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크롬도금
크롬도금(Chrome Plating)은 다른 금속의 표면에 얇은 크롬층을 형성시켜 금속표면을 녹슬지 않게 하는 마감 방식이다. 크로뮴 도금이라고도 한다. 주로 광택을 내 거나 마모에 강하게 만드는 목적을 가지고 사용된다.
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개요
크롬도금은 다른 금속의 표면에 얇은 크롬층을 형성시키는 것을 의미한다. 크롬도금은 여러 종류의 도금 중에서도 가장 일반적이며 오래전부터 널리 사용되어 오고 있다. 크롬도금의 목적은 두 가지가 있는데, 금속 표면이 녹슬지 않고 아름답고 매끄럽게 광택을 띠기 위해 만드는 장식 크롬도금과 금속이 마모나 마찰에 대한 저항력을 강하게 만들기 위한 경질 크롬도금이 있다. 보통 크롬산에 황산근과 같은 산근을 섞은 용액을 사용하여 전기도금을 하는 것이 일반적인데, 양극에는 크롬 금속을 사용하지 않고 납과 같이 황산에 침해되지 않는 것을 사용하며 용액 중에서 감소된 크롬의 양은 크롬산으로 보충하여 전착을 이어나간다. 아름다운 광택과 매끄러운 면이 주가 되는 장식 크롬도금의 경우 적절한 도금 두께는 2/10,000 ~ 1/1,000mm까지로서, 식기 또는 기타 일용품에서 황동의 표면에 도금한 것이 가장 많이 쓰인다. 마모에 대한 마찰력을 높이기 위해 사용되는 방법은 경질 크롬도금이라고 하며 두께는 마모 수명의 필요도에 따라 바뀌지만 5/1,000에서 수 분의 1mm이다. 카메라 렌즈의 나사 고정 부분, 정밀기계의 끼워 맞춤 부분, 주형의 내면, 인쇄용 판면 등의 마모 방지에 사용된다. 크롬도금에 사용하는 용액 속의 크롬산·황산근의 농도에는 고농도와 저농도가 있으며 용액의 농도와 온도, 전류의 밀도, 즉 도금 조건에 따라 아름답고 광택 있는 면을 얻을 수 있다.[1]
종류
장식 크롬도금
장식 크롬도금은 장식의 목적으로 푸른색을 띤 흰색상, 높은 열 반사율 그리고 우수한 내변색성, 내마모성 등을 통해 널리 사용되고 있다.[2] 니켈 도금 위에 10마이크로미터 정도로 수행하면 거울과 같은 표면을 가지며 강에 도금할 경우에는 부착력 향상을 위해 구리도금을 하고 니켈도금을 한 후 크롬도금을 진행한다. 대개 니켈 도금 위에 적용되며 두께는 0.05에서 0.5가 있으나 도금층을 필요 이상 두껍게 진행하면 도금 면에 핀홀이나 균열 등이 많이 생기므로 보통 0.13 ~ 0.25㎛이 많이 사용된다. 강, 알루미늄, 플라스틱, 구리 합금, 아연 합금 등에 적용되며 매우 강한 내식성을 가지고 있어 차량용 부품, 주방용품 등에 사용된다. 또한 대기 중에서 변색이 안 되고 색상이 아름답고, 내구성, 내마모성과 내식성이 좋다.[3] 자동차 부품중에선 자동차 휠에 사용되는 휠 캡이 장식 크롬도금을 통해 제작되며 고급 차종, 혹은 일부 사재 크롬 휠에 사용된다. 이러한 외장재에 크롬 도금이 사용되는 이유는 외관이 아름답고 대기중의 자연 변색이 없으며 염상 이외의 산에서 부식되지 않는 성질을 가지고 있기 때문이다.[4]
경질 크롬도금
경질 크롬도금(Hard Chromium Plating)은 주로 내마모성을 좋게 하기 위해 실시하는 비교적 두꺼운 크롬도금으로 공업용 크롬도금이라고도 한다. 경도는 700~1000HV 정도의 것이 사용되며 이 경도는 열처리 강, 질화 강보다도 높지만 가열되면 도금피막 중에 수소 방출이 일어나 경도가 저하되고 300℃ 이상이 되면 경도는 급격히 저하되어 내마모성도 나빠진다는 특징이 있다.[5] 또한 다른 물질이 쉽게 떨어지는 이형성이 좋아 금형에 사용되기도 하지만 균일전착성이나 피복력 등 도금 성질이 대단히 나쁘기 때문에 목적에 따라 적절하게 사용하여야 한다. 경질 크롬도금은 코팅되는 소재에 따라 경도가 65-69 HRC가 되어 무척 단단하며 보통 두께는 200 ~ 600㎛ 이며 극한 마모 환경에서는 1000 um이나 그 이상도 한다. 두께가 두꺼워지면 표면 결함이 증가하고 거칠어지며 소재에 핀홀이나 갈라짐이 있는 경우, 크롬도금의 부착성이 나빠진다는 특징이 있다. 이러한 점을 보완하기 위해 코팅을 한 후, 전체 두께를 일정하게 조절하고 형상 정확도를 위해 그라인딩을 하거나 거친 면을 매끄럽게 하기 위해 랩핑을 하기도 한다.[3] 경질 크롬도금은 내식 재료, 탄소강, 동합금, 플라스틱 등과 같은 연성 재질에 고부하의 내마모 막을 형성하기 때문에 밀착력과 마모 저항성이 매우 강하다. 그렇기 때문에 롤, 금형, 실린더 및 라이너, 피스톤 및 피스톤로드, 피스톤 링, 공구 등 산업용품에 주로 도금되며 용도가 매우 넓다.[6]
특징
크롬은 고체상으로 존재하는 금속으로, 형태에 따라 다양한 화합물로 존재하는데 금속 크롬, 3가 크롬 그리고 6가 크롬이 대표적이다. 이 중 금속 크롬은 여러 산업에서 다양하게 사용되는데, 스테인리스강 등을 생산하는 금속제조업, 단열재, 도금업, 목재 보존제 제조 등에 사용된다. 3가 크롬은 주로 강철과 기타 합금을 만드는 데 사용되며, 6가 크롬은 도금, 염료 및 안료 제조, 가죽의 태닝제, 목재 보존제 및 촉매 등으로 사용되고 있다. 어떤 크롬을 사용하느냐에 따라 장점과 단점이 구분되며 보건학에서 관심이 되는 것은 3가 크롬과 6가 크롬이다. 3가 크롬은 자연에서 생산되고 6가 크롬과 금속크롬은 주로 산업공정에서 발생하기 때문에 3가 크롬은 자연에서 생산되는 만큼 장점을 지닌 반면 6가 크롬은 공정에서 발생하기 때문에 강한 유독성을 지녔다는 단점을 가진다.
장점
3가 크롬의 기능상의 장점은 높은 음극 효율과 스로인 전력이 있다. 스로인 전력은 생산율을 의미하며 3가 크롬이 요구하는 낮은 전류 밀도 때문에 많은 에너지양을 필요로하는 6가크롬보다 더 적은 에너지가 소비되어 효율성이 증대한다. 또한 유독성 측면에서 볼 때, 3가 크롬은 본질적으로 6가 크롬보다 독성이 적다. 낮은 독성 때문에 엄격히 규제되지 않아 간접비가 감소하며 크롬도금 공정 과정에서 발생하는 유독성 가스 배출량을 줄일 수 있다. 또한 3가 크롬은 농도가 낮아 폐기물이 적게 발생한다.[7]
단점
크롬도금을 진행하는 과정에서 6가 크롬을 사용하거나 가공하는 공정에서는 높은 수준으로 유독성 가스와 분진에 노출될 수 있다는 단점이 있다. 제조 과정에서 대부분 3가 및 6가 크롬에 함께 노출되는데, 6가 크롬 유독성이 매우 강하며 스테인리스 강 용접 공정, 크롬산 및 크롬산염 제조업 또는 공정, 크롬 도금업 또는 공정에서 노출될 수 있다. 공통으로 6가 크롬에 중독된 사람들은 복사기를 보수 정비하거나 복사기로부터 나온 토너 분말을 폐기하는 작업자, 배터리를 제조하는 작업자, 크롬철광 산업 및 크롬도료를 사용하는 공정이나 인쇄업자가 대부분이다. 6가 크롬은 부식성이 강한 물질로, 급성 및 만성적으로 노출되면 자극성 접촉 피부염과 알레르기성 접촉 피부염을 유발하고 흡입을 통한 6가 크롬 노출 시 호흡기계에 문제를 일으키는데, 급성 또는 만성으로 노출되면 천식 및 기타 호흡기계 기능 저하가 나타나며 특히 도금작업자에서는 비중격 천공을 유발한다.[8]
전망
최근 환경문제에 대한 의식이 높아지는 가운데 수질, 대기의 환경기준이 한층 엄해지고 있으며, 표면처리 분야에서는 환경에 우수한 기술로의 전환이 요구되고 있다. 공업용 도금은 엄한 사용 환경에서 부품을 보호하는 것을 목적으로 하고 있으며, 경직하고 내마모성이 우수한 피막이 필요하다. 공업용 도금으로서는 크롬도금이 널리 사용되고, 롤, 금형, 피스톤 등 각종 내마모성 부품에 적용되어 왔다. 그러나 크롬도금은 성능, 생산성, 비용 면에서 우수하지만 도금액의 주성분이 6가크롬이기 때문에 제조 시 6가크롬 미스트에 의한 종사자의 건강장해나 대기오염에의 영향이 우려되어 대체기술이 요구되고 있었다. 그리고 지속적인 개발 끝에 발생한 수산욕을 이용한 크롬도금은 비정질로 크랙이 발생하지 않으며, 내식성이 우수하고, 고온의 사용에서도 경도는 저하되지 않는다. 또한 욕 중에 미량의 6가크롬이 존재하여 3가크롬욕과 같이 내식성 향상의 후처리도 필요 없다는 특징 때문에 주목받고 있다. 앞으로 더욱 더 친환경적으로 크롬도금을 할 수 있는 방법이 나올 것이라 기대되며 수산욕을 통해 환경문제는 점차 해소될 것으로 전망된다.[9]
동영상
각주
- ↑ 〈크로뮴도금〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 기구쟁이, 〈크롬도금(Chromuum Plating)의 개요〉, 《네이버 블로그》, 2018-07-10
- ↑ 3.0 3.1 〈크롬 도금 (Chrome Plating)〉, 《티스토리》, 2016-08-24
- ↑ 하늘바램, 〈크롬도금 개론〉, 《다음 카페》, 2013-03-02
- ↑ 〈공업용 크롬도금(크로뮴도금)〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ SP 열처리, 〈경질 크롬 도금이란?〉, 《네이버 블로그》, 2015-11-09
- ↑ 〈크롬 도금 장점 및 단점〉, 《Fulinde》, 2018-01-12
- ↑ 최인자, 〈유해물질, 알고서 씁시다! 다섯 번째 물질 6가크롬〉, 《일과건강》, 2012-03-03
- ↑ 〈공업용 경질도금의 환경 적응화〉, 《사이언스온》, 2013-03-22
참고자료
- 〈크로뮴도금〉, 《네이버 지식백과》
- 기구쟁이, 〈크롬도금(Chromuum Plating)의 개요〉, 《네이버 블로그》, 2018-07-10
- 〈크롬 도금 (Chrome Plating)〉, 《티스토리》, 2016-08-24
- 하늘바램, 〈크롬도금 개론〉, 《다음 카페》, 2013-03-02
- 〈공업용 크롬도금(크로뮴도금)〉, 《네이버 지식백과》
- 최인자, 〈유해물질, 알고서 씁시다! 다섯 번째 물질 6가크롬〉, 《일과건강》, 2012-03-03
- 〈크롬 도금 장점 및 단점〉, 《Fulinde》, 2018-01-12
- SP 열처리, 〈경질 크롬 도금이란?〉, 《네이버 블로그》, 2015-11-09
- 〈공업용 경질도금의 환경 적응화〉, 《사이언스온》, 2013-03-22
같이 보기
