KR100418404B1 - Vertical type electro plating apparatus using insoluble anode - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불용성 양극을 사용하는 수직형 전기도금 장치를 개시한다. 본 발명은 금속대가 도금조로 진입하기 전에 음전위를 인가하는 통전롤과, 금속대의 양면과 각각 대향하도록 도금조내에 수직으로 배치되는 불용성 양극쌍과, 도금조내에 수평으로 배치되어 금속대의 이송방향을 180°바뀌게 하는 침적롤을 구비하는 수직형 전기도금 장치에 있어서, 양극 쌍들의 상단에 구비되며 상측으로 갈수록 벌어진 형상을 갖는 도금용액이 공급되는 도금용액 못과, 도금용액 못의 상부에 위치되어 도금용액 못에 용액을 분사하며 금속대와 양극 사이의 유로 폭보다 큰 폭의 용액 분출구를 갖는 도금용액 분사헤드와, 도금용액의 유속이 하측으로 갈수록 증가하는데 따른 도금용액 분사폭의 상대적 감소현상을 방지하는 유량보상 수단을 포함하여, 도금용액이 약 2.0∼8.0m/s 범위의 유속으로 흐르도록 구성된다. 유량보상 수단은 양극의 하단으로 갈수록 유로가 점차 좁아지도록 양극의 정렬시 5/1000의 수직기울기를 형성하거나, 양극 쌍에 그 상단으로부터 약 1/4∼1/2 지점의 중앙부에 슬릿이나 구멍을 형성하여 이루어진다. 본 발명은 100∼200A/d㎡ 수준의 고전류밀도 도금이 가능해져 단위시간당 도금능력이 크고 표면품질이 우수한 제품을 얻을 수 있으면서도 양극 등의 정비를 용이하게 할 수 있다.The present invention discloses a vertical electroplating apparatus using an insoluble anode. The present invention provides a conductive roll for applying a negative potential before the metal stand enters the plating bath, an insoluble pair of anodes disposed vertically in the plating bath so as to face each side of the metal stand, and is disposed horizontally in the plating bath so that the transport direction of the metal stand is 180 degrees. In the vertical type electroplating apparatus having a deposition roll to be changed, the plating solution nail is provided on the top of the anode pair and supplied with a plating solution having an open shape toward the upper side, and the plating solution is located above the plating solution nail. Plating solution injection head having a solution ejection opening having a width larger than the flow path width between the metal band and the anode and spraying the nail to the nail, and preventing the relative decrease of the plating solution spraying width as the flow rate of the plating solution increases downward. Including a flow compensation means, the plating solution is configured to flow at a flow rate in the range of about 2.0 to 8.0 m / s. The flow compensating means forms a 5/1000 vertical slope when the anode is aligned so that the flow path becomes narrower toward the bottom of the anode, or a slit or hole is formed in the center of the anode pair about 1/4 to 1/2 from the top. Formed. The present invention enables high current density plating at a level of 100 to 200 A / dm 2, thereby making it possible to easily maintain the anode and the like while obtaining a product having a high plating capability per unit time and excellent surface quality.
Description
본 발명은 아연, 아연합금, 니켈, 니켈합금, 주석, 구리 등의 금속을 전기도금하기 위한 전기도금 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도금할 금속대가 통과하도록 도금조내에 수직으로 배치된 불용성 양극 쌍의 상단부에 도금용액 못(pool)을 형성하고 여기에 도금용액 분사헤더로부터 분사된 도금용액을 금속대와 양극들 사이에만 충진시킴으로써 고전류밀도로 도금할 수 있고 표면이 균일한 도금제품을 얻을 수 있으면서 정비가 용이하도록 된 불용성 양극을 사용하는 전기도금 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electroplating apparatus for electroplating metals such as zinc, zinc alloys, nickel, nickel alloys, tin and copper, and more particularly, an insoluble anode disposed vertically in a plating bath so that a metal band to be plated passes therethrough. A plating solution pool is formed on the upper end of the pair, and the plating solution sprayed from the plating solution injection header is filled only between the metal band and the anodes, so that plating can be performed at a high current density and a plating product having a uniform surface can be obtained. The present invention relates to an electroplating apparatus using an insoluble anode which is easy to maintain.
일반적으로 금속대의 내식성 개선 등을 목적으로 아연, 아연합금, 니켈, 니켈합금, 주석, 구리 등을 연속적으로 전기 도금하는 장치는 도금될 금속대를 음극으로 대전시키기 위한 통전롤(conductor roll), 도금조 내에서 금속대와 대향하는 양극을 주된 구성요소로 하며, 이들의 종류와 배치형태에 따라 분류될 수 있다. 먼저, 양극의 종류에 따라 도금하고자 하는 금속을 판, 막대 또는 입자 모양으로 가공하여 도금 과정에서 도금용액에 전기·화학적으로 녹아들게 하면서 도금이온을 공급하는 가용성 양극(soluble anode)을 사용하는 방법과, 별도의 장치에서 도금용액 중으로 도금이온을 공급하고 양극은 불활성 물질을 사용하여 도금전류만을 통전시키는 불용성 양극을 사용하는 방법이 있다. 그리고, 도금조 내에서의 통전롤과 양극의 형상 및 배치방법에 따라 금속대가 수직방향으로 이동하면서 도금되는 수직형과, 수평방향으로 이동하면서 도금되는 수평형 및 큰 원통형의 롤에 감겨 한번에 한쪽 면씩 도금이 되는 원통형의 3가지로 분류할 수 있다.In general, a device for continuously electroplating zinc, zinc alloy, nickel, nickel alloy, tin, copper, etc. for the purpose of improving the corrosion resistance of metal strips, such as a conductive roll, plating to charge the metal strip to be plated with a cathode The anodes facing the metal band in the bath are the main components and can be classified according to their type and arrangement. First, a method of using a soluble anode that supplies plating ions while processing the metal to be plated according to the type of anode into a plate, rod, or particle shape to make it electrolytically and chemically dissolved in the plating solution during the plating process; In a separate device, there is a method of supplying the plating ions into the plating solution and using an insoluble anode that conducts only the plating current using an inert material. Then, depending on the shape and arrangement of the current-carrying rolls and the anodes in the plating bath, the metal strips are plated while moving in the vertical direction, and the horizontal and large cylindrical rolls that are plated while moving in the horizontal direction are wound on one side at a time. It can be classified into three kinds of cylinders to be plated.
이들 중에서 수직형 도금조(vertical electroplating cell)는 금속대의 전면과 후면에 각각 대향되는 2쌍의 양극을 도금조내에 수직으로 평행하게 배치하고, 금속대가 각 양극 쌍들의 사이를 순차적으로 통과하도록 하방과 상방으로 진행하면서 도금이 이루어지는 구조를 갖는다. 이 때, 도금조내의 두 양극 쌍들 사이에는 침적롤(sink roll)이 위치하여 금속대가 이 침적롤을 따라 U-턴함으로써 이송방향이 180°바뀐다. 이 같은 수직형 도금장치는 양극이 수평형 또는 원통형으로 배열된 구조에 비하여 좁은 공간에서 넓은 도금면적을 제공함으로써 단축적인 설비 구현이 가능한 장점에 따라 금속대의 연속도금설비에 지배적으로 사용되고 있다.Among them, a vertical electroplating cell has two pairs of anodes opposed to the front and the rear of the metal stand vertically and parallelly arranged in the plating bath, and the metal band passes downwardly so as to pass sequentially between each pair of anodes. It has a structure in which plating is performed while advancing upward. At this time, a sink roll is positioned between the two pairs of anodes in the plating bath so that the metal band U-turns along the deposition roll to change the conveying direction by 180 °. Such vertical plating apparatus is predominantly used in continuous plating equipment of metal bands according to the advantage that the anode can be shortened by providing a wide plating area in a narrow space as compared to the structure in which the anode is arranged horizontally or cylindrically.
수직형 도금조의 초기형태는 도금할 금속을 도금될 금속대 면보다 약간 넓은 폭을 갖도록 긴 막대형상으로 가공한 양극을 도금조내에 수직으로 배치하여 하나의 양극면을 이루도록 구성한 2쌍의 가용성 양극을 나란하게 배열하고, 이 양극의 상부까지 도금용액을 충진하며, 충진된 도금용액을 외부의 도금용액 순환조 및 펌프를 이용하여 지속적으로 순환시키는 구조를 가지고 있었다. 이러한 도금조는 단위면적당 도금전류를 도금용액의 종류에 따라 30∼60A/d㎡ 까지만 인가할 수 있는 한계를 지니고 있어 도금 양이 적거나 빠른 조업속도가 요구되지 않는 도금설비의 구성에 주로 이용되어 왔다.The initial form of the vertical plating bath consists of two pairs of soluble anodes arranged to form one anode surface by vertically arranging anodes processed in a long rod shape so that the metal to be plated has a width slightly wider than the surface to be plated. Arranged so as to fill the plating solution to the upper part of the anode, and the plated solution was continuously circulated using an external plating solution circulation tank and pump. This plating bath has a limit that can apply the plating current per unit area up to 30 ~ 60A / dm2 depending on the type of plating solution, so it has been mainly used in the construction of plating equipment that does not require a small amount of plating or fast operation speed. .
그러나, 이후 관련 산업계의 점증하는 수요와 도금 양 증가 요구에 대응하기 위하여 생산성의 주요 인자인 단위시간당 전기도금 능력을 높이고자하는 기술적인 노력이 다각도로 이루어지게 되었다. 예컨대 상업적인 수요가 가장 큰 아연도금강판 조업의 경우, 상업적인 도금전류밀도의 한계는 약 100∼200A/d㎡ 범위로 알려져있는데, 이 같이 높은 도금전류밀도에서 균일한 표면품질을 얻기 위해서는 양극과 금속대의 표면에서 도금용액의 상대적인 유동속도를 빠르게 하여 도금이온의 고갈현상을 방지하는 것이 중요한 기술적 요체가 된다. 이에 따라 초기형태의 수직형 도금조를 이 같은 방향으로 개선시키고자 하는 여러 가지 연구 개발이 활발히 진행되었으며, 이러한 노력의 대표적인 발명으로서 미국특허 US4397727, US4601794, US4762602 및 US5942096 등을 들 수 있다.However, in order to cope with the increasing demand of the related industry and the demand for increasing the amount of plating, technical efforts have been made in various ways to increase the electroplating capability per unit time, which is a major factor of productivity. For example, in the case of galvanized steel sheet operation with the highest commercial demand, the limit of commercial plating current density is known to be in the range of about 100-200 A / dm 2. In order to obtain uniform surface quality at such high plating current density, It is an important technical element to prevent the depletion of plating ions by increasing the relative flow rate of the plating solution on the surface. Accordingly, various research and development efforts have been actively conducted to improve the initial type of vertical plating bath in this direction, and US Patents US4397727, US4601794, US4762602 and US5942096 may be cited as representative inventions of this effort.
US4397727은 중앙부에 금속대의 주행방향과 평행한 홈을 비스듬하게 낸 불활성 양극 표면을 갖는 상자의 안쪽에 도금할 금속볼(ball, grit or shot)을 충진시키고, 도금용액을 상자내로 주입하여 도금할 금속볼을 화학적으로 용해시키면서 상자 중앙의 홈을 통해 도금용액을 분사시켜 금속대와 양극 표면 사이를 충진시키는 구조를 제안하고 있다. 그러나, 이것은 도금할 금속볼이 용해되고 남은 슬러지가 도금품질에 나쁜 영향을 미치는 문제점이 있으며, 이에 따라 도금할 금속볼을 상자형 양극내에 충진시키는 대신 별도의 장치에서 도금이온을 도금용액으로 공급하는 방법으로 개선되었다. 그리고, US5942096에서 제안한 바와 같이 도금용액의 균일한 흐름속도를 얻기 위해 상자형 양극 표면의 도금용액 분사홈 형태를 개선한 바 있다. 상자형 양극을 사용하는 이러한 종래의 기술은 상자형 양극의 설치를 위한 공간이 크기 때문에 2쌍의 양극을 배치할 도금조의 크기가 커지는 점과 정비가 용이하지 못한 문제점이 있다.US4397727 is filled with a metal ball (ball, grit or shot) to be plated inside a box having an inert anode surface with an inclined groove parallel to the traveling direction of a metal stand at the center, and the plating solution is injected into the box to be plated. It proposes a structure in which the plating solution is injected through the groove in the center of the box while chemically dissolving the ball to fill the gap between the metal band and the surface of the anode. However, this is a problem that the metal ball to be plated is dissolved and the remaining sludge adversely affects the plating quality. Therefore, instead of filling the metal ball to be plated in the box-type anode, the plating ions are supplied as a plating solution in a separate device. The method was improved. And, as proposed in US5942096, in order to obtain a uniform flow rate of the plating solution, the plating solution injection groove shape of the box-shaped anode surface was improved. This conventional technique using a box-type anode has a problem that the size of the plating bath to arrange two pairs of anodes is large and maintenance is not easy because the space for installing the box-type anode is large.
한편, US4601794에서는 도금조내에 수직으로 배열된 가용성 양극 쌍들의 하부 및 상부에 금속대의 주행방향과 반대 방향으로 도금용액을 분사하는 분사헤더를도금용액중에 설치하여 금속대와 양극 표면에서의 도금용액의 유동속도를 높이는 방법이 제시되었다. 그러나, 이 기술은 액중 저항이 큰 도금용액중에서 도금용액을 직접 분사하기 때문에 유동속도를 높이는데 한계가 있어 도금전류밀도를 일정 이상으로 높이기 어려우며, 도금용액 분사헤더가 일반적으로 산성용액인 도금용액중에 침지되어 있어 정비가 극히 어려운 문제점이 있다.In US4601794, on the other hand, an injection header for injecting the plating solution in the opposite direction to the traveling direction of the metal stand is installed in the plating solution in the lower and upper portions of the soluble anode pairs arranged vertically in the plating bath. A method of increasing the flow velocity has been proposed. However, since this technique directly injects the plating solution in the plating solution having a high submersion resistance, there is a limit in increasing the flow rate, making it difficult to increase the plating current density above a certain level, and the plating solution injection header is generally used in the plating solution in which the acid solution is used. There is a problem that is extremely difficult to maintain because it is immersed.
또한, 이러한 기술의 개량으로 US4762602에는 도금용액 분사헤더로부터 분사된 도금용액이 일정한 유로를 따라 금속대와 양극 사이로 대부분 흐르도록 보다 복잡하고 정교한 형태의 도금용액 분사헤더 및 유로 설계방법이 제안되어 있다. 이 방법은 US4601794에 비하여 금속대와 양극면 사이에서 보다 빠르고 균일한 유속을 얻을 수 있게 함으로써 도금전류밀도를 보다 높일 수 있는 장점이 있으나, 상당히 복잡한 형태의 유로 및 도금용액중에 침지된 도금용액 분사헤더의 정비에 더욱 많은 어려움이 따르게 되는 문제점을 가지고 있다.In addition, the US4762602 proposes a more complicated and sophisticated plating solution spray header and flow path design method so that the plating solution sprayed from the plating solution spray header flows mostly between the metal band and the anode along a certain flow path. This method has the advantage of increasing the plating current density by providing a faster and more uniform flow rate between the metal bar and the anode surface than US4601794. However, the plating solution injection header immersed in a highly complex flow path and plating solution. There is a problem that comes with more difficulty in maintenance.
본 발명은 상술한 종래의 문제점들을 감안하여 발명된 것으로서, 도금조내에 수직으로 나란하게 배열된 양극들에 순차적으로 통과시켜 연속적으로 전기도금을 하는 도금장치에 있어 도금될 금속대와 양극 사이에서 도금용액의 유속을 증가시켜 고전류밀도를 형성함으로써 단위시간당 도금능력이 크고 표면품질이 우수한 제품을 얻을 수 있으면서도 비교적 간단한 구조로 정비가 용이한 불용성 양극을 사용하는 수직형 전기도금 장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been invented in view of the above-described conventional problems, and is plated between a metal band to be plated and an anode in a plating apparatus that is sequentially electroplated by passing sequentially through anodes arranged vertically in a plating bath. The purpose of the present invention is to provide a vertical electroplating apparatus using an insoluble anode, which is easy to maintain with a relatively simple structure, while obtaining a product having a high plating capability and a good surface quality per unit time by increasing the flow velocity of the solution to form a high current density. have.
본 발명의 다른 목적은, 도금하고자 하는 금속대를 일련의 전기도금조를 순차적으로 통과시켜 연속적으로 전기도금을 하는 도금장치에 있어서 보다 좁은 공간에 설치가 가능하여 설비의 공간점유율을 낮출 수 있는 불용성 양극을 사용하는 수직형 전기도금 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention, in the metal plate to be plated through a series of electroplating baths in order to sequentially electroplating in the plating apparatus that can be installed in a narrower space insoluble that can lower the space occupancy of the equipment It is to provide a vertical electroplating apparatus using an anode.
도 1은 본 발명에 의한 수직형 전기도금 장치를 개략적으로 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view schematically showing a vertical electroplating apparatus according to the present invention,
도 2는 도 1의 도금용액 분사헤더 및 불용성 양극을 발췌하여 나타낸 사시도,FIG. 2 is a perspective view illustrating the plating solution injection header and the insoluble anode of FIG. 1; FIG.
도 3은 도 1의 요부 발췌 확대도,Figure 3 is an enlarged view of the main portion excerpt of Figure 1,
도 4a 및 도 4b는 도 1의 도금액 분사헤더 및 불용성 양극의 다른 예를 나타낸 정면도들이다.4A and 4B are front views illustrating another example of the plating liquid jet header and the insoluble anode of FIG. 1.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
1: 도금조 2: 통전롤1: plating bath 2: energizing roll
4: 양극 5: (금속대와 양극 사이의) 유로4: anode 5: flow path (between metal band and anode)
6: 도금용액 분사헤더 10: (양극의) 도금용액 못6: plating solution spray header 10: (positive) plating solution nail
11: (도금용액 못의) 넘침 막음판 14: (양극의) 양극판11: overflow plate (of plating solution nail) 14: anode plate
15: (양극의) 부도체판 16: (양극의) 슬릿15: (positive) insulator plate 16: (positive) slit
17: (양극의) 구멍 S: 금속대17: hole (positive) S: metal stand
이와 같은 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 의한 불용성 양극을 사용하는 수직형 전기도금 장치는, 도금용액이 충진되는 도금조와, 도금될 금속대가 도금조로 진입하기 직전에 음전위를 인가하는 통전롤과, 금속대의 양면과 각각 대향하도록 도금조내에 수직으로 배치되어 양전위가 인가되는 적어도 한 쌍의 불용성 양극과, 도금조내에 수평으로 배치되어 금속대의 이송방향을 180° 전환시키는 침적롤을 구비하는 불용성 양극을 사용하는 수직형 전기도금 장치에 있어서, 불용성 양극 쌍들의 상단에 구비되며, 상측으로 갈수록 확장된 형상을 갖는 도금용액이 지속적으로 공급되는 도금용액 못과; 이 도금용액 못의 상부에 위치되어 도금용액 못에 용액을 분사하여 공급하며, 금속대와 양극 사이의 유로 폭보다 큰 폭의 용액 분출구를 갖는 도금용액 분사헤드; 및 도금용액의 유속이 하측으로 갈수록 증가하는데 따른 도금용액 분사폭의 상대적 감소현상을 방지하는 유량보상 수단;을 포함하여, 도금용액이 금속대와 양극 사이의 미세 유로를 따라 약 2.0∼8.0m/s 범위의 균일한 유속으로 흘러내리도록 된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, a vertical electroplating apparatus using an insoluble anode according to the present invention includes a plating bath filled with a plating solution, a current-carrying roll applying a negative potential just before the metal band to be plated enters the plating bath, and a metal. An insoluble anode having at least one insoluble anode disposed vertically in the plating tank so as to face both sides of the table, and having a positive potential applied thereon, and a deposition roll arranged horizontally in the plating tank to switch the conveying direction of the metal table by 180 °. A vertical electroplating apparatus for use, comprising: a plating solution nail provided on top of insoluble anode pairs and continuously supplied with a plating solution having an expanded shape toward an upper side thereof; A plating solution injection head which is positioned above the plating solution nail and injects the solution into the plating solution nail, and has a solution outlet having a width greater than a width of the flow path between the metal band and the anode; And a flow compensating means for preventing a relative decrease in the plating solution spraying width as the flow rate of the plating solution increases toward the lower side, wherein the plating solution is about 2.0 to 8.0m / along the microchannel between the metal band and the anode. and flow down at a uniform flow rate in the s range.
이러한 본 발명의 한 바람직한 특징에 의하면, 유량보상 수단은 양극의 하단으로 갈수록 금속대와 양극간의 간격이 점차 좁아지도록 양극의 수직 정렬시 5/1000 내외의 기울기를 부여함으로써 이루어진다.According to one preferred feature of the present invention, the flow compensating means is made by imparting a slope of about 5/1000 upon vertical alignment of the anode such that the gap between the metal band and the anode gradually narrows toward the lower end of the anode.
본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 유량보상 수단은 양극 쌍에 그 상단으로부터 약 1/4∼1/2 지점의 중앙부에 적어도 하나의 슬릿이나 구멍을 형성하고 그 후면으로부터 도금용액을 추가로 분사하여 이루어진다.According to another preferred feature of the present invention, the flow compensating means forms at least one slit or hole in the center of the anode pair at about 1/4 to 1/2 point from the top thereof, and further sprays the plating solution from the rear surface thereof. Is done.
이에 따라 본 발명은, 도금될 금속대와 양극 사이에서 도금용액의 평균 유동속도가 2.0∼8.0m/s 범위의 빠른 유속으로 유지됨으로써 100∼200A/d㎡ 수준의 고전류밀도 도금이 가능해져 단위시간당 도금능력이 크고 표면품질이 우수한 제품을 얻을 수 있으면서도 비교적 간단한 구조로 정비 또한 용이하므로 수직형 전기도금 장치의 신뢰성과 생산성 및 유지보수능력 향상 등에 큰 효과를 발휘하게 된다.Accordingly, the present invention, by maintaining the average flow rate of the plating solution at a high flow rate of 2.0 ~ 8.0m / s between the metal band to be plated and the anode to enable high current density plating of 100 ~ 200A / dm 2 per unit time It is possible to obtain products with high plating ability and excellent surface quality, but also easy to maintain with relatively simple structure, which has great effect on improving reliability, productivity and maintenance ability of vertical electroplating equipment.
이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.Such specific features and other advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
도 1에서, 본 발명에 의한 불용성 양극을 사용하는 전기도금 장치는 도금용액이 충진되는 도금조(1)의 상부 양측에 음전위가 인가되는 한 쌍의 통전롤(2)이 간격을 두고 나란하게 배치되고, 도금조(1)의 내부 하측에 도금될 금속대(S)의 진행방향을 180°전환시키는 침적롤(3)이 설치되어 금속대(S)를 소정의 도금경로 상으로 이송시킨다. 두 통전롤(2)들과 침적롤(3) 사이의 금속대(S) 이송경로에는 양전위가 인가되는 불용성 양극(4)들이 각각 수직으로 평행하게 배치된다. 각 불용성 양극(4)은 금속대(S)의 전면과 후면에 각각 대향하도록 금속대(S)와 일정간격을 두고 서로 마주보는 쌍으로 이루어져 금속대(S)와 각 양극면 사이에 도금용액이 흐를 수 있는 유로(5)를 형성한다. 그리고, 각 쌍의 불용성 양극(4) 상부에서 도금용액 분사헤더(6)로부터 도금용액을 분사하여 금속대(S)와 각 양극(4) 사이에 도금용액을 지속적으로 공급시킨다. 이에 따라 금속대(S)가 도금용액으로 충진된 각 쌍의 불용성 양극(4)들을 통과하면서 양자간에 형성되는 전기장에 의해 순차적으로 도금된다.In FIG. 1, in the electroplating apparatus using the insoluble anode according to the present invention, a pair of energizing rolls 2 having negative potentials applied to both upper sides of the plating bath 1 in which the plating solution is filled are arranged side by side at intervals. In addition, a deposition roll 3 is installed on the inner lower side of the plating bath 1 to switch the moving direction of the metal stand S to be plated by 180 ° to transfer the metal stand S onto a predetermined plating path. In the metal band S transfer path between the two rolls 2 and the deposition roll 3, the insoluble anodes 4 to which the positive potential is applied are arranged in parallel to each other. Each insoluble anode (4) consists of a pair facing each other with a predetermined distance to the metal stand (S) so as to face the front and rear of the metal stand (S), respectively, plating solution between the metal stand (S) and each anode surface A flow path 5 capable of flowing is formed. Then, the plating solution is sprayed from the plating solution injection header 6 on each pair of insoluble anodes 4 to continuously supply the plating solution between the metal band S and each of the anodes 4. As a result, the metal strip S is sequentially plated by an electric field formed between the pairs of insoluble anodes 4 filled with the plating solution while passing through the pair of insoluble anodes 4.
한편, 금속대(S)는 통전롤(2)들에 밀착된 누름롤(7)을 지나면서 도금 후 그 표면에 잔류한 전기도금용액이 제거된다. 도금용액은 분사헤더(6)로부터 분출되어 금속대(S)와 양극(4) 쌍들 사이의 유로(5)를 타고 흘러내린 뒤 도금조(1) 바닥의 배출구(1a)를 통해 회수되어 재차 순환된다. 그리고, 각 통전롤(2)의 하부에는 통전롤(2)의 오염을 방지하기 위한 통전롤 연마기(9) 및 세정팬(drip pan:8)이 위치할 수도 있다.On the other hand, the metal strip (S) is passed through the pressing roll (7) in close contact with the conductive rolls 2 is removed the electroplating solution remaining on the surface after plating. The plating solution is ejected from the injection header 6 and flows down the flow path 5 between the pair of metal bands S and the anode 4, and is recovered through the outlet 1a at the bottom of the plating bath 1 and circulated again. do. In addition, a current-carrying roll grinding machine 9 and a cleaning pan 8 may be disposed below the current-carrying roll 2 to prevent contamination of the current-carrying roll 2.
이 같은 수직형 도금장치에 있어서, 금속대(S)와 양극(4) 사이에 도금용액이 균일하게 충진되기 위해서는 일정한 조건을 충족시킬 필요가 있는 바, 그 첫째로 본 발명은 불용성 양극(4)의 상부에 도금용액 분사헤더(6)를 통해 공급된 도금용액이 못(pool) 형태를 이루어 일정량만큼 충진된 상태에서 금속대(S)와 양극(4) 사이의 좁은 유로(5)를 따라 흘러내릴 수 있도록 도금용액 못(10)을 구비한다. 이러한 도금용액 못(10)은 여러 가지 형태로 구성될 수 있는데, 예를 들어 도 2 및 도 3에 잘 도시된 바와 같이 2개의 마주보는 양극(4)의 상단부를 금속대(S)로부터 멀어지는 방향으로 적정각도(θ) 만큼씩 경사지게 가공하여 상측으로 갈수록 벌어지는 대략 V자형으로 구성함으로써 달성할 수 있다. 이 때, 경사각(θ)은 도금용액 못(10)을 구성할 수 있으면서도 도금용액이 금속대(S)와 양극(4)간의 유로(5)로 용이하게 흘러내릴 수 있도록 약 30∼60°로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 도금용액못(10)을 형성하는 이유는, 도금용액이 금속대(S)와 양극(4) 사이의 좁은 유로(5)를 따라 중력효과에 의해 가속되어 흘러내릴 때, 공기가 포획되는 것을 차단시키기 위함이다. 그리고, 두 번째로는 도금용액 분사헤더(6)의 용액 분출구(6a) 폭(b2)이 양극(4)과 금속대(S)간의 간격(b1)인 유로(5) 폭의 적어도 3배 이상 되도록 구성하는 것인데, 이는 불용성 양극(4) 상부에 도금용액 못(10)이 형성되도록 하는 최소의 조건이다. 이와 같은 두 가지 조건중 어느 하나라도 충족되지 않을 경우에는, 도 1과 같은 구성에 있어서 양극(4)의 상부로부터 금속대(S)와 양극(4) 사이를 흐르는 도금용액 중으로 공기가 포획되어 도금전압이 상승하며, 균일한 도금 표면품질을 얻기 곤란하다.In such a vertical plating apparatus, in order to uniformly fill the plating solution between the metal strip S and the anode 4, it is necessary to satisfy certain conditions. Firstly, the present invention provides an insoluble anode 4. The plating solution supplied through the plating solution injection header 6 on the upper portion of the plate flows along the narrow flow path 5 between the metal band S and the anode 4 in a state of being filled with a predetermined amount in a pool form. The plating solution nail 10 is provided to be lowered. The plating solution nail 10 may be configured in various forms, for example, as shown in FIGS. 2 and 3, the upper ends of the two opposing anodes 4 away from the metal band S. It is possible to achieve by forming a substantially V-shape to be processed inclined by the appropriate angle (θ) to the upper side. At this time, the inclination angle θ is about 30 to 60 ° so that the plating solution can be easily flowed into the flow path 5 between the metal band S and the anode 4 while the plating solution nail 10 can be formed. It is preferable to make. The reason why the plating solution nail 10 is formed is that air is trapped when the plating solution is accelerated and flowed by the gravity effect along the narrow channel 5 between the metal band S and the anode 4. To block. Secondly, the width b2 of the solution ejection opening 6a of the plating solution jet header 6 is at least three times greater than the width of the flow path 5 which is the distance b1 between the anode 4 and the metal band S. It is configured to, which is the minimum condition to form the plating solution nail 10 on the insoluble anode (4). If either of these two conditions is not met, air is trapped in the plating solution flowing between the metal band S and the anode 4 from the top of the anode 4 in the configuration as shown in FIG. Voltage rises and it is difficult to obtain uniform plating surface quality.
여기서, 금속대(S)와 양극(4)간의 유로(5)를 흐르는 도금용액의 상대속도는 빠를수록 좋으나, 상업적인 한계를 고려할 때 전류밀도 100A/d㎡ 이상을 얻기 위해서는 최소 1.0m/s 이상을 유지할 필요가 있다. 이 경우, 통상의 금속대(S) 이송속도가 1.0∼7.0m/s라는 점과 금속대(S)의 이송방향이 하방일 경우에는 도금용액의 유동방향과 같은 방향, 상방일 경우에는 반대방향 이라는 점을 고려하면 도금용액의 평균유동속도가 2.0∼8.0m/s로 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 도금액의 분사폭을 일정이상으로 유지함과 동시에 고전류도금을 위한 조건으로 공지되어 있는 금속대에 대한 도금액의 상대유속인 1.0m/sec2이상의 조건이 양극 대향면적의 적어도 80% 이상에서 이루어져야 하기 때문에 2.0m/sec2내지 8m/sec2로 설정되는 것이 바람직하다.Here, the faster the relative speed of the plating solution flowing through the flow path 5 between the metal strip (S) and the anode (4), but considering the commercial limit, at least 1.0 m / s or more to obtain a current density of 100 A / dm 2 or more Need to maintain. In this case, if the conveyance speed of the normal metal strip S is 1.0 to 7.0 m / s and the conveying direction of the metal strip S is downward, the same direction as the flow direction of the plating solution; In consideration of this, it is preferable to maintain the average flow velocity of the plating solution at 2.0 to 8.0 m / s. That is, at least 80% of the opposing area of the anode should be maintained at a constant flow rate of 1.0m / sec 2 or more, which is a relative flow rate of the plating solution with respect to a metal band known as a condition for high current plating while maintaining the injection width of the plating solution at a certain level or more. Therefore, it is preferably set to 2.0m / sec 2 to 8m / sec 2.
한편, 양극(4)의 상부에 형성되는 도금용액 못(10)으로부터 흘러내리는 도금용액이 주로 양극(4)과 금속대(S) 사이의 유로(5)를 따라 흐르도록 하기 위해 양극(4)의 상부, 즉 상호간에 V자형을 이루도록 벌어진 도금용액 못(10)의 양쪽 단부에 각각 넘침 막음판(baffle:11)을 설치하여 도금용액이 금속대(S)의 폭 방향으로 비산되는 것을 억제하는 것이 바람직하다. 그리고, 도금용액 못(10)의 상단에도 적정높이로 단차부(12)가 형성되어 분사된 도금용액의 오버플로우(overflow)를 방지한다. 단차부(12)의 상단에는 양극(4)에 도금전류를 인가하기 위한 브릿지(bridge:13)가 수평으로 연장되어 외부의 전원과 연결된다. 이 같은 본 발명 장치의 불용성 양극(4)은 내식성 금속판 표면에 불활성 양극 역할을 하는 도전판을 결합하여 구성되는데, 바람직하기로 납이나 납합금 또는 티타늄을 모재로 하고 그 위에 백금이나 이리듐 산화물 등의 물질을 피복한 불활성 양극판(14)을 덧붙여서 이루어진다. 이 때, 양극 면은 도금 처리할 금속대(S)의 최대 폭 + (100∼300mm)에 대응하는 폭만 도전성 물질로 처리하여 양극판(14)을 구성하고, 그 양 바깥쪽은 절연성 물질로 피복한 부도체판(15)으로 처리한다. 즉, 연속라인의 경우 금속대는 주행하면서 폭방향으로 일정방햐이 어긋나게 되는 바 중심부로부터의 어긋난 정도가 일정이사이 되면 이를 교정하기 위한 장치를 설치하여 중심선을 따라 주행하도록 장치를 배치하는 바, 이에 따라 양극(4)의 유효폭은 도금할 금속대의 어긋남 허용량을 설정해야하므로 전도성물질로 처리되는 양극의 유효폭을 금속대의 최대 폭에 대해 100 내지 300mm를 더한 값으로 한정하는 것이 바람직하다.Meanwhile, in order to allow the plating solution flowing down from the plating solution nail 10 formed on the upper part of the anode 4 to flow along the flow path 5 between the anode 4 and the metal band S, the anode 4 is used. Overflow baffles 11 are provided at both upper ends of the plating solution nails 10, respectively, so as to form a V-shape, respectively, to prevent the plating solution from scattering in the width direction of the metal stand S. It is preferable. In addition, the stepped portion 12 is formed at an appropriate height on the upper end of the plating solution nail 10 to prevent an overflow of the sprayed plating solution. A bridge 13 for applying a plating current to the anode 4 extends horizontally at an upper end of the stepped portion 12 to be connected to an external power source. The insoluble anode 4 of the device of the present invention is composed of a conductive plate acting as an inert anode on the surface of a corrosion-resistant metal plate. Preferably, lead, lead alloy, or titanium is used as a base material, and platinum, iridium oxide, or the like is placed thereon. It is made by adding an inert positive electrode plate 14 coated with the material. At this time, the positive electrode surface is treated with a conductive material only corresponding to the maximum width of the metal band S to be plated + (100 to 300 mm) to form the positive electrode plate 14, and both outer sides thereof are covered with an insulating material. The insulator plate 15 is processed. That is, in the case of the continuous line, the metal bar is shifted by a certain direction in the width direction while traveling, and when the degree of misalignment from the center is within a certain range, a device is installed to correct this and the device is arranged to travel along the center line. Since the effective width of the anode 4 should set the allowable shift of the metal band to be plated, it is preferable to limit the effective width of the anode treated with the conductive material to a value obtained by adding 100 to 300 mm to the maximum width of the metal band.
한편, 본 발명의 수직형 전기도금 장치는 양극(4)과 금속대(S) 사이의 도금용액 유로(5)가 양극(4)의 상부에서 넓고 그 하부로 갈수록 좁아지는 형태를 갖는다. 이러한 형태를 갖는 이유는 양극(4)과 금속대(S) 사이를 흐르는 도금용액의 유량이 일정할 때, 양극(4)의 하부로 갈수록 도금용액의 유속이 중력에 의해 가속됨으로써 하기의 식(1)로 나타낸 바와 같이 물질 연속성의 측면에서 분사폭이 감소하여야 하기 때문이다.Meanwhile, the vertical electroplating apparatus of the present invention has a form in which the plating solution flow passage 5 between the anode 4 and the metal table S is wider at the upper portion of the anode 4 and narrower toward the lower portion thereof. The reason for this form is that when the flow rate of the plating solution flowing between the anode 4 and the metal stand S is constant, the flow rate of the plating solution is accelerated by gravity toward the lower portion of the anode 4 so that the following formula ( This is because the injection width should be reduced in terms of material continuity as indicated by 1).
(도금용액의 유속) ×(도금용액의 분사폭) ×(양극-금속대 사이 간격-유로) = (도금용액 유량)........... (1)(Flow rate of plating solution) × (spray width of plating solution) × (gap-flow between anode and metal bands) = (flow rate of plating solution) ........... (1)
이러한 특성은 도금할 금속대(S)의 폭에 비하여 보다 양극(4)의 폭을 더욱 넓게 하여야 하는 문제점이 있는데, 본 발명자들은 양극(4)과 금속대(S) 사이의 간격이 양극(4)의 하부로 갈수록 좁게 구성하거나, 도 4에 도시한 바와 같이 양극(4)의 중단부 중앙에 양극(4)의 후면으로부터 도금용액을 보충할 수 있는 슬릿(slit:16) 또는 구멍(hole:17)을 형성하고 그 후면으로부터 도금용액을 추가로 분사함으로써 이를 최대로 억제할 수 있음을 확인하였는 바, 보다 상세하게는, 슬릿 또는 구멍의 설치위치는 도금액의 분사폭이 하부로 갈수록 좁아지는 바, 그 도금액의 분사폭이 급격하게 좁아지지 시작하는 지점이 양극(4)의 상단으로부터 1/2지점이므로 적어도 그 지점의 상부에서 추가적으로 도금액을 공급해야 하므로 구멍 또는 슬릿의 형성위치를 양극의 상단으로부터 그 전체길이의 1/4 내지 1/2지점에 형성하는 것이 바람직하다. 양극(4) 금속대(S) 사이의 간격을 양극(4)의 하부로 갈수록 좁게 구성하는 것은 위의 식(1)에서 예시한 (양극-금속대 사이의 간격)의 감소에 의해서 (도금용액의 유속)의 증가에 따른 (도금용액의 분사폭)의 감소를 줄이는 효과가 있는데, 이 경우 바람직한 기울기(φ)는 5/1000 이내로 한정할 필요가 있다. 이를 초과하면 양극-금속대 사이의 전압강하 정도가 양극(4)의 하부에 비해 상부에서 지나치게 증가하여 도금전류가 양극(4)의 상부에 집중됨으로써 수직 길이방향으로 균일한 양극 소모를 기대할 수 없기 때문이다. 한편, 금속대 면과 평행한 양극 면의 상단부 1/4∼1/2 지점 중앙부에 슬릿(16)이나 구멍(17)을 설치하여 양극(4)의 후면으로부터 이를 통해 도금용액을 추가로 공급하는 방법은 이 부분이하에서의 도금용액 유량을 전체적으로 증가시킴으로써 위의 식(1)의 관계에서 (도금용액의 유속)의 증가에 따른 (도금용액의 분사폭)의 감소를 억제하는 효과가 있다.This characteristic has a problem in that the width of the anode 4 should be wider than the width of the metal band S to be plated, and the present inventors have a gap between the anode 4 and the metal band S. Slit (hole: 16) or a hole that can be configured narrower toward the bottom of (), or to replenish the plating solution from the back of the anode (4) in the center of the stop portion of the anode (4) as shown in FIG. 17) and it was confirmed that it can be suppressed to the maximum by additionally spraying the plating solution from the rear side, more specifically, the installation position of the slit or hole becomes narrower as the injection width of the plating liquid goes downward Since the starting point of the spraying liquid of the plating liquid is not narrowly narrowed, it is 1/2 point from the upper end of the anode 4, so at least the additional plating liquid must be supplied at the upper part of the anode. part It is preferable to form at the 1/4 to 1/2 point of the entire length of the tug. The narrower spacing between the positive electrode 4 metal band S toward the lower part of the positive electrode 4 is obtained by the reduction of the plating solution between the positive electrode and the metal band as illustrated in equation (1) above. In this case, there is an effect of reducing the decrease in the spraying width of the plating solution. If this exceeds, the voltage drop between the anode and the metal bands increases excessively in the upper portion compared to the lower portion of the anode 4 so that the plating current is concentrated on the upper portion of the anode 4, so that uniform anode consumption cannot be expected in the vertical length direction. Because. On the other hand, the slit 16 or hole 17 is installed in the center of the upper 1/4 / 1/2 of the upper end of the anode surface parallel to the metal to the surface to supply additional plating solution from the rear of the anode (4) The method has the effect of suppressing the decrease in the (spray width of the plating solution) due to the increase in the (flow rate of the plating solution) in the relation of the above formula (1) by increasing the flow rate of the plating solution below this portion as a whole.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 도금조내에 도금용액을 전체적으로 채우지 않고 실제로 도금될 금속대와 양극 사이에만 도금용액이 채워질 뿐 아니라 금속대와 양극 사이에서 도금용액의 평균 유동속도가 2.0∼8.0m/s의 범위를 유지하게 되므로 약 100∼200A/d㎡ 수준의 고전류밀도 도금이 가능해지게 되며, 이에 따라 단위시간당 도금능력이 크고 표면품질이 우수한 제품을 얻을 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the plating solution is filled only between the metal band and the anode to be plated without actually filling the plating solution as a whole, and the average flow rate of the plating solution between the metal band and the anode is 2.0 to 8.0. Since it maintains the range of m / s, high current density plating of about 100 ~ 200A / dm 2 level is possible, thereby obtaining a product with a high plating quality per unit time and excellent surface quality.
또한, 도금용액 분사헤더가 도금용액에 침지되지 않으므로 정비가 용이함은 물론 보다 좁은 공간에 설치가 가능하여 설비의 공간점유율도 낮출 수 있게 된다.In addition, since the plating solution injection header is not immersed in the plating solution, it is easy to maintain and can be installed in a narrower space, thereby reducing the space occupancy of the equipment.
그러므로 본 발명은, 수직형 전기도금 장치의 신뢰성과 생산성 및 유지보수능력 향상 등에 크게 기여할 수 있는 매우 우수한 효과가 있다.Therefore, the present invention has a very excellent effect that can greatly contribute to the improvement of the reliability, productivity and maintenance ability of the vertical electroplating apparatus.
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