[논문]연속 판재 적용을 위한 고속 동도금의 공정 조건

박상언; 허세진; 김종현; 강용석; 최주원

연속 판재 적용을 위한 고속 동도금의 공정 조건
The process condition of High-speed copper plating for application of continuous plate 원문보기

박상언 ((주)코텍, 기술연구소) , 허세진 ((주)코텍, 기술연구소) , 김종현 ((주)코텍, 기술연구소) , 강용석 ((주)코텍, 기술연구소) , 최주원 ((주)코텍, 기술연구소)

고속 동도금 공정을 확립하기 위하여 선행실험으로 알카리계 동도금 용액을 이용하여 고속 동도금의 가능성을 실험하였다. 전류밀도와 극간거리, 유속의 조절을 통하여 최대 $17.6{\mu}m/min$. 속도의 도금속도를 확보하였으며, Hv 120 내외의 경도를 확보하였다. 고속 동도금을 실현하기 위해서는 높은 전류밀도를 필요로 하고, 낮은 용액 저항을 위해 극간거리는 짧게 유지하되, 빠른 유속을 필요로 하였다.

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문제 정의

본 연구에서는 현장에서 적용 가능한 고속 동도금 공정을 개발하고자 한다. 이러한 공정 개발의 일환으로 시안계열의 알카리 도금욕에서의 고속동도금을 위한 가능성을 조건에 따라 전류효율을 이용하여 평가하였으며, 차 후, 고속동도금을 위한 장치 및 공정조건에 대한 데이터로 활용하고자 하였다.
개발하고자 한다. 이러한 공정 개발의 일환으로 시안계열의 알카리 도금욕에서의 고속동도금을 위한 가능성을 조건에 따라 전류효율을 이용하여 평가하였으며, 차 후, 고속동도금을 위한 장치 및 공정조건에 대한 데이터로 활용하고자 하였다.
현장에서 적용 가능한 고속 동도금 공정을 개발하고자알카리 도금욕에서의 고속동도금을 위한 가능성을 평가하였다. 고속 동도금을 실현하기 위해서는 도금액의 전류밀도의 증가와 더물어 용액의 농도는 짙어져야하며, 이와 더물어 적절한 온도의 상승과 유속의 증가가 필요함을 알 수 있었다.

제안 방법

또한 일반적으로 도금용액의 온도가 높을수록 더 많은전류밀도의 인가가 가능하여 고속 도금상에는 유리한 특성이 있는 것으로 알려져 있으나, 고온으로 인한 용액의 증발 등 용액 관리상의 문제로 인하여 일반적으로 관리되고있는 65℃ 내외에서 조건에서 용액의 온도를 설정하였다.

대상 데이터

본 연구에서 음극 시편은 100mmx65mm SUS (304) 시편을 사용하였고, 양극은 99%이상의 전기동을 사용하여 양극주머니에 담긴 채로 도금울 실시하였다. 음극용 시편은공업용 탈지액(Niosol #300, #)을 사용하여 10분간 탈지를 실시하고 15% 황산을 이용하여 10초간 활성화를 실시한 후, 전해도금을 실시하였다 사용된 장치의 개략도는 그림1과 같으며, 기본적인 용액의 조성은 표1에 나타내었다.
담긴 채로 도금울 실시하였다. 음극용 시편은공업용 탈지액(Niosol #300, #)을 사용하여 10분간 탈지를 실시하고 15% 황산을 이용하여 10초간 활성화를 실시한 후, 전해도금을 실시하였다 사용된 장치의 개략도는 그림1과 같으며, 기본적인 용액의 조성은 표1에 나타내었다.

성능/효과

고속 동도금을 실현하기 위해서는 도금액의 전류밀도의 증가와 더물어 용액의 농도는 짙어져야하며, 이와 더물어 적절한 온도의 상승과 유속의 증가가 필요함을 알 수 있었다. 상기 실험을 통하여 전류밀도 50A/dm) 용액온도 65℃, 극간거리 40mm, 유속 #/min.
그림에서 X축은 도금액의 온도를 나타내고 있으며, Y축은음극 전류효율을 계산하여 나타낸 값이다.그림에서 알 수있는 바와 같이 동일한 전류밀도와 극간 간격에서 온도가증가할수록 전류효율은 증가하는 것을 알 수 있었다. 따라서 청화동 도금액을 이용한 고속 동도금에서는 용액의 온도가 높을수록 더 높은 전류효율을 얻을 수 있다.
전류밀도 증가에 따른 도금층의 성장속도는 전류효율의 감소에 따라 비례적인 증가하지 않는 것으로 나타나 앞선 실험의 결과와 잘 일치하고있다. 도금액의 온도증가에 따른 도금층의 성장속도에 있어서는 음극 전류효율과 증가에 따라 도금층의 성장속도는증가하고 있으나, 다른 요인에 기인하여 상기 전류효율과같은 2배가량의 속도 증가는 나타나지 않았다.
본 실험에서도 상기의 용액에 있어서는 #/min.의속도로 양극과 음극의 극간 거리를 65mm로 하였을 때, 최대 전류밀도 30A/dm2 이하가 적합 하다는 것을 알 수 있었다.
의 속도로 하여 30분간 도금을 실시한 후, 도금층의 성장속도를 측정한 결과이다. 표에서 알 수 있는 바와 같이 전류밀도가 증가할수록 도금층의성장 속도는 증가하였다. 도금층의 성장 속도는 온도 증가에 비례하고, 극간 거리에는 반비례하여 증가였다.

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