무전해도금 방법이다. 도금용액중 금속이 환원제에 의하여 반응이 촉매로서 작용하며 도금반응은 타 도금체의 표면에 환원되며 보급에 의하여 연속 사용이 될 수 있다.
- 환원제의 화학 반응에 의해서 도금액 속의 금속이온을 금속으로서 석출시키는 도금 방법으로 산성의 도금액에서 환원 석출 하는 것이 니켈도금입니다. 일반적으로 PH4.5～5.5의 약산성을 사용하고 있으며 동일 농도의 차아인산을 환원제로 사용 했을 경우 도금 피막속의 인(P) 함유량은 PH가 낮은쪽이 많습니다. 무전해 니켈도금은 도금액과 균등하게 제품이 접촉하고 있으면 동일한 두께로 하는 것이 가능하며 전기도금에 비교해서 균일 석출이 양호합니다. ① 주반응 : Ni+2 + H2PO2-+ H2O → Ni0 + H2PO3- + 2H+(산성에서) ② 부반응 : H2O + H2PO2- → H2PO3- + H2↑
무전해 NI 도금의 장점은 제품의 사용 목적 및 재질에 따라 요구 특성이 차이가 있을 수 있으나 일반적으로 다음과 같은 장점이 있습니다.
● 금속적 감촉이 있습니다 ● 빛을 반사해서 존재를 강조합니다. ● 경면 끝마무리를 할수 있습니다. ● 두께를 가감할 수 있습니다. ● 내열성이 있습니다.
● 내마모성이 있습니다. ● 내오염성이 있습니다. ● 크기 형상에 제한이 없습니다. ● 균일한 두께로 할 수 있습니다.
1. 도금의 설계반영 유무 - 소재, 경도, 가공면의 거칠기등 설계시 도금을 위한 사전 검토가 이루어져야 합니다. - 설계시 조립 공차등의 spec 결정시 도금두께등이 반영되어야 합니다. 2. 도금종류의 선택 - 소재의 종류와 도금의 목적, 특성, 장단점을 고려하여 선택하여야 합니다. 3. 도금 품질의 결정 - 제품의 용도, 특성등을 고려 하여 도금두께등 도금 품질을 결정합니다.
산 업 분 류
적 용 부 품
목 적
자동차 공업
디스크브레이크,피스톤,실린더,베어링,정밀기어,회전축,각종밸브,엔진내부
경도(硬度),내마모성,눌어붙음방지,내식성,정밀도등
전자 공업
접점,샤프트,패키지,용수철,볼트,너트,마그넷,저항체,스템,컴퓨터부품,전자부품등
경도,정밀도,내식성,납땜성,용접성등
정밀기기
복사기,광학기기,시계 등의 각종부품
정밀도,경도,내식성등
항공, 선박
수압계기기,전기기계통 부품,스크루,엔진,밸브,배관등
내석성,경도,내마모성,정밀도등
화학 공업
각종밸브,펌프,요동밸드,수송관,파이프내부,반응조(反應糟),열교환기등
내식성,오염방지,산화방지,내마모성,정밀도등
기 타
각종금형,공작기계부품,진공기기부품,섬유기계부품등
경도,내마모성,이형성(離形性),정밀도등
1. 도금 두께의 균일성 무전해 니켈 도금은 전기 도금법과 달라서 도금 두께의 분포는 건류 분포에 영향되지 않기 때문에 도금층이 매우 균일하고 도금 두께가 125㎛정도 까지는 도금 후의 도금 표면 마무리 연마가 필요 없을 정도로 매우 균일하게 도금층이 형성된다.따라서 일정한 두께나 정밀한 도금 두께의 분포를 원하는 경우 활용 효과가 크게 기대된다.
2. 내 마모성 무전해 도금은 도금 자체의 단단함은 일반적으로 HV 500정도로 전기 도금에 의해서 얻어진 니켈 도금에 비해서 높은 것이다. 또한 여기에 열처리를 가하면 더욱더 단단함이 높아진다.예를들어 400℃, 1시간의 처리에 의해서 비정질고용체에서 NI3P가 석출되어 석출경화를 일으켜 HV 900-1000 까지 달하게 된다. 이값은 경질 도금에 필적하는 DATA 입니다.
돋움성 : 금속 기타 소재를 사용해서 각종 기계부품이나 전기 부품의 일부 또는 전부의 치수를 비대 시키는 가공을 일반적으로 돋움이라고 하는데 무전해 니켈 도금은 돋움성이 용이하고 도금층이 균일하게 형성되어 정밀도가 요구되는 돋움에도 자주 응용된다. 이는 가공 공정에서 발생하는 공정능력의 한계를 도금 공정에서 회생시켜 그 성능이 원활히 발휘될 수 있도록 하는 도금의 기계적 특성중의 하나이다.
◎ 돋움의 목적 1) 돋움에 의하여 부품의 특정 부분의 표면 특성을 향상하고 부품의 기계적,전기적,화학적,장식적인 기능을 향상. 2) 부품의 마모 또는 손상한 부분을 원상태로 되돌리고 부품의 기능 회복을 도모. 3) 가공의 잘못에 의한 치수의 불량 수정 4) 부품의 기능적인 결함(균열,단선등)의 보수나 특성의 보강 도모
◎ 돋움의 특징 1) 100℃이하의 저온에서 가공이므로 부품 본체에 가열에 의한 변질 또는 손상의 우려가 없다. 2) 다양한 특성을 가진 다종의 금속 및 합금, 비금속과의 복합등 선택의 범위가 다양하다. 3) 특수소재에도 밀착성이 좋은 돋움이 형성된다. 4) 보수 부품에 대해서 브러시(是)도금 수법 적용시 현장 시공이 용이하다. 5) 돋움으로 인하여 고경도, 고밀도, 비정질, 윤활성등 다른 공법으로 얻기 어려운 물성을 얻을 수 있다.
