복잡 형상 부품의 Throwing Power 향상을 위한 보조양극·차폐판 설계 원리

평판 시험편에서는 두께가 잘 맞는데 실제 부품의 깊은 홈이나 홀 안쪽만 얇게 도금되는 경우가 있다. 반대로 모서리는 과도하게 두꺼워지고 Burning까지 발생하기도 한다. 이것은 단순한 “전류 부족”이 아니라 부품 형상과 전해액이 만들어내는 전류 분포의 문제다. Throwing Power는 실제 도금 두께 분포가 1차 전류분포보다 얼마나 개선되는지를 나타내는 개념이며, 보조양극과 차폐판은 이 분포를 물리적으로 조정하는 대표적인 도구다.

1. 돌출부와 오목부의 차이는 왜 생기는가

양극과 가까운 모서리, 돌출부는 전기장이 집중되어 국부 전류밀도가 높아지기 쉽다. 반대로 깊은 홈, 블라인드 홀, 양극에서 가려진 면은 저항과 물질전달의 영향으로 전류가 낮다. 전해액의 분극 특성이 이러한 1차 전류분포를 어느 정도 보정하지만, 형상이 극단적이면 화학 조성만으로는 한계가 있다.

2. 보조양극, 차폐판, Thief의 역할을 구분한다

3. 설계는 감보다 “두께 맵”에서 시작한다

첫 시제품을 도금한 뒤 기능부를 8~12개 지점으로 나누어 XRF 또는 적합한 두께 측정법으로 맵을 만든다. 가장 두꺼운 지점과 가장 얇은 지점의 위치를 확인한 뒤, 한 번에 하나의 변수만 바꿔야 원인을 읽을 수 있다. 예를 들어 차폐판을 추가하면서 전류까지 동시에 바꾸면 어떤 조치가 효과가 있었는지 판단하기 어렵다.

• 1차 시험: 기존 지그에서 두께 분포와 외관을 기록한다.
• 2차 시험: 과도한 고전류 영역에만 차폐를 적용한다.
• 3차 시험: 저전류부가 여전히 부족하면 보조양극 또는 지그 위치를 검토한다.
• 4차 시험: 개선안의 생산 반복성을 확인하고, 지그 위치 공차와 유지보수 기준을 문서화한다.

4. 전류분포만 맞추면 끝나는 것이 아니다

보조양극이나 차폐판이 용액 흐름을 막으면 기포 체류와 농도분극이 생길 수 있다. 또한 보조양극의 재질은 해당 도금욕과 호환되어야 하며, 금속 석출이나 슬러지로 형상이 변하면 시간이 지나면서 전류분포도 달라진다. 설계 후에는 세척 주기, 위치 확인 치수, 교체 기준까지 포함해야 실제 양산에서 효과가 유지된다.

ASTM B507은 랙 도금용 부품 설계에서 Throwing Power를 중요한 요소로 다룬다. 복잡 형상 문제는 전류를 단순히 높이기보다 부품 설계·지그·양극배치·전해액 특성을 함께 조정해야 한다.

참고 기준/자료

• ASTM B507 — Design of Articles to Be Electroplated on Racks

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