부품의 마지막 옷, 표면처리
인쇄용 교육자료이수 확인란 포함전기도금(니켈, 크롬, 아연), 무전해도금, 양극산화(아노다이징)의 원리와 용도를 배웁니다.
가공도 열처리도 다 끝난 부품이 마지막에 도금을 받습니다. 여기서 불량이 나면 앞 공정에 들인 비용이 전부 날아가요. 재도금을 하려면 기존 피막을 벗겨내야 하는데(박리), 그 과정에서 소재가 상하거나 치수가 빠져 아예 폐기되는 경우도 많습니다.
부울경 현장은 도금을 사내에 두는 회사가 드물어요. 김해·양산·창원의 도금 임가공 업체에 맡기고 받아오는 구조입니다. 맡기는 쪽이 원리를 모르면 불량 원인을 못 짚고, 클레임도 못 겁니다.
| 목적 | 설명 | 대표 예 |
|---|---|---|
| 방청(내식) | 녹을 막는다 | 볼트·너트 아연도금 |
| 내마모 | 표면을 단단하게 | 유압 로드 경질크롬 |
| 외관 | 광택·색상 | 장식 크롬, 흑색 처리 |
| 전기적 성질 | 도전성·납땜성 | 단자 주석·은 도금 |
| 치수 회복 | 마모된 축을 다시 키움 | 수리용 경질크롬 |
전해액(도금액) 속에 제품을 넣고 전류를 흘리면, 액 속의 금속 이온이 제품 표면에 달라붙어 금속층이 자랍니다. 제품은 음극(-), 금속판이 양극(+) 이에요.
두께는 결국 전류 × 시간으로 결정됩니다.
아연도금 두께 추정 (알칼리 아연욕, 전류효율 75% 가정)
전류밀도 2 A/dm²
도금 시간 30분 (0.5 h)
아연 전기화학당량 1.22 g/(A·h)
아연 밀도 7.14 g/cm³
석출량 = 2 A/dm² × 0.5 h × 1.22 g/(A·h) × 0.75
= 0.915 g/dm² (1 dm² = 100 cm²)
두께 = 0.915 g ÷ 7.14 g/cm³ ÷ 100 cm²
= 0.00128 cm
= 12.8 µm
→ 사양이 "최소 8 µm"면 여유 있음
→ 단, 이건 평균값. 오목한 곳은 이보다 훨씬 얇습니다> 전류는 뾰족한 곳에 몰립니다. 모서리·돌출부는 평균의 2~3배로 두껍고, 구멍 안쪽·깊은 홈은 1/3도 안 나올 수 있어요. 이 성질을 균일전착성이라고 합니다.
| 종류 | 방식 | 통상 두께 | 주 용도 | 부울경 예시 |
|---|---|---|---|---|
| 전기아연도금 | 전기 | 5~15 µm | 방청, 실내·경부식 환경 | 자동차 브래킷, 볼트 |
| 용융아연도금(HDG) | 용융 침지 | 50~100 µm | 옥외 강구조물 | 조선 의장품, 철골, 난간 |
| 니켈도금 | 전기 | 5~30 µm | 내식 + 외관, 하지층 | 밸브류, 가구 금물 |
| 장식 크롬 | 전기 | 0.1~0.3 µm | 광택·변색 방지 | 니켈 위 얇게 |
| 경질 크롬 | 전기 | 20~200 µm | 내마모·치수 회복 | 유압 실린더 로드 |
| 무전해 니켈(Ni-P) | 화학 | 5~50 µm | 균일 두께, 복잡 형상 | 유압 밸브 블록, 금형 |
| 아노다이징 | 양극산화 | 5~100 µm | 알루미늄 전용 | 압출 프로파일, 방열판 |
아연은 철보다 먼저 부식되는 금속이에요. 그래서 피막에 상처가 나도 주변 아연이 대신 녹으면서 철을 지켜줍니다. 이걸 희생방식이라고 해요. 니켈·크롬은 이 성질이 없어서, 피막이 깨지면 그 자리부터 철이 바로 녹습니다.
아연 도금만 하고 끝내면 며칠 만에 백청(흰 가루 같은 아연 부식물)이 핍니다. 그래서 도금 직후 크로메이트 피막을 입혀 아연 자체를 보호해요.
| 크로메이트 | 겉모습 | 특징 |
|---|---|---|
| 3가 청색(백색) | 은백색·푸른빛 | 가장 흔함. 외관 우선 |
| 3가 유색 | 황금빛·무지개빛 | 청색보다 내식성 높음 |
| 흑색 | 검정 | 외관·비반사 용도 |
| 6가 크로메이트 | 진한 황색 | RoHS·ELV 금지. 지금은 쓰면 안 됨 |
| 탑코트(실런트) | 무색 | 크로메이트 위에 추가 — 내식성 크게 상승 |
> 크로메이트 피막은 열에 약합니다. 6가는 흔히 60℃ 부근부터 탈수·균열로 내식성이 떨어진다고 보고, 3가는 종류에 따라 한계가 더 높은 제품도 있어요. 정확한 허용 온도는 액 공급사 사양과 고객 규격을 확인하세요. 어느 쪽이든 도금품을 임의로 열처리하거나 고온 세척하면 안 되는 이유입니다.
화학 환원 반응으로 니켈을 석출시킵니다. 전류를 안 쓰니 전류가 몰리는 현상도 없어요. 그래서 구멍 안, 깊은 홈, 나사 골까지 거의 같은 두께로 입혀집니다.
알루미늄 전용입니다. 도금은 표면에 다른 금속을 덮는 것이지만, 아노다이징은 소재 자신을 산화시켜 산화알루미늄 피막을 자라게 합니다.
막의 절반은 소재 안쪽으로 파고들고, 절반은 바깥으로 자랍니다. 그래서 20 µm 피막이면 면마다 바깥으로 자라는 건 10 µm입니다. 지름으로 환산하면 축은 +20 µm, 구멍은 -20 µm, 즉 피막 두께만큼 변해요. 전기도금의 "지름 ±2t"를 그대로 적용하면 두 배로 틀립니다. 이걸 모르고 치수를 잡으면 조립이 안 됩니다.
| 종류 | 두께 | 특징 |
|---|---|---|
| 황산 아노다이징(일반) | 5~25 µm | 가장 흔함. 염색 가능 |
| 경질 아노다이징 | 25~100 µm | 저온·고전압. 회색~흑색, 매우 단단함 |
| 광택 아노다이징 | 5~15 µm | 화학연마 후 처리, 외관용 |
도금이 벗겨졌다는 클레임의 대부분은 도금 조건이 아니라 전처리 문제예요.
탈지 → 수세 → 산세 → 수세 → 활성화 → 수세 → 도금 → 수세 → 후처리 → 건조
탈지 : 알칼리액·전해로 가공유·방청유를 뺀다
산세 : 염산·황산으로 녹과 스케일을 벗긴다
활성화 : 도금 직전 얇은 산화막을 제거해 표면을 깨운다
수세 : 각 단계 사이. 여기를 대충 하면 앞 탱크의 약품이
다음 탱크로 끌려가(드래그아웃) 액을 오염시킨다수세 후 제품을 들어올렸을 때 물이 표면 전체에 얇게 퍼져 있으면 합격입니다. 물이 방울로 뭉치거나 특정 부위만 물이 끊기면 그 자리에 기름이 남은 것이고, 도금하면 그 부분이 벗겨집니다.
> 산세를 과하게 하면 소재 표면이 거칠어지고 치수가 빠집니다. 특히 정밀 부품과 고강도 부품은 산세 시간이 곧 품질이에요. "녹이 안 지워지네" 하고 오래 담그는 게 가장 흔한 실수입니다.
| 실수 | 결과 |
|---|---|
| 가공유 묻은 채 상자에 방치 | 녹 발생 → 산세를 세게 → 소지 손상·치수 미달 |
| 맨손으로 만짐 | 지문 자리에 얼룩·미도금 |
| 철과 스테인리스를 한 바구니에 | 전처리 조건이 달라 양쪽 다 불량 |
| 도금 두께를 치수에 안 넣음 | 축은 굵어지고 구멍은 좁아져 조립 불가 |
| 도금 후 바로 겹쳐 쌓음 | 크로메이트 피막이 긁혀 백청 조기 발생 |
전기도금 두께 t 일 때
축(외경) : 지름 +2t
구멍(내경) : 지름 -2t
나사 유효경 : +4t 정도 (플랭크 양쪽에 붙기 때문)
예) M8 볼트(피치 1.25)에 아연 10 µm
→ 유효경 약 +0.04 mm 증가
그런데 도금 전 나사를 6g로 깎아두면
유효경 여유(하편차)가 약 0.028 mm뿐입니다
→ 0.04 mm 성장을 못 받아 도금 후 게이지가 안 들어갑니다
대책
· 도금 전 공차대를 6f(약 0.043 mm)·6e(약 0.063 mm)로 내리거나
· 너트 쪽 여유를 확보하거나
· 도금 두께 사양을 낮춘다
기준은 ISO 4042(체결부품 도금)와 도면 지시를 따릅니다
※ 아노다이징은 계산이 다릅니다 (축 지름 +t, 구멍 지름 -t)TEAM AI ASSESSMENT
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