도금의 목적과 역할, 도금의 종류

[1] 도금의 목적 및 종류와 역할

도금은 소재의 표면에 얇은 금속 피막을 형성시키는 표면처리 방법의 일종이다. 알루미늄이나 철 등의 금속 제품의 표면뿐만 아니라 요즘은 수지 등의 비금속 소재에도 표면 처리로 도금이 실시될 수 있는데 도금을 하는 목적으로 크게 아래의 3가지의 목적이 있다.

 

1. 도금의 목적

도금은 금속이나 비금속 물질의 표면에 금이나 은, 니켈, 크롬 등의 얇은 금속을 이용하여 피막을 생성시키는 처리 기술이다. 도금에는 크게 구분하여 3가지의 목적이 있는데 그것은 기능성의 부여・내식성의 부여・장식성의 부여라고 할 수 있다.

 

1) 기능성

기능 도금 이라고 불리우며 전기적 특성이나 열적 특성을 부여하기 위한 도금이다.
도금에 사용할 수 있는 재질은 많고, 각각 서로 다른 특성을 가지고 있으므로, 사용 목적에 알맞는 기능을 추가할 수 있다.
화학적 특성이나 광학 특성, 기계적 특성의 부여·향상도 가능하며 주로 전자 부품에 사용된다.

 

2) 내식성

부식 도금 이라고 불리는 소재가 가지는 약점을 커버하여 부식으로부터 지키려는 것이 목적인 도금이다.
예를 들어 철은 표면처리를 하지 않고 그대로 사용하면 녹이 발생하기 쉬운 금속이다. 점차 내부까지 녹이 진행되면 강도가 크게 떨어지기 때문에 파손되기 쉬우므로 그 약점을 보완하기 위해 표면을 녹에 강한 소재로 덮어 보호한다. 그렇게 함으로써 철의 장점을 살리고 활용할 수 있는 범위를 넓힐 수 있다.
주로 건축 자재나 기계 부품 등에 사용된다.

 

3) 장식성

장식 도금 이라고 불리는데 소재에 귀금속(Au, Pt 등)을 도금하여 외관을 아름답게 마무리하고 보다 부가가치를 높이기 위하여 실시하는 것이 주목적인 도금이다.
소재의 표면을 미려하고 깨끗한 소재로 덮어주는 것으로, 본래의 외형으로부터 크게 개선할 수 있다. 이것은 금속뿐만 아니라 플라스틱에도 사용되며 금속과 같은 광택을 부여하기 위해 적용된다.

 

<원 포인트 레슨>

・도금의 목적은 크게 기능성・내식성・장식성의 부여이다.
・기능 도금은 전기 전도율이나 내마모성 등의 특성을 부여하기 위한 목적으로 한 도금이다.
・방식 도금은 소재를 부식으로부터 지키기 위한 도금이다.
・장식 도금은 제품의 외형을 깨끗(미려)하게 하기 위한 도금이다.

 

도금 https://www.factory-agent.com/articles/sheet_metal/1917/

2. 도금의 종류

도금은 피막이 되는 금속과 어떻게 피막을 형성하는지에 따라 다양한 종류로 나뉜다. 도금은 크게 구분하면건식 도금과 습식 도금으로 나뉜다.

 

건식도금의 종류

건식 도금은 수용액을 사용하지 않고 소재의 표면에 금속 피막을 만드는 방법이다. 도금을 실시하는 방법으로서는, 수용액을 사용하는 습식 도금이 주류 이지만, 건식 도금도 일정한 비율로 사용되고 있다.

 

1) 물리증착

물리 증착은 진공 상태의 공간 내에서 전자빔이나 저항 가열 등에 의해 금속을 가열하고 증발한 금속이 소재의 표면에 금속 피막을 형성하는 방법이다.

 

2) 화학증착

화학 증착은 저진공 상태의 공간에서 도금되는 소재나 공간의 온도를 상승시킨 채로 두고 가스화된 금속을 주입함으로써 화학 반응을 일으켜 금속 피막을 형성하는 방법이다.

 

3) 용융아연도금

용융 아연 도금은 고온에서 녹인 아연에 소재를 담그어 소재의 표면에 아연 피막을 형성하는 방법 이다. 주로 강재의 표면 처리에 사용되고 있는데 녹이나 흠집에 강할 뿐만 아니라, 오랜 시간에 걸쳐 피막이 유지되기 때문에, 경제적으로도 장점이 있는 도금 방법이다.

 

4) 기타

진공 상태의 공간 내에 가스 플라즈마를 발생시켜 도금하고 싶은 소재에 전자빔을 조사하는 이온 플레이팅. 아르곤 등의 불활성 가스를 주입하고 도금하고 싶은 소재와 피막이 되는 금속 사이에 고전압을 가함으로써 피막을 형성하는 스패터링 등의 방법이 있다.

 

습식도금의 종류

습식 도금은 수용액을 사용하여 코팅을 형성하는 방법이다. 도금을 실시하는 방법 중 가장 주류를 이루며 다양한 종류의 습식 도금이 실시된다.

 

1) 전기도금

전기 도금은 습식 도금의 일종이며, 전기도금이란 이름대로 전기의 힘을 사용해 도금을 하는 방법이다. 도금액 속에 피막이 되는 금속과 도금하고 싶은 소재를 담그고, 전기를 흘려 금속 피막을 형성 한다.

 

2) 크롬도금

크롬 도금은 내식성과 장식용의 목적으로 많이 사용된다. 매우 단단한 금속 피막을 얻을 수 있기 때문에 축이나 베어링 등 강도나 내마모성이 요구되는 기계 부품에 자주 사용되고 있다.

 

3) 주석도금

주석 도금은 방청 목적으로 옛날부터 많이 이용되고 있었다. 현재는 납땜성을 향상시킬 목적으로 기판에 실장하는 전자 부품 등에 주석 도금이 자주 사용되고 있다.

 

4) 기타

아름다운 외형뿐만이 아니라 뛰어난 내식성이나 도전성, 납땜성을 가지는 금 도금, 뛰어난 도전성과 항균성을 가진 은 도금, 폭넓은 용도로 사용되는 구리 도금 등 다양한 종류의 도금이 이루어지고 있다.

 

무전해도금(무전해니켈도금)

무전해 도금은 전기를 사용하지 않고 화학적인 힘을 이용하여 도금을 하는 방법이다. 화학 반응에 의해 도금액 속에 있는 금속 이온이 도금하고 싶은 소재의 표면으로 이동하여 금속 피막을 형성 한다.
무전해 니켈은 균일한 피막 두께를 얻기 쉽고, 수지 등의 전기를 통하지 않는 소재에도 도금을 할 수 있다는 특징이 있다.
무전해 도금은 니켈(Ni)의 금속 피막을 형성시키는 무전해 니켈 도금이 자주 사용되고 있다. 니켈은 다양한 특징을 가진 금속이며 강도, 내마모성, 내열성, 자기 특성 등의 용도로 사용되고 있다.

 

화성처리

화성 처리에서는 화학적 방법으로 소재 표면에 피막을 형성한다. 화학약품을 사용하는 것과 전기화학을 응용한 것 등이 있다.

 

파커라이징(인산염 피막 처리)
파커라이징 처리(인산염 피막 처리) 는 내식성이나 도장의 밀착성을 향상시킬 목적으로 화학약품에 강재를 담그거나 스프레이로 분사함으로써 인산염 피막이라고 불리는 화성 피막을 형성 하는 방법이다.

 

크로메이트 처리
크로메이트 처리는 주로 아연 도금의 표면에 행해지고 있는 화성 처리 로, 높은 내식성을 얻을 수 있다. 크롬산염을 포함한 용액에 소재를 담그면 소재 표면에 산화 피막을 형성시킨다. 크로메이트 처리로 형성된 산화 피막에는 자기 수복 작용이 있고, 표면에 흠집이 발생해도 스스로 수리되는 것이 특징이다.

 

알로딘 처리
알루미늄의 내식성이나 도장 등의 밀착성을 향상시키기 위해서 위에서 기술한 크로메이트 처리를 알루미늄에 대해 실시한 경우를 알로딘 처리라고 한다. 알로딘 처리는 일본 파카라이징사의 상품명이다. 알루마이트 처리와 달리 부동태막을 형성하지 않기 때문에 도전성을 갖는 것이 특징이다.

 

사삼산화철 피막
철재의 표면에 사삼산화철 피막이라고 하는 산화 피막을 형성 시킴으로써 부식을 방지하는 방법이다. 색상은 광택있는 검은 색으로 완성되기 때문에 " 검은 염색 처리"라고도 한다. 미스미같은 표준 부품 제조 기업의 제품에 보면 사삼산화철피막을 실시한 부품들이 많이 보일 것이다.

 

양극산화처리(알루마이트처리)

양극 처리는 알루미늄 도금 처리인데 알루마이트 처리라는 호칭이 일반적이다 . 알루미늄을 전기 분해하여 표면을 산화시켜 양극 산화 피막이라고 하는 피막을 형성한다. 알루미늄 자체가 피막으로 변화하기 때문에 우수한 내구성을 갖는 것이 특징이다.

 

3. 도금 처리의 공정

도금을 실시하기 위한 작업 공정으로는 전처리, 도금(본 처리), 후처리의 3단계로 크게 나눌 수 있다. 여기서는 전기 도금을 예로 하여 각 공정에서 어떤 일을 하는지를 살펴보겠다.

 

1) 전처리
전처리 공정에서는 재료 표면에 부착된 먼지나 기름, 녹 등의 이물질을 깨끗하게 제거한다. 이러한 이물질이 남아 있는 상태로 도금을 실시하게 되면 도금으로 형성되는 피막의 밀착성이나 평활성이 나빠지기 때문에 도금 불량의 원인이 된다. 그 밖에도 도금 조 내의 불순물을 제거하거나 재료 표면을 활성화하는 것도 전처리 공정에 포함되어 있다.

 

2) 도금
실제로 도금을 실시하는 공정이다. 도금을 실행하는 방법에는 랙 도금과 배럴 도금이 있다.

랙 도금은 도금하는 소재를 지그(JIG)에 매달아 걸어서 도금액에 담근다. 미리 소재를 지그에 거는 작업이 필요하지만, 소재가 변형될 위험성이 적고, 균일한 막 두께를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

배럴 도금은, 배럴 안에 도금을 하려는 소재를 집어 넣고, 통을 회전시키면서 도금을 실시한다. 소재의 변형이나 막 두께의 편차가 발생할 가능성이 있지만, 한 번에 대량의 소재를 도금할 수 있기 때문에, 비용이 저렴하다는 장점이 있다.

 

3) 후처리
도금 후의 소재를 물로 깨끗하게 세척한 후에 건조시키면, 도금 처리는 비로소 완료된다. 도금의 종류에 따라서 도금 후에 다음과 같은 후처리를 실시하는 경우가 있다.

 

■ 강재를 취약하게 하는 원인이 되는 수소 취성을 방지하는 베이킹 처리(열처리)

■ 아연 도금 후 등에 실시하는 크로메이트 처리

■ 도료 및 방청제 도포

 

후처리 후의 제품은 도금 품질의 검사나 외관 검사를 실시하고 나서 출하된다.

 

4. 도금의 장단점

도금의 장점

피막의 밀착성이 높기 때문에 벗겨지기 어렵다.

도료에 ​​비하면 피막의 강도가 높기 때문에 손상되기 어렵고, 피막을 장기간 유지할 수 있다.

금속 특유의 광택이나 질감을 손쉽게 얻을 수 있다.

금속 특성을 사용하여 다양한 기능을 부여할 수 있다.

방법에 따라서는 미세한 소재나 복잡한 형상으로도 균일한 금속 피막을 형성할 수 있다.

 

도금의 단점

전처리 공정을 시작으로 작업하는 내용이 많아서 시간이 많이 든다.

도금을 하기 위한 설비가 대형이 되기 때문에, 설비의 도입과 유지 관리에 비용이 든다.

소재에 따라 도금할 수 있는 금속 피막에 제한이 있고 도금할 수 없는 소재도 존재한다.