KR101513333B1 - 금속 코팅 검사 방법 및 상기 금속 코팅의 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

금속 코팅 뿐만 아니라 금속 증착용 전해질, 특히 반광택 니켈 및 광택 니켈과 같은 니켈의 전해 증착용 전해질의 품질을 빠르고 확실하게 판정하기 위해서, 금속 코팅을 검사하는 방법이 제공되는데, 이 방법은 하기의 방법 단계를 포함한다:
a) 금속 코팅을 증착 전해질로부터 작업 전극 상에 증착하는 단계;
b) 작업 전극에 전해 접촉되는 대향 전극에 관해서 작업 전극의 양극 분극화를 통해 금속 코팅을 전해 용해하는 단계;
c) 금속 코팅의 용해 중 작업 전극에서 발생하는 전기 용해 전위를 시간에 걸쳐 기록하는 단계; 및
d) 상기 용해 전위의 시간 평균 값을 판정하는 단계. 증착 전해질의 분석 제어를 위해, 하기의 방법 단계를 포함하는 방법이 제공된다:
a) 금속 코팅을 증착 전해질로부터 작업 전극 상에 증착하는 단계;
b) 작업 전극에 전해 접촉되는 대향 전극에 관해서 작업 전극의 양극 분극화를 통해 금속 코팅을 전해 용해하는 단계;
c) 상기 금속 코팅의 용해중 작업 전극에서 발생하는 전기 용해 전위를 시간에 걸쳐 기록하는 단계;
d) 상기 용해 전위의 시간 평균값을 판정하는 단계;
e) 상기 용해 전위의 시간 평균 값과 기준 값 사이의 차이를 판정하는 단계; 및,
f) 상기 차이를, 상기 용해 전위를 판정하는 증착 전해질 성분의 농도와 기준 농도 사이의 차이에 할당하는 단계.

Description

금속 코팅 검사 방법 및 상기 금속 코팅의 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어 방법{A METHOD OF INSPECTING A METAL COATING AND A METHOD FOR ANALYTICAL CONTROL OF A DEPOSITION ELECTROLYTE SERVING TO DEPOSIT SAID METAL COATING}
본 발명은, 기재에 단독으로 어느 한쪽에 위치되거나 다층 금속 코팅 시스템을 구성하는 부품인 금속 코팅을 검사하는 방법, 뿐만 아니라 이러한 금속 코팅의 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어 방법에 관한 것이다.
부식으로부터 금속을 보호하기 위해서, 금속의 표면에 다중 니켈 코팅 시스템을 증착하는 것이 유리함을 발견하였다. 예컨대, 구리, 황동 또는 강으로 만들어진 부품 뿐만 아니라 플라스틱 재료로 만들어진 부품에 이러한 코팅 시스템이 코팅될 수 있다. 통상, 얇은 크롬 코팅이 상기 다중 니켈 코팅 시스템 상에 추가로 증착된다. 니켈 코팅은 장식용 뿐만 아니라 부식으로부터 기본 재료를 보호하는 기능을 한다.
다중 니켈 코팅 시스템은, 통상 반광택 니켈로 만들어진 매우 두꺼운 기본층으로 구성된다. 이 층의 두께는, 예컨대 10 ~ 20 ㎛ 일 수도 있다. 황이 없는 첨가제가 이 층의 증착을 위해 사용된다. 통상 5 ~ 15 ㎛ 두께의 더 얇은 광택 니켈 코팅 또는 매트 (matte) 니켈 코팅이 황 함유 첨가를 사용하여 이 베이스 코팅 위에 증착된다. 대안으로, 매우 높은 황 함량을 갖는 광택 니켈 코팅이 먼저 반광택 니켈 코팅 위에 증착되고, 그 위에 전술한 광택 또는 매트 니켈 코팅이 증착될 수도 있다. 이에 따라, 더 얇은 반광택 니켈 코팅이 광택 또는 매트 니켈 코팅 위에 증착될지라도, 상기 더 얇은 반광택 코팅은 유기 첨가제를 사용하여 증착되고, 예컨대, 1 ~ 3 ㎛ 두께이다. 이러한 니켈 코팅은 증착 중 결합된 미세한 무기 입자를 추가로 포함할 수도 있다. 이후, 0.2 ~ 0.4 ㎛ 두께의 매우 얇은 크롬 층만이, 일반적으로 상기 얇은 반광택 니켈 코팅 상에 증착된다. 상부 반광택 니켈 코팅이 입자를 포함하면, 니켈 코팅에서 표면 상에 위치되는 입자가 존재하는 곳에 크롬이 증착되지 않을 수 있기 때문에 크롬 코팅에 기공 (pore) 이 형성된다.
이러한 코팅 시스템의 내부식성은, 이산된 니켈 코팅이 부식에 대해 다양한 방식으로 거동하도록 상이한 용해 전위를 포함한다는 원리에 의존하는데, 밝은 또는 매트 니켈 코팅은 2 개의 반광택 코팅의 용해 전위보다 훨씬 네거티브한 용해 전위를 갖는다. 밝은 또는 매트 니켈 코팅에 비해, 선택적으로 증착될 수도 있는 황 농후 코팅은, 비교적 덜 귀하다. 하부 반광택 니켈 코팅은 입자를 포함할 수도 있는 상부 반광택 니켈 층보다 더 포지티브한 전위를 갖는다. 그 결과, 부식에 대한 활성의 보호가 얻어지며: 부식이 크롬 코팅에 포함된 기공을 통해 침식될 수도 있고, 상부 반광택 니켈 코팅 및 그 아래 밝은 또는 매트 및 가능한 비교적 덜 귀한 황 농후 광택 니켈 코팅에 도달할 수도 있다. 부식이 니켈 코팅 아래에서 크롬 코팅의 기공을 통해 균일하게 그리고 예컨대, 공식 (pitting) 을 통해 불균일하게 발생하기 때문에, 보호된 성분 부품의 표면은 긴 시간 주기 동안 시각적으로는 그대로 유지된다. 이에 의해, 귀하지 않은 광택 또는 매트 니켈 코팅 그리고 또한 황 농후 니켈 코팅은 그 자체로 희생될 수도 있다(M.Hap 등, DUR-Ni®4000-Verbesserter Korrosionsschutz mit verbesserter Prozesssicherheit[Improved Corrosion Protection with Improved Process Safety], Galvanotechnik, 4 (2004) 894-897).
증착된 니켈 코팅 시스템의 품질을 입증하기 위해서, CASS 시험 (CASS: Copper Accelerated Salt Spray) 이 이용될 수 있다. 이 시험 방법에 의해, 평가될 부품이 염 분무 챔버 내에 위치되고, 분무된 염 용액은 염화 구리와 아세트산 용액의 CASS 시험시, 이 부품을 부식시킨다. 이 부품의 시험은 제작된 부품이 요구사항을 만족하는 지의 여부를 알 수 있게 되기 이전에 상당한 시간이 경과할 정도로 매우 길다.
이러한 이유로, 다른 방법이 개발되고 있는데, 예컨대, 보호 표면의 내부식성을 위한 조치로서 크롬 코팅에 있는 기공의 수를 판정하게 하는 Dubpernell 시험이 개발되어 있다 (M.Hap 등, 상기 문헌과 동일).
증착된 니켈 코팅 시스템의 품질을 입증하는 다른 방법은 STEP 시험 (STEP: Simultaneous Thickness and Electrode Potential Determination; DIN 50022) 이 있다. DIN 50022 에 개시된 방법은 하기의 방법 단계를 포함한다: 대향 전극에 (용해 전해질을 통해) 전해 접촉되는 대향 전극에 대한 작업 전극으로서 사용되는작업 부재의 양극 분극화에 의해 작업 부재 상에 증착된 금속 코팅의 전해 용해; 및, 작업 전극에서의 금속 코팅의 용해중 전위를 장시간 기록하는 것. 이러한 STEP 시험에 의해, 부식의 전개에 관련된 파라미터, 즉, 별개의 니켈 코팅의 두께 뿐만 아니라 그의 전위 차가 하나의 단일 방법 단계에서 측정될 수 있다. 이 방법을 사용하면, 스트리핑 중 기준 전극에 대해 측정된 전위가 니켈 코팅의 스트리핑 후 급격하게 변화한다는 이점을 갖는다. 이는 각각의 니켈 코팅이 용해된 후 발생하며, 측정된 용해 전위는 각각의 니켈 코팅의 특성을 따른다. 광택 또는 매트 니켈 코팅과 하부 반광택 니켈 코팅 사이의 전위 차는 120 ~ 140 mV 의 범위에 있어야 하지만, 광택 또는 매트 니켈 코팅과 입자를 더 포함할 수도 있는 상부 반광택 니켈 코팅 사이의 전위 차는 20 ~ 50 mV 이어야 한다. 황 농후 니켈 코팅과 광택 또는 매트 니켈 코팅 사이의 전위 차는 15 ~ 25 mV 이어야 한다. 광택 또는 매트 니켈 코팅은 반광택 기본 코팅보다는 덜 귀하며, 또한 입자를 더 포함할 수도 있는 상부 반광택 니켈 코팅보다 덜 귀하지만, 황 농후 니켈 코팅보다는 귀하다. STEP 시험을 실행하기 위해서, 제조로부터 유래된 코팅 부품 상에 위치되는 검사될 코팅 조합은, 양극에서 고갈된다. 실험 조건 및 실험 구조를 고려하면, DIN 50022 를 참조한다.
게다가, 높은 내성을 갖는 코팅의 내부식성의 효과를 검사하는 방법은 DE 30 10 750 C2 에서 공지되어 있다. 이 방법은 하기의 방법 단계를 포함한다: 보호 코팅을 금속 판 상에 증착하는 것, 코팅된 금속 판, 기준 전극 및 대향 전극을 부식 매체에 위치시키는 것; 동시적으로 상승하는 전위를 판정하는 것, 상기 전위로 코팅된 금속 판을 전기분해하는 것; 코팅된 금속 판이 파괴되었는지 아닌지를 판정하기 위해서 임펄스 분극화 등에 의해 금속 판을 분극화하는 것; 및 매우 작은 전류/전압 변화를 판정하는 것 또는 양극 및/또는 음극 분극화 곡선을 판정하는 것.
STEP 시험은 매우 고품질의 요구에 대한 대량 생산의 요구를 모두 만족시킬 수 있을만큼 안전하고 빠르지 않다는 것이 알려져 있다. 검사에 요구되는 샘플의 제조를 포함하여 검사 기간은 적어도 90 분이다. 이러한 시간 주기 내에서, 불만족스러운 품질의 많은 코팅 부품들이 이러한 발견의 가능성 없이 이전의 대량 생산 공장에서 제조될 수도 있다. 최악의 경우, 이들 부품은 제거되어야만 한다. 이는 허용 불가하다. 게다가, STEP 시험에 의해 판정된 전위 차 값은, 제조되는 부품의 품질에 대한 언급이 충분히 신뢰할 수 없을 정도로 매우 크게 변동되는 것으로 알려져 있다. 마지막으로, STEP 시험이 2 개의 이웃한 코팅의 각각의 품질에 의해 판정되기 때문에, 부여된 기준 값으로부터 가능한 차이를 유발하는 것에 대해 별도로 추론할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은, 빠르고 확실한 증착된 금속 층의 품질 및 그의 결과로서 신뢰가능한 평가 가능한 방법을 발견하는 것인데, 금속 코팅은 기재 위에 단독으로 증착되거나 다층 금속 코팅 시스템을 이루는 부분 중 어느 하나이다. 게다가, 그와 함께 적층된 금속 코팅이 원하는 품질을 갖도록 금속 코팅을 증착하는데 사용되는 증착 전해질을 제어하는 것을 목적으로 한다. 마지막으로, 증착 코팅의 품질을 매우 용이하고 일정하게 유지하기 위해서 증착 전해질을 감시 및 안내하기 위해 직접 추론하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1 에서 설명된 금속 코팅의 검사 방법 및 청구항 12 에서 설명된 상기 금속 코팅의 증착을 실행하는 적층 전해질의 분석 제어 방법에 의해 이루어진다. 본 발명의 바람직한 실시형태는 종속항에 기재되어 있다.
본 발명의 방법은, 임의의 금속의 증착 코팅 및 이를 위해 사용된 증착 전해질의 품질을 감시하기 위해 사용될 수 있다. 니켈, 구리, 주석, 아연, 납, 카드뮴, 크롬, 철, 코발트, 은, 금, 백금, 팔라듐, 로듐 뿐만 아니라 이들의 합금이 예시로서 언급된다. 본 발명의 방법은, 금속 코팅이 검사될 증착 전해질로부터 증착되고, 증착에 중요한 증착 조건 하에서, 금속 코팅의 품질은 증착 조건 뿐만 아니라 증착 전해질의 조성에 의해 판정되며, 이 품질은 적층되는 금속 코팅의 용해 전위를 측정함으로써 판정된다는 원리에 따른다. 따라서, 용해 전위는 관찰되는 증착 조건 및 증착 전해질의 조성에 대해 믿을만하다. 그러나, 용해 전위는 증착 조건의 모든 파라미터 및 동일 크기의 증착 전해질의 모든 성분에 의해 영향을 받지 않는다. 용해 전위는 주로 증착 금속 코팅의 내부식성을 나타내며, 그의 결과로서, 증착 조건의 이러한 파라미터 뿐만아니라 증착 금속 코팅의 내부식성에 대해 결정적인 영향을 갖는 증착 전해질의 이들 성분을 판정하는 측정 파라미터이다.
금속 코팅 검사를 위한 본 발명의 방법은 하기의 방법 단계를 포함한다:
a) 금속 코팅을 증착 전해질로부터 작업 전극 상에 증착하는 단계;
b) 작업 전극에 전해 접촉되는 대향 전극에 관해서 작업 전극의 양극 분극화를 통해 금속 코팅을 전해 용해하는 단계;
c) 금속 코팅의 용해 중 작업 전극에서 발생하는 전기 용해 전위를 시간에 걸쳐 기록하는 단계; 및
d) 상기 용해 전위의 시간 평균 값을 판정하는 단계.
다른 금속 코팅에 대한 증착된 금속 코팅의 품질을 판정할 수 있기 위해서, 이 방법은, 상기 d) 단계 이후에 하기의 추가 단계가 후속된다
e) 상기 용해 전위의 시간 평균 값과 기준 값을 비교하는 단계.
금속 코팅 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어를 위한 본 발명의 방법은 하기의 방법 단계를 포함한다:
a) 금속 코팅을 증착 전해질로부터 작업 전극 상에 증착하는 단계;
b) 작업 전극에 전해 접촉되는 대향 전극에 관해서 작업 전극의 양극 분극화를 통해 금속 코팅을 전해 용해하는 단계;
c) 상기 금속 코팅의 용해중 작업 전극에서 발생하는 전기 용해 전위를 시간에 걸쳐 기록하는 단계;
d) 상기 용해 전위의 시간 평균값을 판정하는 단계;
e) 상기 용해 전위의 시간 평균 값과 기준 값 사이의 차이를 판정하는 단계; 및,
f) 상기 차이를, 상기 용해 전위를 판정하는 증착 전해질 성분의 농도와 기준 농도 사이의 차이에 할당하는 단계.
금속 코팅은, 특히 다층 금속 코팅 시스템을 구성하는 부품일 것이다. 그 결과, 수개의 금속 코팅이 작업 전극 상에서 차례대로 증착될 수 있고, 차례대로 다시 용해될 수 있다. 각각의 금속 코팅을 위해, 이에 의해 작업 전극에서의 전기 용해 전위가 시간에 걸쳐 별도로 기록되고, 이후 용해 전위의 시간 평균 값이 금속 코팅 시스템에서 각각의 금속 코팅을 위해 개별적으로 판정된다.
단계 a) 에 따르면, 금속 코팅은 본 발명의 양 방법에서 증착 전해질로부터 먼저 증착된다. 증착 전해질은 제조시 금속 도금되는 부품을 제조하기 위해 사용되는 용액이다. 게다가, 이들 증착 조건이 바람직하게 선택되고, 이들은 제조를 위해 실행되는 부품 상에서 금속 코팅을 증착하는데 사용된다. 이에 의해, 제조시 사용되는 부품은 대부분 복잡한 형상을 가지며, 전류 밀도는 증착중 하나의 동일 부품 상에서 다른 위치에서 변할 수 있다는 사실을 고려하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 부식이 상이한 위치에서 변할 수도 있기 때문에, 예컨대 바람직한 부식가능한 위치가 검사될 수 있고, 이 위치에 대응하는 국부적 전류가 증착 중 본 발명에 따라, 또한 본 발명의 단계 a) 에서 설정될 수도 있다. 대안예에서, 파라미터 값은 증착 조건에 대해 선택될 수 있는데, 이는 제조중 선택된 것과는 상이하다. 마지막 경우에, 작업 전극 상으로의 금속 코팅의 증착 중 증착 조건은 상이한 측정을 위해 비교할 만한 조건을 얻기 위해서 선택되고 고정되어야 한다.
작업 전극은, 바람직하게는 금속이 쉽게 증착될 수 있는, 더 자세하게는 재현가능하고 반복가능한 방식으로 증착될 수 있는 불활성 금속으로 이루어진다. 이것이 작업 전극을 위해 백금이 바람직한 재료로 선택되는 이유이다. 금속 코팅의 증착 및 새로워진 용해 이후에, 백금이 적절한 처리에 의해 새로워진 금속 증착을 위해 전처리될 수 있어, 이 금속 증착이 재현되고 이전과 같이 발생할 수 있다. 이러한 조건은, 예컨대, 희석된 황산 용액과 백금 전극이 접촉하고 부여된 전위-시간 관계에 따라 백금 전극의 양극 분극화를 통해 실행될 수도 있다. 이것이 다른 금속 중에서 백금이 작업 전극용으로 바람직한 이유이다. 회전 백금 전극과 같은 회전 디스크 전극은, 작업 전극에서 일정하고 재현가능한 유체 역학 조건을 설정하게 하기 때문에 바람직하다. 회전 디스크 전극으로서, 회전 백금 전극은 통상, 예컨대 직경 3 mm 의 백금 디스크가 절연재로 만들어진 실린더의 단부 측에 매립되고, 디스크의 표면이 실린더의 단부 측과 같은 높이인 형태로 사용된다. 회전을 위해, 실린더는 실린더의 축을 중심으로, 예컨대 200 ~ 2000 rpm, 바람직하게는 약 500 rpm 으로 회전된다.
작업 전극 및 대향 전극 뿐만 아니라 필요시 기준 전극과 같은 다른 전극은, 바람직하게는 제조용으로 작용하는 부품이 금속 코팅되는 탱크로부터 분리되는 측정 셀에 수용된다. 바람직하게는 증착 전해질은 코팅 탱크로부터 유래하며, 상기 탱크로부터 작업 전극을 향해 연속 이송된다. 이를 위해, 적절한 파이프 또는 호스 라인이 코팅 탱크와 측정 셀 사이의 증착 전해질을 순환시키기 위해서 제공될 수 있다. 측정 셀은 금속이 증가된 온도로 증착될 필요가 있는 경우 가열 가능하다.
측정 단계 b) 에 따르면, 작업 전극 상에 증착된 금속 코팅은, 계속해서, 상기 작업 전극과 전해 접촉하는 대향 전극에 대해 작업 전극을 양극 분극화함으로써 본 발명의 2 개의 방법으로 다시 전해 용해된다. 이는, 작업 전극과 대향 전극이 용해 전해질과 함께 접촉됨을 의미한다. 작업 전극과 같이, 대향 전극은, 특히 반복 사용 가능할 정도로 만들기 위해서 백금으로 구성될 수 있다. 작업 전극과 대향 전극 사이에서, 전압은, 2 개의 전극 상에 증착된 금속 코팅의 양극 용해를 위해 2 개의 전극 사이에서 일정한 전류가 영구적으로 흐르도록 인가되는 것이 바람직하다. 작업 전극의 이러한 분극화는 또는 정전류 상태로서 언급된다. 2 개의 전극 사이에서 일정 전류가 흐르도록 작업 전극과 대향 전극 사이에 전압이 인가되는 것을 위해 전기 회로가 사용된다. 이러한 용해 전류는 빠른 측정을 가능케 하기 위해서 매우 높게 설정될 수 있다. 5 ~ 50 A/d㎡, 바람직하게는 10 ~ 30 A/d㎡ 의 전류 밀도가 선택될 수 있다. 용해중 선택된 전류 밀도는 매우 얇은 금속 코팅을 위해 용해되는 금속 코팅의 두께를 따르며, 즉 시간의 관점에서 해결될 수 있는 전위 정체 상태를 나타내는 것을 허용하기 위해서 저 용해 전류에 의해 고갈되어야 한다. 게다가, 용해되는 금속 코팅은, 또한 용해 전류 밀도가 변할지라도, 즉 용해 전위가 변할지라도 패시베이션 층을 형성할 수 있으므로, 용해를 방해한다. 이를 위해, 상이한 전위에서 패시브 층을 형성하는 금속 코팅은 다층 금속 코팅 시스템에서 순서대로 고갈될 때 상이한 전류 밀도값으로 연속적으로 설정될 필요가 있을 수도 있다. 이후, 작업 전극에서의 전위는 기준 전극으로 구성되는 제 3 전극에 대해 측정된다. 3 개의 전극의 배열체는 통상 3 개 전극 배열체로서 언급된다. 작업 전극과 기준 전극 사이에서 만들어진 전압은 가능하다면 전류 없이 측정되는데, 즉 이들 두 개의 전극 사이의 전류 흐름은 최소화된다. 기준 전극은 바람직하게는, 일정한 전위가 적용되며, 예컨대 이를 목적으로 금속 전극이 되도록 구성된 전극이 바람직하고, 상기 금속 전극은 은/염화은 전극과 같은 이러한 금속의 난용성 염과 평형상태에 있다.
증착된 금속 코팅은 바람직하게는, 특별한 용해 전해질에서 양극 용해된다. 특히, 용해 전해질은 적어도 하나의 산 뿐만 아니라 증착되는 금속 이온을 포함한다. 바람직하게는, 용해 전해질의 조성은 증착 전해질의 조성과 상이하다. 용해 전해질은, 특히 결정립 크기와 같은 증착의 품질에 영향을 미치는 첨가제를 포함해서는 않된다. 그 결과, 금속 코팅이 제공된 작업 전극은, 용해 전해질을 포함하며 하기 방법 단계 b) 를 실행하기 전에 대향 전극을 포함하는 전해질 셀에 전달된다. 용해 전해질 사용의 이점은, 측정된 용해 전위가 증착 전해질을 사용할 때보다 훨씬 더 일정하다는 것이다. 증착의 품질에 영향을 미치는 첨가제를 포함하는 증착 전해질 또는 전해질이 작업 전극에 증착된 금속 코팅을 용해시키기 위해 사용되고, 이러한 첨가제를 포함하지 않는 용해 전해질에 의해 얻어진 용해 전위와 상당히 다른 용해 전위를 각각 얻는다. 따라서, 용해 전위는 용해 전해질의 조성에 상당히 의존한다.
작업 전극의 양극 분극화와 바람직하게는 일정 레벨로 흐르는 전류를 통해, 용해 전위가 작업 전극과 대향 전극 사이에서 안정된다. 이에 따라, 방법 단계 c) 에 따르면, 본 발명의 양 방법에서, 금속 코팅의 용해중 발생하는 용해 전위를 기록하며, 상기 용해 전위는 시간에 따라 판정된다. 용해 전위는 증착된 금속 코팅의 품질 및 용해가 발생하는 조건 양자를 따른다. 일정한 조건이 용해중 안정되고, 금속 코팅의 품질이 각각의 제거된 코팅의 층에서 동일하다면, 일정한 용해 전위가 측정된다. 금속 코팅의 완벽한 제거 후에, 측정된 전위가 변화되고, 그때부터, 금속 코팅 아래에 위치되고 고갈된 금속 코팅과 다른 재료 또는 동일 재료로 만들어지는 작업 전극 또는 다른 금속 코팅의 표면이 용해 전해질과 접촉하게 되며, 동일 재료로 만들어진 상기 다른 금속 코팅은 변경된 조건 하에서라도 증착되며, 그 결과로서 고갈된다 수용해 전해질이 사용되는 경우, 작업 전극이 고갈된 금속 코팅 아래에 위치될 때 물분해를 통한 산소 형성에 해당하는 값으로 전위가 바뀐다. 그렇지 않으면, 전위는 고갈된 금속 코팅 아래에 노출되어 놓여진 다른 금속 코팅의 용해 전위로 바뀐다.
적층된 금속 코팅의 내부식성을 평가하기 위해서, 시간에 따라 기록된 용해 전위로부터 본 발명의 양 방법에서 방법 단계 d) 에 따라 용해 전위의 시간 평균값이 먼저 판정된다. 이를 위해, 작업 전극에서의 용해 전위 값은 부여된 시간 간격 내에서 측정되고, 이렇게 측정된 값은 평균처리된다. 이 시간 간격은 바람직하게는, 전위의 변동이 이 시간 간격 내에서 가능한 작도록 용해 전위를 위한 (안정) 정체 상태 값을 포함하도록 판정된다. 이 시간 간격은 바람직하게는, 각각의 측정을 위해 일정하게 선택될 수 있고, 시간 단계가 끝난 후에 시작될 수도 있고, 용해 처리가 완료되기 전에 종료될 수도 있다. 수개의 금속 코팅이 작업 전극 상에서 차례대로 증착된다면, 단일 층마다 장시간동안 만들어진 용해 전위가기록되고, 이후 시간 평균된 용해 전위가 각각 판정된다. 각각의 용해 전위는, 물론, 다층 금속 코팅에 해당 금속 코팅이 노출될 때에만 측정될 수도 있다.
금속 코팅의 검사 방법에 있어서, 방법 단계 e) 에 따르면, 용해 전위의 시간 평균 값과 기준 값을 비교하는 것이 바람직하며, 하나의 다층 금속 코팅 시스템이 수개의 금속 코팅을 갖는다면, 각각의 용해 전위의 시간 평균 값과 각각의 금속에 대응하는 대응 기준 값을 비교한다. 이러한 비교는 증착된 금속 코팅의 품질을 판정하게 한다. 용해 전위가 기준 값에 대해 허용가능한 공차 범위 내에 있다면, 품질은 요구사항에 대응한다. 그렇지 않다면, 품질은 요구사항과 상이하다. 기준 값은 금속 코팅의 일정 유형을 위해 고정되고, 경험적으로 판정된다.
증착 전해질의 분석 제어를 위한 방법에 있어서, 대안으로서 그리고 방법 단계 e) 및 f) 에 따르면, 금속 코팅에 대한 용해 전위의 시간 평균 값과 기준 값 사이의 차이 (방법 단계 e) 가 판정되고, 이 차이는 용해 전위를 판정하는 증착 전해질의 성분의 농도와 기준 농도 사이의 차이에 할당된다 (방법 단계 f). 기준 값이 관찰되면, 증착 전해질의 조성과 부여된 조성간의 차이가 존재하지 않기 때문에 그 결과로서 증착 전해질을 조정하기 위한 조치를 취할 필요없다. 이에 반해, 기준 값이 용해 전위를 위해 관찰되지 않는다면, 전해질의 조성은 바뀌어야 한다. 이 경우, 용해 전위를 판정하는 증착 전해질 성분의 농도는 용해 전위에 대한 기준 값에 다시 도달하도록 증가 또는 감소되어야 한다. 이 성분의 농도를 증가 또는 감소시키기 위해서 조치가 취해져야하는 위치 결정을 가능케하기 위해서, 첨가량은 예컨대, 성분의 농도를 증가시키기 위해서 고정될 수 있도록 용해 전위의 시간 평균값과 기준값 사이의 가능한 모든 차이를 해당 전해질의 성분을 위한 농도 차이 (및 할당표의 기록) 와 연관짓는 것이 유리하다. 이러한 할당표는, 실제 기대되는 용해 전위가 기준 값에 대응하지 않는 것이 얻어질 때까지 첨가제를 증착 전해질에 첨가함으로써 경험적으로 판정되어야 한다. 첨가제의 첨가량은 농도 차에 대응한다. 게다가, 증착 전해질에서 이 성분의 실제 농도를 판정하는 것이 유리할 수도 있다. 이를 위해, 예컨대, 성분의 농도 값이 용해 전위의 대응하는 시간 평균값에 할당되는 할당표를 정교하게 만들어 낼 수도 있다.
일반적으로, 금속의 용해 전위를 판정하는 성분은 결정립의 크기 및 황과 같은 다른 화학 원소의 공동 증착과 같은 금속 증착에 영향을 미치는 첨가제이다. 이러한 성분은, 예컨대 증착 전해질에 모두 함께 각각 첨가되는 상이한 화학 물질의 혼합물일 수도 있다.
게다가, 용해 전위를 위해 본 발명에 따라 얻어진 값은, 예컨대 다층 금속 코팅 시스템에서 2 개의 연속적인 금속 코팅 사이의 시간 평균 용해 전위 차를 계산하기 위해서 사용될 수도 있다. 이러한 감법에 의해, STEP 시험에 의해 얻어진 전위차와 동일해야 하는 전위차가 얻어진다. 그러나, STEP 시험에 의한 측정의 빈약한 재현성으로 인해, 완전히 일치하지 않는 결과가 얻어진다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 금속 코팅은 전해 증착된 니켈 코팅이다. 본 명세서의 도입부에서 특별히 논의되고, 본 발명에 기재된 범위에서 명쾌하게 병합된 바와 같이, 전해 증착된 니켈 코팅은, 구리, 황동 또는 강과 같은 상이한 재료 또는 플라스틱 재료로 만들어진 부품 상에서 부식 방지 코팅으로서 적층되며, 이 니켈 코팅은 상이한 품질 그리고 소정의 순서로, 예컨대 반광택 니켈 코팅, 광택 니켈 코팅, 필요시 특히 황이 농후한 중간 층으로서, 그리고 다시 필요시 입자와 함께 증착되는 반광택 니켈코팅으로서 증착된다. 니켈 증착 전해질의 기본 조성은, 통상 니켈 이온, 염화 이온, 황산염 이온 및 붕산을, 60 g/ℓ NiCl2ㆍ6 H2O, 270 g/ℓ NiSO4ㆍ6 H2O, 45 g/ℓ H3BO3 의 조성으로 포함하는 와트 니켈욕 (Watts nickel bath) 으로서 언급하는 것이다. 증착 전해질의 pH 값은, 일반적으로 2.5 ~ 6.0 이며, 바람직하게는 3 ~ 4.5이고, 더 자세하게는 약 4.0 이다. 증착은, 40 ~ 70 ℃, 바람직하게는 50 ~ 60 ℃, 및 특히 55 ℃ 의 온도에서 이루어진다. 각각의 코팅은, 특히 첨가제에 관해 상이한 조성의 증착 전해질로부터 전해 증착된다. 기재 재료 상에서의 반광택 기본 코팅은, 통상 첨가제로서, 살리실산, 헥신 디올 또는 부틴 디올과 같은 에틴 유도체, 프로파길 알콜 유도체, 포름알데히드 및/또는 클로랄 수화물 또는 이들 화합물의 혼합물을 포함한다. 가능하게 증착된 황 농후 광택 또는 매트 중간 층은, 통상 첨가제로서, 사카린, 술폰산 및/또는 에틴 유도체를 포함한다. 광택 니켈 코팅은, 통상 톨루엔 술폰산 또는 프로파길 술폰산염 및 살리실산 대신에 추가로 사카린과 같은 황함유 화합물 또는 이들 화합물의 혼합물을 첨가제로서 포함한다. 상부 반광택 니켈 코팅은, 통상 사카린 또는 사카린염, 클로랄 수화물 및/또는 포름알데히드 또는 이들 화합물의 혼합물을 첨가제로서 그리고 예컨대, SiO2, Al2O3 의 가능한 추가 입자를 포함한다. 게다가, 증착 전해질은 광택제 및 계면활성제와 같은 다른 첨가제를 포함할 수도 있다.
검사될 금속 코팅이 니켈 코팅이라면, 또는 검사될 증착 전해질이 니켈 코팅을 증착하기 위해 실행된다면, 용해 전해질로서 니켈 이온을 포함하는 용액을 사용할 수도 있다. 니켈 코팅의 양극 용해를 위해, 바람직하게는, 염화 니켈, 염화 나트륨 및 붕산을 300 g/ℓ NiCl2ㆍ6 H2O, 50 g/ℓ NaCl, 25 g/ℓ H3BO3 의 조성으로 포함하는 용해 전해질을 사용한다. 이 전해질의 바람직한 pH 는 3.0 이다. 용해 프로세스는 바람직하게는, 실온에서 실행된다.
본 발명의 방법은 앳라인 (At line) 방법 그리고 소위 온라인 (online) 방법으로 불리는 것 양자에 의해 구동될 수도 있다. 앳라인 법에서, 증착 전해질의 샘플은 생성물 탱크로부터 수작업으로 취해져 실험실의 측정 장비에 넣어진다. 거기에서는, 필수 시험이 행해진다. 온라인 방법에서, 증착 전해질은 생성물 탱크로부터 자동으로 연결되어 측정 장비로 전달된다. 이 경우, 증착 전해질은, 각각의 측정이 짧게 연속적으로 발생하도록 짧은 간격으로 연결된다.
온라인 방법을 위해, 회전 백금 전극, 대향 전극 및 기준 전극을 갖는 측정 셀은 금속화된 부품을 생성하는 증착 전해질용 증착 탱크에 수압으로 연결된다. 본 발명의 방법을 실행하기 전에, 백금 전극은 측정을 위해 이 전극을 준비하기 위해서 세정하고 조정된다. 이를 위해, 측정 셀 내로 희석된 황산 용액을 가득 채우는 것이 바람직하다. 다음으로, 백금 전극은 미리 정해진 프로그램에 따라 양극 및 음극 분극화된다. 다음으로, 방법 단계 a) 를 실행하기 위해 증착 전해질이 증착 탱크로부터 측정 셀로 가득 채워진다. 그 후, 금속이 백금 전극 상에 증착된다. 다음으로, 증착 전해질이 측정 셀로부터 제거되고, 예컨대 물로 헹굼처리한 후 용해 전해질이 대체된다. 그 후, 백금 전극 상에 증착된 금속 코팅의 용해 전위를 판정하기 위해서 본 발명의 방법 단계를 실행한다. 측정의 완료시, 용해 전해질이 측정 셀로부터 다시 제거된다. 측정 셀이 헹굼 가능해진 후, 백금 전극이 다시 조절된다. 이 방법은 증착 전해질을 위해 반복적으로 실행될 수 있다. 제조 라인이 코팅될 부품을 위해 상이한 조성을 갖는 수개의 금속 욕을 갖는다면, 측정 중 측정 셀에서 얻어진 결과가 상이한 증착 전해질을 위해 교대로 얻어지도록 각각의 증착 전해질에 교대로 채워지는 수개의 측정 셀 또는 하나의 측정 셀 중 하나가 제공될 수도 있다. 대안으로, 상이한 금속 코팅이, 먼저 작업 전극 상에서 순서대로 증착되고 다시 연속적으로 고갈될 수도 있다. 고갈되는 각각의 코팅된 금속을 위해 시간 평균 용해 전위를 판정한다.
각각 판정된 전위 값은, 전위의 측정된 시간 의존 값으로부터 용해 전위의 시간 평균 값을 계산하기 위해서 그리고 용해 전위의 시간 평균 값과 기준 값 사이의 비교를 위해서 적절한 수단에 의해 처리된다. 동일한 방식으로, 이러한 수단은 용해 전위의 시간 평균 값과 기준 값 사이의 차이를 판정하고, 이 차이를 용해 전위를 판정하는 증착 전해질의 조성의 농도와 그의 공칭 농도 사이의 차이에 할당하는 작용을 한다. 필요시, 다층 금속 코팅 시스템에서 연속 또는 불연속 금속 코팅을 위해 판정된 전위 값의 차이를 이 수단에 의해 계산한다. 따라서, 이러한 유형의 수단은 프로그램된 프로세스 컴퓨터일 수 있다. 게다가, 이러한 수단은 기록화 및 통계학적 평가를 위해 작동할 수도 있다. 마지막으로, 이러한 수단은, 증착 전해질, 용해 전해질, 플러쉬 워터 및 본 발명의 방법이 온라인 방법으로서 자동화 방식으로 실행될 수 있도록 백금 전극을 조절하는 용액과 같은 용액을 측정 셀에 공급하는 장치 및 측정 셀을 제어하는 기능을 할 수도 있다.
본 발명의 방법에 의해, 처음으로, 기재 상에 단독으로 증착되거나 그의 내부식성에 관해 다층 금속 코팅 시스템에 위치되는 증착된 금속 코팅의 품질을 매우 짧은 시간내에 변화시키게 작용할 수 있으며; 한편으로, 종래의 방법에 의해 약 90 분 내에서 코팅 또는 코팅 시스템의 내부식성에 대한 적격인 진술을 얻을 수 있었으며, 본 발명의 방법은, 증착 조건 또는 별개의 증착 전해질의 조성이 요구조건에 대응하는지의 여부를 이미 20 ~ 30 분 후에 허용한다. 게다가, 본 발명의 방법은 하나의 별개의 증착 전해질의 조성에 관한 직접적인 추론을 도출할 수 있게 한다. 이는 그에 의해 얻어진 측정 값이 2 개의 이웃하는 금속 코팅의 품질에 대한 정보만을 함께 야기하기 때문에 STEP 시험에 의해 가능하지 않다. 마지막으로, 본 발명의 방법이 보다 상세하게 야기, 즉 STEP 시험 보다 더 재현가능한 결과를 야기할 수 있음이 발견되었다. STEP 시험을 사용하기 위해서, 본 발명의 방법보다 더 큰 표준 편차를 고려해야 한다. 이는, 본 발명에 의해 판정된 전위차 값은 제조로부터 취해진 부품의 종류, 증착되는 금속 코팅 뿐만 아니라 측정이 실행되는 부품의 지점에 의존한다는 사실에 기인할 수도 있다.
마지막으로, 방법 단계 a) ~ d) 를 포함하는 금속 코팅 검사를 위한 본 발명의 방법은, 다중 니켈 코팅 시스템과 같은 다층 시스템에서 연속적인 금속 코팅 사이의 전위차를 판정할 수 있게 한다. 대안으로, 물론, 니켈 및 크롬과 같은 상이한 금속으로부터 만들어진 연속적인 코팅의 전위차가 판정될 수도 있다. 이를 위해, 작업 전극에서 별개로 증착되는 연속 층의 용해 전위의 시간 평균 값과 그 사이의 전위 차를 뺌으로써 판정된다.
게다가, 금속 코팅을 위한 용해 전위의 시간 의존성으로부터 증착 전류, 증착중 전류 수율을 고려함으로써, 그 코팅의 두께를 판정할 수 있다.
하기 기술된 실시예는 본 발명을 설명하는 것이다. 실시예를 보다 자세히 설명하는 도면은 다음과 같다.
도 1 은 용해 전위의 시간 응답을 결정하는 측정 셀을 갖는 측정 배열체의 개략도이다.
도 2 는 광택 니켈 코팅 및 반광택 니켈 코팅의 전위 트랜션트 (transient) 의 통상적인 곡선이다.
도 3 은 니켈 생성조의 온라인 감시를 위해 측정 셀을 갖는 측정 배열체의 개략도이다.
도 4 는 전해질 장입의 변화후 용해 전위, 반광택 니켈 코팅의 증착동안 첨가제 조성 및 전류 밀도를 나타낸다.
도 5 는 전해질 장입의 함수로서의 용해 전위의 광택 니켈 증착 전해질에 대해 상이한 전류 밀도에의 의존성을 나타낸다.
실시예 1 :
도 1 에 개략적으로 도시된 측정 배열체는 측정 셀 (1) 을 포함하고, 이 셀에는 3 개의 전극, 즉 작업 전극 (2), 대향 전극 (3) 및 기준 전극 (4) 이 위치된다. 작업 전극 (1) 은 회전 백금 전극이다. 대향 전극 (3) 은 백금 와이어이며, 기준 전극 (4) 은 염화 은 코팅이 코팅된 은 와이어이다. 회전 백금 전극 (2) 은 Teflon® (DuPont de Nemours) 으로 만들어진 실린더로 구성되며, 이 실린더의 단부측에는 0.071 ㎠ 크기의 백금 디스크가 매립된다. 이 실린더는 그의 축선을 중심으로 500 rpm 으로 회전한다. 그 결과, 측정 셀에 포함된 전해질은, 백금 표면에서 일정한 유체역학 조건이 우세하도록 백금 디스크의 표면에 연속 유동식으로 순환한다. 전극 (2, 3, 4) 이 정전류원 (galvanostatic current source)(정전류기(galvanostat))(5) 에 연결된다. 정전류기 (5) 로 인해, 백금 전극 (2) 과 대향 전극 (3) 사이의 전류 흐름은 일정하다 (즉, 26 A/d㎡ 또는 예컨대, > 0 내지 50 A/d㎡ 범위의 선택적 전류). 게다가, 백금 전극 (2) 과 기준 전극 (4) 간의 전압은 고 임피던스(impedance)로 측정된다. 기준 전극 (4) 은, 주로 전해질 저항으로부터의 영향을 배제하기 위해서 백금 전극 (2) 근처에 배치된다. 이에 따라, 정전류기 (5) 가 컴퓨터 (6) 에 연결되며, 이 컴퓨터에 의해 기준 전극 (4) 에 대한 작업 전극 (2) 의 전위와 작업 전극 (2) 과 대향 전극 (3) 사이의 전류가 설정될 뿐만 아니라 기록 및 저장된다.
전해질이 측정 셀 (1) 내에 부여된다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 전해질은 제 1 연결 배관 (7) 을 통해 유입되고, 제 2 연결 배관 (8) 을 통해 유출될 수 있다.
검사 실행을 위해서, 백금 전극 (2) 이 실제 측정 이전에 세정된다. 다음으로, 희석된 황산 용액 (0.5 M H2SO4) 이 백금 전극 (2) 을 조정하기 위해서 측정 셀 (1) 에 도입된다. 이를 위해, 백금 전극 (2) 의 전위는 - 0.2 V ~ 1.2 V 의 전위 범위에서 기준 전극 (4) 에 대해 주기적으로 변하고 시간에 대해 선형적이다. 이러한 사이클이 수회 이루어질 수도 있다.
다음으로, 황산이 측정 셀 (1) 로부터 제거되고, 측정 셀 (1) 은 탈이온수에 의해 헹굼처리된다.
이후, 실제 측정이 시작된다: 이를 위해, 광택 니켈 증착을 위한 전해질이 측정 셀 (1) 로 전달된다. 광택 니켈 전해질은 다음의 기본 조성을 갖는다: 60 g/ℓ NiCl2 ㆍ6 H2O, 270 g/ℓ NiSO4 ㆍ 6 H2O, 45 g/ℓ H3BO3. 광택 니켈의 증착 코팅의 부식 거동을 결정하는 첨가제로서, 증착 전해질은 황 함유 화합물의 혼합물을 포함한다. 예컨대, 3 A/d㎡ 의 전류 밀도가 광택 니켈 코팅 증착을 위해서 설정된다. 전해질 온도는 55℃ 이다. 이것이 측정 셀이 증착 중 가열되었던 이유이다. 증착 코팅의 두께는 약 4 ㎛ 이다.
증착의 완료시, 증착 전해질이 측정 셀 (1) 로부터 제거된다. 다음으로, 측정 셀 (1) 이 탈이온수로 헹굼처리된다.
이후, 용해 전해질이 측정 셀 (1) 에 도입된다. 용해 전해질은 다음의 조성을 갖는다: 300 g/ℓ NiCl2ㆍ6H2O, 50 g/ℓ NaCl, 25 g/ℓ H3BO3. 용해 프로세스는 대기 온도로 실행된다. 백금 전극 (2) 의 양극 분극을 통해, 그리고 백금 전극 (2) 과 대향 전극 (3) 간의 일정 전류의 설정을 통해, 증착된 광택 니켈 코팅이 연속적으로 고갈된다. 기준 전극 (4) 에 대해 백금 전극 (4) 에서 만들어진 전위는 시간에 따라 기록된다 (도 1 중에 도시된 그래프): 용해의 시작시, 백금 전극 (2) 에서 측정된 전위는 실질적으로 일정하다. 전체 니켈 코팅이 고갈되자마자, 물이 백금 전극 (2) 에서 분해되기 때문에, 전위가 급격하게 증가한다. 물 분해는, 니켈 용해보다 더 포지티브한 전압에서 발생된다.
이러한 측정이 실행된 후, 용해 전해질이 측정 셀 (1) 로부터 재차 제거되고, 측성 셀 (1) 이 탈이온수로 헹굼처리된다.
다음으로, 반광택 니켈 전해질 검사와 같은 다른 측정이 실행될 수 있다. 이를 위해, 백금 전극은, 먼저 전술한 바와 같이, 조정된다. 다음으로, 측정 셀이 헹굼처리되고, 이후 증착 전해질이 측정 셀 (1) 에 도입된다. 반광택 니켈 코팅의 증착 후에, 측정 셀 (1) 이 재차 헹굼처리되고, 증착 니켈은 백금 전극으로부터 양극에서 스트리핑된다.
광택 니켈과 반광택 니켈 코팅의 전위 트랜션트의 전형적인 곡선이 도 2 에 도시되어 있다. 광택 니켈 코팅은 이전에 나타낸 바와 같이 백금 전극 (2) 상에서 측정 셀 (1) 에 증착되고 있다. 반광택 니켈 코팅은 측정 셀 (1) 에서 백금 전극 (2) 상에 하기의 기본 조성을 갖는 증착 전해질로부터 증착된다: 60 g/ℓ NiCl2 ㆍ 6 H2O, 270 g/ℓ NiSO4 ㆍ 6 H2O, 45 g/ℓ H3BO3. 증착된 반광택 니켈 코팅의 부식 거동을 판정하는 첨가제로서, 증착 전해질은 포름알데히드와 클로랄 수화물의 혼합물을 포함한다. 증착은 55 ℃ 및 3 A/d㎡ 의 전류 밀도에서 실행된다.
연속 곡선은 실온, 500 rpm 및 26 A/d㎡ 의 전류 밀도 상태 하에서의 광택 니켈 코팅의 용해의 시간 순서를 나타낸다. 불연속 곡선은 동일 조건 하에서 반광택 니켈의 용해의 시간 순서를 나타낸다.
2 개의 곡선중, 먼저, Ag/AgCl 에 대해 저전압에서 전위 안정기 (10) 가 얻어지는 것을 알 수 있다. 약 40 초 후, 곡선이 저전위로부터 고전위 (20) 로 뛰어오르는데, 이는 백금 전극에서의 물 분해에 해당한다.
2 개의 곡선을 평가하기 위해서, 먼저 각각의 전위값이 평균처리되었던 시간 슬롯 (15) 을 고정한다. 증착후 10 초 ~ 30 초 범위에서 이 시간 슬롯이 시작되고, 양자의 용해 절차에서 동일하게 선택된다. 이 시간 슬롯에서, 용해 전위에 대한 측정값이, 짧은 시간 간격, 예컨대 0.1 초 간격에서 기록되어 저장된다. 이후, 저장된 값이 평균처리되고, 각각의 곡선에 대한 평균값이 별개로 저장된다.
광택 니켈 코팅을 위해서, Ag/AgCl 에 대해 214 mV 의 평균 용해 전위가 판정되고, 반광택 니켈 코팅을 위해서, Ag/AgCl 에 대해 356 mV 의 평균 용해 전위가 판정된다. Ag/AgCl 에 대한 이들 2 개의 코팅의 용해 전위간의 차는 약 140 mV 로 계산될 수 있다. 이러한 값의 차이는 STEP 시험에서 얻어진 결과에 해당한다.
실시예 2:
다른 시험 설계에서, 광택 니켈 코팅 및 반광택 니켈 코팅이 상이한 조건 하에서 증착되고, 이에 의해 광택 니켈 코팅과 반광택 니켈 코팅의 해당 조합 간의 차이가 계산된 후에 용해 전위에 대해 얻어진 값이 STEP 시험에서 판정된 값과 비교된다. 광택 니켈 코팅 및 반광택 니켈 코팅을 증착하기 위한 조건은, 이후 다른 조건이 지시되지 않는 한 실시예 1 에서 이미 선택된 조건에 대응한다. 반광택 니켈에서의 부식 거동을 판정하는 니켈 코팅의 증착 중 전류 밀도 뿐만 아니라 첨가제의 농도가 각각 변경된다. 표 1 은 이들 시험의 결과를 서로 비교한다.
본 발명의 방법에 의해 얻어진 값은 STEP 시험에 의해 얻어진 값과 대략 일치한다. 원칙적으로, 얻어진 전위차가 클수록 반광택 니켈 첨가제의 농도가 높을수록, 반광택 니켈 코팅의 증착중 전류 밀도는 더 작고, 광택 니켈 코팅의 증착중 전류 밀도는 더 높음에 주목한다. 동일한 파라미터 값이 각각 사용된 시험 번호 7 및 9 을 비교함으로써, 전위값 차이에 대한 결과의 재현성은 STEP 시험을 사용한 경우에 비해 본 발명의 방법을 사용한 경우 더 양호함을 추가로 알 수 있다.
도 3 은 니켈 증착용 온라인 감시 생성욕 (bath) 을 사용할 수 있는 측정 배열체의 개략도를 도시한다.
측정 셀 (1) 이 공급 파이프 (110) 와 복귀 파이프 (120) 를 통해 광택 니켈 생성욕 (210) 또는 반광택 니켈 생성욕 (220) 에 연결된다. 생성되는 부분은 화살표 (200) 로 나타내는 방향으로 생성욕을 통과하게 되고 거기서 니켈 도금된다. 이들 2 개의 생성욕은 측정 셀 (1) 에 교대로 연결될 수 있다. 증착 전해질은 밸브 (310, 320) 를 통해 각각 원하는 생성욕으로부터 측정 셀 (1) 내로 유동하게 될 수 있다.
게다가, 용해 전해질 (410), 백금 전극을 조정하기 위한 희석된 황산 (420) 및 탈이온수 (430) 용 저장기가 매니폴드 밸브 (330) 를 통해 측정 셀 (1) 에 연결된다. 추가의 폐기물 용기 (440) 가 밸브 (320) 를 통해 측정 셀 (1) 에 연결된다. 각각의 용액이 측정 셀 (10) 내로 필요시 전달되고, 사용후 폐기물 용기 (440) 로 유입된다.
실시예 3:
다른 시험에서, 전해질 장입, 반광택 니켈 첨가제의 농도 및 용해 전위 상에서의 반광택 니켈의 증착 중 전류 밀도가 검사된다. 전해질 장입은 단위 체적당 반광택 니켈을 증착하기 위해 탱크 (15 체적) 의 증착 전해질에 부과된 장입량이며, [Aㆍ h/ℓ] 로 나타낸다. 이를 위해, 구리 판에 상이한 전류 밀도 (표 1 참조) 로 반광택 니켈이 코팅된다. 용해 전위는 500 rpm 으로 회전하는 백금 전극 상에서 26 A/d㎡ 의 전류 밀도로 실시예 1 및 2 에서와 같이 측정된다. 전위는 실시예 1 에서 도시된 바와 같이 평균처리된다.
이를 위해, 실시예 1 과 같은 조성을 갖는 반광택 니켈 전해질이 15l 을 유지하는 생성욕 탱크 유지에서 준비된다. 첨가제는 실시예 2 에 기재된 바와 동일하다. 첨가제 농도는, 처음에는 0 ㎖/ℓ 이다. 첨가제 농도의 각각의 상승량이 각각의 전해질 장입의 함수로서 각각의 농도를 유지하기 위해 필요한 첨가량에 따라 증착 전해질에서 수회분 첨가된다.
증착 전해질 (0.089 Aㆍh/ℓ) 에서 짧게 작업이 이루어진 후, 반광택 니켈 코팅이 3 A/d㎡ 의 전류 밀도로 회전 백금 전극 상에 증착된다. 용해 전위는 Ag/AgCl 에 대해 285 mV 이다. 다음으로, 반광택 니켈 첨가제가, 그의 농도가 0.1 ㎖/ℓ가 되도록 첨가된다. 2 A/d㎡ 및 4 A/d㎡ 의 전류 밀도로 백금 전극 상에 반광택 니켈을 증착하는 다른 시험이 실행된다. 관련된 용해 전위는, 각각 Ag/AgCl 에 대해 303 mV (0.178 Aㆍh/ℓ) 및 298 mV (0.267 Aㆍh/ℓ)(각각 2 A/d㎡ ) 또는 270 mV (0.356 Aㆍh/ℓ) 및 267 mV (0.445 Aㆍh/ℓ)(각각 4 A/d㎡) 이다. 다음으로, 첨가제 농도는 0.3 ㎖/ℓ 로 증가된다. 이러한 농도에서, 반광택 니켈은 3 A/d㎡ 및 4.7 A/d㎡ 의 전류 밀도로 증착된다. 용해 전위는, 각각 Ag/AgCl 에 대해 310 mV (0.623 Aㆍh/ℓ), 301 mV (0.712 Aㆍh/ℓ), 302 mV (0.801 Aㆍh/ℓ), 296 mV (0.89 Aㆍh/ℓ)(각각 3 A/d㎡) 또는 270 mV (0.979 Aㆍh/ℓ)(4.7 A/d㎡) 이다. 다음으로, 첨가제 농도는 0.5 ㎖/ℓ로 증가된다. 이러한 농도에서, 반광택 니켈은 2 A/d㎡ 및 4 A/d㎡ 의 전류 밀도로 증착된다. 용해 전위는, 각각 Ag/AgCl 에 대해 356 mV (1.068 Aㆍh/ℓ), 149 mV (1.157 Aㆍh/ℓ)(각각 2 A/d㎡) 또는 300 mV (1.246 Aㆍh/ℓ), 299 mV (1.335 Aㆍh/ℓ)(각각 4 A/d㎡) 이다. 마지막으로, 첨가제 농도는 0.64 ㎖/ℓ의 값으로 증가된다. 이러한 조건 하에서, 반광택 니켈은 3 A/d㎡ 의 전류 밀도로 증착된다. 용해 전위는 Ag/AgCl 에 대해 330 mV 이다. 이 순간, 전해질 장입은 1.424 Aㆍh/ℓ 이다.
이 시험으로부터 하기의 사항이 추론될 수도 있다: 실시예 2 에 도시된 바와 같이, 용해 전위는 증착 조건, 특히 증착 중 전류 밀도에 상당히 의존한다. 게다가, 증착 전해질의 조성은 용해 전위, 특히 반광택 니켈 첨가제에 주된 영향을 미치는데: 생성욕에서 코팅되는 부품에 증착 전해질을 연속하여 채움으로써, 전해질 장입은 영구적으로 증가한다. 증착 전해질에 포함된 첨가제가 반광택 니켈 코팅으로의 결합 등과 같은 증착중 소비되기 때문에, 그의 농도는 처리로 인해 계속해서 내려간다. 이에 따라, 용해 전위는 점차로 감소되면서 본 발명의 방법이 실행되지만, 증착 조건은 동일하게 유지된다. 첨가제 농도가 증가되면, 각각의 용해 전위가 상승될 수 있다. 작을수록, 백금 전극에 반광택 니켈 코팅을 증착하는데 사용되는 전류 밀도는 더 높다.
실시예 4:
다른 시험에서, 전해질 장입 및 전류 밀도의 용해 전위의 의존성이 분석된다. 이를 위해, 실시예 3 에 기재된 조건과 동일한 조건이 선택된다.
도 5 에 도시된 그래프는 전해질 장입에서 용해 전위의 아주 선형적인 의존성을 명확하게 도시한다. 게다가, 이를 통해, 용해 전위가 클수록, 백금 전극 상에 광택 니켈을 증착하는데 사용되는 전류 밀도는 더 낮은 것을 알 수 있다.
이에 따라, 용해 전위의 측정은 이러한 코팅 시스템의 내부식성을 명확히 하기 위해서 광택 니켈 코팅과 반광택 니켈 코팅 사이의 전위 차를 결정할 뿐만 아니라, 증착을 위해 반광택 니켈 전해질의 감시를 나타내는 것을 쉽게 사용할 수 있음을 나타내는데 강한 인상을 준다. 광택 니켈 전해질의 감시를 위해 동일한 것이 적용된다. 용해 전위를 통해 증착 전해질을 감시하는 가능성은, 분석 견지에서 증착을 위해 사용된 첨가제의 농도를 판정하는 것뿐만 아니라, 증착 니켈 코팅의 부식 방지 거동을 판정하는 거동으로서 그의 기능적 효과를 정량적으로 판정할 수 있기 때문에 특히 중요하다.
본원에 기재된 실시예 및 실시형태는, 예시만을 위해 기재된 것이며, 본 출원에 기재된 특징의 조합 뿐만 아니라 그에 대한 다양한 수정 및 변형예가 당업자에 의해 제안될 수 있고, 하기 발명의 사상 및 범위 내에서 그리고 첨부의 청구범위 내에서 포함된다. 본원에 인용된 모든 공보, 특허 및 특허 출원이 참조로 본원에 병합된다.
Figure 112011033252573-pct00001

Claims (12)

  1. a) 금속 코팅을 증착 전해질로부터 작업 전극 상에 증착하는 단계;
    b) 상기 작업 전극에 전해 접촉되는 대향 전극에 관해서 작업 전극의 양극 분극화를 통해 금속 코팅을 전해 용해하는 단계;
    c) 상기 금속 코팅의 용해중 작업 전극에서 발생하는 전기 용해 전위를 시간에 걸쳐 기록하는 단계;
    d) 상기 용해 전위의 시간 평균값을 판정하는 단계;
    e) 상기 용해 전위의 시간 평균 값과 기준 값 사이의 차이를 판정하는 단계; 및
    f) 상기 차이를, 상기 용해 전위를 판정하는 증착 전해질 성분의 농도와 기준 농도 사이의 차이에 할당하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 코팅은 다층 금속 코팅 시스템을 구성하는 부분인 것을 특징으로 하는, 금속 코팅 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 b) 단계를 실행하기 전에, 하기의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어 방법:
    b1) 대향 전극을 갖고 용해 전해질을 포함하는 전해질 셀 내로 상기 금속 코팅이 제공된 작업 전극을 전달하는 단계.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 용해 전해질은 적어도 하나의 산 뿐만 아니라 증착되는 금속의 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 코팅의 전해 용해는 정전류 조건 하에서 발생하는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 작업 전극은 회전 백금 전극인 것을 특징으로 하는, 금속 코팅 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 코팅은 전해 증착된 니켈 코팅인 것을 특징으로 하는, 금속 코팅 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 코팅은 전해 증착된 반광택 니켈 코팅 또는 전해 증착된 광택 니켈 코팅인 것을 특징으로 하는, 증착 전해질의 분석 제어 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 작업 전극에서의 용해 전위 값은 부과된 시간 간격 내에서 판정되고, 얻어진 값은 상기 용해 전위의 시간 평균 값을 판정하기 위해서 평균처리되는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 증착 전해질은 코팅 탱크로부터 유래하여 작업 전극에 연속적으로 전달되는 것을 특징으로 하는, 금속 코팅 증착을 실행하는 증착 전해질의 분석 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
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