KR100453508B1

KR100453508B1 - 무광택 금속피막을 도금하는 방법 및 이에 의해 도금된 제품

Info

Publication number: KR100453508B1
Application number: KR10-2002-0014947A
Authority: KR
Inventors: 박형진
Original assignee: 박형진
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2004-10-20
Also published as: KR20030075623A

Abstract

본 발명은 무광택 금속피막을 갖는 제품 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 강철의 표면에 알루미늄과 유사한 광택을 갖는 무광택 금속피막을 도금하는 방법 및 이에 의하여 도금된 제품에 관한 것이다.

본 발명의 무광택 도금 방법은 도금될 소재를 침적탈지하는 단계와, 침적탈지된 소재를 50 내지 60 g/l의 가성소다 용액에서 양극탈지시키는 단계와, 양극 탈지된 소재를 100 내지 120 g/l의 청화소다 용액에서 음극 탈지 시키는 단계와, 음극 탈지된 소재를 유리청화소다 농도 50 내지 60 g/l, 동 농도 70 내지 90 g/l, 온도 50 내지 55 ℃, 전류밀도 2 내지 3 A/dm²의 조건으로 10 내지 15분간 청화동(CuCN) 도금하는 단계와, 상기 청화동도금된 소재를 유산니켈 농도 440 내지 460 g/l, 염화니켈 농도 45 내지 55 g/l, 붕산 농도 65 내지 75 g/l, 온도 45 내지 50 ℃, 4 내지 6 A/dm²에서 10 내지 15분간 진동을 주면서 니켈도금하는 단계와, 상기 니켈도금된 소재를 무수크롬산 250 g/l, 온도 40 내지 50 ℃, 5 내지 7 A/dm²에서 30초 내지 1분간 크롬도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무광택 금속피막을 도금하는 방법 및 이에 의해 도금된 제품{PLATING METHOD FOR LUSTERLESS METAL LAYER AND PRODUCTS COATED BY THE METHOD}

종래 강철 소재의 표면에 부식을 방지하고, 장식을 하기 위하여 도금이 행해지고 있다. 이러한 도금으로는 일반적으로 동-니켈-크롬 도금이 알려져 있다. 동-니켈-크롬의 3층 도금에 있어서, 동 도금은 소재의 평활성을 개선하여 도금의 밀착성을 개선하기 위한 것이다. 니켈도금은 미적감각을 주로하고 내식성을 가미하는 것이다. 크롬도금은 주로 표면에 내마모성을 부여하기 위하여 행해진다. 또한 현재 행하여 지고 있는 대부분의 구리-니켈-크롬 도금은, 시안화 구리도금-광택니켈도금-크롬도금이다.

그러나 장식을 위하여 무광의 니켈의 도금이 필요한 경우가 있으며, 이경우종래에는 광택 니켈 도금을 행한 후, 별도로 무광처리를 하는 경우가 많았다. 또한 종래의 무광 니켈 도금을 할 경우, 입자의 거칠기와 전기 편차에 의한 무광 색상의 불균일, 밀착성의 불량등 균일한 무광을 얻는 데에 어려움이 있었다. 특히, 알류미늄과 유사한 색상의 무광을 얻기 위하여 구리-니켈-크롬 도금을 할 경우, 온도, 전류밀도, 도금시간 등의 조건을 정확히 알 수 없어서, 알루미늄의 질감을 대체하는 강도가 세고, 비용이 저렴한 철강 도금 제품의 활용에 어려움이 있었다.

일반적으로 도금된 표면의 물리적 성질에 영향을 주는 인자로는 전류밀도, 온도, pH, 전해욕의 조성, 첨가제 등이 있다. 이러한 물리적 성질 중에는 광택도 포함되며, 무광택의 도금을 하기 위하여 도금 금속의 석출을 조절하는 것이 요구된다. 전류밀도는 핵의 성장 속도에 영향을 미치며, 저전류 밀도에서 도금된 물질의 결정은 조대하다. 전류밀도를 늘리면 핵의 성장속도는 커져서 미세한 결정의 도금이 되고 광택이 나게 된다. 그러나 전류밀도를 한계치 이상으로 올리면 수소의 발생이 일어나고, 결정의 성장이 방해되어 다공질 해면 모양의 결정이 석출된다. 또한 도금에 있어서 농도를 높이면 일반적으로 치밀한 도금이 되며, 온도를 올리면 이온의 확산이 활발하여져서 비교적 높은 전류에서도 치밀한 도금을 얻을 수 있게된다.

본 발명은 상기와 같은 알류미늄의 색상 및 광택과 유사한 질감을 얻을 수 있는 강철에 대한 구리-니켈-크롬 도금 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 각각의 도금액의 구성과 도금조건으로서의 도금온도와, 전류밀도, 도금시간에 대한 조건을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명에 의한 무광택 금속피막을 제조하는 개략 공정도

본 발명에 의한 무광택 금속피막을 소재에 도금하는 방법은 도금될 소재를 침적탈지하는 단계와, 침적탈지된 소재를 농도 50 g/l 내지 60 g/l의 가성소다 용액에서 양극탈지하는 단계와, 양극 탈지된 소재를 농도 100 g/l 내지 120 g/l의 청화소다 용액에서 음극탈지하는 단계와, 음극탈지된 소재를 농도 50 g/l 내지 60 g/l의 유리청화소다 , 농도 70 g/l 내지 90 g/l의 동 도금액에서, 온도 50 내지 55 ℃, 전류밀도 2 내지 3 A/dm²의 조건으로 10 내지 15분간 청화동(CuCN) 도금하는 단계와, 상기 청화동도금된 소재를 농도 440 g/l 내지 460 g/l의 유산니켈 , 농도 45 g/l 내지 55 g/l의 염화니켈, 농도 65 g/l 내지 75 g/l의 붕산 도금액에서, 온도 45 내지 50 ℃, 전류밀도 4 내지 6 A/dm²의 조건으로 10 내지 15분간 진동을 주면서 니켈도금하는 단계와, 상기 니켈도금된 소재를 농도 250 g/l의 무수크롬산 도금액에서, 온도 40 내지 50 ℃, 전류밀도 5 내지 7 A/dm²의 조건으로 30초 내지 1분간 크롬도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 상기의 도금방법에 의하여 도금된 금속피막을 갖는 제품을 포함한다.

본 발명에 있어서 광택을 조절하기 위한 변수의 변화로는 특히 전류밀도, 전기도금시간, 그리고 도금 온도와 관련된다. 또한 본 발명에 있어서 동, 니켈, 크롬에 의하여 착색된 광택과 색상의 변화는 순수하게 도금 피막에서의 빛의 반사효과와 관련이 있는 것으로서, 이는 피막의 광택 및 색상이 피막의 도금두께 및 결정의 크기와 관련이 있다는 것을 의미한다. 본 발명은 상업적으로 이용가능한 알류미늄의 색상과 질감을 갖는 금속피막 도금에 관한 것으로, 광택은 빚의 반사와 관련이 있고, 빛의 반사는 피막의 두께와 거칠기에 관련이 있다.

이하 본 발명의 실시예를 도1의 공정도를 참조하여 설명한다.

본 발명에 의한 구리-니켈-크롬 도금공정은 침적탈지공정(10), 양극탈지공정 (20), 음극탈지공정(30), 구리도금공정(40), 니켈도금공정(50), 및 크롬도금공정 (60)으로 구성된다. 각 공정의 사이에는 통상적으로 수세공정이 추가 될 수 있다. 수세공정은 도금에 종사하는 당업자에게 있어서 자명한 것으로 설명을 생략한다.

침적탈지공정(10)은 소재의 표면에 부착된 유기물 등의 오염물을 제거하기 위한 공정이다. 탈지액을 넣은 탱크 속에 소재를 침지하는 것으로 화학적 작용과 물리적 작용에 의하여 오염물을 제거한다. 소재가 탄소강인 경우에 아세톤, 벤젠, 알코올, 에테르 등의 용제를 섞은 물에 침적하여 탈지한다.

양극 탈지공정(20)은 소재를 양극으로 해서 전기를 통하는 것으로, 발생하는 산소에 의해서 표면의 오염물을 산화해서 분해하는 공정이다. 이때 사용되는 전해액은 수산화타트륨(NaOH, 가성소다라고도 함) 농도를 60 g/l로 하여 10 내지 20초간 탈지를 행한다.

음극 탈지공정(30)은 금속면에서 발생하는 수소가스에 의해 오염물을 제거하는 것으로, 표면을 활성으로 유지하여 산화물 피막도 이완되게 하며 제거하는 것도가능하게 된다. 이 때 사용되는 전해액은 시안화나트륨(NaCN, 청화소다라고도 함) 농도를 120 g/l로 하여 10 내지 20초간 탈지를 행한다.

동도금공정(40)은 일반적으로 소재 표면의 평활화를 위하여 행하여 진다. 그러나 본 발명에 있어서의 동 도금공정은 알류미늄의 광택 및 색상과 유사한 광택및 색상을 형성하기 위하여 행하여 지는 것으로, 니켈 도금을 위한 무광택의 바탕 기질을 형성하기 위한 것이다. 이러한 동 도금에서는 석출되는 결정의 크기와 형상이 중요하므로 온도, 전류밀도등의 도금조건이 중요하게 된다. 즉, 무광택의 니켈도금 피막을 수용하기 위하여, 적절한 석출 결정의 형상과 표면 거칠기를 갖는 무광택의 동 도금 피막이 형성되도록, 도금온도, 전류밀도, 도금시간등이 조절되어야 한다. 본 발명에 의한 무광택 금속피막을 얻기 위한 도금조건은 농도 70내지 90 g/l의 청화동(CuCN), 농도 50 내지 60 g/l의 유리청하소다(free-NaCN)의 도금욕에서, 도금 온도 50 내지 55 ℃, 전류밀도 2 내지 3 A/dm²의 조건으로 10 내지 15분간 청화동(CuCN) 도금을 하는 것이 바람직하다. 이러한 조건에서 도금된 동 도금의 두께는 최소 8 내지 10 ㎛ 가 되어야 한다.

니켈도금공정(50)은 일반적으로 내식성을 목적으로 금속의 표면에 행하여 지나, 본 발명에 있어서 니켈도금은 내식성의 목적과 함께 알루미늄 광택과 유사한 광택을 얻기위하여 행하여 지는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여는 적절한 도금온도와, 전류밀도, 도금시간이 중요하다. 즉, 석출되는 니켈이 적절한 결정 크기와 표면거칠기를 갖도록 하여야 한다. 본 발명에 의한 무광택 금속피막을 얻기 위한 도금조건은 농도 440 g/l 내지 460 g/l의 유산니켈(NiSO₄6또는7 H₂O), 농도 45 g/l 내지 55 g/l의 염화니켈(NiCl₂6H₂O) , 농도 65 g/l 내지 75 g/l 붕산(H₃BO₃)의 도금욕에서, 도금온도 45 내지 50 ℃, 전류밀도 4 내지 6 A/dm²의 조건으로 10 내지 15분간 진동을 주면서 니켈도금을 하는 것이다. 본 도금법의 특징은 니켈의 농도를 고농도로 하여 석출되는 니켈의 입자를 크게하고 무광택이 되도록 하여 알류미늄의 무광택과 유사한 광택을 내는 점이다.

크롬도금공정(60)은 일반적으로 도금표면에 내마모성을 부여하기 위하여 행하여 진다. 크롬도금욕은 일반적으로 무수크롬산을 사용하고 이것에 황산, 불화물, 규불화물 등의 촉매를 단독 또는 혼합해서 첨가한다. 본 발명에 의한 무광택의 금속표면을 얻기위한 크롬도금의 조건은 농도 240 내지 250 g/l 무수크롬산, 도금온도 40 내지 50 ℃, 전류밀도 5 내지 7 A/dm²의 조건으로 30초 내지 1분간 도금을 하는 것이다.

본 발명에 의한 구리-니켈-크롬 도금 방법은 소재의 표면에 알루미늄의 광택및 색상과 유사한 색상 및 광택을 갖도록 강철의 표면에 도금을 하는 것이 가능하다. 특히 소재의 평활성은 청화동 무광 도금에서 충분히 확보되므로, 니켈도금시 청화동의 무광을 그대로 보존하게 되어 별도의 무광 처리를 하지 않아도 된다. 또한 소재에 청화동에 의한 무광 효과와 니켈에 의한 무광효과가 합성되므로 균일한무광으로 알류미늄 소재의 무광 색상에 근사한 색상을 얻을 수 있다.

또한 본 발명의 도금방법에 의하면 별도의 유기물을 사용하지 않음으로서 유기물 도금액에 의한 환경오염을 방지 할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims

도금될 소재를 침적탈지하는 단계와,

침적탈지된 소재를 농도 50 g/l 내지 60 g/l의 가성소다 용액에서 양극탈지시키는 단계와,

양극 탈지된 소재를 농도 100 g/l 내지 120 g/l의 청화소다 용액에서 음극 탈지 시키는 단계와,

음극 탈지된 소재를 농도 50 g/l 내지 60 g/l의 유리청화소다, 농도 70 g/l 내지 90 g/l의 동 도금욕에서, 도금온도 50 내지 55 ℃, 전류밀도 2 내지 3 A/dm²의 조건으로 10 내지 15분간 청화동(CuCN) 도금하는 단계와,

상기 청화동도금된 소재를 농도 440 g/l 내지 460 g/l의 유산니켈, 농도 45 g/l 내지 55 g/l의 염화니켈 , 농도 65 g/l 내지 75 g/l의 붕산 도금욕에서, 도금온도 45 내지 50 ℃, 전류밀도 4 내지 6 A/dm²의 조건으로 10 내지 15분간 진동을 주면서 니켈도금하는 단계와,

상기 니켈도금된 소재를 농도 240 g/l 내지 250 g/l의 무수크롬산 도금욕에서, 도금온도 40 내지 50 ℃, 전류밀도 5 내지 7 A/dm²의 조건으로 30초 내지 1분간 크롬도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무광택 금속피막을 소재에 도금하는 방법.
상기 제1항의 무광택 금속피막을 소재에 도금하는 방법에 의해서 도금된 금속피막을 갖는 제품.