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카드뮴 도금(CADMIUM PLATING, ELECTROLESS)

2017-06-20 08:38:16 1372

4.1 목적
 카드뮴도금은 아연도금과 마찬가지로 철강의 방식도금으로써 널리 쓰인다.
 특히 염분에 대하여는 아연 도금보다도 내식성이 좋으므로 해안부근의 건조물, 부품-특히 선박, 항공기 및 로켓부품

 등에 많이 쓰인다. 그러나 아연도금에 비해 처리비용이 통상 3~4배 이상이 되며 공해문제에 대한 고려가 필요하다.  
 또한 납땜성이 좋고 접점으로 사용하면 소손이 적으므로 전기부품에도 사용하나 유독성을 가지므로 식기류에는 사용

 하지 않는다.

 

4.2 특성
 ① 전기 화학적 특성
    카드뮴은 아연과 비슷한 성질의 금속이나 고유의 색상은 아연보다 은색에 가까움, 카드뮴의 표전 전극 전위는

    -0.402 이고 철은 -0.44이나 갈바닉
    계열(해수)의 전극 전위는 철이 귀(貴)하고, 카드뮴이 비(碑)하여 카드뮴이 희생 양극이 되어 방식된다.
 ② 가공성
    모오스 경도 2.0으로서 순철 4.5에 비교하여 약간 무르나 연신 가공성은 매우 양호하며 도금후 굴곡 가공성이 좋다.
 ③ 도전성
    카드뮴 도금의 전기저항은 철에 비하여 약간 낮고 아연에 비하여는 조금 높으나 장기간 그 성능이 유지되며 크로메

    이트 피막을 실시하여도 그 성능은 떨어지지 않는다.
 ④ 취성
    도금공정에서 발생되는 수소취성의 주 원인은 산세 및 도금에서 발생되며 강 부품의 표면에서 발생하는 수소의 발

    생량과 그 부품의 수소 흡착의 상태와 흡장된 수소의 방출의 정도, 강의 조직 상태등에 따른다. 부품의 방식에 유효

    한 아연과 비교할 경우 도금중 수소 발생량을 결정하는 85~95%로 아연보다 평균 10% 높으므로 그 만큼 흡장량은

    감소한다. 수소 흡수의 상태는 도금 표면의 거칠기에 영향을 받고 거칠기가 큰쪽? 흡수도 용이하고 전류 효율도 낮

    지만 흡장된 수소의 방출은 그 만큼 쉽다. 수소 취성 제거방법은 재질의 상태에 따라서 열처리 조건 즉 온도와 시간

    을 달리하여 가열하여 제거하지만 일반적인 조건은 도금후 4시간 이내에 191±14℃온도에 3시간 정도 가열하고 자

    연 냉각 시킴으로써 수소취성을 제거시켜 줄수 있다.
 ⑤ 납땜성
    도금후에 납땜을 요하는 경우 가장 적합한 것이 카드뮴 도금이다. 또한 크로메이트 후처리는 납땜성능을 손상시킨

    다.
 ⑥ 내식성 및 기타특성
    카드뮴은 염기성 탄산염으로 되어 변색하기 쉽지만, 아연의 그것이 백색의 부식 생성물로 되어 현저하게 체적이 증

    가하여 두꺼운 피막으로 되어 기계적이나 전기적인 성능을 훼손하는 것에 비하여는 부식이 완만하여, 조립한다든

    지 마찰이되는 강부품의 윤활제를 사용하지 않는 곳이나 전기 접속의 부분에는 뛰어난 성능을 나타낸다. 또 해수중

    에서의 부식에는 카드뮴이 아연보다 절대적인 우위성이 발휘되며 도금후 크로메이트 처리를 실시하면 내식성이 더

    욱 강화된다.
 ⑦ 작업성
    카드뮴 도금은 다른것과 비교하여 작업하기 쉽다. 도금액은 시안욕, 황산욕, 붕불화욕등 종류가 많고, 또 넓은 조건

    범위에서 조작할수 있고, 도금속도도 빠르고 (1A hr/dm²에서 24㎛) 일반적으로 금속 표면에 직접 도금할 수 있으

    며 특히 철강상에는 쉽게 석출한다.

 

4.3 생성기구
    (생성반응은 현재 가장공업화 되어있는 시안화 카드뮴도금을 위주로 설명)
 4.3.1 카드뮴 도금
 

     화학반응식

   ⓐ CdO + 4NacN + H₂O → Na₂Cd(CN)₄ + 2NaOH
   ⓑ Na₂Cd(CN)₄ ↔ 2Na + Cd(CN)₄ : 1차 해리
   ⓒ Cd(CN)₄ ↔ Cd + 4CN           : 2차 해리
   ⓓ Cd + 2e- → Cd                 : 음극에서 CD 석출
   ⓔ Cd + 2CN + 2e → Cd(CN)₂      : 양극의 Cd 용해

 

 (위 반응식중 ⓐ은 화학반응식이고 ⓑ,ⓒ,ⓓ,ⓔ 는 전기 화학적반응임)
 4.3.2 크로메이트처리(아연도금과 동일) 

     화학반응식

   Cd + 2HNO₃ → Cd(NO₃)₂ + H₂
   Cd + H₂SO₄ → Cd SO₄ + H₂
   3Cd + 5CrO₃ → 3CdCrO₄ + Cr₂O₃
   CdCrO₄ + H₂SO₄ → + H₂CrO₄
   CdCrO₄ + 2HNO₃ → Cd(NO₃)₂ + H₂CrO₄
   Na₂Cr₂O + H₂SO₄ → 2CrO₃ + Na₂SO₄ + H₂O
   XCr₂O₃+ YCrO₃ = XCr₂O₃Y CrO₃

 

 

 크롬산 또는 크롬산염 용액중에 카드뮴 도금품을 침지하면 크롬산과 카드뮴이 반응하여 카드뮴도금면의 일부가 용해

 되고 동시에 크롬산카드뮴을 함유한 피막을 생성함.
 크로메이트액은 황산, 질산과 무수크롬산 및 중크롬산나트륨을 주체로 하여 사용하며 크로메이트 처리는 위의 반응

 에 따른다.
 이 조성은 XCr₂O₃, YCrO₃, ZH₂O 로 대표되는 것이며 환원이 진행되면 X는 Y보다 크게된다.

 

4.4 제조설비 및 재료
 4.4.1 재료
      ① 카드뮴도금액 : 산화카드뮴, 청화소다(NaCN), 광택제 등
      ② 크로메이트제 : "아연도금"과 동일
      ③ 표면청정 : "아연도금"과 동일
 4.4.2 사용설비 : "아연도금"과 동일
 
4.5 기타
 4.5.1 카드뮴도금과 아연도금의 비교
     - 카드뮴과 아연도금의 염수분무시험 결과에 따른 내식성비교 -
     두가지 도금 모두 백색부식 생성물(여러가지 염기성 탄산염성분)이 발생할때 까지의 염수분무시간에는 큰차이가

     없으나, 카드뮴 도금쪽이 백색녹의 생성이 약간 빠르다. 크로메이트피막은 처리조건이 같으면 일반적으로 카드뮴

     쪽에서는 아연도금에서 생성하는 것보다 빨리 생성되고 함수율이 많아 밀착이 나쁘고 벗겨지기 쉬운 결점을 가지

     고 있다.
 4.5.2 크로메이트의 종류
  4.5.2.1 저농도/유색 크로메이트
      ① 크로메이트처리의 대부분을 차지한다.
      ② 6가크롬(Cr)이 적어 배수처리가 쉽고 경제적이다.
      ③ 보통의 내식성 유지한다.
      ④ 미관이 특별히 중요하지 않은 물품, 도장하지, 철강의 부식방지용에 적용
  4.5.2.2 저농도/광택 크로메이트
      ① 6가크롬이 적고 배수처리가 쉬워 경제적이다.
      ② 불화수소산계의 화합물을 함유하는 것은 공해문제가 된다.
      ③ 도금후 용접을 필요로 하는 것, 문자의 인쇄를 필요로 하는 것 등 선명한 염색을 필요로 하는 것에 적합하다.
  4.5.2.3 크로메이트 색상 : 담자색/담청색/황색/등색/적색/적녹색/농적색/농녹색/O.D(OLIVE DRAB)색/다갈색 등

      이다. 일반적으로 O.D색상(짙은 황색을 띈 초록색)의 피막층이 가장 두껍고, 광택 크로메이트가 가장 얇다.