고전류밀도부 Burning 발생 시 전류분포와 금속이온 공급 부족 진단 방법

도금 부품의 모서리만 검게 타거나 거칠게 자라는 Burning은 평균 전류가 높아서만 생기는 현상이 아니다. 모서리와 돌출부에 전류가 집중되고, 그 위치로 공급되는 금속이온의 속도가 석출 요구량을 따라가지 못하면 국부적으로 수소발생과 부반응이 증가하면서 표면 품질이 무너질 수 있다. 그래서 Burning 문제는 ‘전류를 낮추는 것’과 ‘물질전달을 개선하는 것’을 분리해서 진단해야 한다.

1. 평균 전류밀도보다 국부 전류밀도가 중요하다

부품 전체 면적을 기준으로 계산한 A/dm²가 사양 안에 있어도, 모서리에서는 전기장이 집중되어 훨씬 높은 전류가 흐를 수 있다. 특히 양극과 가까운 면, 날카로운 edge, 랙의 외곽 제품에서 Burning이 반복되면 화학 조성보다 먼저 전류분포를 의심해야 한다.

2. 금속이온 공급 부족은 왜 고전류부에서 먼저 나타나는가

전류가 높아질수록 음극 표면에서 금속이온이 빠르게 소비된다. 교반이 약하거나 금속농도가 낮고 온도가 비정상적이면 표면 가까이의 농도경계층에서 이온 공급이 부족해진다. 이 상태에서는 원하는 금속 석출보다 수소발생 같은 부반응이 상대적으로 커지고 거친 피막이 형성될 수 있다.

3. 현장 진단 순서

• 불량이 생기는 위치를 랙 도면에 표시해 패턴을 확인한다.
• 실제 도금 면적과 정류기 설정값으로 평균 전류밀도를 다시 계산한다.
• 양극-음극 거리, 차폐판, 보조양극, 랙 외곽 제품의 위치를 확인한다.
• 금속농도, pH, 온도, 첨가제와 교반/순환 유량을 확인한다.
• 한 변수만 조정한 시험으로 Burning 개선과 저전류부 두께 변화를 함께 비교한다.

4. 전류를 낮췄는데 저전류부가 더 얇아진다면

전체 전류를 낮추는 방식은 Burning을 일시적으로 줄일 수 있지만 동시에 홈 내부와 저전류부 두께를 더 낮출 수 있다. 이때는 차폐판이나 thief로 고전류부만 제한하고, 필요하면 보조양극이나 지그 위치로 저전류부를 보강하는 쪽이 공정 능력을 유지하는 데 유리하다.

Burning 대책은 “전체 전류 감축”보다 국부 전류 분포와 물질전달을 맞추는 방향이 재발 방지에 효과적이다.

참고 기준/자료

• ASTM B507 — design considerations related to throwing power and rack plating

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