대한전자공학회 2001년도 The 6th International Symposium of East Asian Resources Recycling Technology
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pp.270-274
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2001
With Increasing importance of electroless nickel plating technology in many fields such as electronic and automobile industries, the treatment of the spent baths is becoming a serious problem. These spent baths contain iron and zinc as impurities, organic acids as complexing reagents, and phosphonate ions as oxidized species of tile reducing reagent. as well as several grams per liter of nickel. The spent baths are currently treated by conventional precipitation method. but a mettled with no sludge generation is desired. This work aims at establishing a recycling process of nickel from tile spent baths using solvent extraction. Extraction behaviors of nickel. iron. and zinc in various 쇼pes of real spent baths are investigated as a function of pH using LIX841, di (2-ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA), and PC88A as tile extractants. Nickel is extracted by LIX84I at the equilibrium pH of more than 6 with high efficiency. For the weakly acid baths. iron and zinc are extracted by D2EHPA or PC88A without adjusting the pH of the baths leaving nickel in the aqueous phase. Stripping of nickel from LIX84I with sulfuric acid is also investigated. It is shown that concentrated nickel sulfate solution (> 100 ㎏-Ni/㎥) is obtained. This solution can be reused in the electroless plating process. Based on these findings, flow sheets for recovering nickel from the spent baths are proposed.
Ni-Fe 전해도금 시 전류밀도, 펄스주기와 전류인가 방식, 도금욕의 Fe 이온의 농도, 첨가제 등의 인자들이 도금 층의 조성, 표면형상, 표면 경도에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 시편에 가해지는 전류밀도, 전류인가방식과 Fe이온의 농도를 변화시킴으로써 Ni-Fe의 도금 층 내에 Ni-Fe의 조성을 조절하는 것이 가능하였고 또한 첨가제의 양을 변화시킴으로써 표면형상이 변화됨을 확인하였다. PC를 사용한 경우 직류를 사용한 경우보다 높은 $550{\sim}600Hv$의 경도값을 얻을 수 있었다. 사카린을 첨가한 경우 도금층의 잔류응력을 낮추어 균열이 없는 도금층을 얻었다. Ni-Fe의 단면의 조성을 분석함으로써 도금 층의 두께에 따른 조성의 변화를 확인하였다.
Nickel-iron nanocrystalline alloys with different compositions and grain sizes were fabricated by electro-plating for MEMS devices. The iron content of the deposits was changed by varying the nickel/iron ion ratio in the electrolyte. X-ray diffraction (XRD) analysis was applied for measuring the strength of the texture and grain size of the deposits. The nickel/iron atom ratio of the deposits was analyzed by EDS. The hardness of the alloys was evaluated by Vickers hardness indenter. The internal stress of the deposits was measured by Thin Film Stress Measurement using Stoney's formula. Surface morphology and roughness were investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM). The results of this study revealed that at a grain size of approximately $17\~24$nm the hardness, internal stress and roughness depend strongly on the iron content. With increasing the iron content, the hardness and internal stress of the deposits increased. An excellent correlation between the increase in the internal stress and the loss of (200) texture was found.
니켈-철 합금 박막의 성분을 연속적으로 변화시키는 방법을 조사하였다. 일정한 전해액에 가해지는 도금 전류와 전압의 변화에 따라 박막 내 니켈과 철의 상대적 함유량의 조절이 가능했는데, 그 결과 도금 박막의 보자력, 각형비 및 포화자기장이 변화하였다. 정전류도금과 정전압 도금 방법으로 박막 내 철의 함유량을 증가시킴에 따라 박막의 입도는 증가하였고 보자력은 감소하는 경향을 나타내었다.
무전해 니켈 도금 산세 폐액을 강화된 니켈의 배출허용기준 3.0 mg/L 이하로 처리하기 위해서는 기존 처리방법의 단점을 보완한 처리방법의 개발이 필요하다. 용성전극 및 불용성전극을 이용한 전기분해 처리방법은 공통적으로 무전해 니켈 도금 산세 폐액을 효과적으로 처리할 수 있다. 그러나 용성전극은 전극으로부터 금속이 잘 용출되는 특징을 갖는 반면 불용성전극은 금속이 용출되지 않는 차이점을 갖고 있어 니켈 제거 효율 및 니켈 슬러지 순도에서 서로 다른 장단점이 존재한다. 이에 본 연구에서는 용성전극 및 불용성전극을 이용한 전기분해 방법으로 무전해 니켈 도금 산세 폐액을 처리하기 위한 최적조건을 도출하고, 두 전극을 이용한 방법의 장단점을 조사하였다. 실험결과 불용성전극을 사용하였을 때 처리수의 효율적인 니켈 제거를 위한 최적조건은 전류밀도 $15mA/cm^2$ 이상, pH 9 이상으로 도출되었고 이 조건에서 니켈 슬러지의 순도는 95.3%로 나타났으며, 슬러지 내 철 함량은 2.9%로 조사되었다. 용성전극을 사용하였을 때의 최적 조건은 전류밀도 $10mA/cm^2$ 이상, pH 9 이상으로 도출되었으며 최적조건에서 니켈 슬러지 순도는 77.3%, 슬러지 내 철 함량은 21.0%로 조사되었다. 처리비용을 기존의 처리비용과 비교하여 용성전극 사용시 50.7%, 불용성전극 사용시 24.2% 저감시킬 수 있는 것으로 조사되었다.
2014년을 기준으로 도금폐수에 함유한 중금속중 니켈은 5 mg/L에서 3 mg/L로 방류수 기준이 강화되었다. 그러나 현재 적용되고 있는 도금폐수 중의 니켈 처리방법으로는 방류수 기준치 이하로 처리하기 어려워 대부분의 처리 업체에서 다른 폐수와 혼합하여 단순한 희석에 의해 농도를 낮추고 있는 실정이다. 이는 환경에 지대한 영향을 미칠 수 있으며 이에 따라 본 연구에서는 희생전극을 사용한 전기분해 방법을 적용하여 실질적이며 효율적인 니켈의 처리방법을 제시하였다. 실험은 인공폐수 및 실폐수로 수행하였으며 인공폐수 실험에서는 전기분해과정에서 니켈 제거 효율에 영향을 줄 수 있는 전류밀도와 pH를 변화시키며 최적의 효율을 나타내는 조건을 도출하였다. 실험결과 니켈 제거 효율은 94%를 상회하며 잔류니켈농도는 방류수 기준치 이하로 낮추고 철 슬러지 처리로 인한 경제성까지 고려한 조건으로 전류밀도 $1{\sim}2mA/cm^2$와 pH 9가 도출되었다. 이 처리 조건을 실폐수에 적용시켰을 때 니켈 제거 효율은 60~70%로 인공폐수 실험결과보다 제거효율이 낮게 조사되었다. 이는 실폐수에는 다른 중금속 및 음이온이 다량 함유되어 있어 처리 효율에 영향을 미친 것으로 판단된다. 실폐수의 경우 pH 9에서 전류밀도 $6{\sim}7mA/cm^2$ 조건으로 5분 동안 전기분해 처리를 하였을 때 니켈 제거효율 88% 이상, 처리수의 잔류 니켈 농도 3.0 mg/L 이하로 방류수 기준을 만족시킬 수 있었다.
A study of the recovery of tin and nickel from steel ball scraps for barrel plating was carried out through a physical treatment, a leaching treatment, hydrogen reduction and an electrolysis experiment. The recovery of the iron component was over 95% by the physical treatment. We obtained tin oxide in the form of metastannic acid ($SnO_2{\cdot}xH_2O$) with impurities of less than 5% from the leaching treatment. We also recovered the high-purity metallurgical tin at a rate that exceeded 99.9% by the electrolysis of crude tin obtained from the hydrogen reduction of metastannic acid.
바렐도금에 사용되는 더미볼 스크랩에 함유되어 있는 주석 (Sn)을 회수하기 위하여 물리적 전처리, 침출 및 회수실험을 행하였다. 물리적 전처리를 통하여 철 성분의 회수율은 95% 이상 달성하였으며 또한, 후속 습식 공정에서 주석/니켈 분말에서 질산침출 조건에서 주석 성분의 회수율은 95% 이상의 결과를 얻었다.
전자기파의 흡수와 간섭 문제는 상업적, 군사적 용도에서 중요한 문제로 다루어져 왔다. 스텔스 기술은 전자기파 흡수 기술의 가장 전형적인 적용 방법 중에 하나이다. 본 연구는 유전성 및 자성 손실을 함유한 복합성의 필러를 개발하고자 시작되었다. 전도성 나노 소재인 탄소나노섬유 (CNFs)에 자성을 부여하기 위해 두 가지의 니켈-인과 니켈-철을 무전해 도금을 적용하여 각각 코팅하는 실험에 성공하였다. 제작된 복합 소재의 미세 구조를 SEM/TEM을 통해 관찰하였고, 이들의 성분 분석(EDS/ELLS)을 수행하였다. 코팅 층의 평균 두께는 약 $50\;{\sim}\;100\;nm$의 결과를 나타내었으며, 코팅 층의 성분은 Ni-6wt%P와 Ni-70wt%Fe의 결과를 각각 나타내었다.
Internal stress of electrodeposited metals affect physical and mechanical characteristics of deposits. Internal stress of nickel deposits was reviewed intensively. Important outcomes are as follows. Substrate have an important effect on internal stress of electrodeposit. Origin of its internal stress could be explained mismatch of crystal lattice and coalescence of crystallites. When surface cleaning is not satisfying, instantaneous stress is low but the electrodeposited layer being thickened increasingly stress become to high and peeling phenomenon occurs. Effect of current density and temperature on internal stress is variable. Internal stress increases rapidly at pH 5 and above because of codepositing colloidal materials caused hydrolysis. Concentrations of nickel ion and $H_3BO_3$ ion affect little on internal stress and solution which contains impurities tend to increase stress. Especially impurities of $H_2O_2$ and iron ion have a great effect on internal stress. Additives are divided in two kind. One is increasing tensile stress another is increasing compressive stress. Concentrations of additives have a great effect on internal stress.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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