구리표면에 산화막 형성을 방지하는 방법

2006/02/14

구리는 제법 noble 한 성질을 띄지만 더 noble 한 성질을 띠는 은이나 금에 비해서는 산화가 잘 일어나는 편입니다. 이렇게 산화가 일어난 구리 표면은 전기의 흐름이 현저하게 떨어지거나 다른 부품을 붙이기 어려워지기 때문에 (산화막은 표면에너지가 낮아져서 부착성이 떨어짐) 구리 표면에 산화가 일어나지 않게 표면을 처리하거나 부착하는 시점에서 산화막을 제거해 주어야 할 필요가 있습니다.

구리 표면에 산화가 일어나지 않게 처리하는 데 주로 사용되는 것이 (1) 주석을 입히는 방법 (2) 금을 입히는 방법이 있습니다. 기계장치에 사용하는 전기 플러그류를 보면 대부분 주석으로 도금되어 있더라고요. 스피커나 인터커넥트 단자는 대개는 금(Hard gold plating)이 사용되고 있고 특이한 경우에 은을 사용하거나 그밖에 귀금속을 사용하기도 합니다.

그런데 이중에서 금도금을 살펴보면 대개는 구리 위에 니켈을 도금으로 올리고 그 위에 금을 도금으로 올리는 방식을 채택하고 있습니다. 이 방법은 오래되기도 했거니와 현재까지도 거의 산업 표준이라고 해야 될 것입니다. 니켈층은 단지 장식적인 용도에서 금을 번쩍거리게 하기 위해서 필요한 것이 아니라 구리가 금 위로 디퓨젼되어 튀어나오는 것을 막아주는 diffusion barrier층을 형성시키는 데 큰 역할을 담당하게 됩니다.
어떤 이는 이 니켈이 강자성체이기 때문에 이걸 없애고 구리 위에 바로 금을 도금하고 싶어 하기도 하지만 문제는 이렇게 할 경우에 문제는 신뢰성이 떨어지게 됩니다. 금도금 단자라고 했는데 몇 년 지나면 변색된 작은 점들이 금도금 표면 위를 덮는 것을 발견하게 되는 것입니다. 산화방지 기능상으로는 값싼 주석도금 단자만도 못하게 되는 거죠.

그런데 금속공학을 한 사람에게 물어보니 구리 위에다 주석을 올리면 이미 그것으로 산화방지처리가 끝났다고 하더군요.
컴퓨터용 스피커 구입시 번들로 제공하는 스피커 케이블 끝부분이 솔더링이 되어 있는 것도 단자를 사용하는 방법에 비해서 매우 값싸게 산화방지할 수 있는 방법이기 때문일 것입니다.