• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.209-209
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• 2015

EPA, OSHA의 크롬 mist 배출강화기준, ROHS 등에 의한 6가 크롬사용이 억제되어 그 대안으로 친환경 프로세스인 3가 크롬도금이 핸드폰 부품을 중심으로 적용이 되어 대량 생산 기술이 확립이 되고, 최근 자동차 장식도금 분야에 까지 적용이 확대되어 가고 있다. 그러나 아직도 3가 크롬도금을 적용하는데는 많은 혼선과 문제점이 보고되고 있다. 이에 본 발표에서는 3가 크롬도금의 최신 기술 동향을 소개하고, 3가 크롬도금에 대한 정확한 정보를 제공, 현장 적용사례를 보고하여 3가 크롬도금 적용 활성화에 도움을 주고자 한다. 본 발표에서는, - 3가 크롬도금에 대한 소개 - 아토텍 프로세스의 소개 - 염산욕과 황산욕의 비교 - 내식성 관련 자료 - 현장관리 및 적용사례 등을 포함하여 간략하게 소개하고자 한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.210-210
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• 2015

3가 크롬도금으로부터 크롬도금을 얻는 방법은 1854년 R. D. Buseen의 보고가 최최이고 2년 후 6가 크롬이온으로 부터 최초의 크롬독므이 Geuther에 의해 보고되었다. 초기 3가 크롬도금 프로세스는 도금용액의 안정성이 떨어져서 선택성 이온교환막을 이용한 격막으로 양극을 분리하는 방법이 채용되었다. 그 후 1970년대에 Albright & Wilson사와 IBM-Canning사에 의해 개발된 3가 크롬 프로세스가 기초기술이 되어 개량된 현재의 3가 크롬도금용액이 탄생하였다. 이후 여러 도금약품 회사에서 여러 종류의 3가 크롬도금 용액과 프로세스가 개발이 되어 핸드폰, 자동차 등에 사용이 되고 있으나, 아직도 개선의 여지가 많이 남아 있다고 할 수 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.169-169
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• 2016

크롬산 용액에 황산을 촉매로 하여 Sargent에 의해 개발된 크롬도금은 경도, 내식성, 내마모성 등의 특성이 우수하다. 이로 인해 장식용 박막 도금뿐만 아니라 경질의 후막 도금층을 형성이 가능함으로써 기계 부품류를 비롯한 산업 전반에 걸쳐 폭넓게 적용되고 있다. 이러한 크롬도금이 적용된 소재부품에 대해 장수명화와 더불어 가혹한 환경에서의 사용요구가 점차 증가하고 있으며, 이를 위해서는 보다 더 우수한 내식성과 기계적 물성을 확보해야할 필요성이 높다. 한편 경질 크롬 도금의 내식성과 관련해 도금 과정에서 발생하는 마이크로 크랙에 의해 제품의 내식성의 한계를 나타내게 된다. 본 연구에서는 내식성이 우수할 뿐만 아니라 표면 경도가 우수한 도금층을 얻기 위해 도금 전류 조건으로 펄스 전류를 적용하는 방안을 시도한 것으로 펄스전류를 적용하여 경질크롬도금 시 크랙 발생에 미치는 영향을 조사하였다. 도금욕은 일반적인 경질크롬도금에 사용되는 Sargent 욕을 이용하였고, duty ratio를 조절하여 전류 조건 변화에 따른 단면 내 크랙의 수 변화를 관찰하여 최적의 전류 조건을 도출하였다. 그리고 도출된 전류 조건을 이용해 도금 두께에 따른 크랙 수 변화를 관찰하였고, 이때의 경도를 측정하였다. 또한 XRD 분석을 통해 도금 전류 조건 및 시간 변화에 따른 결정구조 변화를 확인하였다. 실험결과 펄스 전류를 적용하는 경우, 기존 직류 적용 시에 비해 크랙 발생을 현저하게 감소시킬 수 있었으며, 사실상 크랙프리(Crack free) 도금이 가능하였다. 또한 크랙의 감소와 함께 경도 저하가 나타나게 되나 펄스 전류 인자의 최적화에 따라 이러한 경도 저하 현상의 최소화가 가능하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권12호
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• pp.1297-1303
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• 2015

장축의 내부 크롬도금은 크롬산 용액에 황산을 촉매로 경질의 후막 도금층을 형성시키는 기술로서 산업뿐만 아니라 군사적 목적으로도 널리 사용되고 있다. 대구경의 포신내부에 경질크롬도금을 처리하면 강성과 내마성을 증대시켜 고압의 폭발력에 견딜 수 있다. 탄자의 높은 운동에너지와 탄 폭발로 생긴 고압력에 의해 포신 내부의 크롬도금층이 탈락되는 문제가 있어 도금 공정 전반에 걸친 검토가 이루어졌다. 크롬도금은 탈지, 수세, 전해연마, 에칭, 도금, 수세 및 수소취성제거 등 여러 공정으로 이루어진다. 크롬도금 탈락은 도금의 밀착성과 연관이 있으며, 그 중에 전해연마액의 Fe 농도가 도금 밀착성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 도금부위의 요철상태를 SEM으로 조사하여 도금탈락을 방지할 수 있는 최적의 Fe 농도를 설정하고, 밀착성 시험 등으로 그 효과를 입증하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.144-144
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• 2009

본 논문에서는 6가 크롬 도금의 대체 기술 중 하나인 3가 크롬 도금 공정 기술 개발에 있어 도금 소지인 Mg 합금에 온도, 전류 밀도 등의 도금 조건을 변경하여 도금 층의 두께와 형상, 미세조직 등을 분석, 최적의 도금 조건을 확인하였다. 또한 3가 크롬도금의 실 부품 적용 가능성을 검토하기 위해 상용 프로그램인 Solidworks와 Elsyca Platingmaster를 이용, 3D Hull Cell test를 전산 모사하고 실제 Hull Cell 도금과 비교 분석 하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2011년도 춘계학술대회 및 Fine pattern PCB 표면 처리 기술 워크샵
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• pp.201-201
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• 2011

크롬대체도금으로 개발 추진되고 있는 전기Ni-W합금도금피막은 경질크롬 도금피막보다도 고온에서 경도 및 내 산성이 우수하고, 유리성형용 금형으로 사용되고 있다. 최근 일본에서는 지금까지의 무전해Ni-W-P합금피막에 비해서 텅스텐, 인의 함유율이 높고, 질산 이외의 염산, 황산의 산성 환경과 암모니아, 수산화나트륨 등의 알칼리성 환경에서도 부식이나 변색이 생기지 않는 무전해Ni-W-P합금도금기술을 크롬도금을 대체하는 도금으로서 개발하고 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.85-86
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• 2007

상용으로 사용되고 있는 Sargent bath에 수십 나노크기의 다이아몬드 분말을 혼입하여 전기도금법에 의해 매우 우수한 표면 특성을 갖는 크롬 복합 도금층을 얻었다. 상기 복합 도금층은 순수 크롬 도금층의 미세 경도(Hy. 801)보다 높은 값(Hy. 920)을 나타내었고, 내마모성은 약 3-4배 뛰어난 성능을 보였다. 또한, NaCl 수용액에서 수행한 내식성 테스트에서는 크롬 복합 도금층이 순수 크롬 도금층대비 1/6 수준의 passive current를 가졌다. SEM을 통한 표면 형상 관찰 결과 크롬 도금층에 혼입된 나노 다이아몬드 분말은 단결정 혹은 다결정의 형태로 존재하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.32-32
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• 2012

화석연료의 남용으로 지구 온난화가 심화되어 환경과 생태계변화가 가속화되고 있고, 급속한 산업의 발달과 인류 삶의 질 향상에 따른 에너지 수요가 급증하고 있는 실정에 있으며, 일본 후쿠시마 원전사태로 원자력 에너지의 위험성으로 지구 인류환경은 심각한 국면을 맞이 하고 있어 대체 에너지의 하나로 핵융합 에너지 필요성이 증대되고 있다. 핵융합 에너지 연구 개발은 우리나라에서 KSTAR가 1997년부터 건설하기 시작하여 지난 2007년에 완공되어 지금 운용 중에 있고, 국제적으로 미국, EU, 러시아, 중국, 한국, 일본 인도가 참여하는 ITER 국제 공동프로젝트가 2004년에 건설을 시작하여 프랑스 카다라쉬에 실증 플란트를 건설 중에 있다. 이러한 핵융합 반응을 위해서는 10e-7이상의 높은 진공과 1억$^{\circ}C$ 이상에서 중수소와 삼중수소가 반응하여 발생하는 플라즈마를 제어 할 필요가 있으며, 초고온의 핵융합 플라즈마를 가두고 가동시키기 위해서는 약 12Tesla이상의 고자장 마그넷이 필요하다. 현재 ITER 실증 플란트에 사용되는 고자장 마그넷은 TF (Toroidal Field)코일과 CS (Central Field)코일에 Nb3Sn 초전도선재가 핵심부품으로 사용되고 있으며 ITER프로젝트에서는 약 850톤의 Nb3Sn 초전도선재가 사용될 전망이다. 그 중에서 일본 25%, EU, 러시아와 한국이 각각 20%, 중국7%, 미국8% 할당되어 참여국 대부분은 초전도선재를 전략적으로 공급하고 있다. 초전도 선재의 크롬도금은 1~2 마이크로미터 이하의 균일하고 얇은 도금 두께와 밀착성이 우수한 품질이 요구된다. 일반적으로 크롬도금은 산업현장에서 컨베이어 벨트 방식으로 장식이나, 내식성 및 내마모성의 특성을 필요로 할 때 사용되고 있으나, 선재에 크롬도금을 릴투릴(Reel to Reel) 방식으로 적용되는 경우는 세계적으로 아주 드물다. 핵융합 마그넷의 CICC(Conduct In Cable Conduit)도체를 만들기 위해서는 초전도선재를 이용, 3(Sc 2+OFC 1)$^*3^*5^*5^*6$형태로 연선과 케이블링을 하게 되며, 초전도 선재를 연선하고 케이블링을 할 때 크롬 도금층이 박리될 가능성이 있어 크롬도금 방법과 프로세스를 특별히 고안할 필요가 있다. ITER핵융합로 마그넷의 TF코일은 높이 14m, 폭 9m 최대자장 12Tesla, 최대전류 68kA, CICC도체 직경이 40mm로서 그 초전도 조관/도체 내부에 0.82mm 직경의 Nb3Sn 초전도 선재가 약 1350가닥으로 연선과 케이블링으로 구성되어 있다. ITER 핵융합 마그넷용 초전도 선재의 크롬도금은 마그넷 권선 후 Nb3Sn 초전도물질을 형성하기 위해서 $650^{\circ}C$에서 500시간 열처리를 실시하며 열처리 시 초전도 선재의 소선들 사이에 발생할 수 있는 소착을 방지하고, 초전도 선재에서 발생하는 AC loss를 감소시키며, Quench시 발생되는 열을 쉽게 확산시킴으로써, 초전도 마그넷의 열적 안정성(Thermal Stability) 향상과 필요에 따라서 소선간 통전울 가능하게 한다. 고려제강의 자회사인 케이에이티는 크롬도금 밀착성이 우수하고 도금두께 0.1마이크로 미터 이내 제어가 가능한 얇고 균일한 도금품질을 개발하여 한국형 핵융합 실험로인 KSTAR에 65톤 전량 공급하였고, 크롬 도금된 무산소동 선재 32톤과 초전도 선재 93톤을 전량 ITER 프로젝트에 공급하고 있으며, 2013년도 상반기에는 공급을 마무리할 예정이다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2007년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.169-171
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• 2007

에어컨 콤프레셔 실린더에 도금되는 3가 크롬의 도금 두께 균일화를 위하여 컴퓨터 시뮬레이션 작업을 수행하였다. 컴퓨터 시뮬레이션의 정확도를 위하여 현장에서 사용되는 경질 3가 크롬의 전기화학적 특성을 측정하였다. 그리고, 이를 입력 값으로 하여 헐셀에 대하여 실험과 컴퓨터시뮬레이션을 수행하였다. 이 시뮬레이션 결과를 실제의 헐셀 실험 결과와 비교 검토함으로써 컴퓨터 시뮬레이션의 타당성정도를 점검하였고, 3가 크롬의 특성을 비교분석하였다. 이러한 자료를 근거로 3가 크롬 도금두께 균일화를 위한 시뮬레이션 작업을 에어컨 콤프레셔 실린더에 적용시켜 최적의 도금조건을 도출하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.603-607
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• 2009

액체로켓엔진 연소기의 내벽에 사용하기 위한 니켈/크롬 도금 공정 개발을 수행하였다. 열충격 시험을 통해 니켈 도금 조건을 선별하였고 니켈/크롬 도금이 수행된 축소형 연소기의 연소시험을 통해 도금 층의 내구성 검증을 수행하였다. 시험결과 도금 층의 균열 및 박리는 발견되지 않았고, 이 결과로부터 현재 사용중인 대기 플라즈마 용사된 세라믹 코팅의 대안으로 니켈/크롬 도금을 액체로켓엔진 연소기에 사용할 수 있으리라 사료된다.