도금: 효과적인 표면 마감 처리 방법

전기 도금 처리된 베어링

표면 마무리 CNC 가공 부품은 기능성, 내구성 및 외관 측면에서 매우 중요한 공정입니다. 가공 직후의 표면 마감은 대부분의 용도에 적합하지 않으므로 후처리 과정이 필요합니다.

CNC 가공 부품에는 재질 및 마감 요구 사항에 따라 다양한 표면 마감 처리 방법이 적용될 수 있습니다. 일반적인 마감 공정에는 샌드블라스팅, 도금, 연마 및 도장이 포함됩니다. 이 글에서는, 우리는 다양한 도금 공정과 그 중요성에 대해 논의할 것입니다.

도금 마감이란 무엇인가요?

도금 공정은 CNC 가공된 부품에 다른 금속의 얇은 보호층을 입히는 것입니다. 도금의 주된 목적은 표면의 거칠기, 내식성, 내마모성, 강도와 같은 특성을 개선하는 것입니다. 도금 대상 부품이나 재료의 원래 표면 특성은 용도에 따라 개선이 필요할 수 있으며, 도금을 통해 원하는 특성을 갖춘 부품을 만들 수 있습니다.

도금 공정에는 네 가지 유형이 있습니다. 전기 도금, 무전해 도금, 기계 도금 및 침지 도금.

더 알아보기 : 전기 도금 vs 무전해 도금

전기 도금 공정

전기 도금 마감 처리된 부품

전기 도금은 전기분해를 이용하여 부품 표면에 얇은 보호막을 형성하는 공정입니다. 전해액은 기판 표면에 전기 도금을 일으키는 역할을 합니다. 전기 도금은 가수분해를 통해 한 금속을 다른 금속 위에 증착하는 기술입니다. 이 방법은 미관을 개선하거나 금속의 부식을 방지하기 위해 자주 사용됩니다. 다양한 종류의 도금이 있는데, 구리 도금, 은 도금, 크롬 도금 등이 있습니다. 위 이미지는 눈부시게 매끄러운 표면과 뛰어난 내식성 및 내마찰성을 자랑하는 전기 도금 마감 처리된 부품을 보여줍니다.

전기 도금은 어떻게 작동하나요?

전기 도금은 전기분해 원리를 기반으로 하며, 양극, 음극, 전해액 및 직류 전원으로 구성됩니다.

전기 도금 공정의 작동 원리를 이해해 봅시다. 아연 표면에 구리 도금을 한 예입니다.

아연 표면에 구리를 전기 도금

순수한 구리는 양극(애노드)에, 아연은 음극(캐소드)에 연결됩니다. 두 전극 모두 구리 이온(CuSO₄)을 포함하는 전해 용액에 담겨 있습니다. 전류가 흐르면 구리(애노드)는 산화 과정을 거칩니다. 구리 이온은 전해 용액에 용해되어 음전하를 띤 아연 기판 쪽으로 이동합니다. 구리 이온(양이온)이 아연 쪽으로 계속 이동하면서 아연 표면에 구리 층이 형성됩니다.

증착 두께, 품질 및 균일성은 다음과 같은 다양한 제어 변수에 따라 달라집니다. 전류 크기, 두 전극 사이의 거리, 전해질 온도.

• 온도 : 적절한 전해액 온도는 물질 전달을 촉진하고 전기분해 저항을 감소시킵니다.
• 전극 간 거리: 도금 금속 이온이 용해된 후 음극으로 이동합니다. 공간이 너무 크면 증착 속도가 감소합니다.
• 현재 크기: 회로를 통해 흐르는 전류의 크기는 양극의 산화 속도를 결정하며, 그에 따라 증착에 필요한 이온을 생성합니다.

전기 도금용 재료

전기 도금은 다음과 같은 곳에 적용될 수 있습니다. 모든 전도성 재질의 CNC 가공 부품철, 강철, 황동, 알루미늄, 아연, 은 등을 포함한 금속에 사용되어 왔습니다. 하지만 최신 기술 덕분에 비금속 부품에도 사용할 수 있게 되었습니다.

관련 : CNC 가공용 공통 재료

다음은 다양한 기판에 도금하는 데 가장 널리 사용되는 재료들입니다.

• 금
• 구리
• 은
• Chromium
• 아연
• 황동
• 니켈
• 티타늄 등

도금에 가장 적합한 재료는 기판 재료와 추가하고자 하는 특성에 따라 다릅니다. 예를 들어, 전기 전도성을 높이려면 구리가 가장 적합하고, 장식용으로는 금이 이상적인 선택일 수 있습니다.

무전 해 도금

무전해 도금 처리된 부품

이름에서 알 수 있듯이, 무전해 도금은 전기분해 공정을 사용하지 않고 기판 표면에 도금층을 형성하는 것을 말합니다. 무전해 도금은 전환 도금 또는 자가촉매 도금이라고도 합니다.

이온의 화학적 증착을 이용하여 보호층을 형성하는 공정입니다. 전기 도금은 전도성 기판에만 효과적이라는 점을 기억하실 겁니다. 이 방식의 가장 큰 장점 중 하나는 플라스틱과 같은 비전도성 부품이나 재료를 도금할 수 있다는 것입니다.

무전해 도금은 어떻게 작동하나요?

무전해 도금 공정은 환원제를 사용하여 도금 금속 이온을 형성하고, 이 이온은 촉매제를 통해 기판 표면에 증착되어 보호층을 형성합니다.

무전해 도금의 작동 원리를 이해해 봅시다. 강철 표면에 니켈 도금을 한 예를 들어 설명하겠습니다. 니켈 황산염 용액(NiSO₄)₄ [H2O]₆ )는 니켈 이온의 공급원 역할을 하며, 환원제인 차아인산나트륨(NaH)이 사용됩니다.₂PO₂ H₂O) 황산니켈을 산화시켜 니켈 이온을 생성하고, 이 이온이 강철 표면에 침착됩니다.

트리암모늄 시트르산염[(NH₄)₃]과 같은 다른 용액₄)₃C₆H₅O₇)]는 또한 A 완충제 또는 약한 복합제로서 공정에서 사용됩니다. (브랜드, 2014)

무전해 도금용 재료

구리, 니켈, 은, 티타늄 및 기타 금속은 금속 및 비금속 부품을 포함한 다양한 기판에 도금할 수 있습니다. 양질의 결과를 얻기 위해서는 적절한 환원제, 착화제 및 완충 용액을 사용하는 것이 중요합니다.

침지 도금

침적 도금은 기판을 다른 금속 용액에 담가 얇은 보호막을 입히는 공정입니다. 침적 도금의 주요 조건은 기판 금속이 도금 금속보다 귀금속성이 낮아야 한다는 것입니다.

무전해 도금이나 전기 도금에 비해 얇은 보호막을 형성합니다. 이 도금 방식은 부품의 내식성을 높이고 경도를 증가시키며 전기 전도성을 변화시키는 데 유용합니다.

침지 도금은 어떻게 작동하나요?

침지 도금 공정은 도금 금속을 포함하는 용액을 사용합니다. 도금 금속 용액은 기판 표면에서 기판 금속 이온을 치환합니다. 한 금속이 치환되어 도금층을 형성하기 때문에 치환 도금이라고도 합니다.

이 현상은 치환된 금속의 산화 전위가 더 높기 때문에 발생합니다. 강철 표면에 구리를 도금하는 예를 들어 보겠습니다. 강철을 구리 이온이 포함된 용액에 담그면 구리의 산화 전위가 철보다 높기 때문에 철이 용액에서 구리를 치환합니다.

철 + 구리²⁺ = Cu + Fe²⁺ 【스탠리 허쉬, 찰스 로젠스타인 지음]

코팅 금속의 증착은 모재 표면이 완전히 덮일 때 멈춥니다. 도금 두께는 온도, 반응 속도, 표면 품질 등 다양한 변수의 영향을 받습니다.

침지 도금용 재료

철, 강철, 구리, 아연, 알루미늄을 비롯한 많은 금속 및 합금은 침지 도금에 적합합니다. 산업 분야에서는 금, 은, 구리, 주석, 아연, 백금, 로듐, 루테늄이 보호 코팅을 만드는 데 가장 많이 사용되는 금속입니다.

기계 도금

기계 도금 부품

기계적 도금은 바탕 재료를 도금 매체에 담그는 방식으로 이루어집니다. 아연 도금보다 장점이 많으며, 많은 부품을 신속하게 코팅할 수 있는 비용 효율적인 방법입니다. 이 공정은 깨끗하고 오염되지 않은 금속 부품이 필요하며 상온에서 작업할 수 있습니다. 다만, 온도를 약간 높이면 공정 속도를 높일 수 있습니다.

기계식 도금은 어떻게 작동하나요?

바탕 금속은 도금 금속의 분말/용액이 담긴 도금 드럼에 담가집니다. 도금 드럼에는 유리 구슬과 실리콘 입자와 같은 다른 재료들도 들어 있는데, 이 입자들이 도금층을 두드려 코팅합니다. 코팅 분말 드럼이 회전하기 시작하면 기판 표면으로 침투합니다.

기계적 도금용 재료

아연, 카드뮴, 주석, 구리, 알루미늄은 기계적 도금 방식으로 기판 표면을 코팅하는 데 일반적으로 사용되는 재료입니다. 그러나 이 중에서 아연은 가장 널리 사용되는 금속입니다.

코팅과 도금의 차이점

코팅과 도금의 차이점

코팅과 도금은 금속 가공 및 전자 산업을 포함한 다양한 산업에서 사용되는 두 가지 서로 다른 표면 처리 기술입니다.

코팅 코팅이란 원하는 마감, 보호 또는 성능 향상을 위해 기판에 얇은 재료 층을 도포하는 공정을 말합니다. 코팅은 브러싱, 스프레이, 침지 또는 정전기 도포 등 다양한 방법으로 적용할 수 있습니다. 페인트, 분체 도장, 양극 산화 처리 등이 코팅의 예입니다.

도금 도금은 기판 표면에 얇은 금속층을 증착하는 공정입니다. 일반적으로 도금은 전기 도금을 통해 이루어지는데, 이 방법에서는 금속 물체를 도금할 금속 이온이 포함된 용액에 담급니다. 그런 다음 용액에 전류를 흘려 금속 이온이 물체 표면에 결합되도록 합니다. 도금은 기판의 외관, 내식성 및 전도성을 향상시키는 데 사용됩니다.

금속 도금의 중요성

표면 마감을 위한 네 가지 금속 도금 방식에 대해 살펴보았습니다. 도금의 주요 이점으로는 내식성, 전도성 향상 및 미적 개선이 있습니다. 그러나 각 도금 공정은 CNC 가공 부품의 표면 마감에 있어 고유한 장점을 가지고 있습니다. 도금 마감의 중요성에 대해 자세히 알아보겠습니다.

1. 부식으로부터 보호

CNC 가공 부품에 도금 처리를 하는 유일한 목적은 바로 이것입니다. 뛰어난 내식성을 지닌 금속 보호층을 형성하여 습한 환경에서도 부품이 부식되지 않도록 하는 것입니다.

2. 미적 매력

미적 매력은 단순한 기계 공구부터 아름다운 외관이 필수적인 정교하게 디자인된 보석류에 이르기까지 제조 산업 전반에 걸쳐 중요한 요소입니다. 도금 마감 처리는 금속 및 비금속 부품의 외관을 개선하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 강철에 아연 도금을 하면 반짝이는 은빛 표면이 만들어집니다.

3. 내마모성

기본 재료 표면에 단단한 금속 보호층을 코팅하면 경도가 향상되고 마모에 대한 저항력이 높아집니다. 예를 들어, 알루미늄 표면에 아연 도금을 하면 부식과 마모에 대한 저항력이 더욱 커집니다.

4. 전기 및 열전도율 향상

도금은 다양한 부품의 열전도율과 전기전도율을 향상시키는 가장 효율적이고 경제적인 방법입니다. 예를 들어, 전자 부품에는 전기전도율을 높이기 위해 구리 도금이 사용됩니다.

5. 균일한 표면조도

도금은 균일한 표면 마감을 제공하며, 도금층의 두께가 기판 표면 전체에 걸쳐 일정하게 형성됩니다. 전기 도금은 표면 전체에 걸쳐 원하는 균일성을 가진 도금 재료층을 생성할 수 있도록 합니다.

도금 적용

맺음말

도금은 다양한 재료에 적용 가능한 가장 효과적이고 경제적인 표면 처리 방법 중 하나입니다. 요구되는 마감 사양에 따라 CNC 가공이나 기타 제조 방식으로 제작된 부품에 다양한 금속을 도금할 수 있습니다.

FAQ's

도금 표면 처리의 장점은 무엇인가요?

도금은 재료 또는 부품의 표면 특성을 맞춤화하는 데 비용 효율적인 방법입니다. 도금은 탁월한 내식성, 내마모성, 내구성 및 광택 있는 외관을 제공합니다.

무전해 도금과 침지 도금의 차이점은 무엇인가요?

침지 도금과 무전해 도금의 근본적인 차이점은 무전해 도금은 도금 과정에서 환원제나 촉매 용액을 사용하지 않는다는 점입니다.

CNC 가공 프로젝트에 가장 적합한 도금 방식은 무엇일까요?

이는 재료 유형, 요구되는 사양, 비용, 부품의 최종 용도 등 다양한 요인에 따라 달라집니다.

서지

1. Brand, A. (2014). c-Si 상의 니켈-구리 도금 접점: 미세 전자 공정에서 비용 효율적인 실리콘 태양 전지 생산까지. 리서치 게이트.
2. 스탠리 허쉬와 찰스 로젠스타인 지음. (날짜 미상). 침지 도금. 뉴욕: Leeam Consultants Ltd., 뉴로셸.