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은도금이란 무엇이고, 어떻게 하고, 왜 사용하나요?
보석용 은도금 가이드: 공정, 합금 및 문제 해결
소개:
이 글에서는 은 도금이 무엇인지, 즉 기판에 은층을 증착하는 공정을 설명합니다. 전통적인 시안화물 도금 용액부터 현대의 시안화물 무함유 대안까지 다양한 방법을 사용하여 은 도금을 수행하는 방법을 자세히 설명하며, 커넥터와 같은 부품의 장식용, 산업용 및 고속 도금에 대해 다룹니다. 또한 은 도금의 사용 이유를 살펴보고, 은의 우수한 전도성, 반사율, 그리고 향상된 특성을 위한 은 합금에서의 적용을 강조합니다. 마지막으로, 일반적인 도금 결함에 대한 필수 문제 해결 가이드를 제공하여 은 전기 도금의 이론과 실제를 모두 이해하는 데 도움이 되는 포괄적인 자료를 제공합니다.
목차
섹션 I 개요
은(Ag)은 주기율표에서 원자번호 47번이며, 원소 기호는 Ag입니다. 이 기호는 라틴어 Argentum(빛나는 것)에서 유래했습니다. 은은 금속 중 전기 전도도, 전도도, 가시광선 반사율이 가장 높습니다. 높은 빛 반사율 때문에 전통적으로 백색 은(white silver)이라고 불려 왔습니다. Ag의 표준 전극 전위는 0.799V입니다.
은 이온은 강력한 살균 효과를 가지고 있어 소독제로 널리 사용됩니다(일반적으로 살균 처리된 것으로 표시된 기구는 은 화합물을 사용하여 처리된 것입니다). 은은 최근 정수기의 살균 장치로도 사용되고 있습니다. 은의 주요 특성은 표 2-1에 나와 있습니다.
표 2-1 은의 주요 매개변수
| 특성 매개변수 | 특성 값 |
|---|---|
|
원소명, 원소기호, 원자번호 분류 그룹, 기간 밀도, 경도 금속 단량체 색상 상대 원자 질량 원자 반경 공유 결합 반경 화학적 결합가 결정 구조 녹는점 비등점 기화 열 용해열 비열 용량 전도도 열전도도
|
은、은、47 전이 금속 11.5 10490kg/m3, 2. 5 실버 화이트 107.8682 오후 160시 오후 3시 3분 1 도넛 큐브 1234.93K(961.78℃) 2435K(2162℃) 250. 58kJ/몰 11. 3kJ/몰 232J/(kg • K) 63X106엠 • Ω 429W/(m・K) |
은은 화학 변화를 쉽게 일으키는 귀금속입니다. 공기 중에 황 화합물(자동차 배기가스, 온천의 황화수소 등)이 존재하면 은 표면에 황화은(Ag₂S)이 형성되어 검게 변합니다. 예로부터 은식기는 지배층과 부유층의 식기로 사용되어 왔습니다. 은이 비소가 함유된 음식과 접촉하면 식기의 색이 변하여 사용자에게 경고한다는 속담이 있습니다.
은 도금의 역사는 오랜데, 1838년 영국의 GR 엘킹턴과 H. 엘킹턴이 산화은, 시안화칼륨, 시안화나트륨을 함유한 은 도금 용액을 제안한 데서 시작되었습니다.
1913년, FO 프레리는 질산은을 도금욕으로 사용하는 것에 관한 논문을 발표했습니다. EB 새니거는 설폰산염, 질산염, 붕불화물, 불화물을 이용한 은 전기도금에 대한 비교 연구를 수행하여 붕불화물 용액에서 매끄러운 도금층을 얻을 수 있다고 보고했습니다. 1933년, H. 힉먼은 회전 전극을 사용하여 산성 용액에서 은을 도금할 수 있다고 보고했습니다.
은 도금은 장식 분야와 산업 분야 모두에서 널리 사용되어 왔습니다. 특히 최근 몇 년 동안 전자 및 통신 기기용 커넥터와 반도체 및 집적 회로 기판에 대한 은 도금 개발이 급속도로 진행되고 있습니다. 더욱이, 이러한 분야에서 은 도금은 일반적으로 고속 도금을 사용하는 기존 도금 방식과 다릅니다. 도금액은 일반적으로 중성이며, 은염은 시안화은칼륨과 유기산을 주성분으로 합니다. 기능성 부품 도금 개발 또한 빠르게 진행되고 있습니다. 그러나 은 도금에 대한 연구는 금 도금에 비해 아직 활발하지 않습니다. 특히 은 합금 도금액은 아직 실용적인 수준에 도달하지 못했습니다. 은 도금액이 도입된 이후 시안화물 기반 용액이 주로 사용되었습니다. 몇 가지 개선이 있었지만, 시안화물에서 주류를 이루지는 못했습니다. 대표적인 시안화물 도금액 조성은 표 2-2에 제시되어 있습니다. 시안화물 은 도금을 사용하면 광범위한 온도와 농도에서 우수한 은 코팅을 얻을 수 있으며, 작업 제어가 비교적 용이합니다. 표 2-2는 시안화칼륨과 시안화나트륨의 두 가지 유형의 도금액을 보여줍니다. 시안화칼륨염은 광택 은도금이 필요할 때 주로 사용됩니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
① 빠른 전기도금 증착 속도;
②도금액의 전도성이 높아 분산성과 피복성이 우수하다.
③ 탄산염에 대한 허용 범위가 넓음
④ 매끄럽게 하는 효과 등이 있다.
그러나 시안화물의 높은 함량과 독성으로 인해 국내외에서 비시안화물 은도금에 대한 많은 실험 연구가 진행되어 왔습니다. 시안화물에 필적하는 도금액은 아직 발견되지 않았지만, 이미 일부 제품이 출시되었습니다.
표 2-2 시안화은도금액의 기본 조성 및 공정 조건
| 조성 및 공정 조건 | 1번 | 2번 | 3번 |
|---|---|---|---|
| 시안화은(은으로서)/(g/L) | 25~33세 | 25~33세 | 36 〜 114 |
| 유리 시안화칼륨/(g/L) | 30~45세 | 45~160 | |
| 유리 시안화나트륨/(g/L) | 30~38세 | ||
| 탄산칼륨/(g/L) | 30~90 | 15~75세 | |
| 탄산나트륨/(g/L) | 38~45세 | ||
| 수산화칼륨/(g/L) | 4~30 | ||
| 전류 밀도/(A/dm2) | 0. 5 〜 1. 5 | 0. 5 〜 1. 5 | 0. 5 〜 1. 0 |
| 온도/°C | 20~25세 | 20~25세 | 38~50세 |
섹션 II 장식용 은도금
장식품과 서양 식기에 사용되는 장식용 은도금은 반드시 광택 은도금을 사용해야 합니다. 광택제가 개발되어 사용되기 전에는 은으로 만든 장식품에 일정 두께의 은층을 도금한 후 표면을 연마하여 광택을 냈습니다. 1902년, 프레리는 소량의 이황화탄소(CS)를 첨가하여 광택 은도금 효과를 얻는 실험 결과를 얻었습니다.2 ) 도금 용액에 첨가했습니다. 이는 은도금 광택제에 대한 급속한 연구의 시작을 알렸습니다.
이후, 윌슨은 이황화탄소 28g을 에테르 56g에 녹여 은도금 용액 1L에 넣고 매일 흔들어 주었다. 7~14일 후, 이 용액 중 75mL를 취하여 은도금 용액 100L에 첨가하여 매우 밝은 도금층을 얻었다.
Parson은 1L의 물에 6g의 이황화탄소와 30g의 시안화칼륨을 녹이고 30시간 동안 흔든 후 7mL을 취하여 100mL의 은도금 용액에 첨가하여 양호한 광택 도금층을 얻었다. 광택제의 탄소 원자에 결합된 N, S, O 원자는 도금층을 밝게 한다. 일반적으로 사용되는 광택제로는 이황화탄소, 케톤, 터키산 적색 오일의 혼합물이 있으며, 모두 안정적인 광택제이다. 글리세롤과 타르트르산 안티몬칼륨은 은도금층의 경도를 높일 수 있으며, 다른 황 함유 화합물과 혼합된 셀레나이트나트륨은 도금층을 매끄럽게 하는 데 도움이 된다. 모든 광택제는 감극제로 작용하고 황화물은 콜로이드 형태로 작용하여 효과를 얻는다. 표 2-3은 일부 은도금 광택제의 구성을 보여준다.
표 2-3 다양한 은도금 광택제
| 브라이트너 이름 | 주요 발명가 |
|---|---|
| 이황화탄소 및 케톤 기반 폴리머 |
O. 카르도스; 미국 특허. 2807576(1957) OHA Lammert; 미국 특허. 2666738(1954) Hanson-Von Winkle-Munning; 스위스 PAT. 298147(1954) J. Wernle, 베른；프랑스 특허 1048094(1953) |
| 크산테이트 | Sieman, Halskie；독일 특허 731962(1943) |
| ASK 화합물(아크롤레인 황 이황화물 황색 중합체) | R. 에르드만；메탈로버플라케 1,2(1950) |
| 티오카바지드 | H. Schlotter;독일 PAT. 959775(1957) |
| 티오카바지드 | SEL-REX(미국) |
| 셀레늄과 안티몬 화합물 |
R. Weiner；미국 특허 2777810(1957) 셰링；미국 특허 3215610(1966) |
| Sb-Bi 화합물 | E. 랭크；US PAT. 3219558(1965) |
섹션 III 은 사전 도금
표 2-4 도금 전 은 용액의 구성 및 작동 조건
| 기판 재료 | 조성 및 공정 조건 | |
|---|---|---|
| Ag 도금 용액 | Ag-Cu 도금 용액 | |
| 철 기반 |
시안화은칼륨:1.4~2.8g/L 시안화칼륨:60~150g/L 온도: 20~25℃ 전류 밀도: 1.5~2.5A/dm2 전압: 4~6V 시간: 1~2분 양극 : SUS판 |
시안화은(은) : 0.8~1.5g/L 시안화구리(구리로서):6.0~7.5g/L 시안화칼륨:50~60g/L 온도:15~25℃ 전류 밀도: 0.1~0.2A/dm2 시간: 5~10분 양극:SUS판 |
|
시안화은:1.9g/L 시안화구리(구리 중):11.3g/L 시안화칼륨:75g/L 온도: 15~25°C 전류 밀도: 1.5~2.5A/dm2 양극:4~6V 시간:2~3분 |
||
| 구리베이스 |
시안화은:5.6~8.3g/L 시안화칼륨:60~90g/L 온도: 20~35℃ 전류 밀도: 15A/dm2 전압: 4~6V 시간: 1~2분 양극:Ni판 |
|
표 2-5 사전 도금된 은도금 용액의 구성 및 작동 조건
| 조성 및 공정 조건 | 매개변수 | 조성 및 공정 조건 | 매개변수 |
|---|---|---|---|
| 염화니켈 | 240g/L | 전류 밀도 | 15A/dm2 |
| 염산(부피 기준 37%) | 120mL/L | 시간 | 1~2분 |
| 온도 | 20~35℃ | 양극 | 니켈판 |
표 2-6 황동주물, 니켈-실버 등의 은도금 전처리를 위한 도금 용액 조성
| 구성 요소 | 집중 | 구성 요소 | 집중 |
|---|---|---|---|
| 염화수은(HgCl2) | 7.5g/L | 수은 산화물(HgO) | 7.5g/L |
| 염화암모늄(NH4클) | 4g/L | 시안화나트륨 | 60g/L |
| 또는 |
섹션 IV 시안화물 무함유 은도금
표 2-14 은 착물의 안정도 상수
| 복합 단지 | 안정화 상수 | 복합 단지 | 안정화 상수 |
|---|---|---|---|
| Ag(CN)2 | 21.1 | Ag(SO3)2 | 8.4 |
| Ag(CH4N4S)3 | 13.5 | AgBr43- | 8.3 |
| AgI43- | 13.4 | Ag(en)2① | 7.4 |
| Ag(S2O3)2 | 12.5 | Ag(NH3)2+ | 6.5 |
| Ag(SCN)4 | 11.2 | Agcl4 3- | 5.7 |
표 2-15 지금까지 발표된 시안화물 무함유 은도금의 부분적 결과
| 조성 및 공정 조건 | 집중 | 참고 |
|---|---|---|
|
1. 황산은 암모니아(25%) 요오드화칼륨 피로인산나트륨 도금 용액 온도 전류 밀도
|
30g/L 7.5mL/L 600g/L 60g/L 실내 온도 2A/dm2
|
|
|
2. 질산은 요오드화칼륨 폴리에틸렌 폴리아민 도금 용액 온도 전류 밀도 |
30~40g/L 300~400g/L 5~20g/L 10~100g/L 40℃ 이상 0. 5~3. 0A/dm2 |
|
|
3.요오드화은 폴리비닐알코올 티오황산나트륨 도금 용액 온도 전류 밀도 |
40~80g/L 400~600g/L 0.5~2.0g/L 실내 온도 0. 5~3. 0A/dm2 |
A. Taleat et al.은 이 용액에서 얻은 코팅이 수지상 구조이며 H에 의한 변색에 대한 저항성이 우수하다고 결론지었습니다.2S |
|
4. 황산은 황산암모늄 구연산 황산철 암모니아 도금 용액의 온도 ρH |
40~80g/L 150g/L 4g/L 0. 4~3. 0g/L 2~50mL/L 30도 10~10. 6 |
AgNO 둘 다3 그리고 (NH4)2SO4 물의 양을 절반으로 줄여 녹인 후 3배로 희석하여 혼합한 후 Ag를 첨가하였다.2SO4 NH3로 용해되었다4OH. 또한, 구연산은 물의 절반을 사용하여 용해한 후 금속과 염을 첨가합니다. |
|
5. 질산은 피로인산나트륨 암모니아 질산나트륨 황산암모늄 도금 용액의 온도 전류 밀도 |
20~30g/L 20~25g/L 60~100mL/L 40~70g/L 40~70g/L 실내 온도 0. 8~1. 1 암페어/dm2 |
SR 나타라잔 등은 은을 염화은으로 침전시켜 과량의 티오황산나트륨에 용해한 후 메타중아황산칼륨을 첨가했습니다. 이 도금 용액은 실온에서 수개월 동안 유지될 수 있으며, 전류 밀도는 0.5~1.25A/cm²입니다.2, 100% 음극 전류 효율을 얻을 수 있습니다. 생성된 도금 피막의 경도는 60~63kgf/mm입니다.2. 시안화물이 포함된 용액에서 얻은 도금보다 약간 부드럽지만, 시안화물이 없는 은도금 용액으로 사용할 수 있는 수준에 도달합니다.
또한, 시안화물 무함유 도금은 착화제로 디메틸글리옥심을 사용합니다. 이 도금 용액은 착화제로 디메틸글리옥심을 사용하고 전도성 염으로 아황산염을 사용하며, 도금액은 알칼리성입니다. 도금 용액의 조성과 공정 조건은 표 2-16에 제시되어 있습니다.
표 2-16 복합화제로 디메틸글리옥심을 사용하는 공정 조건
| 재료 및 공정 조건 | 매개변수 | 재료 및 공정 조건 | 매개변수 |
|---|---|---|---|
|
은 이온 농도 디메틸글리콜라이드 아황산염 |
1~75g/L 50~250g/L 1~10g/L |
pH 도금 용액 온도 전류 밀도 |
7~13 30~90℃ 0. 1~10A/dm2 |
본 제품은 반도체 범프 패드의 은 도금 분야에 사용하는 것이 좋습니다. 이 방법을 사용하면 미세하고 매끄러운 도금 표면을 얻을 수 있습니다. 시안화물이 없는 도금액이므로 은 침전을 제어하기 위해 도금액에 산소나 공기를 주입할 필요가 없습니다. 또한, 도금액을 장시간 연속 사용할 수 있습니다.
이 도금액의 아황산염 농도가 너무 낮다고 가정해 보겠습니다(1g/L 미만). 이 경우 도금층의 결정립 미세화 효과가 저하되고 도금 결절에 대한 억제 효과도 저하됩니다. 그러나 아황산염 농도가 너무 높으면(75g/L 초과), 도금액이 결정화되어 침전되는 경향이 있습니다. 이는 아황산염의 환원력이 약하기 때문일 수 있습니다.
이 도금 용액은 알칼리성 역치 작업에 적합합니다. 예를 들어 pH<7에서는 도금 용액이 탁해지는 경향이 있지만, pH>13에서는 도금층이 밝지 않습니다. 일부 시험 결과는 표 2-17에 제시되어 있습니다.
표 2-17 복합화제로 디메틸에틸렌우레아를 사용한 비시안화은도금 시험 결과
| 일련 번호 | 은 디메틸글리콜리드(은으로서) /(g/L) | 디메틸글리콜리드우레아/(g/L) | 아황산칼륨/(g/L) | pH | 표면 거칠기 Ra /μm | 모양 | 높이 차이 /μm | 명도 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 |
1 30 75 1 30 75 1 30 75 1 30 75 1 30 75 1 30 75 1 30 75 1 30 75 1 30 75 0. 8 30 0. 8 80 30 80 |
50 50 50 50 50 50 50 50 200 200 200 200 200 200 200 200 200 200 250 250 250 250 250 250 250 250 250 200 200 200 200 200 200 |
0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 1 3 10 0. 07 0. 07 3 12 12 3 |
7. 0 7.0 7. 0 11. 0 11. 0 11. 0 13. 0 13. 0 13. 0 7.0 7.0 7.0 11. 0 11. 0 11. 0 13. 0 13. 0 13. 0 7. 0 7.0 7.0 11. 0 11. 0 11. 0 13. 0 13. 0 13. 0 5. 0 11. 0 11. 0 13. 5 11.0 11. 0 |
0. 45 0. 33 0. 38 0. 26 0. 16 0. 20 0. 22 0. 20 0. 32 0. 40 0. 35 0. 42 0. 20 0. 13 0. 15 0. 12 0. 20 0. 30 0. 38 0. 36 0. 32 0. 30 0. 18 0. 15 0. 22 0. 18 0. 31 一 — 0. 15 — — 1.0 |
유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 유리한 종양 도금 종양 도금 광택이 없다 Ag 염 침전 도금 종양이 있는 경우 Ag 염 침전 |
0.41 0. 37 0. 39 0. 29 0. 26 0. 19 0. 28 0. 32 0. 34 0. 45 0. 30 0. 35 0. 30 0. 13 0. 15 0. 20 0. 30 0. 35 0. 33 0. 33 0. 38 0. 28 0. 19 0. 25 0. 40 0. 32 0. 40 10 8 3 — 5 一 |
0. 8 0. 5 0. 8 1. 0 1. 1 1. 1 1. 3 1. 2 0. 9 0. 7 0. 8 0. 7 1. 1 1.3 1. 2 1. 3 1. 1 0. 9 0. 8 0. 6 0. 7 1. 0 1. 1 1. 0 1. 2 1. 1 0. 8 <0. 2 <0. 2 0. 2 一 0. 3 —— |
표에서 도금 용액 온도는 60℃, 전류 밀도는 1A/dm입니다.2, 도금 두께는 50μm입니다. 표면 거칠기 Ra KLA Profiler P-11을 사용하여 측정하였고, 외관은 야금현미경으로 관찰하였으며, 밝기는 GAM 밝기계(디지털 밀도계 Model-144)로 측정하였다.
2,2'-비피리딘을 첨가하면 히단토인과 그 유도체를 착화제로 사용하여 시안화물이 없는 은도금액에 거울처럼 밝은 코팅을 얻을 수 있습니다. 도금액의 조성과 공정 조건은 표 2-18에 제시되어 있습니다.
표 2-18 시안화물 무함유 광택 은도금 용액의 조성 및 공정 조건
| 구성 및 공정 조건 | 1번 | 2번 | 3번 | |
|---|---|---|---|---|
|
KOH/(g/L) 설파민산/(g/L) 5,5-디메틸히단토인/(g/L) 복합체 Ag(5,5-디메틸히단토인 복합체)/(g/L) 2,2'-디피리딘/(g/L) 니코틴아마이드/(g/L) 2-아미노피리딘/(g/L) 3-아미노피리딘/(g/L) 밝은 전류 밀도 범위/(A/dm2) |
60 52.5 60 25 0. 8 - - - 5~20 |
60 52. 5 60 25 0. 4 4. 0 - - 0~12.5 |
60 52. 5 60 25 0. 4 - 1.3 - 0~20 |
60 52. 5 60 25 0. 4 - - 0. 8 0~20 |
상기 식에서 n은 2~4의 정수이고, R은1 그리고 R2 동일하거나 다를 수 있으며 C의 알킬 그룹입니다.1 ~ 씨3 또는 C의 알킬렌 그룹2 ~ 씨6, M은 수소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 아미노기일 수 있습니다.
은도금뿐만 아니라 은합금 도금에도 사용할 수 있습니다.
또한, 도금층을 개선하기 위해 계면활성제를 첨가할 수도 있습니다.
섹션 V 은도금 합금
은도금 합금의 역사 또한 비교적 오랜데, 그 이유는 은도금 합금이 순은도금으로는 얻을 수 없는 화학적, 기계적 특성을 가질 수 있기 때문입니다. 은-안티몬, 은-납, 은-카드뮴, 은-구리, 은-니켈, 은-아연, 은-코발트, 은-팔라듐, 은-백금 등 다양한 종류가 있지만, 은도금 합금의 역사는 비교적 깁니다.
그중 은-구리 합금은 구리 함량에 따라 흰색부터 장미색까지 다양한 색상을 띱니다. 또한, 도금은 취성이 없고 순수 은 도금보다 내마모성이 뛰어납니다. 은-납 합금은 고속 회전과 같은 고하중의 마찰 감소 코팅으로 사용할 수 있습니다. 은-카드뮴 합금은 내식성이 강하여 해수 부식에 강합니다. 동시에 황 및 고온 변색에 대한 저항성도 순수 은 도금보다 높습니다.
은 합금 도금용 도금액 역시 대부분 시안화물 기반이며, 은-안티몬 합금이 가장 일반적으로 사용됩니다. 표 2-19는 대표적인 은 합금 도금 공정을 보여줍니다.
표 2-19 대표적인 합금 은 도금 공정
| 합금명(함량)/% | 경도(핵) | 비저항/(mΩ/cm) | 도금 용액 조성 |
|---|---|---|---|
|
Sb 0. 7 - 9. 6 -
|
- 100 - 164 - |
- 1.9 - 11.6 - |
은：24g/L Sb：g/L Na2CO3：25g/L 타르트레이트：60g/L 수산화나트륨：3~5g/L |
|
Bi 1~2. 6 - - - |
- 90~180 - - - |
- 8~10.4 - - - |
은：25~50g/L Bs：25g/L K2C4O4H2：35g/L KOH：25g/L KCN：20~50g/L |
|
Cu 20 60 85 - |
- 240 240 340 - |
- 7.5 12 22 - |
K7Ag(P2O7)2 (Ag로 계산) 20g/L K6컵2O7)2 필수의 K4P2O7 100g/L 20℃、0.5A/dm2 이 합금의 경우, 실온에서 약 26개월이 지나면 Nucor의 경도가 약 185로 떨어집니다. |
|
Pb 4 10. 2 - - |
- 180 - - - |
- 10.5 11.5 - - |
AgCN 0. 33mol/L NaCN 0. 3mol/L 아세트산납 0.015mol/L 수산화나트륨 0.018몰/L 타르트레이트 0. 21mol/L
|
|
Pd 12 60 90 - |
- 180 250 320 - |
- — 10 — - |
시안화은칼륨 12g/L, pH 4.5 염화팔라듐 22g/L 0. 5A/dm2 산성 피로인산칼륨 56g/L, Ag955, Pd 5% 티오시안산칼륨 156g/L(합금비) 일본 특허: 라이센스 번호 57-55699
|
|
티엘 9. 5 - - |
- 90 - -
|
- - - -
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AgCN 32g/L 칼륨CN 25g/L K2CO3 30g/L 티엘2SO4 6g/L |
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표 2-20 Ag-Pd 합금 조성 및 격자 상수
| 합금 조성/% | 격자 상수/Å | 합금 조성/% | 격자 상수/Å | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ag | Pd | 용융 합금 | 합금 도금 | Ag | Pd | 용융 합금 | 합금 도금 |
|
100 99 97 95 93 90 |
- 1 3 5 7 10 |
4. 077 4. 077 4. 072 4. 070 4. 061 4. 056 |
4. 077 4. 077 4. 077 4. 071 4. 059 4. 051 |
88 86 85 80 — - |
12 14 15 20 100 - |
4. 054 4. 053 4. 053 4. 031 3. 882 - |
4.054 4. 053 4. 051 4. 020 3. 900 - |
이 책의 저자 중 한 명은 알칼리성 암모니아 도금 용액에서 Pd-Ag 합금을 얻어 Pd8O%(원자비) 합금 조성을 얻는 방법을 연구했습니다. 이 도금 용액의 기본 조성은 다음과 같습니다.
팔라듐(NH3)3)4 (아니요3)2 0.1몰/L
Ag(NH3)2아니요3 0.01몰/L
NH4아니요3 0.4몰/L
pH 조절제로 암모니아수를 사용하세요.
Pd, Ag 및 Pd-Ag 합금의 분극 곡선은 그림 2-5에 나와 있습니다.
Pd2+ + 4NH3 → Pd(NH3)42+ β1=6.3×1032
Ag+ + 2NH3 →Ag(NH3)2+ β2=2.5×107
위 방정식에서 두 착물의 안정도 상수가 크게 다름을 알 수 있습니다. pH 조절에 사용된 암모니아수(총 농도 1mol/L)를 고려할 때, 네른스트 방정식에 따르면 25℃에서 Pd와 Ag의 평형 전위는 각각 -0.08V와 +0.24V로 Ag의 경우 더 높은 양의 전위를 나타냅니다. Ag-Pd 합금의 분극 곡선에서 Ag가 먼저 증착되고, 그 다음 Pd가 증착되며, 마지막으로 Pd 분극선을 따라 곡선이 이동하는 것을 확인할 수 있습니다.
도금 조건이 합금 증착에 미치는 영향: 전류 밀도가 합금 조성에 미치는 영향은 그림 2-6에 나와 있습니다. 그림에서 알 수 있듯이, 전류 밀도가 증가함에 따라 코팅 내 Ag 함량이 감소합니다. Pt 전극을 회전시키거나 도금 용액을 교반하면 코팅 내 Ag 함량이 증가합니다. 이는 Ag의 증착(침전)이 Ag의 확산에 의해 제어됨을 나타냅니다.+그림 2-5의 편광 곡선과 일치합니다.
Ag 함량 증가는 전류 밀도 감소 또는 음극 확산층 내 Ag 이온 농도 증가로 인한 확산 속도 증가에 기인합니다. 그림 2-5의 분극 곡선에서 Ag 전위는 Pd 전위보다 더 양(+)의 값을 가지며, 이는 일반 합금의 증착과 일치합니다. 브레너의 일반 증착 정의에 따르면, 표준 전극 전위가 더 양(+)인 금속은 확산층 내 이온 농도가 증가함에 따라 합금 내 함량이 증가합니다. 이 실험에서 실제 전위 변화는 도금액의 조성에 따라 결정되며, 금속 이온의 양성 또는 음성에 대한 분극 곡선을 통해 판단할 수 있습니다.
야마카와 고이치(Koichi Yamakawa) 등은 비교적 광범위한 합금 조성에 걸쳐 우수한 코팅을 달성하기 위한 합금 도금 공식을 제안했습니다. 표 2-21은 도금액 조성과 공정 조건을 보여줍니다.
표 2-21 Ag-Pd 합금 도금 용액의 조성 및 공정 조건
| 구성 및 공정 조건 | 1번 | 2번 |
|---|---|---|
|
팔라듐염소산염2/(g/L) AgNO3/(g/L) KBr/(g/L) 알노2/(g/L) 사카린나트륨/(g/L) 붕산/(g/L) 나프탈렌 설포네이트 나트륨/(g/L) pH(NaOH 및 HNO로 조정됨)3) 양극 도금 용액의 온도/°C 전류 밀도/(A/dm2) |
28. 4 15. 3 590. 0 23. 4 0. 5 - - 6. 0 30% 팔라듐-은 50 0.5,1,2,5,10 |
33 10. 0 590. 0 15. 0 - 50. 0 1. 0 9 Pt 30 0.5,1,2,5,10
|
Ag+ + 4브렉퍼스트– → AgBr43-
Pd2+ + 4NO22- → Pd(NO2)42-
표 2-22 Ag-Pd 합금 코팅 결과
| 전류 밀도 /(A/dm2) | 1번 | 2번 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 코팅 두께 /μm | 모양 | Pd/(Ag+ Pd)/% | 코팅 두께 /μm | 모양 | Pd/(Ag+ Pd)/% | |
|
0. 5 1 2 5 10 |
10 10 3 3 0. 5 |
회색, 반광택 회색, 반광택 실버 글로스 실버 글로스 실버 글로스 |
25 20 25 30 40
|
2 2 0. 5 0. 3 0. 1 |
회색, 반광택 회색, 반광택 실버 글로스 실버 글로스 실버 글로스 |
50 30 50 60 70 |
그림 2-7 Ag-Pd 합금도금액의 분극곡선
1--Pd 증착 전류; 2--Ag 증착 전류; 3--Ag-Pd 합금 증착 전류
표 2-23 Sn-Ag 및 Sn-Ag-Cu 도금 용액 조성 및 공정 조건
| 재료 및 공정 조건 | Sn-Ag 도금 용액 | Sn-Ag-Cu 도금 용액 |
|---|---|---|
|
황산/(mL/L) 황산주석/(g/L) 질산은/(g/L) 티오우레아/(g/L) 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르/(g/L) 황산구리 5수화물/(g/L) 음극 전류 밀도/(A/dm2 ) 도금 용액 온도/°C 활발한 증착 속도/(μm/min) |
120 36 1. 5 15 2 - 2 20 예 1 |
120 36 1. 5 15 2 4 2 20 예 1 |
위의 조건에서 얻은 코팅은 밀도가 높고 매끈합니다.
Sn-Ag 배럴 도금 용액의 조성과 공정 조건은 표 2-24에 나타나 있다.
표 2-24 주석-은 전기 도금 용액의 조성 및 공정 조건
| 조성 및 공정 조건과 특성 | 1번 | 2번 | 3번 |
|---|---|---|---|
|
황산제일주석(Sn으로서)/(g/L) 염화주석(Sn으로서)/(g/L) 글루콘산나트륨/(g/L) 글루콘산/(g/L) 숙신산/(g/L) 피로인산나트륨/(g/L) EDTA-2Na/(g/L) 은 아세테이트(은)/(g/L) 질산은(은으로서)/(g/L) PEG(#3000)/(g/L) ρH 도금 용액 온도/°C 양극재 평균 전류 밀도/(A/dm2 ) 도금 시간/분 도금 두께/μm 도금 외관 은 함량/% 녹는점/°C 브레이징 젖음성(도금 후) 브레이징 젖음성(가습 시험 후) 수염 수정 |
12 - 50 - 20 - - 1. 8 - 1 7. 5 50 Sn판 0. 1 75 5 흰색, 무광택 2. 0 221 1초 이내 2초 이내 없음 |
- 13 60 - - 100 - 0. 5 - 1 8. 1 40 Sn판 0. 1 75 5 흰색, 무광택 3. 8 221 1초 이내 2초 이내 없음 |
- 25 - 96 - 80 50 - 1 1 8. 5 25 백금도금 티타늄판 0. 1 75 5 흰색, 무광택 3. 3 221 1초 이내 2초 이내 없음 |
그 결과 도금층은 젖음성이 양호해진다.
Sn-Ag 합금은 합금 도금용 첨가제로, 50μm 이상의 도금층 두께를 달성할 수 있습니다.
Sn-Ag 합금을 돌출 패드에 사용하면 도금 두께가 증가합니다. 그러나 일반적으로 얇은 층에 사용되는 도금액은 도금 두께가 두꺼워질수록 표면이 고르지 않거나 접착력이 떨어지는 문제가 발생하는 경향이 있습니다. 이러한 문제는 특정 첨가제를 첨가하여 해결할 수 있습니다. 야치카와가 제안한 솔루션의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.
① 분자구조가 H(OCH)인 알킬아민을 함유하는 양이온성 계면활성제를 첨가한다.2CH2)nRN(CH2CH2영형)n시간.
② 수용성 아민 및 그 유도체.
③ 글리세롤.
④ 요소 화합물 또는 환원제(환원제의 역할은 요오드 화합물이 존재할 때 양극에서 요오드가 침전되는 것을 방지하는 것임).
구현 프로세스 조건은 표 2-25와 같다.
표 2-25 Raised Pad Plating을 위한 Sn-Ag 공정 조건
| 조성, 공정 조건 및 특성 | 1번 | 2번 | 3번 | 4번 | 5번 | 6번 | 7번 | 8번 | 9번 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
주석 피로인산염/(g/L) 피로인산은/(g/L) 피로인산칼륨/(g/L) 폴리옥시에틸렌 세틸아민/(g/L) 디메틸아민/(g/L) 글리세르산칼륨/(g/L) 요오드화은/(g/L) 요오드화칼륨/(g/L) 하이포에틸우레아/(g/L) 하이포에틸렌디아민/(g/L) 차아인산나트륨/(g/L) 암모늄 폴리옥시에틸렌 옥타데카노에이트/(g/L) 트리에탄올아민/(g/L) 티오우레아/(g/L) 히드라진 염산염/(g/L) 트리메틸우레아/(g/L) 디메틸아미노보론/(g/L) 글리세롤/(g/L) 암모늄 디폴리옥시에틸렌 도데카노에이트/(g/L) 히드록실아민 염산염/(g/L) 에틸렌디아민/(g/L) 글리세롤 아세테이트/(g/L) 글리세르산칼슘/(g/L) ρH 도금 두께/μm 도금/%의 주석 함량 |
33 2. 5 100 10 20 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 11. 0 57 89. 7 |
33 2. 5 100 10 20 0. 5 - - - - - - - - - - - - - - - - - 11. 0 63 91. 6 |
33 - 96 10 20 - 1. 3 83 1. 0 - - - - - - - - - - - - - - 6. 0 63 89. 2 |
33 - 96 - - - 1. 3 83 - 8 2 4 - - - - - - - - - - - 6. 0 67 91. 4 |
33 - 96 - - - 1. 3 83 - - - 10 10 0. 5 2 - - - - - - - - 6. 0 60 91. 6 |
33 - 96 6 - - 1. 3 83 - - - - - - - 0.8 2. 5 0. 8 - - - - - 6. 0 64 91. 0 |
33 - 96 - - - 1. 3 83 - - - - - - - 0. 8 2. 5 0. 8 8 4 - - - 6. 0 61 90. 7 |
33 - 96 - - - 1. 3 83 - - - - - 0. 8 1. 5 - - - 6 - 4 1. 0 - 6. 0 61 88. 7
|
33 - 96 7 10 - 1. 3 - - - 2. 5 - - 0. 3 - - - - - - - - 0. 5 6. 0 59 89. 3
|
섹션 VI 은도금 문제 해결
1. 시안화물 도금 용액(일반적으로 랙 실버 도금용) 밝은 실버 도금 결함
표 2-26 일반적인 은도금 결함 및 대책
| 오류 내용 | 원인 | 대책 |
|---|---|---|
| 도금층의 접착력이 좋지 않음 | 사전 도금된 은은 완전히 덮여 있지 않습니다. 기본 또는 바닥 도금층의 부동태화 | 도금 전 은도금 용액에 포함된 은, 시안화칼륨, 시안화나트륨의 농도와 도금된 부분의 표면 활동을 확인합니다. |
| Ag 도금은 검은색이거나 표면에 반점이 있습니다. | 도금 용액에 유리 시안화칼륨이나 유리 시안화나트륨의 농도가 부족합니다. | 유리 시안화칼륨과 시안화나트륨의 농도를 표준값으로 조절합니다. |
| Ag 양극은 검은색 피부 필름으로 덮여 있습니다. | 욕조 내 유리 시안화칼륨이나 유리 시안화나트륨의 농도가 부족합니다. | 유리 시안화칼륨과 시안화나트륨의 농도를 표준값으로 조절합니다. |
| 도금된 부품 표면에 수소가스 침전 | 욕조 내의 은 이온 농도에 비해 유리 시안화칼륨이나 유리 시안화나트륨의 농도가 높습니다. | 도금 용액의 양을 줄이려면 은 이온의 농도를 높이거나 도금 용액의 일부를 제거하세요. |
| 도금층의 거칠기 | 높은 전류 밀도 | 전류 밀도를 적절한 값으로 줄이십시오. |
| 도금 표면의 반점, 돌출부, pockmarks | 도금 용액의 불순물로 인한 수소 흡착. | 활성탄 여과 |
| 도금층이 매끄럽지 않습니다 | 도금 용액의 오염, 높은 전류 밀도, 더러운 양극 백(양극 슬러지 부유) | 욕조를 여과하고, 양극백을 청소하고, 욕조를 청소합니다. |
| 도금층의 두께가 아닌 양극 패시베이션 | 제품의 과도한 표면적 | 도금된 부품의 적정량을 유지하여 양극 면적을 늘립니다. |
2. 고속 은도금의 문제점, 원인 및 대책
표 2-27 고속 은도금의 일반적인 문제점 및 대책
| 오류 내용 | 원인 | 대책 |
|---|---|---|
| 어둡고 거친 도금 | 전류 밀도가 너무 높고, KCN이 너무 낮고, Ag 이온 농도가 너무 낮고, CO32- 농도가 너무 높고, 광택제 농도가 너무 낮습니다. | 확인 및 조정, 유리 시안화물 이온 분석 및 조정, CO 제거(냉각)32- , 분석하고 추가 |
| 계단형 도금 | 광택제와 대체 방지제의 농도 비율은 일반적으로 비율이 높기 때문에 조화를 이루지 못합니다. | 도금 용액을 분석하고 희석합니다. |
| 물집이 생기다 | 탈지제 교체가 필요하고, 사전 도금층이 만족스럽지 않으며, 바닥층이 부동태화되었습니다. | 도금 용액을 확인하고 교체하고, 도금 전 용액이 더러우면 교체하고, 최종 헹굼 및 도금실을 확인합니다. |
| 얼룩과 고르지 않은 광택 | 증백제가 부족하거나, 노즐이 막혔거나, 양극 용액에 은이 들어 있거나, Pt/Ti 양극 용액에 고체 이온이 들어 있습니다. | 분석 및 조정, 제거 및 교체, 제거, 세척, 녹색 검은색이면 교체하고 활성탄 여과를 수행합니다. |
