KR100441389B1 - 전기도금장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 난류유동을 중단 없이 지속시킴에 따라 한계전류밀도를 증가시키고 표면결함을 감소시킴으로써, 도금강판의 품질성 및 생산성이 향상되는 전기도금장치를 제공한다. 그 전기도금장치는 전해액이 저장된 도금조와, 도금조를 통과하는 강판의 상, 하부에 설치되는 전극과, 상기 도금조의 전해액을 강판의 이송방향을 따라 분사시키기 위한 분사노즐과, 상기 도금조의 전방 및 후방에 설치되어 이송되는 강판을 권취식으로 지지하여 통전시키기 위한 통전롤을 구비하는 전기도금장치에서, 도금조의 내부의 상기 전극 사이를 통과하는 강판의 상, 하부에 난류유동을 발생시켜 공급하기 위해 일정간격으로 다수의 와이어가 배치되며, 이 각각의 와이어의 배치거리는 그 와이어 직경의 약 100배가 되도록 구성된다.

Description

전기도금장치{Electroplating apparatus}

본 발명은 강판을 연속적으로 도금처리하기 위한 전기도금장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도금조의 내부에 균일 간격으로 원통형 와이어를 설치하여 전해액의 유동을 균일하게 하고 난류의 강도를 증가시켜 궁극적으로 한계전류밀도를 증가시키고 표면결함을 최소화하여 도금강판의 제품성을 향상시킬 수 있는 전기도금장치에 관한 것이다.

일반적으로, 제한적이진 않지만 강판 등을 도금하기 위해 전기도금장치가 이용된다. 전기도금장치는 도금능력 또는 자동화 정도에 따라 다양한 형태로 구분될 수 있으며, 예컨대, 도1 내지 3에 도시된 바와 같이 수직형(도1), 수평형(도2) 및 원통형(도3)으로 분류될 수 있다. 이 같은 전기도금장치는 기본적으로 전해액을 수용하고 있는 일정형태를 갖는 도금조(1)를 구비한다. 또한, 각각의 도금장치는 전극(2)이 구비되어 있으며, 또한 도금될 강판(3)에 전해액을 분사시키기 위한 전해액 분사노즐(4)이 구비되어 있다. 물론, 강판은 도금조의 전후에서 통전롤(5)에 권취되는 방식으로 통과된다.

이 같은 구성에 따라, 전기도금조(1)에서는 금속이온이 포함된 전해액이 양극을 띠는 전극(2)사이를 음극을 띠는 강판(3)과 동일 방향 또는 반대 방향으로 흐르게되며, 전해액의 금속이온이 최종적으로 음극의 강판 표면상에 전착됨으로써 도금이 행해지는 것이다. 이때, 연속전기도금라인에서의 생산성은 투입된 전류밀도에 비례하므로 생산성 향상을 위해 고전류밀도 상태로 조업하는 것이 일반적이다.

또한, 이 같은 고전류밀도 전기도금방식에서는 도금량이 전류밀도에 비례하며 양호한 표면품질을 위해 허용 가능한 최고 전류밀도상태에서 조업하고 있다. 전류밀도가 한계값을 초과하는 경우 강판표면은 금속광택을 갖는 양호한 도금층이 획득되지 못하고 과전류에 의한 표면결함이 나타나고 있다. 이에 따라, 전기도금 강판의 표면결함을 방지하기 위해서는 한계전류밀도를 증가시켜야 한다. 한계전류밀도는 도금이온의 확산속도에 비례하여 증가함에 따라 모든 전기도금장치에서는 확산속도의 증가를 위한 방법으로서 강판과 전해액의 상대속도를 크게 하고 있다. 즉, 전해액의 분사속도에 대한 강판 이동의 상대속도를 증가시킴으로써, 강판 표면에서 전해액의 확산속도를 증가시켜 한계전류밀도를 증가시키는 방법이다. 도금액의 확산속도를 증가시키는 다른 방법으로서 유동 내의 난류운동(turbulence)을 증가시켜 확산속도를 증가시키는 방법이 사용되고 있으며, 이 같은 기술이 미국특허 제2,576,998호에 개시되어 있는 바, 이 기술에 의하면 강판 표면에 전해액을 분사시켜 전해액의 난동이 증가되는 것으로 나타났다.

그러나, 이 같은 전기도금법은 전극의 형태가 불용성인 경우에만 효과가 있는 문제점이 있으며, 지속적으로 난동을 유지하기 위해서는 큰 동력이 필요한 단점이 있다.

특히, 도4에 도시된 바와 같이 종래의 일반적인 전기도금장치에서는 음극을 띠는 강판의 상대속도에 따라 그 강판 주위의 일부분에서만 난류운동이 유지되는 바, 이는 난류운동의 생성이 거의 대부분 이동하는 강판의 표면에서만 발생하기 때문이며, 이와 같은 강판 표면에서 발생한 난류운동은 강판 표면으로부터 멀어질수록 급격히 감소하게 되며, 이는 결과적으로 표면의 결함을 초래하여 제품성을 저하시키게 되는 문제점을 초래하는 것으로 나타났다.

이에 본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 표면결함을 감소시켜 제품성을 향상시키고 생산성을 향상시킬 수 있는전기도금장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 과도한 동력의 소모 없이 도금액의 난류유동을 증가시켜 한계전류밀도를 증가시킬 수 있는 전기도금장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 전해액 유동의 균일성을 향상시키고 난류강도를 증가시킬 수 있는 전기도금장치를 제공하는데 있다.

도1은 수직형 전기도금장치의 개요도.

도2는 수평형 전기도금장치의 개요도.

도3은 원통형 전기도금장치의 개요도.

도4는 도2의 전기도금장치에서의 전해액의 유동상태를 보여주는 모식도.

도5는 본 발명에 따른 수평형 전기도금장치를 보여주는 구성도.

도6은 도4의 전기도금장치에서의 전해액의 유동상태를 모여주는 모식도.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 도금조 12: 전극

14: 분사노즐 16: 강판

18: 통전롤 20: 와이어

이 같은 목적들은, 전해액이 저장된 도금조와, 도금조를 통과하는 강판의 상하부에 설치되는 전극과, 상기 도금조의 전해액을 강판의 이송방향을 따라 분사시키기 위한 분사노즐과, 상기 도금조의 전방 및 후방에 설치되어 이송되는 강판을 권취식으로 지지하여 통전시키기 위한 통전롤을 구비하는 전기도금장치에 있어서, 상기 도금조의 내부의 상기 전극 사이를 통과하는 강판의 상, 하부에 난류유동을 발생시켜 공급하기 위해 일정간격으로 배치되는 다수의 와이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기도금장치에 의해 달성될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에 대한 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 수평형 전기도금장치를 보여주는 도5를 참조하면, 본 발명에 따른 전기도금장치는 기본적으로 전해액이 저장된 도금조(10)를 포함한다. 도금조(10)의 적정위치에는 다수의 전극(12)이 설치되는 바, 이 전극은 물론 전기도금시 양극을 띠게 된다. 또한, 도금조(10)의 입구에는 전해액을 분사시키기 위한 분사노즐(14)이 설치된다. 물론, 도금조(10)의 내부, 보다 상세하게는 도금조의 각각의 전극 사이로는 도금될 강판(16)이 통과하며, 이 강판(16)은 도금조(10)에 유입되기 전 및 도금후 도금조(10)로부터 배출된 후에는 통전롤(18)에 권취되는 방식으로 안내된다.

특히, 본 발명에 따른 도금장치의 도금조(10)의 내부, 보다 상세하게는 각각의 전극 사이 및 도금될 강판의 상부 및 하부에 복수개의 와이어(20)가 설치되는 것이 바람직하다. 이 각각의 와이어(20)는 도금조 내부에서의 도금액의 난류유동을 증가시키는 역할을 한다. 선택적으로, 도4에 도시된 본 발명의 대표적 실시예인 수평형 도금장치에서는 도금조(10)를 통과하는 강판을 중심으로 상하 또는 좌우에 설치되어 있는 양극 사이에 와이어가 설치되는 것으로 도시되어 있지만, 전술된 도3과 같은 원통형의 경우에는 양극과 강판을 안내하는 롤 사이에 와이어가 설치될 수 있다.

각각의 와이어(20)는, 예컨대 직경이 1∼2㎜인 원통단면을 가진 강선으로 형성될 수 있으며, 전해액 통로 내에서 흐름 방향으로 직경의 거의 100배되는 간격으로 다수개가 설치되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 전기도금장치를 이용한 강판의 전기도금방법 및 그 작용모드에 대해 상세히 설명한다.

예컨대, 도금될 강판(16)은 통전롤(18)을 지나 도금조(10)의 입구를 통해 유입되면 전해작용에 의해 강판(16)은 음극을 이루며, 전극(12)은 양극을 이루어 그 전극을 통과하면서 전해액이 전착된 후, 도금조(10)를 지나 다시 통전롤(18)에 권취되어 도금이 완료되는 것이다.

이때, 도금조(10)의 입구에 설치된 분사노즐(14)에 의해 전해액이 분사되어 전해액이 도금조(10)내에서 유동된다. 특히, 도금조(10)내에서 형성되는 전해액의 유동은 그 도금조(10)의 내부, 즉, 각각의 전극(12)사이에 배치된 와이어(20)에 의해 도금조 내부에서의 전해액의 난류유동이 증가됨으로써, 도금강판의 전착효율이 향상될 수 있는 것이다.

도6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도금장치에 의한 도금시 전해액의 난류 운동이 급격하게 감소하는 영역에서는 와이어(20)에 의해 난류운동이 발생되어 공급됨으로써, 이동하는 강판(16) 주위의 난류운동을 전체적으로 증가시켜 주게 된다. 여기서, 유체역학 이론을 참조하면, 와이어로부터 발생한 난류운동은 하류방향으로 갈수록 점차로 소산에 의해 소멸되기 때문에 이를 보상하기 위해서는 균일 간격, 예컨데 그 와이어의 직경의 100배되는 간격으로 다수개의 와이어를 설치하여 지속적으로 난류운동을 공급해 줌으로써, 전해액의 난류운동의 소멸이 방지되어 결과적으로 도금액의 전착이 향상되는 것이다.

결과적으로, 본 발명에 따른 전기 도금장치에 의하면, 도금조에 설치된 와이어에 의해 난류유동을 중단 없이 지속시킴에 따라 한계전류밀도를 증가시키고 표면결함을 감소시킴으로써, 도금강판의 제품성서 및 생산성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (2)

1. 전해액이 저장된 도금조와, 도금조를 통과하는 강판의 상, 하부에 설치되는 전극과, 상기 도금조의 전해액을 강판의 이송방향을 따라 분사시키기 위한 분사노즐과, 상기 도금조의 전방 및 후방에 설치되어 이송되는 강판을 권취식으로 지지하여 통전시키기 위한 통전롤을 구비하는 전기도금장치에 있어서,

   상기 도금조의 내부의 상기 전극 사이를 통과하는 강판의 상, 하부에 난류유동을 발생시켜 공급하기 위해 일정간격으로 배치되는 다수의 와이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기도금장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 각각의 와이어의 배치거리는 그 와이어 직경의 약 100배로 되는 것을 특징으로 하는 전기도금장치.