전기 도금은 CNC 가공 후 사용되는 가장 일반적이고 효과적인 표면 마감 방법 중 하나입니다. 엔지니어는 부품 표면에 얇은 금속층을 증착함으로써 내식성, 내마모성, 전도성 및 외관을 크게 개선할 수 있습니다. 아노다이징, 패시베이션 또는 페인팅에 비해 전기 도금은 더 기능적이고 정밀하게 제어되는 금속 코팅을 형성합니다. 자동차, 항공우주, 금형 제작, 정밀 엔지니어링과 같은 산업에서 성능과 미적 품질을 모두 달성하는 데 중요한 역할을 합니다. 다음 섹션에서는 전기 도금의 정의, 사용 시기, 작동 방식, 주요 유형, 적합한 재료 및 주요 응용 분야에 대해 설명합니다.
전기 도금이란?
전기 도금은 전해질 용액의 금속 이온이 외부 전류에 의해 전도성 공작물 표면으로 환원되는 제어된 전기 화학 공정입니다. 일반적인 설정에서는 공작물이 음극 역할을 하고 도금 금속이 양극 역할을 하며, 둘 다 금속염 용액에 담깁니다. 전류가 흐르면 금속 이온이 음극 쪽으로 이동하여 조밀한 금속 코팅을 형성합니다.
양극, 음극, 전해질조 및 전류 방향을 보여주는 전기 도금 설정 그림입니다.
이것이 바로 "전기 도금"이라고 불리는 이유입니다: "전기"는 전기 에너지를 사용하여 화학 반응을 일으키는 것을 의미하고, "도금"은 표면에 금속층을 증착하는 것을 의미합니다. 그 결과 코팅은 경도, 전도성 및 내식성을 향상시키는 동시에 부품의 전체적인 외관을 개선합니다.
전기 도금 사용 시기
전기 도금은 가공된 부품의 내식성, 내마모성 또는 전기적 특성에서 향상된 성능이 필요할 때 사용됩니다. 일반적으로 모든 가공 및 연마 단계가 완료된 후 조립 전 최종 표면 처리로 수행됩니다.
일반적인 사용 사례는 다음과 같습니다:
- 부식 방지: 녹과 산화를 방지하기 위해 강철 및 철 부품에 니켈 또는 아연 도금을 합니다.
- 내마모성: 샤프트, 몰드 및 피스톤 로드에 경질 크롬 도금을 하여 표면 경도를 높입니다.
- 전기 개선: 구리 및 황동 부품에 주석, 은 또는 금을 도금하여 전도성과 납땜성을 향상시킵니다.
- 장식 마감: 스테인리스 스틸 및 알루미늄 부품에 밝은 니켈 또는 크롬 도금을 하여 반사되는 메탈릭한 외관을 구현합니다.
전기 도금은 습하거나 부식성이 있거나 마찰이 심한 환경에서 작동하는 부품에 이상적이며, 치수 정밀도에 영향을 주지 않으면서 내구성이 뛰어난 보호 기능과 세련된 시각적 마감을 제공합니다.
전기 도금 수행 방법
전기 도금 공정은 일반적으로 전처리, 전기 증착, 후처리의 세 단계로 구성됩니다. 각 단계는 코팅 접착력, 표면 품질 및 장기적인 내구성에 직접적인 영향을 미칩니다.
전처리
도금하기 전에 부품을 철저히 세척하고 활성화해야 합니다. 여기에는 탈지, 산 세척 및 산화물 제거가 포함됩니다. 오일이나 산화막이 남아 있으면 블리스터나 박리가 발생할 수 있습니다. 적절한 전처리는 금속 이온의 강력한 접착력과 균일한 증착을 보장합니다.
전기 증착
이 단계는 전기 도금의 핵심 단계입니다. 전압, 전류 밀도, 온도 및 시간을 제어하여 금속 이온이 공작물 표면에 고르게 증착됩니다.
일반적인 공정 파라미터는 다양합니다. 니켈 도금은 45°C, 1~6A/dm²에서 작동하는 경우가 많지만 크롬 도금은 더 높은 전압과 낮은 전류 효율을 필요로 합니다.
코팅 두께는 일반적으로 5~50µm 범위이며, 기계적 성능과 표면 외관을 모두 결정합니다.
사후 처리
도금 후 공작물은 헹굼, 중화, 건조, 때로는 연마 또는 밀봉 과정을 거칩니다. 그런 다음 코팅의 두께, 접착력, 광택 및 내식성을 테스트합니다. 후처리는 코팅의 균일한 외관과 장기적인 안정성을 보장합니다.
전기 도금의 주요 유형
전기 도금 기술은 현재의 형태, 화학적 메커니즘, 부품 처리 방식에 따라 몇 가지 주요 유형으로 분류할 수 있습니다.
각 접근 방식은 코팅 품질, 공정 비용, 특정 부품 형상에 대한 적합성에서 서로 다른 이점을 제공합니다.
1. 기존 DC 도금
가장 널리 사용되는 전기 도금 공정인 직류 도금은 일정한 전류를 가해 표면에 금속 이온을 증착하는 방식입니다.
코팅 두께를 안정적으로 제어할 수 있고 장비가 간단하며 비용이 저렴해 대부분의 전도성 소재에 적합합니다.
그러나 복잡한 형상에서는 전류 분포가 고르지 않아 가장자리가 지나치게 두껍거나 안쪽 모서리가 얇아질 수 있습니다.
일반적인 애플리케이션: 샤프트, 볼트 및 장식 부품의 니켈, 크롬 또는 아연 도금.
2. 펄스 및 역펄스 도금
이 방법은 전류 펄스를 번갈아 가거나 극성을 반대로 하여 입자 구조를 개선하고 응력을 완화하며 접착력을 향상시킵니다.
기존 DC 도금보다 더 조밀하고 매끄럽고 밝은 코팅을 생성하여 표면 요구 사항이 엄격한 고정밀 부품에 이상적입니다.
단점은 더 높은 장비 비용과 더 복잡한 프로세스 제어입니다.
일반적인 애플리케이션: 몰드 캐비티, 전자 커넥터 및 고광택 정밀 부품.
3. 무전해(화학) 도금
무전해 도금은 외부 전류가 아닌 화학적 환원 반응에 의존합니다.
가장 큰 장점은 블라인드 홀, 나사산, 내부 공동 등에서도 코팅 균일성이 뛰어나다는 점입니다.
니켈 기반 무전해 도금(Ni-P 또는 Ni-B)은 기능성 및 기본 레이어로 널리 사용됩니다.
수조 구성과 온도를 정밀하게 유지해야 하므로 공정 제어가 복잡합니다.
일반적인 애플리케이션: 알루미늄 하우징, 정밀 밸브 본체, 플라스틱 기판, 항공우주 부품.
4. 기계 및 특수 도금 방법
여기에는 배럴 도금, 랙 도금 및 브러시 도금이 포함됩니다:
- 배럴 도금: 전해액에 담근 회전 드럼에서 작은 부품을 회전시키므로 비용이 저렴하고 대량 생산에 효율적입니다.
- 랙 도금: 부품은 전도성 랙에 고정되어 균일하게 코팅되므로 크기가 크거나 외관이 중요한 부품에 이상적입니다.
- 브러시 도금: 휴대용 양극 도구는 국소적인 수리 또는 재작업을 위해 직접 코팅을 적용합니다.
각 방법마다 효율성, 품질, 비용의 균형이 다르게 유지됩니다.
일반적인 애플리케이션: 패스너(배럴 도금), 장식용 하우징(랙 도금), 공구 수리(브러시 도금).
전기 도금에 적합한 재료
정밀 제조에 사용되는 니켈 도금, 크롬 도금 및 아연 도금 부품과 같은 일반적인 전기 도금 마감을 시각적으로 비교합니다.
기본 소재마다 접착력을 보장하기 위해 특정 표면 처리가 필요합니다. 아래 표에는 일반적인 가공 가능한 소재, 도금 호환성 및 주요 공정 참고 사항이 요약되어 있습니다.
| 재료 | 도금 호환성 | 권장 코팅/공정 | 참고 |
|---|---|---|---|
| 탄소 및 합금강 | 우수 | 니켈, 크롬, 아연 | 완전한 청소 보장, 수소 취성 방지 |
| 스테인리스 스틸 | Good | 니켈, 금 | 패시브 필름 제거에 필요한 산 활성화 |
| 구리 및 황동 | 우수 | 주석, 은, 금 | 높은 전도성, 기능성 도금에 이상적 |
| 알루미늄 및 합금 | 보통 | 무전해 니켈 베이스 + 니켈/크롬 상단 | 화학 베이스 레이어로 접착력 향상 |
| 티타늄, 마그네슘, 플라스틱 | 어려움 | 무전해 니켈 또는 귀금속 | 전도성 전처리 필요, 비용 증가 |
전기 도금의 장점
- 내식성 대폭 향상(염수 분무 > 300시간)
- 최대 HV 800 이상의 표면 경도
- 전도성, 윤활성 및 납땜성 향상
- 밝거나 무광택 장식 마감 제공
- 성숙한 공정, 비용 효율적이며 대량 생산에 적합
제한 사항 및 고려 사항
- 복잡한 지오메트리의 고르지 않은 두께
- 전해질 폐기물은 환경 처리가 필요합니다.
- 다층 도금으로 공정 시간 및 비용 증가
- 전처리가 잘못되면 물집이 생기거나 벗겨질 수 있습니다.
- 두께 및 접착 균일성을 위해 엄격한 검사 필요
일반적인 애플리케이션
- 기계 및 금형: 내마모성 공구 표면을 위한 단단한 크롬 도금
- 자동차: 샤프트, 볼트 및 유압봉용 아연 또는 니켈 코팅
- 전자 제품: 금 또는 주석 도금으로 전도성 및 내산화성 향상
- 항공우주 및 의료: 부식 방지 및 미관을 위한 복합 코팅
결론
전기 도금은 기능성과 장식성을 모두 갖춘 핵심 가공 후 공정으로 남아 있습니다.
제조업체는 적합한 코팅 금속과 도금 방법을 선택함으로써 정밀 부품의 비용, 내구성, 외관이 원하는 균형을 이룰 수 있습니다.
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