전기도금(電氣鍍金, electroplating)

소개글

전해도금을 통하여 전해도금의 원리를 알아보고 전해도금의 장단점에 대해 논의 해보자.

목차

1. 이론
2. 실험방법
3. 실험측정
4.주의사항및 참고사항
5. 실험결과의 처리
6. 토의해볼 사항

본문내용

1. 이론

간단한 도금조(plating cell)을 아래의 그림으로 나타내었다. 외부 직류 전원으로부터 외부 전기회로는 금속도체를 통하여 전자(electron)는 한쪽 전극에 흘러 들어가며, 반대로 다른 전극으로부터는 전자가 외부 전기회로로 흘러나온다. 전류의 방향은 전자의 진행방향과 반대이다. 용액 중에서의 전기 이동기구는 이온이라고 불리는 전하 입자에 의해서이다. 전위가 인가되면 양이온(cation)은 음극(cathode)으로 이동하고 음이온(anion)은 양극(anode)으로 이동하게 된다. 전해액은 공정에 영향을 주는 다른 성분을 보통 포함하고 있다.
E1 - E2 - E3←Ae-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-Current
SourceAVe-e-+-
음극의 전착반응은 전자가 소비되기 때문에 환원반응이 되고 이온의 전자가는 감소하는 반면에 양극반응은 전자가 방출되고 이온의 전자가는 증가되기 때문에 산화반응이다. 각 반응은 반전지 반응(half-cell reactions)으로 나타나고 독립적으로 진행되며 양극반응에 의하여 방출된 전자의 수는 음극반응에 의하여 소비된 전자의 수와 같아야 한다.
산성용액에서 Ni 또는 Cu와 같이 간단한 이온들의 전착을 살펴보면, 2개의 전자를 가진 이온(Ni+2, Cu+2)이므로 위 그림에 나타낸 식에서는 두 개의 전자를 포함하게 된다.
금속이온이 다른 이온이나 착이온과 같은 리건드(ligand)와 결합하는 반응이 일어나느 용액에서의 전착은 더 복잡한 기구로 설명된다. 시안화물을 포함하는 전해액은 이런 시스템의 대표라 볼 수 있다. 이런 착이온의 일부는 대단히 강하게 연결되어 있어서 금속이온의 이온화상수가 대단히 작기 때문에 음극에서 금속원자의 환원은 착이온에서 직접 일어난다. 동, 은, 금의 시안화물 착이온을 포함하고 있을 때의 기구는 다음과 같다.
[Cu(CN)3]-2 + e- → Cuo + 3(CN)-
[Ag(CN)2]- + e- → Ago + 2(CN)-
[Au(CN)2]- + e- → Auo + 3(CN)-

금 시안화물 착이온은 약산성 금도금 용액에 안정하게 존재한다.
위에서 설명한 착이온들은 전기분해시 양극으로 이동한다. 그러나 전착은 여전히 음극에서 발생하기 때문에 음극에서 단순한 전자반응외에 다른 기구가 있다는 것을 의미한다. 이러한 착이온들은 대류 혹은 확산에 의하여 음극에 접근하여 전기 이중층 내에서 흡착이 이루어진다.
전기분해에서의 Faraday의 법칙은 전착 공정의 기본이다. 이 법칙은 전착량과 전류, 시간, 금속의 화학당량 사이의 정량적인 관계에 관한 것이며 다음과 같이 기술된다.
① 전기분해에 의하여 전극상에 석출 또는 용해하는 화학물질의 양은 통과한 전기량에 비례한다.
② 같은 전기량에 의해 석출 또는 용해하는 서로 다른 물질의 양은 각각의 화학당량에 비례한다.
Faraday의 법칙은 다음과 같이 정량적으로 표시된다.

참고 자료

없음