KR20070005332A - 무전해 도금 방법 및 무전해 도금 피처리물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 귀금속, 스테인레스강, 몰리브덴강으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어진 피도금물 상에 니켈막을 무전해 도금방법으로 형성하는 방법을 개시한다. 이 방법은, 피도금물의 표면을 전해연마처리하는 단계; 상기 전해연마처리된 피도금물을 전기니켈 스트라이크 도금처리를 하여 제1도금층을 형성하는 단계; 상기 피도금물의 무전해니켈 도금을 수행하여 상기 제1도금층 위에 제2도금층을 형성하는 단계; 및 상기 피도금물을 불소수지를 함유한 무전해니켈액에 침지하여 제3도금층을 형성하는 단계를 포함한다.

무전해도금, 불소수지, 전해연마

Description

무전해 도금 방법 및 무전해 도금 피처리물{Electroless plating method and plating film obtained by the electroless plating method}

도 1은 종래기술에 따른 피도금물의 표면상태를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따르는 무전해 도금방법에서 전해연마공정을 설명하는 모식도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피도금물의 표면상태를 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 무전해 도금층이 피도금물 상태 코팅된 상태를 나타내는 단면도이다.

본 발명은 무전해 도금에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전해연마된 피도금물의 표면 상에 무전해 도금을 이용하여 무전해 도금막을 형성하는 무전해 도금방법에 관한 것이다.

불소 수지는 화학 약품에 대한 내구성이 매우 강하고, 전기적 성질도 우수하며, 고온에도 안정적이라는 특성을 구비하여, 기계 부품, 전기, 전자 부품 등의 표면 상에 불소 수지막의 코팅이 일반적으로 행해지고 있다. 이러한 불소 수지막의 피처리물에 대한 밀착성을 향상시키기 위해, 미리 피처리물의 표면을 거칠게 하는 처리를 한 후에, 불소 수지를 코팅하는 방법이 일반적으로 행해지고 있다. 또한, 피도금물을 무기 또는 유기 바인더를 이용하여 처리를 행한 후, 층 두께가 100~200㎛정도가 되도록 불소 수지를 비교적 두껍게 코팅하는 방법도 행해진다(예를 들면, 일본특허공개공보 2001-328121호, 일본특허공개공보2000-328256호, 일본특허공개공보 평4-365875, 일본특허공표공보 평1-60584, 일본특허공개공보 소61-234202호, 일본특허공개공보 소51-1112348 참조).그러나 상기의 종래의 기술과 같이, 피처리물의 표면을 거칠게 형성 처리한 후, 거친면에 불소 수지를 코팅하는 방법은 요철 형상에 따라서는 다음과 같은 문제가 발생하는 경우가 있다. 즉 오목부와 돌출부와의 고저의 차가 1μ정도의 그다지 높지 않은 요철 형상을 한 거친면이 형성된 경우, 불소 수지에 의한 도금층이 오목부를 다 메꿔서 요철의 높이가 거의 없어지고, 불소 수지의 밀착성이 현저히 낮아지고, 박리 등이 발생한다는 문제가 있었다. 또한, 불소 수지는 비교적 고가이기 때문에, 불소 수지의 층 두께를 얇게 하고, 불소 수지의 사용량을 소량화하여 저비용을 도모하는 것이 시장에서 요청되고 있다. 그러나 불소 수지의 코팅을 단순히 얇게 하는 것은 불소 수지와 불소 수지 코팅물의 마찰계수가 낮기 때문에 밀착성이 극히 나쁘고, 또한 피막에 핀홀이 발생하기 쉽고, 층두께가 얇은 불소 수지 코팅 피막을 형성하는 것은 불가능하다는 문제점이 있었 다.

또한, 국제공개번호 WO 2004/024985에는 피처리물을 암모니아수 및 티오 유산염을 함유하는 조성액 및 티오 요소로부터 선택되는 적어도 하나를 함유하는 제1 도금액에 노출시켜 제1 도금층을 형성하고, 이 제1 도금층의 표면에 불소 수지를 함유하는 제2 도금액에 노출시켜 제2 도금층을 형성함으로써, 밀착성이 양호한 불소 수지 피막의 박막을 형성하는 것이 개시되어 있다. 그러나 상기한 선행기술은 피처리물의 재질이 귀금속이나 스테인레스 강 또는 몰리브덴강인 경우 도금층의 박리가 쉽게 발생한다. 즉, 도 1에 도시된 것처럼, 피도금물(10)의 표면상에 형성된 요철의 돌출부(12)와 오목부(14) 사이의 높이 차이가 매우 커서 제1도금층이 형성될 때 요철홈 내에 핀홀이 쉽게 발생하는데, 이 핀홀들은 도금층의 박리 가능성을 높이는 원인으로 작용한다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 귀금속, 스테인레스 강 또는 몰리브덴강으로 이루어진 피처리물에 적용될 수 있는 무전해 도금방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 도금층과 피도금물 사이에서 핀홀 발생을 억제하여 피도금물에 대한 도금층의 응착력을 높일 수 있는 무전해 도금방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르는 무전해 도금방법은, 피도금물의 표면을 전해연마(electron polishing)처리하는 단계; 상기 전해연마처리된 피도금물을 금속염을 포함하는 제1무전해 도금액 속에서 무전해 도금처리하여 불소수지를 함유한 도금층을 형성하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 전해연마처리 단계에서, 상기 피도금물은 전해액 속에 침지되어 양극으로 기능하도록 양의 전압을 인가받는다.

상기 도금층은, 상기 피도금물이 스테인레스 강인 경우, 불소수지를 함유하는 니켈층인 것이 바람직하다.

선택적으로, 상기 도금층은, 상기 피도금물이 알루미늄 합금인 경우, 불소 수지를 함유하는 아연층인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 무전해 도금처리 방법은, 피도금물의 표면을 전해연마(electro polishing)처리하는 단계; 상기 전해연마처리된 피도금물을 전기 스트라이크 도금처리하여 보호층으로 기능하는 제1도금층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 도금층을 포함하는 상기 피도금물을 금속염을 포함하는 제1무전해 도금액 속에서 무전해 도금처리하여 불소수지를 함유한 제2도금층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 피도금물의 표면을 전해연마(electro polishing)처리하는 단계; 상기 전해연마처리된 피도금물을 전기 스트라이크 도금처리하여 보호층으로 기능하는 제1도금층을 형성하는 단계; 상기 제1도금층을 포함하는 상기 피도금물을 금속염을 포함하는 제1무전해 도금액 속에서 제1무전해 도금 처리하여 상기 제1도금층 위에 제2도금층을 형성하는 단계; 및 상기 제1, 제2 도금층들을 포함하는 상기 피도금물을 제2무전해 도금액 속에서 제2무전해 도금처리하여 불소수지를 함유한 제3도금층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기한 무전해 도금방법들중 어느 하나에 의하여 얻어지는 도금 피처리물을 제공한다.

이하, 본원 발명에 따른 무전해 도금 방법 및 무전해 도금 피처리물의 바람직한 형태에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 무전해 도금 방법은, 피도금물의 표면을 전해연마처리하는 단계; 상기 전해연마처리된 피도금물을 상기 피도금물과의 표면 응착도(adhesive force)가 높은 금속으로 전기 스트라이크 도금처리를 하여 제1도금층을 형성하는 단계; 상기 제1도금층을 포함하는 피도금물을 금속염을 포함하는 제1무전해 도금액 속에서 무전해 도금처리하여 상기 제1도금층 위에 제2도금층을 형성하는 단계; 및 상기 제1, 제2도금층들을 포함하는 피도금물을 불소수지를 함유한 제2무전해 도금액 속에서 무전해 도금하여 제3도금층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르는 무전해 도금 방법의 제1 공정인 전해연마공정이 먼저 설명된다.

도 2에 도시된 것처럼, 전해연마 공정에서는 제1전극(20), 제2전극(30) 및 전해액이 준비된다. 제1전극(20)인 피도금물에는 양의 전압을 걸어주고, 즉 피도금물이 양극으로 작용하도록 하고, 제2전극(30)에는 음의 전압을 걸어서 제2전극(30)이 음극으로 작용하도록 한다.

전압이 인가됨에 따라 양극으로 기능하는 피도금물(20)의 표면은 전기적으로 연마된다. 구체적으로, 전해연마전 피도금물(20)의 표면은 도 3에서 점선으로 도시된 것처럼, 돌출부와 오목부가 교번적으로 나타나는 구조를 가진다. 앞서 언급한 것처럼, 전해연마전 오목부의 깊이는 매우 깊지만, 본 발명의 전해연마공정동안 피도금물의 표면의 돌출부가 집중적으로 연마되어도 3에서 실선으로 도시된 것처럼, 돌출부는 완만하게 연마되어, 돌출부(22)의 상부 표면과 오목부(24)의 바닥표면 사이의 높이차이가 감소된다. 그 결과, 오목부에서 핀홀 발생가능성이 감소하고, 피도금물의 표면과 도금층 사이의 응착력은 증가한다. 이로 인하여 도금층의 박리 가능성은 현저하게 낮아진다. 즉, 전해연마공정이 완료된 피도금물의 표면 거칠기는 감소하고 광택은 현저하게 증가한다.

전해연마공정이 완료된 후, 바람직하게는, 피도금물은 3차에 걸쳐서 도금처리된다. 즉, 1회의 전기도금과 2회의 무전해도금이 수행된다.

선택적으로, 전해연마공정의 완료후, 불소수지를 함유한 무전해도금공정이 1회만 수행될 수도 있다.

또한, 전해연마공정의 완료후, 불소수지를 함유하지 않은 무전해도금공정과 불소수지를 함유한 무전해 도금공정이 각각 1회씩 수행될 수도 있다.

본원 발명에 따른 무전해 도금액(제1, 제2무전해 도금액)은, 금속염과, 금속 착화제와, 환원제와, 암모니아수 및 티오 유산염을 함유하는 조성액을 함유한다.

본 발명에서 채용하는 무전해 도금(electroless plating)이란 전류를 통하지 않고 피처리물상에 도금하는 방법이다.

상기 피처리물로는 금속, 알루미늄, 고무, 합성 수지와 같이 여러 재료로 된 베이스 기판들이 사용될 수 있지만, 바람직하게는, 귀금속, 스테인레스강, 몰리브덴강과 같은 재료로 된 제품들이 사용된다.

상기 무전해 도금액 속에 함유되는 금속염에는, 니켈염, 아연염, 코발트염, 크롬염, 티탄염, 차아린산염 등이 포함되고, 단독 또는 조합하여 이용할 수 있지만

이에 한정되는 것은 아니다. 니켈염 및 아연염으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 무전해 도금액에 함유되는 금속 착화제는 금속염과 착체를 형성하는 유기물 등으로서, 능금산, 숙신산 또는 젖산을 이용하는 것이 바람직하다.

불소 수지는 불소기를 함유하는 수지를 말하고, 폴리 테트라 플루오르 에틸렌(PTFE) 등의 불소 수지를 이용하는 것이 가능하다. 제3무전해 도금액 속의 불소 수지의 함유 농도는 용도에 따라서 임의로 선택할 수 있다.

계면 활성제는 복합화되는 물질의 침전을 방지하고, 불소 수지의 분산제로서의 기능을 발휘한다. 이와 같이 계면 활성제로는 카티온계 계면 활성제 및 비이온 계면활성으로 이루어지는 군 중 적어도 하나를 이용하는 것이 바람직하다. 카티온계 계면활성제에는, 제4 암모니아염, 제2 암모니아류, 제3 아민류, 인다졸린(indazoline)류가 포함되고, 비이온 계면 활성에는, 폴리옥시에틸렌계, 폴리에틸렌계, 카르본산계, 설폰산계 비이온 계면 활성을 이용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 분자내에 탄소 원소나 불소 원자의 결합을 가지는 불소 계면 활성제를 이용하는 것도 바람직하다. 선택적으로, 제3무전해 도금액은, 제2도금층 의 불소 수지의 분산 침입이 한층 양호하게 하기 위해 분산 보조제를 함유하는 것이 바람직하다. 이와 같은 분산 보조제에는 산화 세륨, 탄화 규소가 함유되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 본 발명의 무전해 도금 처리공정은, 도금 업계에서 통상적으로 행해지는 무전해 도금 방법과 동일하게 행할 수 있다.

상기 본 발명에 따른 무전해 도금 방법에 의해 도금된 도금 피처리물에 대해서 설명한다. 도금 피처리물의 제1도금층의 막 두께는 피도금물과의 밀착성을 위하여 적절한 두께를 선택한다. 또한, 제2도금층 및 제3 도금층의 각각의 막 두께는, 도금막의 경도와 비용등을 고려하여 적절한 두께를 선택한다.

상기의 방법에 의해 얻어지는 도금 피처리물은, 제4에 도시된 것처럼, 전해연마처리 및 보호층(21)의 존재로 인하여 피처리물(20)에 대하여 뛰어난 밀착성을 가진다.

이하, 본 발명에 따른 무전해 도금 방법 및 도금 피처리물의 구체예를 나타내는데, 이 실시예는 본 발명의 실시 형태의 예시이며 이에 하등 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

준비된 전해연마용 전해액 속에 스테인레스판과 다른 금속판을 침지시킨다. 이 때, 스테인레스판은 양극으로 작용하도록 양의 전압을 인가받고 다른 금속판은 음극으로 작용하도록 음의 전압을 인가받는다.

소정 시간의 경과후, 상기 스테인레스판을 전해연마용 전해액으로부터 추출하고, 세정한 후 상온 환경하에 방치하여 건조시켰다. 전해연마후 스테인레스 판의 표면은 전해연마전보다 오목부와 돌출부 사이의 높이가 감소되도록 돌출부의 표면이 집중적으로 연마되었다.

이어서, 상기 스테인리스판을 86℃로 유지된 무전해 도금액 내에 소정 시간동안 침지한 후, 이 스테인리스판을 무전해 도금액으로부터 추출하고, 물로 씻은 후 상온 환경하에 방치하여 건조시켰다. 상기 무전해 도금액은 금속염으로서 유산 니켈, 환원제로서 차아린산 소다, 불소 수지로서 폴리테트라 플루오르 에틸렌(PTEF)를 함유하도록 하였다. 상기 스테인리스판 상에는 소정 두께의 도금층이 형성되었다. 이 도금층의 표면은 PTFE에 의해 평탄하게 되어 있었다.

상기 도금층이 표면에 피착 형성된 스테인리스판을 300℃ 이상으로 상승 유지시킨 퍼니스 내에 배치하고, 60분간 방치하여 베이킹 처리를 하고, 무전해 도금에 의한 박막이 표면에 형성된 최종 제품인 피도금 피처리물을 얻었다.

상기 최종 피도금 피처리물은 선행기술의 그것에 비하여 매우 높은 평탄도와 도금 밀착 밀도를 가지고 있었다.

실시예2

준비된 전해연마용 전해액 속에 스테인레스판과 다른 금속판을 침지시킨다. 이 때, 스테인레스판은 양극으로 작용하도록 양의 전압을 인가받고 다른 금속판은 음극으로 작용하도록 음의 전압을 인가받는다.

소정 시간의 경과후, 상기 스테인레스판을 전해연마용 전해액으로부터 추출하고, 세정한 후 상온 환경하에 방치하여 건조시켰다. 전해연마후 스테인레스 판의 표면은 전해연마전보다 오목부와 돌출부 사이의 높이가 감소되도록 돌출부의 표면이 집중적으로 연마되었다. 전해연마된 스테인레스판은 염화니켈 220 - 250 g/L, 염산 (비중 1.18) 110 ~ 140 ml/L, 전류밀도 5 ~ 10 A/dm2의 전기 도금액 속에 상온에서 1 ~ 10분 동안 침지한 후, 이 스테인리스 판을 전기 도금액으로부터 추출하고, 물로 씻은 후 상온 환경하에 방치하여 건조시켰다. 스테인리스판의 표면에는 소정 두께의 보호층인 제1 니켈 도금층이 형성되었다.

이어서, 상기 제1도금층을 가지는 스테인리스판을 추가로 86℃로 유지된 무전해 도금액 내에 소정 시간동안 침지한 후, 이 스테인리스판을 무전해 도금액으로부터 추출하고, 물로 씻은 후 상온 환경하에 방치하여 건조시켰다. 상기 무전해 도금액은 금속염으로서 유산 니켈, 환원제로서 차아린산 소다, 불소 수지로서 폴리테트라 플루오르 에틸렌(PTEF)를 함유하도록 하였다. 상기 스테인리스판의 제1 니켈도금층상에는 소정 두께의 제2 니켈도금층이 형성되었다. 이 제2 니켈도금층의 표면은 PTFE에 의해 평탄하게 되어 있었다.

제1 내지 제2 니켈도금층이 표면에 피착 형성된 스테인리스판을 300℃ 이상으로 상승 유지시킨 퍼니스 내에 배치하고, 60분간 방치하여 베이킹 처리를 하고, 무전해 도금에 의한 박막이 표면에 형성된 최종 제품인 피도금 피처리물을 얻었다.상기 최종 피도금 피처리물은 선행기술의 그것에 비하여 매우 높은 평탄도와 도금 밀착 밀도를 가지고 있었다.

실시예3

준비된 전해연마용 전해액 속에 스테인레스판과 다른 금속판을 침지시킨다. 이 때, 스테인레스판은 양극으로 작용하도록 양의 전압을 인가받고 다른 금속판은 음극으로 작용하도록 음의 전압을 인가받는다.

소정 시간의 경과후, 상기 스테인레스판을 전해연마용 전해액으로부터 추출하고, 세정한 후 상온 환경하에 방치하여 건조시켰다. 전해연마후 스테인레스 판의 표면은 전해연마전보다 오목부와 돌출부 사이의 높이가 감소되도록 돌출부의 표면이 집중적으로 연마되었다.

전해연마된 스테인레스판은 염화니켈 220 - 250 g/L, 염산 (비중 1.18) 110 ~ 140 ml/L, 전류밀도 5 ~ 10 A/dm2의 전기 도금액 속에 상온에서 1 ~ 10분 동안 침지한 후, 이 스테인리스 판을 전기 도금액으로부터 추출하고, 물로 씻은 후 상온 환경하에 방치하여 건조시켰다. 스테인리스판의 표면에는 소정 두께의 보호층인 제1 니켈도금층이 형성되었다.

다음으로, 금속염으로서 유산 니켈, 환원제로서 차린산소다, 착화제로서 능금산, 숙신산 또는 젖산과, 조정제, pH 조정제 등을 함유한 제1무전해 도금액 속에, 스테인레스판을 제1소정시간 동안 침지한 후, 이 스테인리스 판을 제1무전해 도금액으로부터 추출하고, 물로 씻은 후 상온 환경하에 방치하여 건조시켰다. 스테인리스판의 표면에는 소정 두께의 제2 니켈도금층이 형성되었다.이어서, 상기 제2 니켈도금층을 가지는 스테인리스판을 추가로 86℃로 유지된 제2무전해 도금액 내에 소정 시간동안 침지한 후, 이 스테인리스판을 제2무전해 도금액으로부터 추출하고, 물로 씻은 후 상온 환경하에 방치하여 건조시켰다. 상기 제2무전해 도금액은 금속염으로서 유산 니켈, 환원제로서 차아린산 소다, 불소 수지로서 폴리테트라 플루오르 에틸렌(PTEF)를 함유하도록 하였다. 상기 스테인리스판의 제2도금층상에는 소정 두께의 제3도금층이 형성되었다. 이 제3도금층의 표면은 PTFE에 의해 평탄하게 되어 있었다.

제1 내지 제3도금층이 표면에 피착 형성된 스테인리스판을 300℃ 이상으로 상승 유지시킨 퍼니스 내에 배치하고, 60분간 방치하여 베이킹 처리를 하고, 무전해 도금에 의한 박막이 표면에 형성된 최종 제품인 피도금 피처리물을 얻었다.

상기 최종 피도금 피처리물은 선행기술의 그것에 비하여 매우 높은 평탄도와 도금 밀착 밀도를 가지고 있었다.

본 발명의 무전해 도금방법 및 무전해 도금 피처리물에 따르면, 귀금속, 스테인레스 강 또는 몰리브덴강으로 이루어진 파이프 형태의 피도금물과 도금층 사이에서 핀홀 발생을 억제하여 피도금물에 대하여 높은 평탄도와 매우 높은 응착력을 갖는 무전해 도금막을 형성할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기 술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 피도금물의 표면을 전해연마처리하는 단계;

   상기 전해연마처리된 피도금물을 전기 스트라이크 도금처리하여 보호층으로 기능하는 제1도금층을 형성하는 단계;

   상기 제1도금층을 포함하는 상기 피도금물을 금속염을 포함하는 제1무전해 도금액 속에서 제1무전해 도금처리하여 상기 제1도금층 위에 제2도금층을 형성하는 단계; 및

   상기 제1도금층 및 제2도금층을 포함하는 상기 피도금물을 제2무전해 도금액 속에서 제2무전해 도금처리하여 불소수지를 함유한 제3도금층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전해 도금처리 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전해연마 처리단계에서 상기 피도금물은 전해액 속에 침지되어 양극으로 기능하도록 양의 전압을 인가받는 것을 특징으로 하는 무전해 도금처리 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1도금층은, 상기 피도금물이 스테인레스 강인 경우 제1니켈층이고, 상기 제2도금층은 제2니켈층이고, 상기 제3도금층은 불소수지를 함유하는 제3니켈층인 것을 특징으로 하는 무전해 도금처리 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 제1도금층은, 상기 피도금물이 알루미늄 합금인 경우, 아연층이고, 상기 제2도금층은 제1니켈층이고, 상기 제3도금층은 불소 수지를 함유하는 제2니켈층인 것을 특징으로 하는 무전해 도금처리 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 금속염이 니켈염, 코발트염, 크롬염, 티탄염 및 차아린산염으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상인 무전해 도금 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 무전해 도금 방법에 의해 처리되는 무전해 도금 피처리물.

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