가. 화학도금(플라스틱상의 도금)

1) 목 적

플라스틱 부도체를 금속염 수용액 속에서 금속 이온을 석출하면 내열성, 내식성, 내후성의 개선, 경도 및 기계적 강도의 개선, 전도성의 개선, 외관개선 등의 목적으로 도금을 행한다.

2) 도금 방법

① 치환 도금

전기적으로 귀한 금속의 용액에 이온화 경향이 큰 비한금속 소재를 담그면, 국부전지 효과에 의하여 소재 금속이 용해되면서 귀한금속이 소재 표면에 석출되는 방법으로 밀착력이 좋지 않아 잘 사용되지 않고 있으며, 알루미늄소지 전처리방법인 아연치환도금에 이용되고 있다.

② 접촉 도금

도금할 금속을 소지 금속에 접촉시켜 전지를 구성하고 피도금물을 음극으로 대전하도 하여 전착시키는 방법이다.

③ 비촉매 화학 도금

대표적인 것이 은거울(銀鏡)반응이며, 전주 등에 사용되고 있다.

④ 촉매 화학 도금

촉매 작용을 지니는 금속을 소재 표면에 석출시키면 이를 핵으로 하여 그 위에 금속이 계속하여 석출되므로 선택적으로 도금을 행한다. 이 방법이 무전해 도금 방법이며, 핀 홀이 적고, 내식성 내마멸성이 우수한 피막을 얻을 수 있다.

3) 전도성을 부여하는 방법

① 전도성 도료의 도포

② 금속 용사(메탈 라이징)

③ 진공 증착

④ 이온 플레이팅

⑤ 화학 도금

⑥ 기상 도금

⑦ 수지의 도포

4) 플라스틱 도금시 장점

① 값이 저렴하다.

② 성형이 쉽다.

③ 가볍다.

④ 내식성이 안전하다.

⑤ 금속 도금을 하면 장식성이 향상된다.

⑥ 도금을 하면 고급화, 내충격성, 살균성 및 청결성, 정전방지 등의 효과를 얻는다.

5) 플라스틱 도금에 사용되는 수지

ABS, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리술폰, 노릴, 폴리아세틸, 폴리에스테르, 폴리아미드, 에폭시 등이 있지만 ABS수지가 가장 많이 쓰인다.

6) ABS 소지의 특성

① ABS수지는 아크릴니트릴, 브타디엔, 스틸렌의 세 성분으로 중합된 수지이다.

② ABS수지는 열가소성 수지이다.

③ 기계적 성능이 좋고 내약품성 및 성형 가공성이 좋다.

7) ABS수지의 전처리

① 정면처리(표면조정 및 탈지)

밀착을 좋게 하기 위하여 성형응력을 제거하고, 성형품에 부착된 이형제나 기름, 지문 등을 제거하며 친수성을 갖게 하여 다음 공정의 에칭을 균일하게 하기 위하여 탈지한다. 표면조정은 80~85℃에서 열풍 또는 열탕 중에 수십 분간 풀림을 하고, 20%아세톤에 담그기도 한다.

탈지액은 탄산나트륨, 삼인산 나트륨, 계면활성제액에서 60~65℃에서 10~20분간 처리한다.

② 화학 에칭(Ething) : 표면 조화(surfacce roughening)

표면에 미세한 요철을 주는 공정으로 기계적 방법도 있지만 보통 화학적 방법이 사용된다.

화학적 에칭제로서 ABS수지 속의 브타디엔 입자가 산화되어 표면에서 용출되어 미세한 수많은 구멍이 형성된다. 에칭액으로는 크롬산, 황산, 인산, 중크롬산등이 쓰이며, 이 방법으로 표면 조화(組化)하여 접촉 면적을 넓혀 凹부 형성에 의한 갈쿠리 효과(anchoring effect)를 이용해서 전착성을 향상시킨다.

③ 중화(Neutralizing)

에칭과 수세과정에서 수지 표면에 잔류하는 크롬산 이온을 제거하여 활성화를 돕기 위하여 중화처리를 하며, 묽은산(HCl), 또는 묽은 알칼리액에서 행한다.

④ 감수성 부여처리(sensitizing)

에칭과 중화처리가 이루어진 표면에 환원성이 강한 주석이온(Sn2＋)을 흡착시키는 공정이다. 액 조성은 염화제일주석(SnCl2) 1~40g/ℓ와 염산 1~40ml/ℓ이며 온도 25 ~35℃에서 1~5분간 담금 처리한다.

SnCl2＋2H2O→Sn(OH)2＋2HCl

⑤ 활성화처리(activation)

감수성을 부여한 표면에 촉매 금속을 흡착시키는 공정이다. 촉매 금속으로 가장 많이 사용되는 것은 팔라듐(pd), 은(Ag), 금(Au), 백금(pt) 등이 있으며 팔라듐이 가장 많이 쓰인다.

처리액의 조성은 염화 팔라듐 0.1~0.3g/ℓ, 염산 1~3ml/ℓ이며, 온도 30~40℃에 서, 1~5분간 처리한다.

Sn2＋＋pd2＋→Sn4＋＋pd

⑥ 캐털리스팅(catalyzing)

감수성 부여처리와 활성화처리를 합친 공정으로 촉매화 처리라고도 한다.

이 처리액의 조성은 염화제일주석(SnCl2) 10~20g/ℓ와 염화팔라듐(pdCl2) 0.1~0.5g/ ℓ를 염산 200~250㎖에 녹인 용액이며 30~40℃에서, 1~3분간 침적 처리한다.

⑦ 액셀러레이션(acceleration)

주석/파라듐 콜로이드가 플라스틱 표면에 흡착되며 금속 팔라듐 핵이 표면에 남게 된다. 따라서 표면에 존재하는 과잉의 주석 산화물을 제거하여 금속 팔라듐을 노출시켜 주는 과정으로 이 처리는 캐털리스팅 처리 후에 반드시 처리를 해야 한다.

액조성은 묽은 염산이나 산성염 수용액에 침지하여 주석 수산화물을 용해하며, 상온~50℃에서 1~3분간 침지 처리한다. 현장에서는 황산이나, 수산화나트륨 액을 사용하는 경우가 많다.

8) ABS상에 화학도금

(1) 화학구리 도금

∙ 도금액 성분 및 역할(작용)

① 황산구리(CuSO4․5H2O) : 금속 이온의 공급원이다.

② 포르말린(HCHO)＝포름알데히드 : 환원제

∙ 결 점

① 석출 속도가 늦다.

② 도금액을 사용하지 않고 방치하여도 분해가 된다.