저탄소강에서 합금도금 (Sn-Ni, Sn-Zn) 에 관한 연구

Abstract

본 실험에서는 저탄소강 (0.048wt % C)의 소지금속에 주석-니켈계 합금 및 주석-아연계 합금을 전기도급하였으며, 도금조건에 따른 도금층이 조성, 상 및 기계적성질(미소경도와 마모특성)의 변화와 그 기구에 관하여 연구하였다. 주석-니켈계 합금도금의 욕탕은 stannous chloride(20g/l), nickel chloride(250g/l), ammonium bifluoride(40g/l) 및 ammonium hydroxide(35ml/l)가 포함된 용액이며, 25 ~ 95℃의 도금욕탕에서 각각 270Amp/ ㎡과 530Amp/㎡의 음극전류밀도에서 도금을 하였다. 또한 주석-아연계 합금도금의 욕탕의 조성은 sodium stannate(101g/l),zinc cyanide(11.3g/l),sodium cyanide(22.5g/l) 및 sodium hydroxide(5g/l)이며, 음극전류밀도를 530Amp/㎡로 일정하게 하고서 욕탕의 온도를 25℃에서 95℃ 까지 변화시킨 경우와 욕탕의 온도를 25℃로 일정하게 하고서 음극의 전류밀도를 270Amp/㎡에서 800Amp/㎡ 까지 변화시킨 경우에 있어 각각 도금을 하였다. 주석-니켈계 합금도금에서 도금층의 상은 음극의 전류밀도의 변화에는 관계없이 욕탕의 온도변화에 따라 25℃ ~ 35℃ 범위에서는 $Ni_3Sn_4$, 45℃ ~ 95℃에서는 $Ni_3Sn_4$, $Ni_3Sn_2$ 및 준안정 상인 NiSn이 혼합된 상들이 나타났으며, 특히 65℃ ~ 75℃에서 형성된 도금층에서는 NiSn의 성장방향이 강한 우선방위를 보이고 있었으며, 도금층의 합금의 성분비는 도금욕탕의 온도가 증가함에 따라 니켈의 성분비가 증가하였다. 주석-아연계 합금도금층에서는 βSn과 Zn의 혼합된 상이 나타났으며, βSn결정의 우선방위가 존재하였고, 도금조건에 따라 합금의 성분비는 변화되었다. 이같이 도금조건에 따라 합금도금층의 성분비 및 상 등이 변화되는 것은 음극에서 석출되는 금속이온들의 활동도가 달라지기 때문인 것으로 고려되었다. 주석-니켈계의 합금도금층의 미소경도는 음극의 전류밀도에 관계없이 도금욕탕의 온도가 25℃부터 85℃ 까지는 증가하였지만 95℃에서는 감소를 보였고, 도금층의 비마모량은 미소경도와는 반대의 경향을 보였다. 주석-아연계의 합금도금층의 미소경도는 음극의 전류밀도가 530Amp/㎡인 경우에 욕탕의 온도가 25℃부터 95℃ 까지 감소하는 경향을 보였으며, 욕탕의 온도가 25℃ 인 경우에 있어서 음극전류 밀도의 값이 270 ~ 800Amp/㎡의 범위에서는 530Amp/㎡인 경우에 미소경도는 최대치를 보였다. 특히 합금도금층의 비마모량은 도금층의 미소경도 및 roughress와 밀접한 관계가 있는 것으로 나타났다. 도금층의 두께에 따른 미소경도의 변화는 도금층 두께에 대한 indenter깊이의 비가 25이상에서는 일정한 값을 보였고 마모량은 도금층의 두께가 30 ㎛인 경우에 최소치를 보였다.