크롬 도금이란?
크롬 도금은 전기도금 공정 금속 기질에 크롬 층을 증착하는 방식입니다. 크롬은 미묘한 푸른빛을 띠는 은백색 금속입니다. 금속 크롬은 공기에 노출되면 쉽게 수동화되어 표면에 매우 얇은 보호 산화막을 빠르게 형성합니다.
전기화학적 관점에서 크롬 코팅은 강철, 알루미늄 또는 금속에 적용될 때 음극 도금 역할을 합니다. 알루미늄 합금하지만 구리 및 구리 합금에 적용하면 양극 도금이 됩니다. 특히 크롬 마감은 대기 중에서 오랜 시간 동안 본래의 광택을 유지하여 뛰어난 반사율과 장식적인 매력을 제공합니다. 심미적인 측면 외에도 높은 경도, 뛰어난 열 안정성, 그리고 뛰어난 내마모성을 제공하여 필수적인 산업용 코팅재로 자리매김합니다.
| 부동산 | 전형적인 가치 |
| 밀도, g / cm3 | 6.9 ~ 7.1 |
| 경도, HV | 400 ~ 1200 |
| 융점, ° C | 1890 |
| 비열, J/(g · °C) | 0.502 |
| 선형 팽창 계수, 10-6/ ° C | 7.4 |
| 저항률, μΩ · cm | 14 ~ 67 |
| 열전도도, W/m·K | 69.8 |
| 반사율, % | 70 ~ 72 |
크롬 도금의 특성
단일층 크롬 도금은 본질적으로 미세 균열을 포함하고 다공성을 가지므로, 단독으로 1차 부식 방지층으로 사용하기에는 적합하지 않습니다. 이러한 다공성을 제거하고 모재의 보호력을 강화하기 위해 도금 시스템은 일반적으로 구리-니켈-크롬, 다층 니켈-크롬 또는 이중층 크롬과 같은 다층 증착을 사용합니다.
크롬 도금은 높은 경도를 제공하며, 도금조의 화학 조성 및 공정 조건에 따라 400~1200HV의 경도를 보입니다. 또한, 마찰 계수가 매우 낮아 모든 금속 코팅 중 건조 마찰 계수가 가장 낮은 편입니다. 높은 경도와 낮은 마찰의 조합으로 인해 크롬 층은 뛰어난 내마모성을 갖습니다.
이 코팅은 뛰어난 화학적 안정성을 자랑하며, 염기, 황화물, 질산 및 대부분의 유기산에 대해 불활성을 유지합니다. 그러나 염산과 같은 할로겐화수소산과 고온의 황산에는 용해될 수 있습니다.
크롬 도금은 열 안정성도 우수합니다. 500°C 이하로 가열하면 광택이나 경도에 큰 변화가 없습니다. 500°C 이상에서는 산화와 변색이 시작되고, 700°C를 초과하면 경도가 감소하기 시작합니다.
가시광선 스펙트럼에서 크롬의 반사율은 약 65%로 은과 니켈 사이에 위치합니다. 크롬 코팅은 변색되지 않기 때문에 장기간 사용해도 높은 반사율을 유지합니다.
크롬 도금의 종류
크롬 도금 공정에는 다양한 변형이 있으며, 주요 용도에 따라 다음과 같이 분류합니다.
1. 장식용 크롬 도금
이를 일반적으로 장식용 크롬이라고 합니다. 이 코팅은 얇고 밝으며 미적으로 아름다우며, 일반적으로 다층 시스템의 최외각 층으로 사용됩니다. 강철 기판에 적절한 부식 방지를 위해서는 구리-니켈과 같은 충분히 두꺼운 중간층을 먼저 도포해야 합니다. 최종 크롬층은 일반적으로 0.25~0.5μm로 매우 얇습니다. 장식용 크롬으로 마감된 광택 표면은 대기 중에서 변색되지 않는 은청색 광택을 냅니다. 자동차, 자전거, 가전제품, 소비자용 하드웨어 산업에서 부품을 보호하고 장식하는 데 널리 사용됩니다.
2. 경질 크롬 도금
경질 크롬은 매우 높은 경도와 내마모성으로 인해 절삭 공구, 인발 다이, 금형, 베어링, 샤프트, 기어, 게이지 등 산업 부품의 수명을 크게 연장하는 데 사용됩니다. 또한 마모된 부품의 치수 공차를 복원하는 데에도 사용됩니다. 경질 크롬의 두께는 일반적으로 5~50μm이지만, 매우 까다로운 용도의 경우 200~800μm까지 두껍게 코팅할 수 있습니다. 강철 부품에는 일반적으로 중간층이 필요하지 않지만, 특정 내식성이 필요한 경우 중간층을 사용할 수 있습니다.
3. 불투명 크롬 도금
이 크롬층은 유백색 외관과 낮은 반사율을 가지고 있습니다. 우수한 연성, 낮은 기공률, 그리고 부드러운 색상이 특징입니다. 경도는 경질 크롬이나 장식용 크롬보다 낮지만, 높은 내식성으로 측정 도구와 계기판에 적합합니다. 경도를 높이기 위해 불투명층 위에 경질 크롬층을 추가로 도포할 수 있습니다. 이는 이중층 크롬 시스템으로서, 내마모성과 내식성이 모두 필요한 부품에 두 가지 유형의 장점을 결합한 것입니다.
4. 보어 크롬 도금
이 공정은 크롬층 고유의 미세 균열 구조를 활용합니다. 초기 경질 크롬 도금 후, 표면은 기계적, 화학적 또는 전기화학적 에칭 공정을 거쳐 균열망을 깊고 넓게 만듭니다. 이렇게 하면 크롬 표면이 더 넓은 채널로 덮여 경질 크롬의 장점을 유지할 뿐만 아니라 윤활 매체를 효과적으로 저장하여 공회전을 방지하고 부품의 마찰 및 마모 방지 성능을 크게 향상시킵니다. 이 공정은 내연 기관의 실린더 보어와 피스톤 링과 같이 하중이 많이 걸리는 미끄럼 마찰면에 일반적으로 사용됩니다.
5. 블랙 크롬 도금
블랙 크롬은 균일하고 아름다운 광택을 지닌 검은색 코팅을 생성하며, 뛰어난 눈부심 방지(빛 흡수) 특성을 제공합니다. 경도는 일반적으로 130~350 HV로 비교적 낮지만, 내마모성은 동일 두께의 광택 니켈보다 2~3배 높습니다. 내식성은 일반 크롬과 유사하며, 주로 하부 층의 두께에 의해 결정됩니다. 열 안정성이 우수하여 300°C 이하에서 변색되지 않습니다. 블랙 크롬은 항공 계측기 부품, 광학 장비, 그리고 태양열 흡수 패널의 보호 및 장식 마감재로 자주 사용됩니다.
크롬 도금 공정
전기도금 크롬 생산은 크롬산 미스트가 쉽게 발생하기 때문에 환경 및 안전 위험을 수반합니다. 작업자는 개인 보호 장비를 착용해야 하며, 모든 폐수 및 배기 가스는 배출 기준을 충족하도록 엄격하게 처리해야 합니다. 일반적인 공정 흐름은 도금 전 응력 제거, 탈지 및 산세척, 실제 크롬 도금, 그리고 도금 후 수소 취성 제거로 구성됩니다. 부품의 종류 및 요구 사항에 따라 특정 단계가 생략되거나 수정될 수 있습니다.
- 스트레스 풀기: 이 단계는 주로 내부 응력을 받기 쉬운 고강도 강철 부품을 대상으로 합니다. 부품은 저온 템퍼링을 위해 오븐에 넣어 제조 과정에서 발생하는 잔류 응력을 완화하고, 도금 조건에서 변형이나 코팅 박리를 방지합니다.
- 탈지 및 피클링: 이 공정은 알칼리성 용액을 사용하여 기름때와 유기 오염물을 완전히 제거한 후 물로 헹구는 과정입니다. 그런 다음 부품을 묽은 산 용액에 담가 산화 스케일과 녹을 제거하여 모재 금속 표면을 활성화합니다.
- 구리 도금: 구리 층은 주요 언더코트 역할을 하며, 평탄화 특성을 활용해 사소한 표면 결함을 채우고 후속 니켈 층의 뛰어난 접착력을 위한 견고한 전이층을 제공합니다.
- 니켈 도금: 니켈 층은 크롬 시스템 내에서 주요 내식성을 제공하며, 환경적 공격으로부터 보호 장벽 역할을 합니다.
- 크롬 도금: 해당 부품을 크롬산 기반 용액에 음극으로 담그고, 높은 전류 밀도를 인가하여 크롬층을 전착합니다. 이 공정은 용액 온도와 전류 밀도에 매우 민감합니다.
- 수소 취성 완화: 도금 중에 수소 원자가 강철 기질에 침투하여 취성 파괴를 일으킬 수 있으므로, 이 필수적인 안전 단계는 갇힌 수소를 몰아내기 위해 구성품을 즉시 낮은 온도로 가열하고 기본 금속의 연성과 인성을 회복하는 것을 포함합니다.
- 건조: 마지막으로, 부품을 뜨거운 공기나 탈수 오일을 사용하여 건조시켜 부품 표면과 코팅의 기공에서 잔여 수분이나 용액을 완전히 제거하여 최종적인 미적 품질을 보장하고 2차 산화를 방지합니다.
크롬 도금 선택 지침
부품에 크롬 도금을 선택할 때는 다음 원칙을 준수해야 합니다.
장식용 크롬은 일반 환경이나 산업 대기 환경에서 내부 부품의 보호 및 장식 마감재로 사용됩니다. 항상 다층 니켈 또는 구리-니켈 코팅을 중간층으로 사용해야 합니다.
경질 크롬은 움직이는 마찰 부품의 내마모성 보호층으로 사용됩니다. 중간 코팅으로 니켈 또는 불투명 크롬 층을 사용하는 것이 좋습니다. 혹독한 해양 대기 환경에서 사용하려면 도금 후 기공 밀봉 처리가 권장됩니다.
크롬 도금은 다음이 필요한 부품에 적합합니다.
- 높은 반사율.
- 내구성 있는 장식적 밝기.
- 높은 내마모성.
- 마모된 부품의 치수를 복원합니다.
- 플라스틱이나 고무 등의 재료에 붙거나 접착되는 것을 방지합니다.
다음 구성 요소에는 크롬 도금을 선택해서는 안 됩니다.
- 650°C를 초과하는 온도에서 작동하는 부품.
- 미네랄 오일로 작동하는 부품.
Getzshape 소개
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