표면재료실험

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용되었는가를 나타내는 것을 말하며, 음극전류효율을 , 양극전류효율을 로 표시한다.
1) 음극전류효율() : [실제석출량(도금량) / 이론석출량 ] × 100
2) 양극전류효율() : [실제용해량 / 이론용해량 ] × 100
※ 이 두효율 사이에는 다음과 같은 관계가 있다.
= → 오랜시간 도금을 하여도 액의 금속분의 변화가 없다.
> → 양극 용해보다 도금량이 많으므로 액속의 금속분이 점차 희박해진다.
Ex) Ni 도금
< → 음극에 석출량이 양극 용해보다 적으므로 액의 금속분이 점차 많아진다.
Ex) 알칼리 Zn도금
13. 구리도금에서 20*20cm의 표면에 10A를 흘러서 30um두께의 도금을 하는 데 20분 소요되었다. 음극전류효율은?
1u = 0.001mm = 0.0001cm
1당 석출한 구리의 용적 20 × 20 × 0.0001 × 30 = 1.2
순 구리의 비중 : 8.9 → 1.2 × 8.9 = 10.68g (실제도금량)
10A × × 전기량(10÷4d/ = 2.5d/) = 8.333... A/h →
1.186g/Ah × 2.5d/ × = 0.988(g)
g으로 환산 시 8.333A/h × 1.186g/Ah = 9.88g (이론석출량)
14. 수소발생과전압(hydrogen evolution overpotential)과 산소발생과전압 (Oxizen Evolution overpotential)은 무엇인가?
※ 과전압 (Over voltage)
분해전압은 동일한 금속염 용액에 있어서도 전극의 재질, 전극면의 평활 상태, 온도, 전 류밀도 등에 의해서 다르며, 이론적인 석출 최소 전압보다 크다.
이 전압의 차이를 과전압이라 일컫는다.
1) 수소 과전압(수소가 실제로 반응하는 분극전위, 이론적 발생 평행전위)
전기 분해 과정에서 음극에 수소가 발생할 때, 실제로 걸리는 음극 전위에서 수소 발생 평형 전위를 뺀 값을 볼트 단위로 표시한 전압. 전극의 종류, 표면 상태, 전해액의 조 성, 전해 온도 따위에 영향을 받는다.
2) 산소발생과전압 : 양극면의 산소가 발생할 경우의 석출 전압차이.
전극재질
수소 과전압
산소 과전압
백금
0.00
0.24
백금
0.09
0.44
철
0.08
0.24
니켈
0.21
0.12
구리
0.23
0.25
납
0.64
0.30
아연
0.70
-
15. 음극전류밀도가 도금표면의 상태에 미치는 영향에 대해서 설명하라.
저전류 밀도하에서는 이온의 방전이 서서히 진행되므로 , 새로운 결정핵의 생성보다는
이미 존재하는 결정의 성장 속도를 빠르게 하며 비교적 조악한 결정으로 되기 쉽다. 전류밀도를 증가시키면 새로운 핵의 생성 속도를 증가시켜 전착결정은 미세하게 되는 경향이 있다.
한층 더 큰 전류밀도(용액농도에 비례해서)를 적용하면 음극에서 방전할 이온의 결핍이 생 기므로, 용액의 농도가 큰 방향으로 향해서 결정이 발달하여 수지상이라고 하는 요철 이 심한 또는 새집같이 구멍이 많은 도금이 되기 쉽다.
16. 전처리의 과정에 대해서 설명하라.
연마 → 예비세정 → 알카리탈지 → 수세 → 전해탈지 → 수세 → 산침적 또는 활성화 → 수세 → 중화 → 스트라이크 → 수세 → 도금
17. 용제탈지와 알카리탈지에 대해서 설명하라.
1) 용제탈지(예비세정, solvent cleaning)
용제탈지는 광물유의 제거에 효과가 있으며, 용제 내 또는 용제의 증기 속에 탈지할 물건을 담그면(침지) 유지는 용해되어 제거된다. 또한 이 용제는 유지와 금속 사이로 침투해서 서로의 밀착을 약하게 해 주므로 유지가 기계적으로 탈락하기도 한다. 용제의 증기 중에 침지시키는 방법이 가장 많이 사용되고 있다.
또한 용제 중에 침지만 하는 것은 증기 중에 침지하는 것 보다 탈지 효과가 떨어지는데, 그 이유는 용제 중에 용해되었던 유지가 물건을 꺼낼 때 다시 표면에 묻어 나오므로 증기 중에는 유지분이 전혀 없기 때문이다.
이와 같이 증기 중에 침지하는 방법을 증기탈지 라고 한다. 용제 중에 가장 많이 사용되는 것은 트리크롤에틸렌, 퍼크롤에틸렌 이며 최근 인체의 해독감소와 값의 저하를 목적으로 트리크롤에탄도 사용하게 되었다. 이들은 인화성이 없으면서도 용해력이 강하므로 안전하게 현장에서 사용할 수 있다.
2) 알카리탈지(알칼리 세정, alkaline cleaning)
알칼리성 액 중에 물건을 담가서 탈지하는 것을 알칼리 침적탈지라고 한다. 탱크는 보통 철 탱크를 사용하며, 걸이에 걸든가 바스켓에 넣어 탈지한다. 알칼리는 동, 식물성 유지를 비누와 글리세린으로 분해시킨다. 여기서 생긴 비누 성분은 용액의 표면 장력을 저하시킬 뿐만 아니라 유지를 유화, 분산시키는 작용을 한다.
18. 산세와 산침지의 차이점?
1) 산세(Pickling)
소재를 열처리 또는 장기간 공기 중에 방치해서 금속표면에 산화 피막이나 수산화물이 생긴 것을 산을 사용하여 화학적으로 제거하는 것을 말하며, 소재 금속에 따라서 처리 약품이나 조건이 다르다.
2) 산침지(acid dip)
금속을 산 등이 들어 있는 수용액 중에 단시간 담그는 처리를 산침지라고 하며, 도금 직전에 담그는 것은 소재의 표면에 남아 있는 알칼리를 중화하고, 전처리 때 생긴 얇은 산화층을 제거해서 표면을 활성상태로 만들어 주는 역할을 말하며 이 기능만을 강조해서 활성화산침지 또는 단순히 활성화(activation)라고도 하며, 도금의 밀착을 좋게 하기 위해서이다. 여기서 말하는 활성화는 스테인리스강의 표면의 부동태를 제거하는 처리 방법의 활성화와는 다소 의미가 다른 것에 주의 할 필요가 있다.
19. pH가 5의 경우 수소발생과전압이 0.3V이면 실제의 수소발생의 분극전 위는?
1) 수소의 이론적 발생전위
-0.0591pH에서 : -0.0591 × 5 = -0.2955V
2) 실제의 수소발생전위
-0.2955V - 0.3V = 0.5955V
20. 분극전위 1.395V에서 산소가 발생하였다. 이때의 pH는 2이다. 산소발상 과전압은?
1) 산소의 이론적 발생전위
1.22 - 0.0591pH에서 : 1.22 - 0.0591 × 2 = 1.1018V
2) 실제의 산소발생전위
1.1018V + 1.395V = 2.4968V

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표면재료,   재료,   공학