1. 전기도금의 필요성 및 장단점
전기도금(Electroplating)은 표면 처리 기술로, 전자, 자동차, 기계, 항공, 화학 등 여러 분야에서 널리 사용됩니다. 주로 금속 표면에 적용되지만, 비금속 물체도 특별한 처리를 통해 전기도금이 가능합니다. 예를 들어, 금속 광택을 띠는 단추나 화장품 케이스 등이 있습니다. 전기도금의 원리는 전기화학 반응을 이용해 물체 표면에 금속 또는 합금의 얇은 막을 부착하는 것입니다.
전기도금의 목적은 내부식성 및 내마모성 보호층을 제공하거나, 금속 광택을 부여해 미관 및 장식성을 높이며, 전자 부품의 전도성을 개선하고, 경도를 높이거나 표면 결함을 수정하는 등 다양합니다. 그러나 단점으로는 제조 과정에서 환경에 유해한 화학물질이 발생할 수 있으며, 일부 전기도금 공정은 상대적으로 복잡해 생산 비용을 증가시킬 수 있다는 점이 있습니다.
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2. 전기도금의 원리 및 종류
1 ) 전기도금의 원리
전기도금은 전해 과정을 통해 전해액에 포함된 금속 이온을 기판 표면에 부착하여 도금막을 형성하는 방식입니다. 전기도금 공정에는 세 가지 주요 역할이 있습니다: 양극(도금 금속), 음극(도금될 물체), 그리고 전해액(도금액)입니다.
- 양극은 도금할 금속을 제공하는 금속판입니다.
- 음극은 도금될 물체인 극판입니다.
- 전해액은 보통 도금할 금속의 양이온, 비금속 이온, 기타 화학 성분으로 구성된 용액입니다.
전류를 공급하면, 전해액에 있는 금속 양이온이 음극으로 이동하여 전자를 받아들여 금속으로 환원되고, 도금될 물체의 표면에 부착됩니다. 동시에 양극에 있는 금속이 다시 용해(산화)되어 전해액에 더 많은 금속 이온을 제공합니다. 일정 시간이 지나면, 도금될 물체의 표면에 금속 박막이 형성됩니다.
2 ) 전기도금의 종류
전기도금은 도금하는 금속에 따라 경도, 내마모성, 내부식성이 다르며, 외관의 요구에 따라 장식용 금속을 선택하기도 합니다. 특히 전자 부품의 경우에는 전도성이 중요한 고려 요소입니다. 아래는 서로 다른 금속의 전기도금 용도에 따른 분류입니다:
- 장식용 전기도금: 이 유형의 도금은 주로 청동 도금, 니켈 도금, 크롬 도금 등을 포함하며, 제품 표면의 매끄러움과 미관을 향상시키기 위한 것입니다. 도금된 금속층은 일반적으로 높은 광택을 가지고 있어 제품에 더 고급스러운 느낌을 줍니다. 이 도금 방식은 핸드백, 신발, 의류, 욕실 액세서리 등의 장식용 금속 제품에 자주 사용됩니다.
- 보호용 전기도금: 이 유형의 도금은 주로 나사못, 캔버스 버튼, 건축용 하드웨어와 같은 부품에 적용되며, 제품의 내식성, 내마모성, 방청 능력을 높이기 위한 것입니다. 예를 들어, 나사못은 종종 실외 환경에 노출되기 때문에 방청 처리는 사용 수명을 현저히 연장할 수 있습니다. 보호용 전기도금에서 아연, 니켈, 주석이 가장 많이 사용되는 재료입니다.
- 특수 전기도금: 은, 구리, 금은 전도성이 뛰어난 금속 세 가지입니다. 따라서 구리, 은, 금은 장식적인 목적 외에도 회로 기판 등에 도금하여 전도성을 높이는 데 사용됩니다. 이 외에도 특수 전기도금은 금속의 가용접성을 높이거나 전기 저항을 향상시키는 등 특정 요구를 충족시키기 위해 사용되며, 표면에 특정 특성을 가진 금속층을 도금하여 이러한 효과를 실현합니다.
3. 전기도금 공정
전기도금의 제조 방식은 여러 가지로 나뉘며, 각각의 공정은 다양한 요구에 맞게 사용되며 고품질 제품 제조에서 중요한 역할을 합니다. 아래는 걸이 도금, 배럴 도금, 유동층 도금, 연속 스트립 도금, 현탁 도금, 증기 도금, 롤링 도금의 공정과 그 응용에 대해 간단히 소개합니다.
- 걸이 도금 (Rack Plating): 전기도금이 필요한 물체를 금속 걸이(랙)에 고정하여 도금하는 방식입니다. 주로 소형, 복잡한 형태의 정밀 물체에 사용되며, 예를 들어 리튬 배터리 커넥터나 반도체 부품 등 정밀 하드웨어 부품에 적합합니다.
- 배럴 도금 (Barrel Plating): 소형 부품을 회전하는 금속 통에 넣어, 전해액이 부품 표면에 고르게 접촉하도록 하여 도금하는 방식입니다. 주로 소형 부품의 대량 생산에 사용되며, 예를 들어 소형 하드웨어 부품인 나사, 너트, 볼트와 같은 자동차 부품의 제조에 적합합니다.
- 유동층 도금 (Fluidized Bed Plating): 전해액으로 가득 찬 고체 입자로 이루어진 유동층에 물체를 배치하고, 전해액이 그 표면을 흐르며 도금하는 방식입니다. 주로 소형, 복잡한 형태의 물체, 특히 복잡한 형상의 처리가 필요한 부품에 적합합니다.
- 연속 스트립 도금 (Continuous Strip Plating): 평평한 금속 롤을 전해조를 통해 연속적으로 통과시켜 균일한 도금을 만드는 방식입니다. 인쇄 회로 기판(PCB)이나 커넥터와 같은 전자 부품의 생산, 그리고 금속 스트립 제품의 보호층 제조에 자주 사용됩니다.
- 현탁 도금 (Suspension Plating): 물체를 전해액에 고정하지 않고 현탁시켜 도금하는 방식입니다. 주로 고정밀도가 요구되는 미세 부품에 사용되며, 예를 들어 MEMS 부품의 마이크로 센서, 마이크로 렌즈 또는 의료용 장비의 이식형 의료 기기, 미세 도관 등에 사용됩니다.
- 증기 도금 (Vapor Deposition Plating): 전기 화학적 증착 방법을 사용하여 미세한 도금층을 형성하는 방식입니다. 복잡한 박막 및 코팅 제조에 적합하며, 예를 들어 광학 코팅이나 반도체 산업의 박막 공정(집적 회로(IC) 제조) 등에 사용됩니다.
- 롤링 도금 (Rolling Plating): 금속 스트립의 특정 영역을 연속적으로 전해조를 통과시켜 균일한 도금을 실현하는 방식입니다. 금속 스트립의 보호층 제조와 건축 자재의 장식 등에 사용됩니다.
4. 유량계와 노즐의 전기도금 산업에서의 응용
전기도금 과정에서 도금 약액의 분사량, 분포 상태, 액체와 재료의 접촉 시간, 약액이 패널을 충격하는 힘의 크기까지도 도금층의 품질에 영향을 미칩니다. 따라서 전기도금 공정은 노즐의 품질과 성능에 대해 엄격한 요구를 가집니다. 또한 도금될 물체의 표면 세척과 처리 공정, 그리고 공정 중의 수세 역시 노즐을 통해 분사하여 이루어지며, 배럴 도금조도 노즐을 통해 세척해야 합니다.
노즐과 유량계는 전기도금 산업에서 매우 중요한 역할을 합니다. 노즐은 전기도금 전 처리 공정에 주로 사용되어 도금층의 품질을 높이는 데 도움을 주며, 유량계는 도금 약액의 사용량을 측정하여 공장 공정 효율을 관리하는 데 사용됩니다.
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응용 1: 전기도금 설비의 수세 공정 - 저압 광각 노즐
➤ 실제 사례: 유명 대만 회로 기판 설비 제조사
상황: 해당 회사는 회로 기판 자동화 설비 전문 개발을 하고 있으며, 그 설비에는 수직 전기도금 장비, 수평 회로 기판 설비, 광전 장비 등이 포함됩니다. 특히 전기도금 설비의 수세 공정에서는 회로 기판을 손상시키지 않기 위해 저압의 물 흐름을 사용하여 세척을 진행하고자 합니다. 따라서 이 회사는 저압에서도 넓은 면적을 분사할 수 있는 노즐을 찾고 있었습니다.
해결책: LORRIC의 D Clamp 시리즈 노즐
D Clamp 시리즈 저압 광각 팬 노즐은 분사구 외부의 반사면을 이용한 분사 설계를 채택하여, 저압 환경에서도 145도 이상의 광각 세척 면적을 형성하며, 높은 효율의 수세 효과를 제공합니다. 또한, D Clamp 시리즈 노즐은 클램프 타입으로 고정되어 설치가 매우 간편하며, 다중 구조 설계로 사용자가 교체하고 유지 관리하는 난이도도 크게 낮췄습니다.
응용 2: 전기도금 설비의 유량 모니터링 및 중앙 제어대와의 통신
➤ 실제 사례: 대만의 유명 자동화 설비 제조사
상황: 해당 회사는 인쇄 회로 기판의 DES 공정, 제거 장비, 그리고 회로 기판 및 하드웨어 전기도금 설비를 주요 서비스 범위로 하고 있습니다. 전기도금 설비 중 금 도금과 주석 도금 과정에서는 액체와 기체의 사용량을 정확하게 측정해야 하며, 또한 전기도금 설비는 유량계가 중앙 제어대에 신호를 전송하여 소통해야 합니다.
해결책: LORRIC's 면적식 유량계 및 FP-AS510 AxleSense 특허 펠톤휠(임펠러)식 유량계
전기도금 설비의 용수량 및 기체 사용량 측정에 대해, 해당 회사에는 LORRIC의 면적식 부자(플로트) 유량계를 권장합니다. 이 유량계는 유량 정확도를 **±5% F.S.**로 유지할 수 있으며, 본체 부분의 유량 눈금은 레이저 각인 처리되어 현장에서 인식하기 용이하고, 각인이 오랜 시간 동안 유지되어 유량계의 사용 수명을 높입니다.
중앙 제어대와의 신호 전송 및 통신 요구 사항에 대해서는 LORRIC FP-AS510 AxleSense 펠톤휠식 유량계를 추천합니다. 이 유량계는 4-20mA 아날로그 출력, Modbus RTU RS485 제어 신호, 광커플러 스위치 신호(펄스 신호) 등 세 가지 통신 형식을 내장하여 사용자에게 가장 완벽한 통신 선택 옵션을 제공합니다.
응용 3: 전기도금 화학 약제 유량 모니터링
➤ 실제 사례: 대만의 전기도금 설비 제조사
상황: 해당 회사는 PCB 인쇄 회로 기판 전기도금 설비를 생산하며, 수직 연속 전기도금 장비(Vertical Continuous Plating Line)를 사용하여 전기도금의 분포 효과를 높이고, 각 패널의 도금 품질을 일관되게 유지합니다. 이 수직 연속 전기도금 장비에서는 여러 화학 약제를 사용하기 때문에 효율적인 약제 사용량 모니터링 및 내부식성을 가진 유량계가 필요합니다.
해결책:LORRIC's 면적식 유량계 and FP-AS510 특허 펠톤휠(임펠러)식 유량계
LORRIC의 면적식 유량계는 고품질 플라스틱으로 제작되어 강산과 강알칼리 약제에 대해 일정한 내부식성을 갖추고 있어, 설비 유지보수 빈도를 줄이고 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 전기도금 설비의 약제 사용량을 효율적으로 모니터링하기 위해서는 통신 기능을 갖춘 유량계가 필수적입니다.
고객의 통신 출력 요구 사항을 충족하기 위해 LORRIC의 FP-AS510 펠톤휠 유량계가 최적의 솔루션이 됩니다. 이 제품은 4-20mA 아날로그 출력, Modbus RTU RS485 제어 신호, 광커플러 스위치 신호(펄스 신호)의 세 가지 통신 출력 방식을 지원하여, 공장 내 중앙 제어 장비의 통신 형식에 맞춰 사용할 수 있습니다.