KR0143483B1 - 도금층 니켈석출비 및 밀착성을 향상시키는 아연-니켈합금 전기도금용액 - Google Patents

도금층 니켈석출비 및 밀착성을 향상시키는 아연-니켈합금 전기도금용액

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KR0143483B1 KR1019950011497A KR19950011497A KR0143483B1 KR 0143483 B1 KR0143483 B1 KR 0143483B1 KR 1019950011497 A KR1019950011497 A KR 1019950011497A KR 19950011497 A KR19950011497 A KR 19950011497A KR 0143483 B1 KR0143483 B1 KR 0143483B1
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Abstract

본 발명은 아연-니켈 합금 전기도금용액에 관한 것으로, 염화아연과 염화니켈을 주성분으로 하고, 여기에 염화칼륨, 염화나트륨, 염화바륨 및 염화암모늄등을 전도보조제로 사용한 도금욕에, 첨가제로 아릴알콜계 알콜을 적정범위로 첨가하므로서, 도금시 도금충의 니켈석출비 및 밀착성을 향상시킬 수 있는 아연-니켈 합금 전기도금용액을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 아연이온 농도 : 1.0-2.0mol/l, 니켈이온 농도 : 0.15-0.5mol/l, 염소이온농도 : 5.0-9.0mol/1, 나머지 물로 조성되는 도금액에 아릴알콜계 알콜을 첨가하여 상기 염소이온과 아릴알콜계 알콜과의 몰농도비가 1:0.0005-0.05 범위가 되도록 조정한 것을 특징으로 하는 도금층 니켈 석출비 및 밀착성을 향상시키는 아연-니켈 합금 전기도금용액을 제공함을 그 요지로 한다.

Description

도금층 니켈석출비 및 밀착성을 향상시키는 아연-니켈합금 전기도금용액
본 발명은 아연-니켈 합금전기도금 용액에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 강판을 전기도금하여 표면에 아연-니켈 합금 도금층을 형성시 도금층의 니켈 함량대 도금용액의 니켈함향의 비(이하, '니켈 석출비'라 한다)를 증가시켜 도금층의 내식성을 향상시키고, 강판과 도금층간의 밀착성을 향상시킬 수 있는 아연-니켈 합금전지도금용액에 관한 것이다.
철을 부식으로 부터 보호하기 위하여 종래부터 전기아연 도금법이 사용되어 왔으며, 가전, 자동차, 건설 등등의 분야에 기본 소재로서 널리 사용되어져 왔다. 그러나 가혹한 분위기하에서 특히 전기아연 도금강판의 내식성을 확보하기 위해서는 아연 도금층의 두께를 증가시켜야 하며 이로 인하여 비용의 증가와 더불어 밀착성, 가공성등의 품질에 좋지 않은 영향을 주게 되었다. 따라서 이러한 문제점을 개선을 위한 여러가지 방법중의 하나로서 아연-니켈 합금전기 도금이 개발되었다.
아연-니켈 합금전기도금에 사용되는 도금욕의 성분으로는 여러 종류가 제안되어 있으며, 그중 산성욕을 기본으로 한 도금욕 방식이 일반적으로 널리 사용되고 있다.
산성욕에는 황화물욕을 기본으로 하는 것과 염화물욕을 기본으로 하는 것등이 있다. 염화물욕은 황화물욕에 비하여 전기 전도도가 우수하여 고전류가 밀도도금이 가능하고, 용해성 양극을 사용하며, 불용성 양극을 사용하는 황화물욕에 비하여 도금액 농도관리가 편리하고 비용이 적게 들기 때문에 주로 염화물욕을 이용한다.
아연-니켈 합금 전기도금에서 내식성, 용접성, 가공성등이 양호한 아연-니켈 합금도금층중의 니켈 함량은 10-20%인 것으로 알려져 있다.
그러나 통상의 아연-니켈 합금도금시에는 도금층의 니켈 함량이 도금액의 니켈 함량보다 낮게 되어 (도금층의 니켈 함량 : 10-20% 비정상형 전착 거동을 나타내게 된다.
따라서 도금층의 니켈함량을 상기 범위로 확보하기 위하여 일반적으로 도금용액의 니켈농도를 높이거나, 전도제 농도 및 도금액의 온도등을 증가시키는 방법을 사용하지만, 이로 인하여 도금의 비용이 증가하거나, 홈의 발생에 의하여 작업성 환경이 열악해지는 단점이 있다. 이와같은 방법들중 몇가지를 예를들면 영국특허 189,258, 미국특허 4,597,838, 및 일본 특공소 58-55585가 대표적이다.
영국특허 189,258는 아연-니켈 합금전기 도금시 첨가제로서 아로마틱 슬포닉(Aromatic Sulfonic)나 아로마틱 슬폰아마이드(Aromatic Sulfonamids), 아로마틱 슬폰이미드(Aromatic Sulfonimides) 및 아세틸렌 알코올(Acethylenes alcohol;propargyl alcohol) 등을 사용하므로서, 도금층의 연성 및 적정전류 밀도 범위를 증가시키거나 도금층의 니켈함량을 향상시키는 효과를 얻을 수 있으나, 도금층의 니켈 함량 증가효과가 미미하고 전류효율을 저하시키는 단점이 있다.
미국특허 4,597,838은 아연을 기본윽로 니켈, 코발트, 철 등을 단독이나 혼합으로 합금 전기도금하는 계에서 에틸렌옥사이드(ethylene Oxide), 프로필렌옥사이드(Propylene Oxide), 글리콜(glycohol), 부틸렌 옥사이드(Butylene Oxide) 및 알콕시레이션(alkoxylation)이나 폴리하이드록시(Polyhydroxy)등을 첨가하므로서 도금층의 입자를 미세화시키고 아연합금층의 합금화 원소의 석출률을 증가시킨다고 하였으나, 전류효율을 떨어드리고 밀착성이 불량한 결점이 나타난다.
일본특공소 58-55585는 염화 아연과 염화 니켈을 주성분으로 한 도금용액에 각종 염화물을 1종 혹은 2종 이상 첨가시 나타나는 도금층의 양호한 표면 외관 향상에 관한 것이나, 도금층의 니켈함량을 감소시키는 문제점이 있다.
이에, 본 발명자는 상기한 문제점들을 개선할 뿐만 아니라 도금층의 니켈 석출비 및 밀착성을 향상시킬 수 있는 아연-니켈 합금도금 용액을 제조하기 위하여 연구와 실험을 행하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것이다.
본 발명은 염화아연과 염화니켈을 주성분으로 하고, 여기에 염화칼륨, 염화 나트륨, 염화바륨 및 염화암모늄등을 전도 보조제로 사용한 도금욕에, 첨가제로 아릴알콜계 알콜을 적정범위로 첨가하므로서, 도금시 도금층의 니켈 석출비 및 밀착성을 향상시킬 수 있는 아연-니켈 합금 전기도금용액을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 아연이온 농도 : 1.0-2.0mol/l, 니켈이온농도 : 0.15-0.5mol/l, 염소이온농도 : 5.0-9.0mol/l, 나머지 물로 조성되는 도금액에 아릴알콜계 알콜을 첨가하여 상기 염소이온과 아릴 알콜계 알콜과의 물농도비가 1:0.0005-0.05 범위가 되도록 조정한 도금층 니켈 석출비 및 밀착성을 향상시키는 아연-니켈 합금 전기도금용액에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여 도금용액을 상기와 같이 조성되도록함이 바람직한데, 그 이유는 다음과 같다.
아연이온은 그 농도가 1.0몰/리터 이하에서는 도금층에 검게 그을리는 자국(버닝)을 일으키고, 2.0몰/리터 이상에서는 분말형태의 도금층이 형성되어 도금층의 밀착성이 저하되기 때문에 도금액의 아연 이온농도는 1.0-2.0몰/리터로 유지되는게 바람직하다. 이때, 아연이온농도는 염화아연을 이용하여 조절함이 바람직하다.
니켈이온은 그 농도가 0.15몰/리터 이하에서는 도금층중 니켈함량을 10퍼센터 이상 함유하기가 어려워 내식성이 저하되고, 0.5몰/리터 이상에서는 도금층의 니켈 함량이 20퍼센터 이상이 되어 가공성 및 내식성을 저하시키기 때문에 도금액중 니켈이온 농도는 0.15-0.5몰/리터로 한정하는게 바람직하다. 이때, 니켈이온 농도는 염화니켈을 이용하여 조절함이 바람직하다.
염소이온은 그 농도가 5.0몰/리터 이하에서는 전기전도도의 감소로 버닝현상의 발생되고, 9.0몰/리터 이상에서는 용해도 한계에 도달하게 되어 염화칼륨등이 석출되기 때문에 염소이온의 농도는 5.0-9.0몰/리터로 한정하는게 바람직하다. 이때, 염소이온 농도는 염화칼륨, 염화나트륨 및 염화바륨과 같은 전도보조제중 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용하여 조절함이 바람직하다.
염소이온과 아릴 알콜계 알콜과의 몰 농도비가 1:0.0005 이하에서는 도금층의 니켈 함량의 증가 효과가 없고, 1:0.05 이상일 경우에는 도금층의 밀착성이 떨어지며 버닝 현상을 나타내므로 염소이온과 아릴 알콜계 알콜과의 몰농도비는 1:0.0005-0.05 범위로 제한함이 바람직하다. 이때, 아릴 알콜계 알콜은 1.2 프로펜올(2-propen-1-ol), 1.3 프로펜올(1-propenol-3) 및 비닐카비놀(Vinylcarbinol)중 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용함이 바람직하다.
한편, 본 발명에서는 상기와 같이 조성되는 아연-니켈 합금 전기도금용액을 pH : 1.5-5.5, 온도 : 40-70℃, 전류밀도 : 40-200A/d㎡ 범위로 유지시킨 상태에서 강판을 0.5-2.5m/sec의 속도범위(도금액과 음극의 상대유속)로 이동시키면서 전기도금하여 아연-니켈 합금 전기도금강판을 제조함이 바람직하며, 그 이유는 다음과 같다.
도금액의 pH가 1.5 이하에서는 수소발생에 의한 도금효율이 떨어지고 표면이 어두워지며, 5.5 이상에서는 금속이온이 수산화물로 침전하게 되고 도금층 표면이 노랗고 반광택 현상이 나타나기 때문이다.
도금액의 온도가 40℃ 이하에서는 염화칼륨등의 용해도가 떨어지며 도금층의 색상이 어둡고 도금층의 밀착성이 떨어져서 박리현상이 나타난다. 또한 도금층의 온도가 70℃ 이상이 되면 도금액의 증발에 의한 작업 환경이 열악해지며, 설비의 부식도 촉진되기 때문이다.
도금액의 전류밀도가 40A/d㎡ 이하에서는 도금층의 광택이 저하되며, 200A/d㎡ 이상에서는 버닝 현상이 나타나기 때문이다.
도금유속에 있어서 강판과의 상대 유속이 0.5m/sec 이하에서는 적정 전류밀도 범위가 협소하게 되며 전류밀도가 높은 영역에서 도금결정립이 조대화해지고 버닝현상이 발생하며, 2.5m/sec 이상은 실용설비상 확보하기 어려운 유속에 해당되기 때문이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
냉연강판을 소지금속으로 하여 하기표 1에 나타난 도금액 조성 및 도금조건으로 도금량 30g/㎡ 되도록 아연-니켈 합금을 도금한 후, 도금용액과 도금재의 니켈 함량비(니켈 석출비) 및 밀착성을 측정하고 그 결과를 하기표 2에 나타내었다.
이대, 아연이온농도는 염화아연을, 니켈 이온 농도는 염화니켈을, 염소이온 농도는 염화칼륨을 이용하여 조절하였으며, 아릴 알콜계 알콜로서는 1.2 프로펜올(2-propen-1-ol)을 사용하였다.
*** 도금층의 밀착성 : 양호 0 <--- 밀착성 ---> 5 불량
상기표 2에 나타난 바와같이, 본 발명의 범위에 부합하는 발명예(3-11, 17-25)의 경우에는 본 발명의 범위를 만족하지 못하는 비교예(1-2, 12-16, 26-28)의 경우에 비하여 도금층의 니켈함량(니켈석출비)가 증가되며, 도금밀착성 또는 양호함을 나타내고 있음을 알 수 있다.
상술한 바와같이, 본 발명은 염화물계의 아연-니켈 합금 전기도금용액에서 그 성분을 적절히 제어하므로서 도금층의 니켈 석출비 및 밀착성이 우수한 아연-니켈 합금 전기도금강판을 제조할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 아연이온 농도 : 1.0-2.0mol/l, 니켈이온 농도 : 0.15-0.5mol/l, 염소이온농도 : 5.0-9.0mol/l, 나머지 물로 조성되는 도금액에 아릴알콜계 알콜을 첨가하여 상기 염소이온과 아릴알콜계 알콜과의 몰농도비가 1:0.0005-0.05 범위가 되도록 조정한 것을 특징으로 하는 도금층 니켈 석출비 및 밀착성을 향상시키는 아연-니켈 합금 전기도금용액
  2. 제1항에 있어서, 상기 아릴알콜계 알콜은 1.2 프로펜올(2-propen-1-ol), 1.3 프로펜올(1-propenol-3), 및 비닐카비놀(vinylcarbinol) 중 선택된 1종 또는 2종 이상 인것을 특징으로 하는 도금층 니켈석출비 및 밀착성을 향상시키는 아연-니켈 합금전기도금용액
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