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무전해 Ni-P도금은 일반전기도금에 비해서 많은 단점을 가지고 있다. 도금온도가 90℃ 이상으로 매우 높아서, 수소가스와 함께 분무되는 과도한 도금액은 주위의 장비에 응결되어 부식을 촉진시키며, 도금액의 pH가 낮아 내식성이 있는 도금탱크소재가 필요하다. 또한 P 함량과 도금액의 pH를 컨트롤하기 어렵고 P함량이 높은 고인 무전해도금에서는 도금효율이 급격히 떨어지며 도금욕의 수명이 짧아 공정비가 높은 단점들이 있다. 그러나 현재까지 무전해 니켈공정을 대체가능한 전기도금공정은 개발되지 않은 실정이다. 이에 본 연구의 목적은 이러한 무전해 Ni-P ...

무전해 Ni-P도금은 일반전기도금에 비해서 많은 단점을 가지고 있다. 도금온도가 90℃ 이상으로 매우 높아서, 수소가스와 함께 분무되는 과도한 도금액은 주위의 장비에 응결되어 부식을 촉진시키며, 도금액의 pH가 낮아 내식성이 있는 도금탱크소재가 필요하다. 또한 P 함량과 도금액의 pH를 컨트롤하기 어렵고 P함량이 높은 고인 무전해도금에서는 도금효율이 급격히 떨어지며 도금욕의 수명이 짧아 공정비가 높은 단점들이 있다. 그러나 현재까지 무전해 니켈공정을 대체가능한 전기도금공정은 개발되지 않은 실정이다. 이에 본 연구의 목적은 이러한 무전해 Ni-P 합금도금의 단점을 보완하기 위한 Ni-P전기도금공정 연구개발이다. 특히 Ni-P전기도금에서 P의 함량이 11wt% 이상이 되면 결정구조가 결정상태에서 비정질상태로 바뀌게 된다. 이때 내식성 및 가공성이 뛰어나 초정밀패턴 성형을 위한 다이아몬드터닝용 소재로 아주 적합한 재료로 사용된다. 또한 Ni-P전기도금층의 잔류응력을 매우 낮게 조절함으로써 무전해 Ni-P도금으로는 불가능한 전주도 가능하며 두께도 수mm까지 도금을 할 수 있다. 따라서 전기도금Ni-P 공정은 무전해 Ni-P도금의 단점만 보완할 뿐 아니라 기존에 가지지 못했던 장점까지 가지고 있어 연구할 가치가 있다. 이를 위해 본 연구에서는 Ni-P전기도금액으로 Dawn Research, Inc.에서 개발한 DE NickelPhos Electrolytic Plating Solution을 사용하고 pH의 변동을 완충시키는 완충제로서 Boric acid를 25g/ℓ를 첨가하고, 계면활성제로 Sodium dodecyl sulfate를 0.05g/ℓ를 첨가하였다. 양극은 R-Nickel을 사용하였다. 도금중 소모되는 도금액내 H3PO3는 적정법을 통하여 첨가제를 넣어 24g/ℓ로 고정하여 도금을 진행하였고, 도금중 증가하는 도금액내 Ni이온은 불용성양극(Pt)를 이용하여 제어 하였다. pH는 2.3에서 진행을 하였고, 온도는 50℃, 전류밀도는 20mA/㎠으로 고정하였고, 2200A·hr 까지 연속도금을 하여 도금층내 P합금량의 변화를 관찰하였다. 그 결과 도금층내 P함량이 13.5~14.5wt%로 일정하게 유지되어 나왔다. 경도 또한 550±10Hv으로 일정하게 유지되었고, XRD분석결과 비정질상태임을 확인하였다. 열처리시 경도가 약900Hv 까지 증가하였다. 이렇게 얻어진 Ni-P전기도금층의 초정밀패턴 가공성을 test 하기 위해 stavax 금형강에 Ni-P전기도금을하여 SPDT(single point diamond turning)으로 가공을 하였다. 이 test 결과 기존의 무전해 Ni-P 합금과 거의 흡사한 가공성을 확인하였으며, 훨씬 두껍게 도금을 할 수 있다는 장점이 있었다. 또한 초정밀 가공된 프리즘 마스터 패턴의 전주복제를 Ni-P전기도금공정으로 시도하였다. 그결과 기존의 니켈전주 스탬퍼보다 경도 및 내마모성이 좋은 두께 300㎛의 Ni-P스탬퍼를 얻을수 있었다.