KR100663253B1

KR100663253B1 - 구리와 구리합금에 은도금을 위한 조성물 및 그 조성물을 이용한 도금방법

Info

Publication number: KR100663253B1
Application number: KR1020050048337A
Authority: KR
Inventors: 이병학
Original assignee: (주) 씨에스산업
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2007-01-02
Also published as: KR20060127340A

Abstract

본 발명은 회로차단기 등의 각종 전기기기의 접동접촉자에 사용되는 구리와 구리합금을 은(Ag) 도금하기 위한 조성물(도금액) 및 그 조성물을 이용한 도금방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 시안화합물을 이용하지 않고 은(Ag), 루테늄(Ru), 테프론(PTFE), 탄소(C)를 첨가한 조성물을 조성하여 접동접촉자에 공석시킴으로써 상기 접동접촉자의 통전율, 내마모성, 윤활성 및 기계적 강도를 증가시키는 도금방법에 관한 것이다.

본 발명은 황산은(Ag₂SO₄) 40~80g/ℓ, 황산 암모늄((NH₄)₂SO₄) 140~160g/ℓ, 구연산(C₆H₈O₇) 4~5g/ℓ, 황산 제1철(FeSO₄·7H₂O) 0.3~0.4g/ℓ, 암모니아수(NH₄OH) 2~50㎖/ℓ, 0.5~5㎛ 크기의 입자 탄소(C) 100~150g/ℓ, 루테늄(RuO₄) 1~5g/ℓ, PTFE 0.1~3㎖/ℓ, 광택제 10~20㎖/ℓ, 분산제 1~5㎖/ℓ를 혼합하여 은도금에 사용되는 조성물을 제공하는 것이다.

은(Ag), 루테늄(Ru), 테프론(PTFE), 시안화합물

Description

구리와 구리합금에 은도금을 위한 조성물 및 그 조성물을 이용한 도금방법{A composition for copper and Copper metals of silver-plating and Composition using a plating method}

도 1 은 본 발명에 의하여 도금된 접동접촉자의 측면도

도 2 는 본 발명에 의하여 도금된 접동접촉자의 접촉저항의 측정그래프

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 접동접촉자 2 : 가동접촉자

3 : 고정접촉자

접동접촉자는 회로차단기, 단로(斷路)접촉기, 부하 개폐기 또는 컨넥트(Connect)등, 기계적으로 동작하는 도전부(導電部)를 가진 전기기기에서 가동부(可動部)와 고정부(固定部) 사이에 사용된다.

접동접촉자는 통전을 담당하는 접촉점이 시시각각 접동함으로써 접촉저항은 정지상태보다 불안정하며 저항이 높아진다. 접촉저항이 높아지면 전기저항에 의하여 발열이 발생되어 접촉부는 가열되고, 가열에 의하여 접동접촉자로 사용되는 구리 또는 구리합금은 산화현상이 발생하며, 산화현상에 의하여 접촉저항은 더욱 커지고, 접촉저항의 증가로 산화현상이 더욱 빠르게 진행된다.

상기와 같은 산화현상을 방지하고자, 전류의 저항이 작으며 산화현상이 발생하지 않는 접동접촉자에 도금하였으며, 도금으로는 보통 은 도금을 하였다.

종래의 은 도금 방법으로는 보통 시안화합물이 들어있는 조성물을 사용하였으나 시안화합물은 인체에 치명적인 영향을 미치는 것으로, 최근에는 사용을 점차 줄여가고 있는 실정이며, 시안화합물의 처리방법 또한 여러가지의 방법들이 제안되고 있다.

시안화합물은 KCN, NaCN등의 HCN의 금속염과 폐리시안화카륨, 페로시안화 칼륨등의 시안착염이 있다.

상기 HCN의 금속염은 물속에서 시안이온을 쉽게 유리하는 것으로 독성이 매우 강하고 심한 중독현상을 일으켜 치사율도 매우 높다.

시안착염은 금속착제를 형성한 것으로 비교적 해리하기 쉬운 아연이나 카드뮴 등의 착염이 있는 반면, 동, 코발트, 철 등의 착제는 매우 안정되어 있으므로 독성이 매우 약하다.

시안화합물인 KCN이나NaCN이 경구를 통하여 체내에 들어가면 위산에 의해 HCN을 유리하고, 이것이 체내에서 흡수되어 주로 시토크롬 산화효소(cytochrome oxidase) 구성성분의 철과 결합하여 안전한 착염제를 형성하여 시아노헤모글로빈이 되며, 상기에 의하여 헤모글로빈의 효소운반기능을 저해하여 생체내에 산소를 공급할 수 없게 됨으로써 질식상태가 된다.

또한, 중독증상으로는 현기증, 두통, 의식상실, 경련 등이 있으며 고농도의 경우에는 호흡중추마비에 의한 호흡정지를 일으켜 사망하게 된다.

본 발명은 상기와 같이 인체에 해로운 시안화합물을 사용하지 않고 구리와 구리합금에 은 도금을 할 수 있도록 조성물을 조성하는 것이며, 상기 조성물은 황산은(Ag₂SO₄) 40~80g/ℓ, 황산 암모늄((NH₄)₂SO₄) 140~160g/ℓ, 구연산(C₆H₈O₇) 4~5g/ℓ, 황산 제1철(FeSO₄·7H₂O) 0.3~0.4g/ℓ, 암모니아수(NH₄OH) 2~50㎖/ℓ, 0.5~5㎛ 크기의 입자 탄소(C) 100~150g/ℓ, 루테늄(RuO₄) 1~5g/ℓ, PTFE 0.1~3㎖/ℓ, 광택제 10~20㎖/ℓ, 분산제 1~5㎖/ℓ으로 이루어진다.

본 발명의 목적은 전기용량이 큰 전기 개폐기에서 반복 가동작용을 수행하는 접촉자와 접속판의 도금시 은(Ag)에 루테늄(Ru), 테프론(PTFE), 탄소(C) 입자를 공석시킴으로써, 접촉자와 접속판의 통전율, 내마모성, 윤활성 및 기계적 강도를 증가시키는 것이다.

루테늄(ruthenium)이란 광택이 있는 단단하고 부서지기 쉬운 은백색의 백금속으로 100℃ 이하에서는 모든 산에서 침식되지 않는다.

테프론(TEFLON PTFE)은 비점착성으로 보통 프리머(Primer)와 탑(Top)코팅으로 피막을 형성한다. 이들 제품은 어떤 탄화불소코팅보다 높은 내열성(290℃)을 보여주며, 마찰계수가 매우 낮고, 내마모성, 내화학성 및 내부식성이 우수하다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1 은 접동접촉자의 평면도이며, 도 2 는 접동접촉자의 접촉저항을 측정한 그래프이다.

본 발명은 도 1 내지 도 2 에서 보는 바와 같이 사용되는 접동접촉자의 수명을 길게 하기 위하여 사용되는 도금방법과 상기 도금에 사용되는 조성물(도금액)에 관한 것이다.

상기의 접동접촉자는 보통 구리 또는 구리합금을 사용한다. 구리와 구리합금은 실온에서 장시간 공기 중에 노출되면 산화현상이 발생하며, 또한 온도가 높아지면 산화현상은 더욱 빨리 진행되게 된다.

일반적으로 접동접촉자는 통전을 담당하는 것으로 단락으로 인하여 접촉저항이 높아지며, 접촉저항의 증가로 온도가 상승하게 된다.

상기와 같은 이유로 접동접촉자는 빠른 산화현상이 발생하며, 산화현상에 의하여 접촉저항이 증가하게 되어 산화현상은 급속도로 빠른 진행을 하게 된다.

이와 같은 현상을 방지하기 위하여 접동접촉자를 도금하여 사용하며, 보통 통전율이 좋고 저렴한 은 도금을 하여 사용하게 된다.

구리와 구리합금에 은 도금 방법으로 예전에는 시안화합물이 첨가된 조성물 을 사용하였으나, 본 발명에서는 인체에 해로운 시안화합물이 들어가지 않은 조성물을 제공하는 것이다.

구리와 구리합금에 은 도금시 사용되는 조성물의 조성방법은 다음과 같다.

황산은(Ag₂SO₄) 40~80g/ℓ, 황산 암모늄((NH₄)₂SO₄) 140~160g/ℓ, 구연산(C₆H₈O₇) 4~5g/ℓ, 황산 제1철(FeSO₄·7H₂O) 0.3~0.4g/ℓ, 암모니아수(NH₄OH) 2~50㎖/ℓ, 광택제 10~20㎖/ℓ, 분산제 1~5㎖/ℓ를 골고루 혼합되도록 섞어 혼합물을 만든다.

상기 혼합물에 기계적 성질을 향상 시키기 위하여 0.5~5㎛ 크기의 입자 탄소(C) 100~150g/ℓ, 루테늄(RuO₄) 1~5g/ℓ, 테프론(PTFE) 0.1~3㎖/ℓ을 첨가하여 구리와 구리합금의 은 도금에 사용되는 조성물을 만드는 것이다.

상기의 첨가물인 탄소(C), 루테늄(RuO₄) 및 테프론(PTFE)은 접동접촉자의 기계적 성질인 내마모성, 윤활성 및 기계적 강도를 향상시키게 되어 접동접촉자의 수명을 길게 할 수 있는 것이다.

조성물의 산성도(pH)는 10~10.6으로 유지시킨다.

조성물의 온도를 15~50℃로 유지시키며, 바람직한 조성물의 온도는 20~40℃로 유지시키는 것이 좋다.

조성물의 온도가 일정하게 유지되면 전류 0.5~2A/dm²을 인가시킨다.

상기의 과정이 모두 이루어진 조성물에 피도금체인 접동접촉자의 구성요소를 5~30분간 침식시켜 도금을 한다.

조성물의 성분이 잘 혼합되어 피도금체에 각 성분이 균일하게 도금될 수 있도록 도금시 교반장치를 이용하여 교반시켜 주는 것이 바람직하다.

이와 같은 방법으로 도금된 접동접촉자는 기계적 성질이 매우 향상된다.

도 2 는 접동접촉자에 은(Ag)을 도금한 것과, 은-탄소(Ag-C)을 도금한 것과, 은-루테늄-테프론-탄소(Ag-Ru-PTFE-C)을 도금한 것에 대한 접촉저항을 측정한 것으로 접동접촉자에 은-루테늄-테프론-탄소을 도금한 것이 현저하게 접촉저항이 낮은 것을 알 수 있다.

상기 조성물을 이용한 접동접촉자의 은 도금방법은 다음과 같이 실시예를 통하여 자세히 설명한다.

[실시예]

황산은(Ag₂SO₄) 60g/ℓ, 황산 암모늄((NH₄)₂SO₄) 150g/ℓ, 구연산(C₆H₈O₇) 4g/ℓ, 황산 제1철(FeSO₄·7H₂O) 0.4g/ℓ, 암모니아수(NH₄OH) 20㎖/ℓ, 광택제 20㎖/ℓ, 분산제 5㎖/ℓ의 혼합물에 0.5~5㎛ 크기의 입자 탄소(C) 130g/ℓ, 루테늄(RuO₄) 4g/ℓ, 테프론(PTFE) 2㎖/ℓ이 첨가된 조성물을 만든다.

조성물의 산성도(pH)는 10~10.6으로 맞춘다.

상기 조성물의 온도를 30℃로 유지시킨다.

조성물에 전류 1.5A/dm²을 인가시킨다.

조성물에 첨가된 혼합물이 균일하게 교반될 수 있도록 교반장치를 이용하여 교반을 시켜준다.

상기 조성물속에 준비된 피도금체인 접동접촉자의 구성요소를 20분간 침식시켜 도금을 한다.

상기와 같은 방법으로 도금을 하면 은 합금도금의 두께는 10~15㎛가 도금이 이루어진다.

이때, 탄소(C)와 루테늄(Ru) 및 테프론(PTFE)의 공석량은 탄소(C) 7~9%, 루테늄(Ru) 1~3%, 테프론(PTFE) 0.1~0.5%이다.

상기와 같이 조성된 도금액인 조성물을 사용함으로써 인체에 치명적인 시안화합물을 사용하지 않고 도금을 하여 유독성 물질로 인한 공해 문제를 감소시킬 수 있는 것이다.

또한, 도금시 은(Ag)에 루테늄(Ru), 테프론(PTFE), 탄소(C) 입자를 공석시킴으로써, 접촉자와 접속판의 통전율, 내마모성, 윤활성 및 기계적 강도를 증가시킬 수 있는 것이다.

Claims

은 도금에 사용되는 조성물에 있어서,

황산은(Ag₂SO₄) 40~80g/ℓ, 황산 암모늄((NH₄)₂SO₄) 140~160g/ℓ, 구연산(C₆H₈O₇) 4~5g/ℓ, 황산 제1철(FeSO₄·7H₂O) 0.3~0.4g/ℓ, 암모니아수(NH₄OH) 2~50㎖/ℓ, 0.5~5㎛ 크기의 입자 탄소(C) 100~150g/ℓ, 루테늄(RuO₄) 1~5g/ℓ, 테프론(PTFE) 0.1~3㎖/ℓ, 광택제 10~20㎖/ℓ, 분산제 1~5㎖/ℓ를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 구리와 구리합금에 은도금을 위한 조성물.
황산은(Ag₂SO₄) 40~80g/ℓ, 황산 암모늄((NH₄)₂SO₄) 140~160g/ℓ, 구연산(C₆H₈O₇) 4~5g/ℓ, 황산 제1철(FeSO₄·7H₂O) 0.3~0.4g/ℓ, 암모니아수(NH₄OH) 2~50㎖/ℓ, 0.5~5㎛ 크기의 입자 탄소(C) 100~150g/ℓ, 루테늄(RuO₄) 1~5g/ℓ, 테프론(PTFE) 0.1~3㎖/ℓ, 광택제 10~20㎖/ℓ, 분산제 1~5㎖/ℓ를 혼합한 조성물과,

상기 조성물의 온도를 20~40℃로 유지시키고 조성물에 전류 0.5~2A/dm²을 공급하여 도금하는 것을 특징으로 하는 구리와 구리합금의 도금방법.