도금 공정에서 가장 빈번하게 발생하는 품질 불량 중 하나가 바로 ‘도금층 두께의 불균일’입니다. 특히 접점 부품, 고정밀 부품, 외관 부품의 경우 도금 두께의 편차는 기능 저하, 조립 불량, 외관 불량으로 이어질 수 있습니다. 이번 글에서는 전해도금과 무전해도금 공정에서 도금층 균일도를 높이기 위한 주요 방법과 장비 설정, 설계 단계에서부터 고려해야 할 사항들을 정리해드립니다.
1. 도금층 균일도가 왜 중요한가요?
- 접촉 저항 안정화: 전기적 접점에서 일관된 전도성 유지
- 내식성 향상: 얇은 부분에서의 국부적 부식 방지
- 정밀 부품 보호: 치수 편차 방지로 조립성 향상
- 외관 품질 유지: 광택·색상 차이 최소화
2. 균일한 도금층을 위한 조건
1) 전류 밀도 균일화
도금의 핵심 원리는 금속 이온이 전류에 따라 피도금물에 부착되는 것입니다. 따라서 전류 밀도가 고르게 분포되어야 균일한 도금층이 생성됩니다.
- 형상이 날카로운 모서리는 전류가 집중돼 도막이 두꺼워짐
- 홈·구멍 안쪽은 전류가 약해 도막이 얇아짐
- 해결 방법: 지그 설계 개선, 보조 전극 설치, 다극 방식 활용
2) 도금 시간과 온도 조절
도금 시간이 길면 도금층이 두꺼워지지만, 시간이 너무 짧거나 조절이 불균형하면 두께 차이가 발생합니다. 또한 도금욕 온도가 일정하지 않으면 결정 구조에 영향이 갑니다.
3) 교반(Agitation) 관리
도금액 내부의 금속 이온이 균일하게 퍼지도록 하는 것이 중요합니다. 회전식, 기포식, 펌프 순환식 교반 등 다양한 방식으로 교반 조건을 제어합니다.
4) 전극 간 거리 조절
피도금물과 양극(도금 금속) 사이의 거리가 너무 멀거나 가까우면 전류가 고르게 전달되지 않아 두께 편차가 발생합니다.
5) 균일 도금 첨가제 사용
도금액에 균일제(Leveling agent), 광택제(Brightener), 습윤제(Wetting agent) 등을 첨가하면 결정립을 미세하게 만들고 도막의 균일도를 향상시킬 수 있습니다.
6) 피도금물 형상 고려한 설계
사전에 형상에 맞춰 전류 분포를 예측하고, 날카로운 모서리나 깊은 홈이 있다면 전류 집중을 막기 위한 완곡 설계를 적용합니다.
3. 무전해도금에서 균일도 확보 방법
무전해도금은 전류를 사용하지 않아 형상에 따른 두께 편차가 상대적으로 적지만, 다음 조건이 중요합니다.
- 용액 조성 유지: 농도, pH, 온도 등 일정하게 관리
- 용액 순환: 내부 흐름이 정체되면 침착이 불균일해짐
- 도금 시간 관리: 시간이 길수록 결정이 거칠어질 수 있음
4. 도금 설계 시 고려해야 할 팁
- 도금 사양을 도면에 명시: 요구 두께, 균일도 공차 표기
- 샘플 도금 후 두께 분포 측정: XRF 또는 크로스섹션 검사 활용
- 반복 측정으로 공정 통계화: CP, CPK 관리로 불량률 최소화
자주 묻는 질문 (FAQ)
1. 도금 두께가 일부 구간만 두꺼운 이유는?
전류가 모서리나 돌출 부위에 집중되었기 때문입니다. 이는 ‘에지 효과’라 불리며, 보조 전극 설치로 개선할 수 있습니다.
2. 균일한 도금이 어려운 제품 형상은 어떻게 처리하나요?
홈, 구멍, 복잡 형상에는 무전해도금이나 회전식 도금 설비를 적용하는 것이 좋습니다. 지그 설계 또한 중요합니다.
3. 균일제 첨가제는 모든 도금에 사용하는가요?
주로 니켈, 구리, 금도금 등에 사용되며, 도막의 결정립 조절과 두께 균일화, 광택 확보에 도움이 됩니다.