[표면처리] (15) 전기아연도금

[태율]

1. 목 적
          아연도금은 아연(Zn)과 철이 조합되어 아연은 부식되고 (즉,희생도금)철은 방식(防蝕) 되는 성질을 이용하여 철강의 부식을 방지할 목적으로 발달하였다. 아연은 우리나라에서 현재 자급할 수 있는 유일한 금속이며, 최근 아연도금의 사용이 크게 확대된 것은 극히 당연한 것이다. 또한 아연도금의 용도가 확대된 원인중의 하나는 아연도금 자체의 내식성을 향상시킬 목적으로 도금후에 크로메이트(CHROMATE)처리를 추가적으로 실시하는데, 이로써 아연 자체의 내식성은 더욱 증가되고 아울러 외관의 아름다움(광택)을 향상시켜 장식용이나 도장하지용으로 사용된다. 아연도금 방법에는 전기도금, 세라다이징(확산침투), 용융도금, 용사등이 있으나 순수한 아연을 도금하는 점에서 전기도금이 우수하다.

2. 특 성
1) 전기화학적 성질
          아연의 전위는 -0.76Ⅴ, 철은 -0.44Ⅴ로서 아연은 양극이 되어 부식되고, 철은 음극으로 되어 방식되는 효과, 즉 희생피막의 역할을 한다. 철이 부식환경에서 표면에 아연이 있으면, 우선 아연이 철대신 산화하면서 철이 부식되는 것을 방지해준다. 아연은 철대신 녹이 슬며 아연도금중에 핀홀(PIN HOLE)이 있어도 철을 보호해(크롬도금의 경우와 반대)주는데, 이때 아연자신은 산화아연, 탄산아연, 염기성아연의 흰가루(백색부식물)가 되어 소모된다.

2) 가공성
           모오스경도 2.5로서 순철의 4.5배에 비교하여 약간 무르지만 상온에서는 취약하고, 도금후의 굴곡가공에는 다소 문제가 있다. 단, 100∼115℃에서 전연성이 증대하여 대단히 가공성이 좋게 되나, 200℃이상에서 다시 취약하게 되는 성질이 있다.

3) 도전성
          전기저항은 5.9×10-6Ω㎝로서 철의 9.8× 10-6Ω㎝에 비하여 낮으나 아연이 부식되면 저항이 높아지므로 크로메이트피막을 실시하여 내식성을 좋게할 필요가 있다. (크로메이트 피막은 도전성이 있음)

4) 취 성
           고장력강에 아연도금을 실시할 경우 도금시 발생하는 수소에 의한 취성이 발생될 수 있으며, HRC 40이상의 고경도강에 도금하는 경우 아연도금에서 특히 심하다. 같은 아연도금에서도 산성욕이 알카리성욕(특히 시안용)보다 취성이 적다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는, 아연도금후 4시간 이내에 대략 200℃ 온도에서 수시간 가열하여 수소를 방출시키는 방법을 채택하여야 한다. 아연도금은 관리가 용이한 것의 하나로서, 용도에 따른 도금욕의 종류가 많고 금속에 직접도금이 가능하며 박리도 산으로 간단하게 할 수 있다. 욕(Bath)의 작업조건 범위가 넓고 도금속도가 빠르며 크로메이트처리가 간단하여 대단히 유효하다.

3. 용도에 따른 아연도금두께 (일반사항)
          구       분                                      두     께
나사등과 같이 치수허용치가 작은 부품     약 5㎛ 도금
환경이 양호한 내장부품                         약 5㎛ 도금+크로메이트
외장부품                                             약 25㎛ 도금+유색크로메이트

4. 아연도금한 제품의 사용범위
          아연도금은 아연의 융점(419.5℃) 이상에서 사용되는 것은 무리이며 실제로 기능상300℃ 정도까지는 견딘다. 아연도금상에 크로메이트피막은 열에 따른 내식성이 약하기 때문에 130℃이상 에서의 사용은 어렵다. 크로메이트피막은 연해서 내마모성은 대단히 약하므로 마모를 일으킬 부위에는 사용을 피하도록 해야한다. 아연도금은 강판의 도장하지로서는 우수하지만, 인산염으로 처리할 경우 도장의 밀착성 및 내식성이 더욱 양호해진다.

5. 아연도금후 크로메이트처리의 목적과 내식성관게
           아연도금은 도금한 상태로는 변색이 되기 쉽고 또한 지문이 묻기 쉬우며, 특히 습기가 있는 공기중에서는 백색반점이 생기기 쉽다. 이떄 보조처리로써 크로메이트처리를 하면 내식성이 수배 증가하며, 광택있는 도금면을 얻을 수 있다. 일명 유니크롬(UNICHROME) 이라고도 하는데 1935년 미국의 UNITED CHROME사에서 시작한 것에 기인하며 처음에는 아연도금의 내식성을 향상시키기 위해 카드뮴도금대신 사용되었으며, 1946년에는 유색 크로메이트가 개발되었다. 크로메이트에는 광택용과 피막용의 두가지가 있는데, 광택용 크로메이트에도 유색과 무색이 있으며 유색의 것은 오렌지색, 녹청색, 황색등이 있고 무색인 것은 청색과 백색(반투명)이 있다. 어느것이나 이처리를 행하면 아연도금만을 행한 것 보다 내식성이 증대하며 일반적으로 수배에서 수십배로 된다. 아래표는 크로메이트에 의한 내식성을 염수분무시험을 한 결과로 나타내고 있다.

6. 크로메이트처리후의 건조온도와 내식성과의 관계
          크로메이트처리후의 건조온도는 내식성에 크게 영향을 미치며, 60℃ 부근에서 건조하는 것이 안전하다. 70℃이상에서는 내식성이 감소하며, 80℃에서는 내식성이 심하게 나빠지고 크로메이트의 효과가 상당히 적어진다. 이원인은 건조온도가 70℃이상이 되면은 크로메이트 피막에 금이 가는데, 금간것이 많게되면 내식성이 떨어지기 떄문이다. 또한 금이가는 이유는 크로메이트피막에 수분이 들어 있는데 이것이 피막으로부터 방출될떄 일어나기 때문이다. 일반적으로 저온(약60℃정도)에서 장시간(약30분정도) 건조 하는 것이 가장 내식성이 양호하다고 한다.

7. 크로메이트성분과 내식성과의 관계
          내식성은 피막의 강도와 피막중의 6가크롬함유량에 따라 결정된다. 피막의 두께는 건조하기 전에는 수㎛이지만 건조후에는 0.5㎛이하(주로 0.03-0.07㎛)이다. 또 열탕에 침적하거나 오랫동안 물에 담그면 피막이 팽창되어 6가크롬이 추출되어 내식성을 잃게 된다.

[최정선]

좋은 게시물이네요. 스크랩 해갈게요~^^