무전해 니켈 도금: 완벽한 기술 가이드

무전해 니켈 도금은 표면 엔지니어링 및 금속 마감 분야에서 가장 정확하고 다양하며 신뢰할 수 있는 공정 중 하나로 간주되어 다양한 재료의 표면 특성을 개선할 수 있습니다. 일반 전기 도금과 달리 외부 전류가 필요하지 않습니다. 대신 니켈-인 또는 니켈-붕소를 표면에 고르게 합금하여 균일한 필름을 증착하는 제어된 화학 반응에 의존합니다. 이 공정은 복잡한 형상에서도 최고의 내식성, 마모율, 일관된 두께를 제공합니다.

무전해 코팅은 성능과 외관상의 이점 때문에 제조업체, 엔지니어, 디자이너가 다른 코팅 절차 대신 선택하는 경우가 많습니다. 항공우주, 자동차 부품, 금형, 산업 기계 등 어떤 분야에서든 이 공정은 부품의 수명을 연장하고 유지보수 비용을 절감할 수 있는 반복 가능한 결과를 제공합니다.

이 튜토리얼에서는 무전 해 니켈 도금의 세부 사항, 긍정적 인 특성, 용도, 관련 단계 및 니켈 도금, 하드 아노다이징과 같은 다른 공정과 비교하는 방법에 대해 자세히 살펴 보겠습니다. 다이캐스트 알루미늄및 현대 생산에 사용되는 니켈 크롬 도금.

무전해 니켈 도금이란 무엇인가요?

무전해 니켈 도금은 자동 촉매 반응이 일어나기 때문에 니켈 합금을 금속 또는 비금속 표면에 증착하는 것을 말합니다. 화학조에는 니켈 염과 환원제(일반적으로 차아 인산나트륨)가 포함되어 니켈 이온을 금속으로 변환하고 기판에 부착할 수 있습니다.

전류를 사용하여 니켈을 증착해야 하는 니켈 도금이라고 하는 전기 도금 공정과 달리, 무전해 니켈에서는 외부 전원 공급이 필요하지 않습니다. 그 결과 오목한 부분, 나사산 또는 내부 공동에서도 코팅 두께가 균일하게 유지됩니다. 그 결과 까다로운 산업 조건에서도 적용 가능한 비다공성의 단단한 마감과 부식 방지 기능을 제공합니다.

무전해 니켈 도금의 주요 이점

1. 균일한 코팅 두께

증착은 부품의 모양이나 복잡성에 관계없이 동일하게 이루어집니다.

2. 더 나은 부식 특성

니켈-인 합금 층은 산화와 화학 물질에 의한 공격으로부터 탁월한 보호 기능을 제공합니다.

3. 더 나은 경도 및 마모

열처리하면 무전해 니켈은 단단한 크롬과 매우 유사한 경도에 도달할 수 있습니다.

4. 치수 정밀도

두께의 균일성이 작기 때문에 정밀 엔지니어링 분야에 사용할 수 있습니다.

5. 다른 자료와 호환되는 기능

강철, 구리, 알루미늄, 황동에 사용할 수 있으며 약간의 표면 처리만 한 일부 플라스틱에 사용해야 합니다. 

무전해 니켈 도금 유형

무전해 니켈 도금은 일반적으로 니켈과 인의 합금에 포함된 인의 양에 따라 분류됩니다. 각 유형은 경도, 내식성, 마모의 경우 요구 사항이 다양하므로 개별 용도에 따라 적절하게 사용해야 합니다.

1. 저인 무전해 니켈 도금(인 2~5%)

• 속성: 모든 유형 중 가장 어렵고 내마모성이 강하며 마찰 계수가 높습니다.
• 내식성: 중간, 이 소재는 빠른 부식을 촉진하는 요인에 노출이 제한되는 장소에서만 사용할 수 있습니다.
• 애플리케이션: 경도가 중요한 유압 부품, 금형, 정밀 엔지니어링 부품.

2. Med-Phos 무전해 니켈 도금(인 6~9% )

• 속성: 적당한 특성, 우수한 경도, 마모 및 부식 방지.
• 내식성: 이 금속은 저온 및 중간 환경에서도 사용할 수 있습니다.
• 애플리케이션: 자동차 부품, 항공기 하드웨어 및 애플리케이션, 일반 엔지니어링 부품.

3. 고인산 무전해 니켈 도금(인 10 13퍼센트)

• 기능: 특히 산성 또는 해양 환경에서 부식이 잘 되지 않으며, 더 매끄럽고 라텍스 마감 처리되어 연성이 높습니다.
• 경도: 열처리로 경도를 높일 수 있지만 저인 코팅만큼 단단하지는 않습니다.
• 액세서리: 해양, 석유/가스, 화학 처리 하드웨어.

무전해 니켈 도금의 용도

무전해 니켈 도금은 두껍고 균일한 코팅, 내식성 및 내마모성을 제공하기 때문에 산업 전반에서 널리 사용됩니다. 무전해 니켈 도금은 다목적이며 다양한 엔지니어링 및 도장 분야에서 사용할 수 있습니다.

1. 항공우주 산업

• 애플리케이션: 터빈 블레이드, 랜딩 기어 부품, 연료 시스템 부품을 코팅합니다.
• 장점: 높은 수준의 온도 변화에 대처하고 습기 및 항공기 연료로 인한 마모와 부식을 최소화할 수 있습니다.

2. 자동차 산업

• 애플리케이션: 엔진 부품, 연료 인젝터, 브레이크 시스템 부품.
• 장점: 내마모성이 향상되고 작동이 원활해지며 부품 수명이 연장됩니다.

3. 전자 산업

• 애플리케이션:  인쇄 회로 기판(PCB), 커넥터 및 하드 드라이브.
• 장점: 전기 전도성, 납땜성 및 산화성을 제공합니다.

4. 석유 및 가스 부문

• 애플리케이션: 밸브, 펌프, 시추 장비, 다운홀 기어.
• 장점: 마모, 화학적 공격, 바닷물 부식으로부터 보호합니다.

5. 금형 및 금형 산업

• 애플리케이션: 플라크, 사출 금형, 압출 금형, 정밀 툴링.
• 장점: 릴리스 개선, 고착 감소, 공구 수명 연장.

6. 해양 애플리케이션

• 애플리케이션: 프로펠러, 샤프트, 해양용 패스너.
• 장점: 높은 수준의 바닷물 부식 및 생물 오염 저항성.

단계별 무전해 니켈 도금 프로세스

1. 표면 청소 - 부품을 철저히 세척하여 기름, 먼지, 그리스, 산화를 제거합니다. 솔벤트 탈지, 알칼리성 욕조, 초음파 세척 또는 약산성 산세 등의 방법으로 세척할 수 있습니다. 코팅의 접착력을 높이는 가장 좋은 방법은 표면을 깨끗이 닦는 것입니다.
2. 표면 활성화 세척 후 부품을 약간의 에칭 효과가 있는 산성 또는 촉매 매질에 담그고 반응하지 않은 산화막을 제거합니다. 비금속의 경우 도금 반응을 위해 얇은 촉매 필름을 코팅할 수 있습니다.
3. 전기 도금 욕조 니켈염, 차아인산나트륨(환원제), 안정제, 착화제가 포함된 온도 조절 수조(8595°C)에 재료를 담그는 곳입니다. 지속적인 움직임은 화학물질의 농도를 동일하게 유지합니다.
4. 증착 반응 환원제는 금속 반응을 일으켜 니켈 합금을 표면에 균일하게 떨어뜨리고 전기를 사용하지 않고도 매우 복잡한 모양과 내부 제한을 코팅합니다.
5. 헹굼 및 건조 헹굼은 도금된 부품을 깨끗한 물이나 탈이온수로 닦아 흡수되지 않은 화학 물질을 제거하는 것을 말하며, 부품의 얼룩이나 녹이 발생하지 않도록 따뜻한 공기나 히터를 사용하여 건조하는 것을 말합니다.
6. 열처리(선택 사항) - - 높은 내마모성이 필요한 경우 도금된 부품을 300~400°C에서 열처리하여 경도를 경질 크롬과 거의 비슷하게 만들고 부식 방지 기능을 향상시킵니다.

니켈 크롬 도금과의 비교

니켈 크롬 도금은 단계적 전기 도금, 즉 먼저 니켈 층을 증착한 다음 그 위에 크롬을 도금하는 방식입니다. 이렇게 하면 거울과 같은 훌륭한 마감이 형성되고 부식에 대한 저항성이 매우 뛰어납니다.

반면 무전해 니켈 도금은 비전기 공정을 통해 균일한 니켈-인 층을 형성합니다. 이를 통해 복잡한 구조, 오목한 부분, 미세한 공차를 금속화할 수 있으며 니켈 크롬 도금을 사용할 경우 균일하게 덮이지 않을 수 있습니다.

니켈 크롬 도금이 더 나은 미관을 제공하지만, 무전해 니켈 도금은 두께 균일성, 우수한 내마모성, 더 넓은 기판 호환성을 제공합니다. 무전해 니켈 도금은 많은 산업 분야에서 성능에 중요한 부품에 널리 사용되지만, 니켈 크롬 도금은 장식용 품목에 사용됩니다.

무전해 니켈 도금 대 전해 니켈 도금

이 두 공정은 모두 니켈을 사용하여 표면을 코팅하는 것으로 분류되지만 작동 원리는 큰 차이를 보입니다:

하드 아노다이징 비교표

특히 알루미늄 부품의 경우, 니켈 도금은 경질 아노다이징 다이캐스트 알루미늄을 대체할 수 있는 것으로 간주되는 경우가 많습니다. 하지만 아노다이징은 침전물 대신 산화물 층을 형성합니다.

니켈 크롬 도금과의 비교

니켈 크롬 도금 공정은 2단계 전기 도금 처리로, 첫 번째 층은 부식을 방지하기 위해 니켈로, 두 번째 보호 마감은 얇은 크롬 층으로 이루어집니다.

도금 품질에 미치는 영향

무전해 니켈 코팅의 성능, 외관 및 내구성 품질에 즉각적인 영향을 미치는 여러 가지 요인이 있습니다. 이러한 매개 변수를 규제하면 안정적인 결과와 낮은 결함 수를 얻을 수 있습니다.

• 목욕 화학 - 목욕 화학 - 니켈염, 저인산나트륨, 안정제, 안정제 및 착화제의 양은 이 비율 내에 엄격하게 맞춰야 합니다. 번짐과 고르지 않은 접착력, 두께 또는 부식에 대한 최소한의 저항은 모두 불균형 때문일 수 있습니다.
• 온도 제어 -  무전해 도금조는 일반적으로 85~95°C에서 유지되며, 이보다 낮은 온도를 사용하면 증착이 느려지고 과열로 인해 제어 불능 반응이 발생하여 조 수명이 단축될 수 있습니다.
• PH 레벨 - PH 수준은 pH 4.55~5.5의 약산성이어야 합니다. 결함이 있으면 코팅의 경도와 인, 마감이 달라질 수 있습니다.
• 교반 및 순환 - 혼합은 완전한 화학 물질 분포를 제공하고 부적절한 혼합으로 인해 부품 표면의 니켈 이온이 고갈되는 영역을 방지합니다.
• 표면 준비 불완전하게 세척하거나 활성화하지 않고 방치하면 벗겨짐, 물집이 생기거나 접착력이 낮아질 수 있습니다. 알루미늄이나 플라스틱을 도금할 때 특히 중요합니다.
• 욕조 사용 기간 및 오염 시간이 지나면 욕조에 부산물이 생겨 효율이 떨어집니다. 수조를 자주 여과하고 부분적으로 교체하면 경질 및 얼룩 침전물을 방지하는 데 도움이 됩니다.
• 도금 시간 도금 시간이 너무 길면 지나치게 두꺼운 층이 생성되어 응력을 가할 때 깨질 수 있고, 너무 짧으면 얇고 섬세한 코팅이 이루어질 수 있습니다.

무전해 니켈 도금 재료

니켈 소스

황산니켈 또는 염화니켈과 같은 니켈 염이 도금 용액에 존재합니다. 이들은 반응에서 코팅을 구성하는 니켈 이온을 제공합니다.

환원제

가장 많이 사용되는 환원제는 차아 인산염입니다. 또한 화학적으로 니켈 이온을 금속 니켈로 환원하지만 전기가 필요하지 않습니다.

안정제

금속염이나 유기 안정제를 거의 첨가하지 않아 욕조가 분해되거나 너무 빨리 진행되지 않도록 합니다.

복합제

유기산 중 일부에는 니켈 이온을 용해된 상태로 유지하고 욕조의 적절한 화학적 균형을 유지하는 데 사용되는 젖산 또는 구연산이 포함됩니다.

pH 조절기

일관된 도금 품질을 유지하기 위해 약산성 또는 수산화암모늄과 같은 물질을 사용하여 pH 배스를 조절합니다.

표면 처리 화학 물질

알칼리성 세정제는 오일과 그리스를 녹이고 산성 활성제는 산화물을 희석하고 금속과 잘 결합하도록 금속을 에칭합니다.

탈이온수

일반 수원에 의한 미네랄 오염을 피할 수 있도록 작업 사이에 세척하는 데 사용되었습니다.

환경적 고려 사항

무전해 니켈 도금은 6가 크롬과 같은 위험 물질을 사용하는 공정에 비해 안전하지만, 여전히 엄격한 환경 관리를 통해 수행해야 합니다. 도금조에는 니켈 염, 차아 인산나트륨 및 기타 화합물이 있으므로 토양과 물의 오염을 방지하기 위해 주의해서 취급해야 합니다.

주요 환경 요인은 다음과 같습니다:

1. 폐수 처리 - 폐수 처리 니켈과 인 화합물은 물 속에 있으며 도금조에서 사용됩니다. 이러한 화합물은 화학적 침전, 이온 교환 또는 막 여과를 통해 처리한 다음 폐기해야 합니다.
2. 화학 물질 취급 및 보관 -화학물질은 부식되지 않는 용기에 보관해야 하며, 유출을 방지할 수 있는 장치가 있어야 합니다.
3. 공기 품질 - 공기 품질 무전해 도금은 전기 도금에 비해 공정에서 많은 양의 대기 오염 물질을 배출하지 않지만, 화학 연기를 피하기 위해 환기가 잘 되는 환경을 제공해야 합니다.
4. 규정 준수 - 규정 준수 또한 시설에서는 모든 종류의 폐기물 발생을 제거하거나 최소화하기 위해 해당 지역에서 요구하는 RoHS(유해물질 제한 지침) 및 폐기물 관리 정책과 같은 환경 규정을 제때에 준수합니다.
5. 녹색 옵션 - 현재 연구는 생분해성 안정제, 독성이 적은 염화물 감소제, 중금속 함량이 낮은 수조를 생산하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이러한 조치를 적용하면 산업에서 고품질 마감재를 사용하고 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 이러한 사실은 무전해 도금이 니켈 크롬 도금과 같은 다른 물질에 비해 더 나은 옵션인 이유 중 하나입니다.

무전해 니켈 도금의 미래 발전 동향

산업에서 더 향상된 성능, 더 높은 수준의 지속 가능성, 더 효과적인 공정을 요구하기 때문에 무전해 니켈 도금 분야도 변화할 것입니다. 몇 가지 주요 트렌드가 미래를 결정합니다:

1. 나노 구조 코팅 현재 진행 중인 연구에는 입자 크기가 나노인 니켈-인 코팅을 설계하는 작업이 포함됩니다. 이 코팅은 기존 코팅 재료에 비해 더 단단하고 내마모성이 뛰어나며 효과적으로 부식 방지 기능을 제공합니다.
2. 복합 코팅 니켈 베이스에 PTFE, 탄화규소, 질화붕소 등의 소재를 추가하면 자체 윤활제, 달라붙지 않는 표면 또는 강한 내마모성과 같은 특수 효과를 얻을 수 있습니다.
3. 친환경 목욕 포뮬러 - 매우 엄격한 환경 기준을 충족하기 위해 생분해성 안정제, 독성이 적은 환원제, 중금속 수치를 낮춘 도금 배스를 사용합니다.
4. 자동화 및 로봇 공학 자동화된 도금 라인에서 로봇 핸들링이 사용되어 반복 가능한 도금 품질, 인적 오류 제거, 기계의 생산성 향상을 가능하게 합니다.
5. 선택적 도금 기술 코팅이 필요한 부품의 표면만 선택적으로 코팅하여 재료 낭비와 후처리를 없애는 기술이 개발 중입니다.
6. 하이브리드 표면 처리 무전해 니켈(도금)과 함께 다른 기술을 사용하여 '하드 아노다이징 다이캐스트 알루미늄' 또는 '니켈 크롬 도금' 등 첨단 산업에서 매우 특정한 요구 사항을 충족하는 기능을 갖춘 다기능 표면을 제공할 수 있습니다.

무전해 니켈 도금은 항공우주, 자동차, 전자, 재생 에너지 및 의료 장비 산업에서 더 많은 용도로 더 광범위한 응용 분야로 혁신이 발전함에 따라 계속해서 유용한 표면 마감 기술이 될 것입니다.

결론

무전해 니켈 도금은 탁월한 균일성, 부식 및 마모 방지 기능을 제공하는 고급 도금 기술입니다. 기존 니켈 도금과 달리 전류를 기반으로 하지 않기 때문에 복잡한 모양과 내부 표면을 균일하게 도금할 수 있습니다.

하드 아노다이징 다이캐스트 알루미늄에 비해 적어도 알루미늄 외에 다양한 금속에 도금을 할 수 있는 무전해 니켈 도금의 기능은 이 공정의 특징입니다. 그 동안 니켈 크롬 도금 제품 은 광택이 뛰어나지만 모든 경우에 무전해 도금만큼 균일하고 다양한 용도로 사용할 수 있는 것은 아닙니다.

건설 업계가 고성능 코팅으로 전환함에 따라 이 기술은 항공우주, 자동차, 전자 및 금형 제조 분야에서 중요한 역할을 할 것입니다. 무전해 니켈 도금은 향후 수십 년 동안 성능과 환경 규정 준수를 개선하기 위한 지속적인 혁신으로 인해 여전히 가장 인기 있는 선택 중 하나가 될 것으로 예상됩니다.

자주 묻는 질문

1. 무전해 니켈 도금은 무엇을 의미하나요?

무전해 니켈 도금이란 니켈-인 또는 니켈 붕소 합금의 균일한 층을 전기 없이 표면에 증착하는 화학 공정을 말합니다. 이는 표면의 내식성, 내마모성 및 경도를 향상시킵니다.

2. 무전해 니켈 도금과 니켈 크롬 도금의 차이점은 무엇인가요?

전기를 가해 니켈과 크롬을 증착하는 니켈 크롬 도금과 달리 무전해 니켈은 자가 촉매 방식으로 불규칙한 모양이나 내부 공극에도 매끄러운 코팅이 가능합니다.

3. 알루미늄은 무전해 니켈 도금에 적합한가요?

가능합니다. 알루미늄 및 비금속 기판도 적절한 표면 세척/활성화가 제공되면 도금할 수 있습니다. 대부분의 경우 하드 아노다이징 다이 다이캐스트 알루미늄의 조합과 결합되어 물체가 강해집니다.

4. 도금의 경우 열처리의 장점은 무엇인가요?

니켈 층을 열처리하여 단단하고 마모에 강하며 부식 방지 기능을 갖도록 합니다. 인 함량에 따라 산업용 경질 크롬만큼 단단하게 만들 수도 있습니다.