금속 도금은 재료 외부에 얇은 금속 층을 덧씌운 것입니다. 도전성 표면에 금속을 증착시키는 표면 피복 공정입니다. 도금은 수백 년 전부터 행해졌으며 현대 기술에도 필수적입니다.
도금은 물체 장식, 내식성 향상, 납땜성 개선, 경화, 내마모성 향상, 마찰 감소, 도장 접착력 향상, 전도도 변경, 적외선 반사율 개선, 방사선 차폐 등 다양한 목적으로 사용됩니다. 보석은 일반적으로 은 또는 금 마감을 위해 도금을 사용합니다.
박막 증착은 원자 크기만큼 작은 물체도 도금할 수 있어 나노기술에서 용도를 찾습니다.
여러 도금 방법과 많은 변형이 있습니다. 한 방법에서는 고체 표면을 금속 시트로 덮고 열과 압력을 가해 융합시킵니다. 다른 도금 기술로는 전기 도금, 진공 증착, 스퍼터 증착이 있습니다. 최근에는 도금이 종종 액체 사용을 의미하기도 합니다. 메탈라이징은 비금속 물체에 금속을 코팅하는 것을 말합니다.
금속 도금은 금속 및 기타 재료로 만든 제품에 많은 이점을 제공합니다. 이는 주로 전류가 필요한 전기 도금이나, 자촉매 화학 공정인 무전해 도금을 통해 달성됩니다. 이 기술들과 몇 가지 다른 기술들은 다음 중 하나 또는 여러 이점을 초래합니다:
아래와 같이 많은 다양한 금속 도금 종류가 있습니다:
전기 도금은 가장 일반적인 도금 방법입니다. 전기 도금은 화학 용액에서 양전하를 띤 금속 입자(이온)를 녹이기 위해 전류를 사용합니다. 양전하 금속 이온은 도금할 재료(회로의 음극 측)로 끌립니다.
도금할 부품이나 제품을 이 용액에 넣으면 녹은 금속 입자가 재료 표면으로 끌려옵니다. 전기 도금은 도금되는 재료에 매끄럽고 균일하며 빠른 코팅을 생성하여 재료 표면을 효과적으로 변경합니다.
전기 도금에는 세척, 스트라이킹, 전기화학적 증착, 펄스 전기 도금, 브러시 전기 도금 등 여러 단계와 공정이 포함될 수 있습니다.
전기 도금은 보호 코팅, 장식적 외관 제공, 또는 엔지니어링을 위한 재료 특성 변경에 사용됩니다. 전기 도금은 공작물의 화학적, 물리적, 기계적 특성을 개선하여 가공 시 성능에 영향을 미칩니다.
공작물 도금은 더 작은 크기에서 빌드업하고, 가공을 더 쉽게 만들고, 납땜성, 전도도, 반사율을 높이는 데 사용될 수 있습니다.
무전해 도금은 외부 전력을 사용하지 않는 도금 방법이어서 그렇게 불립니다. 무전해 도금은 금속 원자 환원을 유도하는 화학 반응을 포함합니다.
즉, 금속 이온(입자) 용액이 환원제와 혼합되면 촉매 금속(반응을 유발하는 금속)과 접촉할 때 금속 고체로 변환됩니다. 이로 인해 도금 금속의 고체 층으로 금속이 도금됩니다.
무전해 또는 자촉매 도금은 다양한 크기와 형태의 재료에 적합하며 외부 전력이나 도금조가 필요 없어 비용을 절감합니다. 그러나 무전해 도금은 더 느리고, 두꺼운 판을 만들 수 없으며, 전기 도금보다 제어하기 더 어렵습니다.
가장 일반적인 자촉매 도금 방법은 무전해 니켈 도금입니다. 그러나 은, 금, 구리 도금도 이 기술로 적용 가능합니다.
무전해 도금의 최종 제품 효과로는 베이스 메탈의 부식 보호, 공작물 크기 증가, 납땜성, 반사율, 전도도 변경이 포함됩니다.
침지 도금은 한 금속을 더 귀한 금속의 금속 이온 용액에 담그는 것입니다. 더 귀한 금속의 이온이 더 안정적이어서, 덜 귀한 금속의 표면 금속 이온을 귀한 금속 이온의 얇은 층으로 자연스럽게 '끌어당겨' 대체합니다.
침지 도금은 더 느린 공정이며, 덜 귀한 금속을 더 귀한 금속으로 도금하는 데만 사용할 수 있습니다. 귀한 금속은 화학적으로 불활성인 금속입니다. 예: 금, 백금, 은.
침지 도금은 그 지점 이후 공정이 중단되므로 얇은 도금 범위만 생성합니다. 침지 도금은 도금이 베이스 메탈에 단단히 '달라붙지' 않아 접착 품질이 떨어지는 것처럼 보입니다.
침지 도금의 최종 제품 효과로는 내식성 향상, 전기 전도도 변경, 외관 변화, 경도 증가, 토크 공차, 결합 능력 수정이 포함됩니다.
표면 경화라고도 하며, 코어 강도를 유지하면서 내마모성 표면을 생성하는 열처리 공정입니다. 보통 가공 후 저탄소강에 적용되며, 고합금 기어, 베어링 등에도 적용됩니다.
탄소 침투는 쉽게 가공되어 매우 단단한 표면을 줄 수 있는 복잡한 형태의 저비용 재료에 적합합니다. 공정은 부품을 피트 퍼니스나 밀폐 분위기 퍼니스에서 가열하는 것으로 시작합니다.
그 후 탄소 침투 가스(일반적으로 일산화탄소지만 청화나트륨과 탄산바륨도 가능)를 온도에서 주입하며, 열과 온도가 탄소 확산 깊이에 영향을 미칩니다. 부품은 나중에 담금질을 위해 서서히 냉각하거나 기름에 직접 담금질합니다.
PVD는 박막이 기판에 증착되는 코팅 공정군입니다. 물리 기상 증착 공정에서 티타늄, 크로뮴, 알루미늄 같은 고체 코팅 재료가 열이나 이온 폭격으로 증발됩니다.
공정 중 질소 같은 반응성 가스가 도입되어 금속 증기와 화합물을 형성하고 금속 표면에 매우 얇은 코팅으로 증착됩니다. 이는 코팅과 금속 부품 사이에 극도로 강한 결합을 생성합니다.
PVD의 일부 장점: 매우 단단하고 내식성 표면, 고온 저항, 좋은 충격 강도.
다양한 응용 분야에 이상적:
플라즈마 스프레이 코팅은 잘 알려지지 않은 금속 도금 유형 중 하나입니다. 이 도금 공정은 열 분사라고도 하며, 용융 또는 열연화된 재료를 표면에 분사하여 코팅을 제공합니다.
코팅 재료는 매우 고온의 플라즈마 화염(최대 10,000K)에 주입되어 급속 가열된 후 높은 속도로 부품 표면에 가속되고 급속 냉각되어 부품 표면에 코팅을 형성합니다.
이 공정은 일반적으로 구조 재료에 코팅을 생성하여 배기 열 관리 등 매우 높은 온도에 대한 보호를 제공합니다. 또한 내식성과 내마모성을 제공합니다. 코팅은 부품의 외관과 전기적 특성도 변경할 수 있습니다.
아연은 많은 금속 기재에 아연 도금 코팅을 제공하는 저렴한 재료입니다. 전기 도금 외에도 셰라다이징 공정, 용융욕 딥핑, 분무 방식으로 적용됩니다.
전해질 또는 냉간 공정에서 도금할 물체는 용해성 아연 염 전해욕에서 음극으로 설정되고 금속 아연 양극과 함께 사용됩니다. 이 공정은 두께와 균일성을 정밀하게 제어할 수 있는 고연성 순수 아연 코팅을 생성합니다.
셰라다이징 공정은 나사, 못 같은 작은 하드웨어 품목 코팅에 사용됩니다. 물품을 아연 분말과 함께 배럴에 넣고 약 500°F로 가열합니다. 부품이 배럴에서 회전하며 약 90% 아연, 10% 철 코팅을 생성합니다.
용융 아연은 딥핑이나 수동 코팅으로 큰 품목에 적용될 수도 있습니다. 때때로 욕조에 소량의 알루미늄을 첨가해 유동성을 개선하고 기형적 형태의 코팅을 개선합니다.
마찬가지로 욕조에 소량의 주석을 첨가하면 기재의 균일한 코팅과 향상된 마감을 달성하는 데 도움이 됩니다. 핫딥 공정은 베이스 메탈에 인접한 아연-철 합금 층을 생성하는데 다소 부서지기 쉽고 외부 층 접착에 영향을 줄 수 있습니다.
금속 분무 또는 메탈라이징은 화염으로 금속 분말이나 와이어를 녹여 기재 표면에 충돌시키고 코팅과 베이스 메탈 사이의 기계적 결합을 생성합니다. 베이스 메탈 표면은 기계적 결합을 위해 다소 거칠어야 하지만 꽤 두꺼운 코팅을 적용할 수 있습니다.
코팅은 다공성일 수도 있지만 아연이 철과 강철에 양극적이므로 이는 코팅의 내식 능력에 영향을 주지 않습니다. 분무 금속의 다공성 특성은 페인트 유지에도 좋습니다.
카드뮴 도금은 한때 아연 대체재로 사용되어 다양한 자동차 품목에 도금되었습니다. 항공기 제조업체는 희생 보호 특성과 자주 탈부착되는 부품의 천연 윤활성 때문에 지정했습니다.
민물과 바닷물에 잘 견뎌 해양 환경에 특히 적합했습니다. 안전 우려로 도금 재료로서 사용이 수년간 줄어들었지만 여전히 이용 가능합니다. 많은 항공우주 제조업체가 아연-니켈 합금 도금으로 전환했습니다.
크롬 도금은 종종 단순한 장식 목적으로 사용되지만 내식성과 경도를 높여 마모가 우려되는 산업 응용 분야에서 유용합니다. 여기서는 하드 크롬 도금이라고 하며 마모된 부품의 공차 복원에 사용되기도 합니다.
크롬은 강철 가구, 자동차 트림 생산에서 니켈 위에 가장 자주 도금됩니다. 니켈 자체는 보통 구리 위에 도금되며, 이 세 원소 층의 조합은 공기와 수분을 차단하여 기본 금속을 부식으로부터 보호할 뿐, 양극 작용은 없습니다. 따라서 적절한 내식 보호를 위해 도금이 제대로 적용되어야 합니다.
크롬 도금은 육가 크롬으로 알려진 크롬산을 가장 자주 사용하는 전기 도금 공정입니다. 삼가 크롬 욕조(주로 황산크롬 또는 염화크롬 구성)는 산업용으로 또 다른 옵션입니다.
크로메이트는 아연 도금 위에 도포되어 아연을 보호하고, 경우에 따라 금속 색상을 변경하기도 합니다(예: 녹색 또는 검은색 아연 도금).
니켈은 무전해 도금에 유용해서 인기 있는 도금 금속입니다. 니켈 도금은 문손잡이, 커틀러리, 샤워 비품 같은 가정용 제품을 장식과 내마모성 향상을 위해 코팅하는 경우가 많습니다.
니켈 도금은 구리와 알루미늄과 흔히 결합하지만 다양한 금속에 작동하며 크롬의 하부 도금으로도 사용됩니다.
무전해 도금에서 니켈-인 합금이 사용됩니다. 용액 내 인 비율은 2~14% 사이에서 변할 수 있습니다. 높은 인 수준은 경도와 내식성을 향상시킵니다. 낮은 인 수준은 더 높은 납땜성과 자성을 허용합니다.
구리는 높은 전도도와 비용 효율성이 필요한 응용 분야에서 인기 있는 도금 금속입니다. 구리 도금은 위에서 논의한 후속 금속 도금을 위한 스트라이크 코팅 전처리로 자주 사용됩니다.
인쇄 회로 기판 같은 전자 부품용 인기 있는 도금 금속이기도 합니다. 높은 도금 효율과 낮은 재료 비용으로 구리는 도금에 덜 비싼 금속 중 하나입니다.
구리 도금 공정은 알칼리성, 약알칼리성, 산성 세 가지 유형이 있습니다. 높은 알칼리도는 우수한 투입력을 제공하지만 더 낮은 전류 밀도와 강화된 안전 예방 조치가 필요합니다. 보건 검사관들은 알칼리성 구리 욕조의 시안화물을 특정 건강 위험과 연관시켰으므로 이 수준을 모니터링하는 것이 중요합니다.
금은 산화 저항성과 전기 전도도가 높아 귀하게 여겨집니다. 금 도금은 금박이 아닌 금을 사용한다는 점에서 도금과 차이가 있으며, 구리와 은 같은 금속에 이러한 특성을 부여하는 가장 간단한 방법 중 하나입니다. 보석 장식과 전기 커넥터 같은 전자 부품 전도도 향상에 자주 사용됩니다.
구리에 금 도금 시 변색이 문제이며, 니켈 스트라이크로 증착 전 처리하면 가장 쉽게 해결됩니다. 또한 최적 욕조 혼합과 침지 길이 같은 요소를 결정할 때 금의 경도와 순도를 고려하세요.
금처럼 은은 장식적 매력과 향상된 전기 전도도를 요구하는 도금 응용에 사용됩니다. 일반적으로 은은 금보다 저렴하고 구리를 잘 도금하므로 더 비용 효율적인 도금 솔루션입니다.
은 도금을 실행 가능한 도금 솔루션으로 제한할 수 있는 문제로는 습도와 갈바닉 부식이 있습니다. 구체적으로 은 도금은 높은 습도에 노출되는 응용 분야에 적합하지 않습니다. 은은 크래킹과 박리에 취약해 결국 베이스 기재를 노출시킬 수 있기 때문입니다.
주석 도금 강철은 오랫동안 식음료 포장에 사용되어 왔습니다. 내식성 제공 외에도 주석은 무독성이며 강철이 쉽게 성형되도록 돕고(주석이 제공하는 윤활성 덕분에) 용접과 납땜을 쉽게 합니다.
패시베이션 공정은 주석 도금에 식품 등급 오일을 코팅해 래커 접착력도 향상시킵니다. 주석 도금 시트는 안팎 용기 표면이 각자 환경에 더 잘 맞도록 양면에 다른 두께의 주석을 지정할 수 있습니다.
주석 도금은 페인트 캔부터 그리스 통까지 다른 포장 응용에도 사용됩니다. 주석 도금은 거의 항상 핫딥 공정으로 제조됩니다. 주석 도금은 전자 부품 제작에도 사용됩니다.
또 다른 주석 기반 도금인 테른 플레이트는 전통적으로 주석-납 합금을 강철 위에 내식 억제제로 사용했습니다. 도장하고 정기적으로 유지하면 90년 지속되어 주석 지붕에 이상적이었습니다.
오늘날 납은 제거되고 스테인리스강 위에 주석을 도금해 부드러운 파티나가 생기는 내식성 지붕재를 만듭니다. 이 재료는 구리 지붕보다 두 배 오래 지속될 수 있습니다.
로듐은 변색 저항, 스크래치 저항, 빛나고 흰 광택 외관을 제공하는 백금 계열입니다. 로듐 도금은 백금 도금이 필요한 백금 장신구 제작에 특히 흔합니다. 은, 백금, 구리도 로듐 도금의 인기 있는 베이스 메탈입니다.
로듐 도금의 단점은 높은 마모에 노출된 응용 분야에서 로듐의 보호 장벽이 결국 마모되어 변색을 초래하고 몇 년 후 재도금이 필요할 수 있다는 점입니다.
산업기술
단조(Forging)란 무엇인가? 단조는 해머, 프레스, 롤링 등으로 금속에 압축력을 가해 형상을 만드는 제조 공정입니다. 이 압축력은 해머나 다이(Die)를 통해 전달됩니다. 가공 온도에 따라 냉간 단조, 온간 단조, 열간 단조로 나뉩니다. 탄소강, 합금강, 스테인리스강 등 다양한 금속이 단조 가능하며, 알루미늄, 황동, 구리 같은 연질 금속도 단조할 수 있습니다. 단조는 최소한의 소재 손실로 우수한 기계적 물성(높은 피로 강도, 강도)을 가진 부품을 생산하며, 양산성과 특정 물성 구현에 경제적입니다. 대장장이들이 수천 년간 주방
메탈 플레이팅(도금)이란? 메탈 플레이팅은 소재 표면에 얇은 금속층을 입히는 것. 도전성 표면에 금속을 증착시키는 표면 피복 공정입니다. 수백 년 역사를 지닌 기술이자 현대 기술에도 필수적입니다. 장식, 내식성, 납땜성 향상, 경화, 내마모성, 마찰 저감, 도장 밀착성 향상, 전도도 변경, IR 반사율 개선, 방사선 차폐 등 다양한 목적. 주얼리는 은/금 마감 위해 도금 활용. 원자 단위 박막 증착 가능해 나노기술에도 응용. 여러 도금 방식과 변형 존재. 한 방식은 금속 시트로 고체 표면 덮고 열/압력 가해 융합. 다른 기법: 전기
