KR100680131B1

KR100680131B1 - 다층 동 전주도금품의 제조방법

Info

Publication number: KR100680131B1
Application number: KR1020050046345A
Authority: KR
Inventors: 주동근; 조만식
Original assignee: 주동근; 조만식
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2007-02-08
Also published as: KR20060124421A

Abstract

본 발명은 다층 동 전주도금품의 제조방법에 관한 것으로서,

1차원형을 도금하여 전도된 음형의 2차원형을 얻는 단계와; 상기 전도된 음형의 2차원형에 대용 백금도금(IWP)하는 단계와; 상기 대용 백금도금층 위에 코발트 베이스 도금(CBP)하는 단계와; 상기 코발트 베이스 도금층 위에 피로인산 동도금하는 단계(PCP)와; 상기 대용 백금도금층과 코발트 베이스 도금층과 피로인산 동도금층이 차례로 적층된 구성을 가지는 도금층을 전도된 음형의 2차원형으로부터 분리하는 단계와;를 포함하는 다층 동 전주도금방법을 특징으로 하므로,

인체에 무해하고, 경도와 내식성이 크게 향상된다는 이점이 있다.

Description

다층 동 전주도금품의 제조방법{THE METHOD FOR MANUFACTURING THE MULTI-LAYERED COPPER-ELECTROFORMED PRODUCT}

도 1은, 본 발명에 따른 다층 동 전주도금방법에 의해 제조된 도금층의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2는, 본 발명에 따른 다층 동 전주도금방법을 나타내는 공정도이다.

도 3은, 본 발명에 따른 다층 동 전주도금방법을 나타내는 공정도이다.

도 4는, 공기교반의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.

※ 주요 도면부호의 설명

100... 동 도금층

200... 코발트 도금층

300... 백금 도금층

400... 크롬 도금층

500... 홀로그램

본 발명은 다층 동 전주도금품의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 인체에 무 해하며 경도가 높은 다층 동 전주도금품의 제조방법에 관한 것이다.

전주도금이란 전착에 의해 금속제품의 제조 또는 복제품을 만드는 방법이다.

그 대표적인 예로서, 금속염용액의 전해에 의해 모형(원형, master)에 소요의 두께로 금속을 석출시킨 후, 그 전착층을 모형에서 떼어냄으로써 모형과 완전히 반대 모양인 음형의 전도(顚倒)를 얻도록 하는 것이 있다.

상기 전도를 그대로 이용하기도 하지만, 다시 떼어낸 표면에 박리막 처리를 수행하고 동일한 조작을 하여 모형과 완전히 똑같은 제품을 얻는 경우도 있다.

경우에 따라서는 모형에 금속을 두껍게 도금을 하여 그대로 제품화하기도 한다.

굳이 일반 도금과 전주도금을 구별하자면, 보통 도금에서의 전착된 두께가 가 0.001mm∼0.05mm인데 비해, 전주도금은 0.025mm∼25mm까지로 크다는 것이다.

상기 전주도금에 의하면, 전해조건에 따라 금속의 종류, 경도 등을 조절할 수가 있어 광범위한 물리적 성질을 얻을 수 있고, 원형과 거의 오차가 없는 제품을 생산할 수 있으며, 표면상태를 정확히 복제 할 수 있다. 또한, 제품 크기나 형상에 거의 제한이 없으며 고순도의 금속제품을 얻을 수 있다.

이에 따라, 근래에는 시계, 안경, 만년필, 완구류, 및 핸드폰 케이스 등의 표면에 전주도금한 제품이 많이 출시되고 있다.

전주도금용으로서 상용 대표적인 금속으로는 니켈(Ni)을 들 수 있다.

그러나, 니켈의 경우에는 사용자에 따라 니켈 알러지가 유발되어 규제되고 있는 상태이며, 특히 염수나 땀 또는 화장품 등에 니켈이 오염 및 산화되었을 경우 더욱 유해한 경향이 있다.

그리고, 종래 니켈로 전주도금을 수행하면 니켈 도금층의 표면이 매우 거친 경향이 있었다. 이 때문에, 매끄러운 표면을 얻기 위해 통상적으로 두터운 니켈광택도금층을 추가적으로 형성해야 했다. 이로 인해, 홀로그램 위에 상기 니켈광택도금층이 형성되는 경우 홀로그램의 재현력이 크게 떨어지는 단점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 충분한 경도치를 나타내면서도 인체에 무해한 다층 동 전주도금품의 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 홀로그램을 제품의 표면에 적용하는 경우, 재현력을 크게 높일 수 있는 다층 동 전주도금품의 제조방법을 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 다층 동 전주도금방법은,

1차원형을 도금하여 전도된 음형의 2차원형을 얻는 단계와;

상기 전도된 음형의 2차원형에 대용 백금도금(IWP)하는 단계와;

상기 대용 백금도금층 위에 코발트 베이스 도금(CBP)하는 단계와;

상기 코발트 베이스 도금층 위에 피로인산 동도금하는 단계(PCP)와;

상기 대용 백금도금층과 코발트 베이스 도금층과 피로인산 동도금층이 차례로 적층된 구성을 가지는 도금층을 전도된 음형의 2차원형으로부터 분리하는 단계와;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전도된 음형의 2차원형으로부터 상기 대용 백금도금층과 코발트 베이스 도금층과 피로인산 동도금층이 차례로 적층된 구성을 가지는 도금층의 분리 후, 상기 대용 백금도금층 위에 크롬도금하는 단계(CRP)를 추가적으로 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 전도된 음형의 2차원형에서의 크롬도금단계(CRP) 전에 성형단계가 부가적으로 포함될 수 있다.

상기 1차원형의 표면에 홀로그램을 미리 설치하여, 2차원형의 음형 표면과 상기 대용 백금도금층과 코발트 베이스 도금층과 피로인산 동도금층이 차례로 적층된 구성을 가지는 도금층의 표면에 홀로그램이 형성되도록 할 수 있다.

상기 전도된 음형의 2차원형에서의 피로인산 동도금하는 단계(PCP)에서 도금액 내에 메르캅토티아졸을 0.3∼0.5ml/l 포함시켜서 도금작업하면, 경도가 매우 상승된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1에 본 발명의 다층 동 전주도금방법에 따른 도금층 구조가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 하부로부터 0.2∼0.3mm 두께의 동 도금층(100), 0.6∼1.4㎛ 두께의 코발트 도금층(200), 0.08∼0.12㎛ 두께의 백금 도금층(300), 및 0.25∼0.35㎛ 두께의 크롬 도금층(400)이 연속적으로 적층되어, 총 0.25∼0.32mm 두께의 적층 구조로 되어 있다.

상기 동 도금층(100)은 고밀도의 치밀한 결정조직을 가지고 있는 균일하면서 비교적 두꺼운 베이스층이다. 특히, 도금과정에서, 도금액에 메르캅토 티아졸이 적당량 포함되면, 인장강도를 니켈과 유사한 60,000lb/in² 정도까지 얻을 수 있고, 경도 또한 180∼220Hv(비커스 경도) 정도까지 얻을 수 있다.

다음, 상기 코발트 도금층(200)은 백색 바탕의 베이스 도금층으로서, 동과 층간 밀착을 강화하고, 상기 동 도금층(100)에 홀로그램(500)이 부착되는 경우 홀로그램 표면의 경도를 향상시킨다.

또한, 상기 백금 도금층(300)은, 상기 홀로그램 및 다른 도금층에 대하여 내식성을 부여하고 백색의 외면 컬러를 나타내는 층이다. 특히, 염수, 땀 또는 화장품 등에 의해 표면이 오염되는 경우에도 산화를 방지하는 역할을 한다.

또한, 상기 크롬 도금층(400)은 홀로그램(500) 및 하부 도금층을 보호하기 위해, 표면 경도와 내식성을 더욱 크게 향상시키기 위한 도금층이다.

도 2와 도 3에는 본 발명에 따른 다층 동 전주도금품을 제조하기 위한 제조공정에 대한 예가 각각 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 다층 동 전주도금층의 제조공정은, 1차원형을 도금하여 전도된 음형의 2차원형을 얻는 단계와, 상기 전도된 음형의 2차원형에 대용 백금도금(IWP)하는 단계와, 상기 대용 백금도금층 위에 코발트 베이스 도금(CBP)하는 단계와, 상기 코발트 베이스 도금층 위에 피로인산 동도금하는 단계(PCP)와, 상기 대용 백금도금층과 코발트 베이스 도금층과 피로인산 동도금층이 차례로 적층된 구성을 가지는 도금층을 전도된 음형의 2차원형으로부터 분리하는 단계와, 성형단계와, 상기 백금도금층 위에 크롬도금하는 단계(CRP)를 포함하여 구성되어 있다.

상기 1차원형은 동(Cu), 니켈(Ni), 또는 황동으로 구성되어 있으며 소정의 모양을 가지고 있다.

제품의 표면에 홀로그램이 포함되는 경우에는, 상기 1차원형의 표면에 미리 홀로그램을 설치하여 2차원형의 음형 내면에 복사되어 나올 수 있게 한다. 또한, 2차원형의 음형 내면에 후속적인 다층 도금을 하는 경우, 백금도금층의 표면에도 홀로그램이 복사되게 되므로, 최종제품의 표면에 홀로그램이 소정의 모양으로 정확하게 생성된다.

또한, 상기 전도된 음형의 2차원형은, 1차원형에 동, 니켈 또는 황동 등의 금속을 통상적인 방식으로 전주도금함으로써 만들어질 수 있다. 만일, 동으로 2차원형을 만든다면, 후술하는 피로인산 동도금(PCP) 공정을 따르면 된다.

1차원형이나 2차원형으로부터 도금층을 용이하게 분리하기 위해, 원형에는 분리피막제를 도포하는 것이 좋다. 상기 분리피막제로는 중크롬산암모늄을 120∼170g/l 정도로 물에 녹인 것을 사용할 수 있으며, 상기 분리피막제에 1차원형이나 2차원형을 1∼3분간 침지한 후 꺼내서 동 도금까지 순차적으로 도금작업을 수행함으로써 최종 전주제품이 만들어질 수 있다.

이하, 상기 각각의 도금공정에 관하여 상세히 설명한다.

먼저, 대용 백금도금단계(IWP, Imitation White Gold Plating)는 구연산(C₆H₈O₇.H₂O) 70∼90g/l, 구연산칼륨(K₂C₆H₅O₇.H₂O) 60∼80g/l, 염화제1석 5∼15g/l, 황산인듐 0.05∼0.15g/l, PGC(Plating Gold Chemical, 도금용 화학금 또는 청화금) 1∼1.5g/l, 온도 20℃∼35℃, pH 3.5∼4.0, 비중 9∼13Be'(보우메)인 도금액에서, 음극전류밀도 0.3∼1A/dm², 양극전류밀도 1∼4A/dm², 전압 1.2∼3V를 적용하는 것에 의해 이루어진다. 상기 양극은 백금을 도금한 티타늄이 사용될 수 있다.

전술한 도금 조건은 불완전 도금이나 박리현상 등이 발생되지 않고 견고하게 동이 전착되는 범위이다.

여기서, 도금을 보다 활성화하기 위해 도 4에 도시된 바와 같은 공기교반을 적용하도록 한다.

그리고, 도금상태는 Hullcell Test를 통해 분석될 수 있다. 즉, 도금색, 금속성분, 시간당 소모량, 1A/dm²당 석출량 등을 판별할 수 있다.

도금상태의 판별을 통해, 0.08∼0.12㎛의 두께에 이르도록 한다.

다음, 코발트 베이스 도금 단계(CBP, Cobalt Plating)는, 황산코발트 200∼400g/l, 염화암모늄 15∼25g/l, 붕산 60∼70g/l, 핏트 방지제(계면활성제) 0.1∼0.2g/l, 온도 18℃∼27℃, pH 5.0∼7.0인 도금액에서, 음극전류밀도 0.5∼4.5A/dm², 양극전류밀도 1∼4A/dm², 전압 1.5∼6V를 적용하는 것에 의해 이루어지며 코발트 도금을 위한 통상적인 조건이 사용될 수 있다. 상기 양극은 코발트 슬래그 또는 탄소극판이 사용된다.

여기서, 도금을 보다 활성화하기 위해 도 4에 도시된 바와 같은 공기교반을 강하게 적용하도록 한다.

도금상태의 판별을 통해, 0.6∼1.4㎛ 두께의 도금층에 도달하도록 한다.

다음, 피로인산 동도금 단계(PCP, Pyrophosphate Cupric Plating)는, 피로인산동 75∼105g/l, 금속동 22∼36g/l, 피로인산칼륨 280∼380g/l, 질산칼륨 10∼25g/l, 암모니아수 0.2∼3ml/l, CP-3(제품명) 0.1∼0.3g/l, CPS-2(제품명) 0.3∼0.7g/l로 구성되고, 온도 50℃∼60℃, pH 8.2∼9.0, P비(P₂O₇/Cu) 7.0∼8.0인 도금액에서, 음극전류밀도 0.5∼4.5A/dm², 양극전류밀도 1∼4A/dm², 전압 1.5∼6V를 적용하는 것에 의해 이루어진다. 여기서, CP-3는 습윤제, CPS-2는 광택제 등의 보조 첨가제의 제품명이다. 그리고, 양극으로는 순동이 사용될 수 있다.

상기 동도금액에 대하여 메르캅토티아졸을 0.3∼0.5ml 첨가하면 전주 동의 경도가 크게 향상된다. 실제 실험결과, 보통의 동 도금의 경우 150∼160Hv(비커스 경도 기준)를 나타내나, 메르캅토티아졸을 상기 범위 내에서 첨가하면 경도가 180 ∼220Hv의 범위까지 상승하였다.

여기서, 도금을 보다 활성화하기 위해 공기교반 또는 초음파 진동을 통한 교반을 수행하게 되는데, 각반(교반)의 시기를 크게 하는 경우 4∼5배의 고속 전착이 가능하다. 상기 공기교반의 구성은 도 4에 도시된 바와 같으며, 직경 15∼25mm의 PVC 파이프에 공기구멍을 다수 천공한 구조로 되어 있다. 따라서, 도금욕조 외부에서 공기를 불어넣어 도금액 내부를 골고루 휘젖는 것에 의해 교반이 이루어진다.

또한, 상기 도금액은 월 1회 활성탄 처리를 행하고, 주 1회 카본 필터로 여과함으로써 불순물을 제거하도록 한다.

또한, pH를 높일 경우에는 수산화칼륨(KOH)을 첨가하고, 낮출 경우에는 피로인산이나 테트라인산을 첨가하도록 한다.

도금상태의 판별을 통해, 0.2∼0.3mm 두께까지 이르도록 한다.

다음, 크롬도금은 일반적인 크롬도금이나, 아토텍사(ATOTECH 社)의 히이프-25(HEEF-25) 고속경질도금 또는 일반 써전트욕 및 마이카 크롬도금 등에 의해 이루어질 수 있다.

표준도금조건으로는, 크롬산 200∼300g/l, 황산 2.0∼4.5g/l, 온도 55∼60℃인 도금액에서, 음극전류밀도 35∼75A/dm², 양극전류밀도는 음극전류밀도의 1/2, 전 압 9∼15V가 적용될 수 있다. 상기 양극은 주석이나 안치모니 등이 사용될 수 있다. 또한, 도금속도는 전류밀도의 크기에 의해 적절히 조절될 수 있다.

도금상태의 판별을 통해, 0.25∼0.35㎛의 두께에 이르도록 한다.

전술한 도금예들에서, 도금욕조로는 일반적인 P.E나 P.V.C 등의 재질로 구성된 것이면 된다.

한편, 상기 크롬도금하기 전에 도금품을 2차원형으로부터 분리한 상태에서 프레스 등에 의해 성형작업이 이루어지는 것이 좋다.

이와 같은 본 발명에 따른 도금방법에 의해, 휴대폰 케이스나 각종 장식품을 정교하게 제작할 수 있다.

상기한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예들을 나타낼 뿐이며, 첨부된 청구범위에 기재된 사상과 범위 내에서 당업자에 의한 다양한 변경 또는 수정이 있을 수 있다.

상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 베이스 금속이 동으로 구성되어 있어 알러지 등이 유발되지 않으므로 인체에 무해하다는 장점이 있다.

또한, 전술한 다층 구조에 의해 경도와 내식성이 크게 향상되어, 스크래치가 발생되거나 염수나 땀 등에 의해 산화되는 경우를 방지할 수 있다.

또한, 얇은 크롬도금층만 형성되어 있어도 매끄러운 표면이 유지되기 때문에 홀로그램의 재현력이 우수하다.

또한, 원형의 외부표면을 정확하게 구현한 제품을 제조할 수 있다.

Claims

1차원형을 도금하여 전도된 음형의 2차원형을 얻는 단계와;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다층 동 전주도금품의 제조방법.

제1항에 있어서,

상기 전도된 음형의 2차원형으로부터 상기 대용 백금도금층과 코발트 베이스 도금층과 피로인산 동도금층이 차례로 적층된 구성을 가지는 도금층의 분리 후, 상기 대용 백금도금층 위에 크롬도금하는 단계(CRP)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 동 전주도금품의 제조방법.

제2항에 있어서,

상기 크롬도금단계(CRP) 전에 성형단계가 부가적으로 포함되는 것을 특징으로 하는 다층 동 전주도금품의 제조방법.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 1차원형의 표면에 홀로그램을 미리 설치하여, 2차원형의 음형 표면과 상기 대용 백금도금층과 코발트 베이스 도금층과 피로인산 동도금층이 차례로 적층된 구성을 가지는 도금층의 표면에 홀로그램이 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 동 전주도금품의 제조방법.

제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전도된 음형의 2차원형에서의 피로인산 동도금하는 단계(PCP)에서 도금액 내에 메르캅토티아졸을 0.3∼0.5ml/l 포함시켜서 도금작업하는 것을 특징으로 하는 다층 동 전주도금품의 제조방법.