KR100793840B1 - 코발트 혼합 전해도금액 및 이를 이용한 코발트 혼합도금액 코팅제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코발트 혼합 전해도금액 및 이를 이용한 코발트 혼합 도금액 코팅제품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 황산코발트, 염화코발트, 질산코발트 및 초산코발트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 코발트 2~500g/ℓ, 염화물 5~100g/ℓ 및 붕산 10~100g/ℓ를 포함하는 것을 특징으로 하는 코발트 혼합 전해도금액 및 이를 이용한 코발트 혼합 도금액 코팅제품에 관한 것이며, 본 발명에 의한 코발트 혼합 도금액 코팅제품은 기존의 제품에 비해, 표면 광택 및 기계적 강도가 뛰어나고, 내마모성, 내구성이 향상되어 표면이 개선된다는 효과가 있다.

코발트, 전해도금액

Description

코발트 혼합 전해도금액 및 이를 이용한 코발트 혼합 도금액 코팅제품{Cobalt electro plating solution and products coated thereby}

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 코발트 도금 후 도금상태를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 코발트 도금 후 도금두께를 측정한 그래프를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 비교예에 의한 니켈 도금 후 도금두께를 측정한 그래프를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 코발트 텅스텐 도금 후 염수 테스트를 실시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 비교예에 의한 니켈 도금 후 염수 테스트를 실시한 도면이다.

본 발명은 코발트 혼합 전해도금액 및 이를 이용한 코발트 혼합 도금액 코팅제품에 관한 것이다.

일반적으로 전해도금은 전기도금이라고도 하며, 도금하고자 하는 금속을 음극으로 하고 전착시키고자 하는 금속을 양극으로 하여, 전착시키고자 하는 금속의 이온을 함유한 전해액 속에 넣고, 통전하여 전해함으로써 원하는 금속이온이 물건의 표면에 전해석출하는 것을 이용한 것이다. 따라서, 도금하고자 하는 물건은 전도성이 뛰어나야 하므로, 금속제품에 대해서는 별문제가 없으나, 비금속일 경우에는 전착시키고자 하는 물건의 표면에 미리 흑연가루 등을 칠해야 한다.

종래의 코발트 및 코발트 합금의 도금은 무전해 도금방법이 주로 사용되었으며, 상기 무전해 도금방법은 도금시 도금두께에 제한을 두어, 도금두께가 너무 두꺼울 경우, 크랙이나 잔사 등으로 인한 제품의 제한성이 있었다.

또한, 도금에 필요한 비용 역시 고가여서 쉽게 사용하기 어려웠으며, 도금시 사용하는 도금액의 내구성이 떨어져 오랜 시간 동안 작업을 할 경우, 도금액이 쉽게 분해된다는 문제점이 있었다.

그러나, 본 발명에서 사용하는 전해방식에 의한 도금은 종래의 무전해 도금과는 달리 매우 안정한 상태를 유지시키며, 도금액의 석출 형태 역시 종래의 무전해 도금방식과는 다른 기술로써 보다 쉽게 접근할 수 있다. 예를 들어, 코발트에 텅스텐을 추가로 함유시켰을 때, 석출염에 지장을 주지 않을 경우 기계적인 강도가 일반 코발트에 비해 약 1.5배 정도 상승시킬 수 있을 뿐 아니라, 후도금시 무전해 도금과는 달리 표면활성력이 매우 뛰어난 것으로 나타났다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 금속 또는 플라스틱 제품을 도금할 시, 본 발명에 의한 도금액을 사용하여 제품의 경도나 내마모성이 개선될 뿐 아니라, 제품의 광택이 뛰어나 장식적인 용도로 사용할 수 있도록 하는 코발트 혼합 전해도금액 및 이를 이용한 코발트 혼합 도금액 코팅제품을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 코발트 혼합 전해도금액은 황산코발트, 염화코발트, 질산코발트 및 초산코발트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 코발트 2~500g/ℓ, 염화물 5~100g/ℓ 및 붕산 10~100g/ℓ를 포함한다.

이때, 상기 염화물은 코발트염 또는 전도염이며, 상기 코발트염은 염화코발트 또는 황산코발트 염이며, 상기 전도염은 염화암모늄, 염화나트륨 및 염산에서 선택된 하나이다.

또한, 상기 도금액은 붕산, 초산소다 및 초산가리에서 선택된 하나의 완충제 2~100g/ℓ를 더 포함한다.

또한, 상기 도금액은 구연산, 사과산, 프로피온산, 마론산, 주석산 및 롯셀염에서 선택된 하나 이상의 착화제 45~400g/ℓ를 더 포함한다.

또한, 상기 도금액은 광택제 0.05~2.2g/ℓ를 더 포함할 수 있으며, 상기 광택제는 술폰산 계열의 술폰산 소다, 사카린 술포네이트 함유염 및 알데이드 케톤 계열의 물질에서 선택된 하나이다.

또한, 상기 도금액은 텅스텐, 티타늄 및 몰리브덴을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나를 4~350g/ℓ 더 포함한다.

본 발명은 상기 도금액을 사용하여 휴대폰 및 플라스틱 제품의 외면을 코팅하는 것을 특징으로 하는 코발트 혼합 도금액 코팅제품을 제공한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 코발트 혼합 전해도금액은 황산코발트, 염화코발트, 질산코발트 및 초산코발트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 코발트 2~500g/ℓ, 염화물 5~100g/ℓ, 붕산 10~100g/ℓ를 포함한다.

상기 염화물로는 코발트염 또는 전도염이 있으며, 이중 상기 코발트염은 염화코발트 또는 황산코발트 염을 사용하며, 상기 전도염은 염화암모늄, 염화나트륨 및 염산 등의 염화물을 함유하고 있는 용액을 사용한다.

도금액의 pH는 약 3.2~5.0인 것이 바람직하며, pH 유지를 돕기 위한 완충제는 붕산, 초산소다 및 초산가리 등과 같은 물질로부터 선택될 수 있다.

코발트 합금일 경우, 착화제를 사용할 수 있으며, 상기 착화제로는 텅스텐, 티타늄 및 몰리브덴 등을 공석하기 적당한 구연산, 사과산, 프로피온산, 마론산, 주석산 및 롯셀염 등이 바람직하다.

또한, 광택의 목적으로 두껍게 도금할 시 사용되는 광택제로는 술폰산 계열의 술폰산 소다 및 사카린 술포네이트 함유염인 것이 바람직하며, 기타 알데히드 케톤 계열의 물질이 사용될 수도 있다.

또한, 코발트 합금시 사용되는 텅스텐은 삼산화텅스텐 또는 텅스텐산소다이며, 티타늄으로는 염화티타늄 또는 황산티타늄이며, 몰리브덴으로는 몰리브덴산 암모늄 또는 몰리브덴산 소다이다. 이들은 코발트의 경도보다 높은 금속을 합금화시 켜 기계적 화학적 안정성을 갖게 하는 특징이 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 1: 코발트 도금 후 도금 상태 관찰

증류수에 황산코발트 250g/ℓ를 용해한 후, 여기에 염화나트륨 15g/ℓ, 염화칼륨 15g/ℓ, 염화암모늄 25g/ℓ, 붕산 65g/ℓ, 술폰산소다 0.03mol/ℓ, 1-3브텐디올 0.02mol/ℓ을 용해하여 도금액을 제조한 후, 상기 도금액에 전처리된 피도금물을 침지하여 전해도금을 실시하였다.

본 실시예 1에 의하여 도금된 상태가 도 1에 나타나 있다.

실시예 2: 코발트 도금 후 도금두께 측정

증류수에 황산코발트 300g/ℓ를 용해한 후, 여기에 염화코발트 25g/ℓ를 녹인다. 그리고, 증류수에 염화나트륨 70g/ℓ 및 붕산 65g/ℓ를 각각 다른 용기에 녹인 후, 이를 모두 혼합하여 약 1ℓ의 도금액을 제조한 후, 상기 도금액에 전처리된 피도금물을 침지하여 전해도금을 실시하면서 전류밀도별 석출효율을 측정하였다.

측정된 피도금물의 도금두께가 아래 표 1에 나타나 있으며, 이를 도시한 그래프가 도 2에 나타나 있다.

전류밀도 (ASD)	7.6	5.8	4	2.5	1.5	0.9	0.3
도금두께 (㎛)	6.2	4.9	4.3	3.4	2.6	1.9	1.3

비교예 2: 니켈도금 후 도금두께 측정

증류수에 유산니켈 300g/ℓ를 용해한 후, 여기에 염화니켈 및 붕산을 각각 45g/ℓ씩 용해하여, pH가 4.5인 약 1ℓ의 도금액을 제조한 후, 상기 도금액에 전처리된 피도금물을 침지하여 전해도금을 실시하면서 전류밀도별 석출효율을 측정하였다.

측정된 피도금물의 도금두께가 아래 표 2에 나타나 있으며, 이를 도시한 그래프가 도 3에 나타나 있다.

전류밀도 (ASD)	7.6	5.8	4	2.5	1.5	0.9	0.3
도금두께 (㎛)	11.3	9.0	6.9	5.5	4.0	2.5	1.4

상기 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 코발트 도금을 행한 실시예 2의 경우, 니켈 도금을 행한 비교예 2에 비하여 도금두께가 약 54.867% 떨어질 수 있다. 그러나, 도금두께의 편차는 코발트 도금을 행한 실시예 2의 경우가 니켈 도금을 행한 비교예 2에 비하여 54.867% 정도의 낮은 편차를 나타내고 있음을 알 수 있다.

도금두께는 일반적으로 도금시간을 조절함으로써 조정이 가능하나, 편차적인 부분에서 코발트 도금이 니켈 도금보다 쉽게 조절이 가능하므로, 정밀 금형이나 핸드폰과 같이 정밀한 도금물의 부분을 도금할 시, 코발트 도금방법을 사용하는 것이 보다 적합함을 알 수 있다.

즉, 도금두께의 편차로 인하여 조립이나 사상이 어려웠던 부품들의 도금을 실시할 때, 코발트 도금방법을 사용하면 문제점을 해결할 수 있다는 점에서 니켈 도금보다 안정하다고 할 수 있다.

실시예 3: 코발트 텅스텐 도금 후 염수분무 테스트

증류수에 황산코발트 120g/ℓ 및 염화코발트 12g/ℓ를 용해한 후, 구연산 소다 45g/ℓ, 롯셀염 70g/ℓ, 염화암모늄 70g/ℓ, 텅스텐산 소다 180g/ℓ을 용해하고, 여기에 비이온계 계면활성제 0.01mol/ℓ를 투여하여 도금액을 제조한 후, 상기 도금액에 전처리된 피도금물을 침지하여 전해도금을 실시하였다.

그리고, 상기와 같이 도금된 피도금물에 염수를 분무한 후, 그 상태를 관찰하였다.

이때, 상기 염수는 증류수에 염화나트륨(NaCl) 50g/ℓ를 용해하여 제조된 것이고, 상기 염수를 35~45℃의 온도에서 72시간 동안 피도금물에 분무하여 테스트를 실시하였다.

본 발명에서 첨가된 상기 텅스텐산 소다는 텅스텐 고유의 내식성 및 내산화성을 바탕으로 기존의 니켈도금에 비하여 뛰어난 외부표면을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 실험결과가 도 4에 도시되어 있다.

비교예 3: 니켈 도금 후 염수분무 테스트

증류수에 유산니켈 240g/ℓ, 염화니켈 60g/ℓ 및 붕산 55g/ℓ를 용해하여 도금액을 제조한 후, 상기 도금액에 전처리된 피도금물을 침지하여 전해도금을 실시하였다.

그리고, 상기와 같이 도금된 피도금물에 염수를 분무한 후, 그 상태를 관찰하였다.

이때, 상기 염수는 증류수에 염화나트륨(NaCl) 50g/ℓ를 용해하여 제조된 것이고, 상기 염수를 35~45℃의 온도에서 72시간 동안 피도금물에 분무하여 테스트를 실시하였다.

상기와 같은 실험결과가 도 5에 도시되어 있다.

상기와 같은 염수분무 테스트는 도금이 완료된 제품에 염수를 분무한 후 관찰함으로써, 제품의 소재와 도금층의 부식 진행사항을 외관상으로 확인할 수 있는 실험이다.

도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 코발트 텅스텐 도금 후 염수를 분무한 실시예 3의 경우(도 4 참조)는 제품의 표면이 매끈하며 안정된 것을 알 수 있는 반면, 니켈 도금 후 염수를 분무한 비교예 3의 경우(도 5 참조)는 실시예 3과 비교하여 표면이 고르지 않을 뿐 아니라 색상 또한 어두운 것을 알 수 있다.

즉, 상기와 같은 염수분무 테스트에서도 알 수 있는 바와 같이, 니켈도금에 비하여 본 발명의 코발트 도금이 보다 안정적이며 광택이 뛰어난 외부 표면을 제공함을 알 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명에 의한 코발트 혼합 전해도금액은 전주욕 방법으로 휴대폰 장식 등에 니켈 대용으로 사용이 가능하며, 또한, 플라스틱 도금이나 금속 도금시 니켈 대용으로 사용이 가능하다.

또한, 휴대폰의 내식성 향상이나 내마모성 향상을 목적으로 기존의 니켈 대용으로 본 발명에 의한 코발트 혼합 전해도금액을 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 코발트 혼합 전해도금액을 사용하여 금속 또는 플라스틱 재질 등으로 된 제품에 코발트 및 코발트 합금 도금을 전해도금방법을 통해 실시함으로써, 제품의 외부표면을 광택으로 장식하는 효과를 낼 수 있으며, 이러한 도금액으로 코팅된 제품은 기존의 제품에 비해, 기계적 강도가 뛰어나고, 내마모성, 내구성이 향상되어 표면이 개선된다는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 황산코발트, 염화코발트, 질산코발트 및 초산코발트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 코발트 2~500g/ℓ, 염화물 5~100g/ℓ, 붕산 10~100g/ℓ, 착화제 45~400g/ℓ, 광택제 0.05~2.2g/ℓ 및 금속 4~350g/ℓ를 포함하며,

   이때, 상기 염화물은 코발트염 또는 전도염이며, 이중 상기 코발트염은 염화코발트 또는 황산코발트 염이고, 상기 전도염은 염화암모늄, 염화나트륨 및 염산에서 선택된 하나인 것이며,

   상기 착화제는 구연산, 사과산, 프로피온산, 마론산, 주석산 및 롯셀염에서 선택된 하나 이상의 것이며,

   상기 광택제는 술폰산 계열의 술폰산 소다, 사카린 술포네이트 함유염 및 알데이드 케톤 계열의 물질에서 선택된 하나인 것이며,

   상기 금속은 텅스텐, 티타늄 및 몰리브덴을 포함하는 그룹에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코발트 혼합 전해도금액.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 도금액은 붕산, 초산소다 및 초산가리에서 선택된 하나의 완충제 2~100g/ℓ를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코발트 혼합 전해도금액.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항 또는 제 3항에 의한 도금액을 사용하여 휴대폰 및 플라스틱 제품의 외면을 코팅하는 것을 특징으로 하는 코발트 혼합 도금액 코팅제품.

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