KR100494739B1

KR100494739B1 - 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법

Info

Publication number: KR100494739B1
Application number: KR10-2002-0036527A
Authority: KR
Inventors: 강두홍
Original assignee: 주식회사 아스플로
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2005-06-13
Also published as: KR20040001366A

Abstract

본 발명은 반도체나 스테인레스 스틸 등의 표면에 전해액과 전원을 인가하여 발생되는 가스의 양을 상기 전해액으로 조절하면서 일정한 전류의 분포를 유도하여 가스에 의한 공식 현상을 방지하면서 균일한 크롬 산화 부동태막을 형성시키는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법에 관한 것이다.

본 발명은 컨트롤 박스가 압력계와 유량계, 및 온도 센서로부터 검출된 지시값을 근거로 각 파라미터를 설정하고, 정류기를 제어하여 전원을 지그(Jig)로 공급하면, 지그에서는 제품에 대해 전원과 전해액에 의해 COP 처리를 수행하며, 컨트롤 박스가 다시 상기 압력계와 상기 유량계로부터 검출된 지시값을 읽어서 이를 근거로 유량 조절 밸브를 제어하여 상기 지그로 이송되는 상기 전해액의 공급량을 조절하여 지그에서 전해 반응시 발생되는 산소 가스의 양을 조절함으로써 제품에 대해 공식 현상을 방지하고 균일한 크롬 산화 부동태막을 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법{Method for Polishing a Surface of Chrome Oxygen Passivation}

본 발명은 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체나 스테인레스 스틸 등의 표면에 전해액과 전원을 인가하여 발생되는 가스의 양을 전해액으로 조절하면서 일정한 전류의 분포를 유도하여 가스에 의한 공식 현상을 방지하면서 균일한 크롬 산화 부동태막을 형성시키는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법에 관한 것이다.

반도체나 의약품, 식품 등의 제조 공정에 있어서, 제조 장비의 핵심적인 부품에 고순도의 가스나 원료를 공급하기 위해서는 공급 라인에 배치된 배관이나 이송관의 내면이 거울과 같은 조도로 연마되어 있어야 하고, 내면의 평활도에 있어서도 극히 높은 평활도를 유지하여야 공급되는 고순도 가스나 원료 등에 불순물이 들어가지 않게 된다. 이렇게 제품의 내면을 초평활한 고품위 표면으로 실현하기 위해서는 최종 공정으로서 전기 화학 가공인 전해 연마(Electro Polishing)가 반드시 필요하다. 기계 연마 가공 후에 표면 거칠기 수치가 양호하게 되더라도 표면에는 가공 변질층이 발생되어 있기 때문에 표면적은 감소되어 있으나 안정된 극청정 상태의 내표면은 얻을 수 없다. 이러한 표면에 평활하고도 화학적으로 안정을 시키는 방법으로서 전해 연마 방법이 실시 적용되고 있다.

도 1은 종래 금속관 및 접속관류의 내면 연마 방법을 설명하기 위한 것이다.

종래의 경우, 전해액(140)이 가득 담긴 전해조(130) 내에 표면을 처리하고자 하는 제품(170)을 위치시키고, 제품(170)의 외부에 플러스 전원(110)을 연결하며, 음극선(120)을 (-)극으로 하여 제품(170)의 내부로 삽입하되, 다수의 음극 전도체(150)와 절연체(160)를 끼운다. 여기서, 절연체(160)를 끼우는 이유는, (-)극을 갖는 음극선(120) 또는 음극 전도체(150)가 (+)극을 가지는 제품(170)과 접촉하게 되면 스파크가 발생하면서 제품(170)의 스파크 부위가 움푹 패이게 되므로 이러한 현상을 방지하기 위함이다.

이와 같은 상태에서, 전류를 인가시키면 음극 전도체(150)가 음극선(120)의 (-)전류를 내보내는 상태가 되며, 아울러 제품(170)의 (+)극과 통전되면서 (+)극에서 전자의 방출에 의한 용출 작용에 의해 제품(170)의 표면에 돌출 부위보다 요입 부위가 많은 양으로 형성되어지기 때문에 돌출 부위와 요입 부위가 거의 같은 높이로 가공되어지게 된다. 따라서, 제품(170)의 내면이 다듬질되어지고 광택이 나며 높은 평활도를 유지하게 되는 것이다.

그러나, 이러한 연마 방법은 어디까지나 이론적인 구성의 모델일 뿐, 실제로는 적용과 응용이 어렵고, 특히 반도체 제조 공정에서 사용되고 있는 각종 접속 배관의 경우에는 공정이 단순하지 않고 작업 효율이 떨어져 적용이 불가능한 결점이 있다.

또한, 저전력(Low Power)을 이용한 전해 연마인 경우, 전해 연마 용액 상의 불순 성분을 제거하기가 비교적 용이하지만 연마 능력이 떨어지므로 고정밀도의 예비연마가 필요하다.

또한, 표면을 처리하고자 하는 제품(170)이 철과 탄소의 합금으로 된 철강 종류인 경우, 강(鋼) 중의 비금속 성분이 원인이 되어 예측 곤란한 부식으로 공식(Pit)이 발생한다. 또한, 강 중의 불순물이 원인이 되어 입계(粒界) 부식이 발생하기도 한다. 이러한 문제점은 연마 기술 및 세정 기술에도 기인하지만 소재 자체의 청정성과 최종 연마전의 정밀 가공 기술에서 기인하는 것이 대부분이다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 반도체나 스테인레스 스틸 등의 표면에 전해액과 전원을 인가하여 발생되는 가스의 양을 전해액으로 제어하면서 일정한 전류의 분포를 유도하여 가스에 의한 공식 현상을 방지하면서 균일한 크롬 산화 부동태막을 형성시키는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전해액을 수용하고 있는 전해액조; 표면을 처리하고자 하는 제품을 위치시키고 상기 전해액과 전원을 인가하여 전해 반응을 일으켜 상기 제품에 대해 크롬 산화 부동태막을 균일하게 형성시키는 지그(JIG); 상기 지그로 전원을 인가하기 위한 정류기; 상기 전해액조의 상기 전해액을 상기 지그로 송출하기 위한 펌프(Pump); 상기 펌프로부터 송출된 상기 전해액을 다수의 밸브를 거쳐 다수의 상기 지그로 일정하게 분배하는 매니폴드(Manifold); 상기 전해액의 압력을 검출하기 위한 압력계; 상기 전해액의 유량을 검출하기 위한 유량계; 상기 전해액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서; 상기 전해액의 공급량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브; 및 상기 압력계와 상기 유량계, 및 상기 온도 센서로부터 인가된 검출 신호를 근거로 상기 정류기의 공급 전원을 제어하고, 상기 전해액조 내의 상기 전해액의 온도를 조절하며, 상기 유량 조절 밸브를 제어하는 컨트롤 박스(Control Box)를 구비하는 장치의 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법으로서, (a) 상기 컨트롤 박스에서 상기 압력계와 상기 유량계, 상기 온도 센서로부터 검출된 지시값을 근거로 각 파라미터를 설정하는 단계; (b) 상기 정류기가 상기 전원을 상기 지그로 공급하는 단계; (c) 상기 지그가 상기 제품에 대해 상기 정류기로부터 공급된 전원과 상기 매니폴드로부터 공급된 상기 전해액에 의해 COP 처리를 수행하는 단계; (d) 상기 컨트롤 박스가 상기 압력계와 상기 유량계, 상기 온도 센서로부터 검출된 지시값을 읽는 단계; 및 (e) 상기 컨트롤 박스가 상기 검출된 지시값을 근거로 상기 유량 조절 밸브를 제어하여 상기 지그로 이송되는 상기 전해액의 공급량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 크롬 산화 부동태막 처리 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 크롬 산화 부동태막 처리 장치(200)는 컨트롤 박스(Control Box)(210), 정류기(Rectifier)(220), 지그(Jig)(230), 매니폴드(Manifold)(240), 압력계(242), 유량계(244), 유량 조절 밸브(246), 온도 센서(248), 전해액조(250), 히터(252), 펌프(260)를 포함한다.

컨트롤 박스(210)는 정류기(220)와 각각의 센서, 즉, 압력계(242), 유량계(244), 온도 센서(248) 등으로부터 전달된 지시값을 인식하며, 이를 근거로 정류기(220)와 유량 조절 밸브(246) 등을 조절하여 지그(230)의 전해 반응을 제어한다. 정류기(220)는 지그(230)에 연결되어 플러스 전원(+)과 마이너스 전원(-)을 인가한다. 정류기(220)는 컨트롤 박스(210)의 제어에 따라 일정 시간마다 지그(230)로의 전류를 공급 또는 차단한다. 또한 정류기(220)는 내부 필터(미도시)에 의해 전류의 파형을 일정하도록 제어하여 공급된 전류의 안정화와 균일화를 이룬다.

지그(230)는 제조 작업에서 제품 생산의 한 보조 수단으로 사용되는 것으로 가공물 혹은 조립물(Work Piece)을 소정의 위치에 신속 정확하게 위치하도록 결정하는 동시에 움직이지 않도록 고정해 주는 장비이다.

지그(230)를 이용하는 주 목적은 빠르고 정교하게 제품을 위치(Locating)시키고 적절하게 지지(Suppoting), 클램핑(Clamping)함으로써 동일한 지그에서 생산되는 모든 제품이 일정하게 생산되도록 하는 것이다. 지그를 사용함으로써 여러 가지 작업 즉, 가공, 용접, 조립 과정에서의 작업 시간을 감소시킬 수 있다. 따라서 복잡한 작업을 단순화할 수 있게 하여 경제성을 높일 수 있으며 이를 이용하면 숙련된 기능공 뿐만 아니라 미숙련공도 충분히 작업할 수 있게 된다.

본 발명에서 지그(230)는 표면 처리 소재(234)를 플러스 전극(232)에 접촉시키고 마이너스 전극(236)과는 일정 간격의 거리를 두도록 위치시켜서 정류기(220)로부터 인가된 전원과 매니폴드(240)로부터 이송된 전해액에 의해 전해 연마가 발생하도록 함으로써 표면 처리 소재(234)에 크롬 산화 부동태막이 생성되도록 한다. 이러한 일련의 과정을 본 발명에서는 'COP(Chrome Oxidized Passivation) 처리'라 명한다. 상기 COP 처리 과정에서는 산소 가스가 발생한다. 지그(230) 내에서 산소 가스는 일정량만큼 발생되어야 전해 연마가 균일하게 이루어진다. 그러나, 지그(230)로 많은 양의 산소 가스가 발생할 경우, 산소 가스에 의해 표면 처리 소재(234)에 전해액이 접촉되지 못하게 되어 공식이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 컨트롤 박스(210)가 압력계(242)나 유량계(244) 등에서 검출된 지시값을 근거로 유량 조절 밸브(246)를 제어하여 지그(230)로 공급되는 전해액의 양을 조절함으로써 지그(230)에서 일정량의 산소 가스가 발생하도록 한다.

다음 반응식 1은 COP 처리시 표면 처리 소재(234)의 플러스 전극(232)에서 발생하는 전해 반응을 나타낸 것이다.

즉, 인산(H₃PO₃)이 황산(H₂SO₄)과 반응하여 물(2H₂O)과 산소 가스(O₂)를 발생시키고, 수소 이온(4H)과 전자(4e)를 발생시킨다.

다음 반응식 2는 표면 처리 소재(234)의 마이너스 전극(236)에서 발생하는 전해 반응을 나타낸 것이다.

즉, 표면 처리 소재(234)의 마이너스 전극(236)에서는 수소 이온(2H⁺)이 전자(2e)와 반응하여 수소 가스(H₂)를 발생시킨다.

상기 COP 처리는 반응식 1과 같이 전해 반응에 따라 표면 처리 소재(234)의 표면에 산소 가스를 발생시킨다. 이때, 산소는 표면 불순물의 이온화를 촉진시키지만 전해액과의 접촉을 막아 상기 COP 처리 후에 공식(Pit)을 발생시킨다.

상기 COP 처리시 발생하는 산소 가스의 양을 조절하기 위해 표면 처리 소재(234)와 전극 간의 간격을 일정 간격으로 유지시키고 전해액의 공급량으로 제어한다. 이러한 산소 가스의 제어는 표면 처리에 있어 공식을 방지하기 위해 필수적이다. 또한, 상기 산소 가스의 조절을 위해 지그(230)를 개방형 지그로 제작하여 효율적으로 가스를 제어할 수도 있다. 그리고, 매니폴드(240)로부터 인가되는 전해액의 와류 방지를 위해 지그의 밑단이 매니폴드(240)와 같은 기능을 수행하도록 할 수도 있다. 여기서, '개방형 지그'란 상기 COP 처리 과정이 종료되는 일정 시간이 되면 표면 처리 소재(234)를 담고 있는 지그(230)가 폐쇄문(미도시)을 자동으로 개방하여 관리자가 표면 처리 소재(234)를 용이하게 꺼낼 수 있도록 하는 지그를 말한다.

매니폴드(240)는 펌프(260)로부터 인가된 전해액을 각각의 밸브로 일정하게 분배한다. 매니폴드(240)에는 지그(230)로 전송되는 전해액의 압력을 감지할 수 있는 압력계(242)가 설치되고, 펌프(260)와 매니폴드(240)의 이송로에는 유량계(244)가 설치되어 있어 전송되는 전해액의 유량을 컨트롤 박스(210)가 감지할 수 있다. 또한, 펌프(260)와 매니 폴드(240)의 이송로에는 유량 조절 밸브(246)가 설치되어 있어, 이 유량 조절 밸브(246)에 의해 매니폴드(240)의 각 밸브로의 전해액의 공급량을 정확히 조절할 수 있다. 그리고, 매니폴드(240)에는 전해액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(248)가 설치되어 컨트롤 박스(210)로 연결된다. 매니 폴드(240)에서 전해액은 각각의 밸브에 의해 각 지그(230)로 전달된다.

전해액조(250)는 일정량의 전해액을 수용한다. 전해액조(250)는 크롬이 포함된 통상의 전해액, 예컨대, 크롬, 황산, 인산, 기타 첨가물로 구성된 전해액을 사용한다. 전해액조(250)에는 전해액을 일정 온도로 유지시키기 위한 히터(252)가 설치되어 있다. 히터(252)는 컨트롤 박스(210)의 제어를 받아 동작한다.

펌프(260)는 모터(M)로 동작하는 화학용 펌프로서 전해액을 일정압으로 상승시켜 매니폴드(240)로 이동시킨다. 펌프(260)는 정류기(220)에서 전원을 공급받지 않고 배전반(미도시)으로부터 직접 공급받으며, 펌핑 작용에 의해 발생된 압력으로 전해액을 매니폴드(240)로 전송한다. 펌프(260)는 컨트롤 박스(210)에 연결되어 컨트롤 박스(210)의 제어를 받는다.

도 3은 본 발명에 따른 크롬 산화 부동태막 처리 장치의 외관 형상을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3에서 도 2와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

크롬 산화 부동태막 처리 장치(200)는 덕트(Duct)(310), 컨트롤 박스(Control Box)(210), 커버(Cover)(320), 정류기(Rectifier)(220), 지그(JIG)(230), 매니폴드(Manifold)(240), 전해액조(250), 펌프(260) 등을 포함한다.

덕트(310)는 크롬 산화 부동태막 처리 장치(200)에서 발생된 가스를 배기하는 기능을 한다. 컨트롤 박스(220)는 각각의 센서로부터 그 지시값을 수신하여 디스플레이하는 역할과 자신과 연결된 각각의 장치를 제어하는 역할을 한다. 커버(320)는 COP 처리시 외부의 위험 요소, 즉, 산소, 질소, 이산화탄소, 알곤, 수소, 네온, 헬륨 등이 함유된 공기를 차단하는 기능을 한다.

크롬 산화 부동태막 처리 장치(200)는 COP 처리시 발생되는 산소 가스의 양을 전해액의 공급량으로 제어한다. 즉, 일정량보다 많은 산소 가스가 발생하면, 지그(230)로 전해액을 더 많이 공급하여 전해액에 의해 산소 가스가 밀려나 일정량의 산소 가스만 남고 나머지는 방출되도록 하는 것이다.

지그(230)는 표면 처리 소재(234)를 교체할 때 자동으로 열리게 되어 있으며, 주 목적은 전해액의 이동을 유도하고 표면 처리 소재(234)를 보호하는 데 있다. 또한, 정류기(220)로부터 공급된 전류를 균일하게 전달하는 기능을 수행한다.

컨트롤 박스(210)는 온도 센서(248)로부터 온도를 읽어들여서 설정된 온도 값이 되도록 전해액조(250) 내의 히터(252)를 자동으로 온 또는 오프시켜 제어한다.

도 4는 지그(230)의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4에서 도 2와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

지그(230)는 전해액의 유량 흐름을 도 4에서 화살표 방향으로 진행되도록 구성된다. 플러스 전극(232)에 표면 처리 소재(234)가 접촉되어 있고, 여기에 절연대(410)가 부착되어 있다. 또한, 지그(230)는 보호캡(420)을 구비하여 고청정 배관 부품에서 금속 봉함(Metal Seal)면 부위의 연마를 제어할 때 손실(Leak)의 가능성을 줄이도록 하고 있다. 그리고, 지그(230) 내의 전해액을 급속히 배출하기 위한 급속 배출캡(430)을 구비한다.

지그(230)는 정류기(220)에서 전달되는 전류의 양과 매니폴드(240)에서 인가된 전해액에 따라 반응식 1 및 반응식 2의 전해 반응을 일으킨다. 전류의 양은 이론상 50 ~ 80 A/dm²이지만 전류를 균일하게 전달하는 지그(230)에서는 그 보다 낮은 30 ~ 50 A/dm²로 전달함으로써 에너지 절약의 효과를 얻을 수 있다.

이어, 상기와 같이 구성된 크롬 산화 부동태막 처리 장치(200)의 동작을 도 5에 도시된 순서도를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법을 나타낸 순서도이다.

크롬 산화 부동태막 처리 장치(200)가 설치되어 있는 상태에서, 컨트롤 박스(210)는 각 센서, 즉, 압력계(242)와 유량계(244) 및 매니폴드(248)에 있는 온도 센서(248)로부터 각 지시값을 검출한다(S502).

컨트롤 박스(210)는 각 지시값 중 전해액의 온도를 나타내는 온도 센서(248)의 지시값을 근거로 전해액조(250) 내에 있는 히터(252)를 제어하여 전해액의 온도를 전해 반응에 적합한 온도로 적절하게 조절한다(S504).

컨트롤 박스(210)는 압력계(242)와 유량계(244)로부터 검출한 지시값을 근거로 각 파라미터, 즉, 이송되는 전해액의 압력값과 유량값을 설정하게 된다(S506).

각 파라미터값을 설정한 컨트롤 박스(210)는 정류기(220)를 제어하여 지그(230)로 전원이 공급되도록 하고, 정류기(220)로부터 전원이 지그(230)로 공급되는 순간부터 자체적으로 구비하고 있는 타이머(미도시)를 구동하여 시간을 계수하게 된다(S508). 이는 지그(230)의 COP 처리 시간을 설정해두고 제어하기 위함이다. 이때, 펌프(260)도 함께 작동한다. 따라서, 전해액조(250) 내에 있는 전해액은 펌프(260)의 펌핑 동작에 의해 매니폴드(240)로 이송된다.

정류기(220)로부터 전원을 공급받은 지그(230)에서는 플러스 전극(232)과 마이너스 전극(236)에 의해 전해 반응이 일어난다. 즉, 플러스 전극(232)에 접촉되어 있는 표면 처리 소재(234)가 전해액과 반응하여 반응식 1과 반응식 2와 같이 전해 반응과 함께 그 표면에 고청정 크롬 산화 부동태막이 균일하게 생성되는 것이다. 지그(230)에서는 COP 처리가 수행되는 것이다(S510).

지그(230)에서 COP 처리가 수행될 때, 지그(230) 내에 발생되는 산소 가스의 양을 조절하기 위해 컨트롤 박스(210)는 각 센서로부터 전달된 지시값을 읽는다(S512). 이는 지그(230) 내에 발생되는 산소 가스의 양이 많을 경우 상기 산소 가스가 전해액과 표면 처리 소재(234)가 접촉되지 못하게 함으로써 표면 처리 소재(234)에 공식이 발생되기 때문에 발생되는 산소 가스의 양을 조절해 주어야 한다.

컨트롤 박스(210)는 각 센서로부터 수신한 지시값을 근거로 유량 조절 밸브(246)를 제어하여 각 지그(230)로 이송되는 전해액의 공급량을 조절한다(S514). 예컨대, 지그(230) 내에 산소 가스가 많이 발생하는 경우, 컨트롤 박스(210)는 유량 조절 밸브(246)를 더 열게 함으로써 각 지그(230)로 이송되는 전해액의 공급량을 더 늘리게 된다. 이에 따라, 지그(230)에서는 더욱 많이 공급된 전해액이 일정량의 산소 가스만 남기고 나머지 산소 가스를 밀어내어 배출시키게 된다. 따라서, 전해액이 표면 처리 소재(234)에 적절하게 접촉하여 전해 반응이 발생됨으로써 균일한 고품질의 제품을 얻을 수 있게 된다.

컨트롤 박스(210)는 내부적으로 타이머를 계수하여 COP 처리 종료 시간이 되었는지를 판단하고, COP 처리 종료 시간이 되면 정류기(220)를 제어하여 정류기(220)로부터 지그(230)로의 전원 공급을 차단한다(S518). 여기서, COP 처리 종료 시간이 아직 되지 않은 경우, 컨트롤 박스(210)는 단계 S510으로 복귀하여 지그(230)에서 COP 처리가 계속 수행되도록 한다.

한편, 정류기(220)로부터 전원 공급이 중단되면 지그(230)에서는 관리자가 표면 처리 소재(234)를 꺼낼 수 있도록 자동으로 개폐문이 열리도록 한다. 따라서, 관리자는 다수의 각 지그(230)에서 표면 처리 소재(234)를 다수로 얻을 수 있게 되는 것이다.

상기 COP 처리에서 전해 연마 조건인 전해액, 온도, 전류, 전극 간격, 가스 제어 등은 기존의 경우 대부분 수동적인 전해 연마 방식이었으며, 상기 조건들 중 불가능한 가스 제어와 불균일한 전극 간격이 본 발명에 따른 COP 처리에 의해 각 제품의 특성에 맞추어 표면이 균일한 고품질의 제품을 대량으로 생산할 수 있게 된다.

본 발명은 정전류 전해 연마와 펄스 전류 전해 연마의 장점만을 활용하여 Ra 20 uinch 연마 능력에서 Ra 5 uinch 이하의 연마 능력으로 연마하면서 동시에 균일한 크롬 산화 부동태막을 얻을 수 있다.

고청정 스테인레스나 반도체 표면에 균일한 크롬 산화 부동태막을 형성하기 위해서는 크롬 산화 부동태막을 깨뜨리는 원인이 되는 공식(Pit) 현상을 방지하기 위한 가스 제어가 필수이고, 아울러 전류 밀도와 더불어 전류의 파형과 횟수가 정확히 인가되어야 하는 기술적인 숙련이 필요하다. 따라서, 본 발명은 이러한 필요를 해결하며, 20 ㎛/min의 빠른 연마 능력과 표면 조도 Rmax 2.5에서 Rmax 0.5 로의 향상을 이룰 수 있으며, 전 표면에 대하여 20 Å이상의 균일한 크롬 산화 부동태막을 형성할 수 있다.

이렇게 얻어진 고청정 제품은 반도체 제조 공정에서 고순도이면서 상당한 부식성을 가진 유체를 안정적으로 공급할 수 있는 성능을 발휘할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 전해액조(270)에서 펌프(280)를 사용해 전해액을 지그(250)를 거쳐 다시 전해액조(270)로 순환시키면서 지그(250) 속의 제품이 전해액과 반응하여 표면에 고청정 크롬산화 부동태막을 균일하게 형성되도록 하는 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 수정 및 변경할 수 있음는 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 이해할 수 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 기존의 전해 연마 방식은 작업자의 숙련도에 따라 제품의 질이 결정되는 수동적인 면이 있었으나, 본 발명에 의하면 제품과 전극이 일치하게 설계되어 균일한 전류를 전달하고 실제로 COP 처리가 필요한 부분만 선택적으로 전해 연마할 수 있어 에너지 집중과 절약을 동시에 얻으면서 제품의 질을 상승시키며, 고품질의 제품을 균일하게 하여 대량으로 생산할 수 있게 된다.

도 1은 종래 금속관 및 접속관류의 내면 연마 방법을 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 크롬 산화 부동태막 처리 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 크롬 산화 부동태막 처리 장치의 외관 형상을 개략적으로 나타낸 도면,

도 4는 지그(Jig)의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 도면,

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 플러스 전원 120 : 음극선

130 : 전해조 140 : 전해액

150 : 음극 전도체 160 : 절연체

200 : 크롬 산화 부동태막 처리 장치 210 : 컨트롤 박스

220 : 정류기 230 : 지그

232 : 플러스 전극 234 : 표면 처리 소재

236 : 마이너스 전극 240 : 매니폴드

242 : 압력계 244 : 유량계

246 : 유량 조절 밸브 248 : 온도 센서

250 : 전해액조 252 : 히터

260 : 펌프 310 : 덕트

320 : 커버 410 : 절연대

420 : 보호캡 430 : 급속 배출캡

Claims

전해액을 수용하고 있는 전해액조; 표면을 처리하고자 하는 제품을 위치시키고 상기 전해액과 전원을 인가하여 전해 반응을 일으켜 상기 제품에 대해 크롬 산화 부동태막을 균일하게 형성시키는 지그(Jig); 상기 지그로 전원을 인가하기 위한 정류기; 상기 전해액조의 상기 전해액을 상기 지그로 송출하기 위한 펌프(Pump); 상기 펌프로부터 송출된 상기전해액을 다수의 밸브를 거쳐 다수의 상기 지그로 일정하게 분배하는 매니폴드(Manifold); 상기 전해액의 압력을 검출하기 위한 압력계; 상기 전해액의 유량을 검출하기 위한 유량계; 상기 전해액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서; 상기 전해액의 공급량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브; 및 상기 압력계와 상기 유량계, 및 상기 온도 센서로부터 인가된 검출 신호를 근거로 상기 정류기의 공급 전원을 제어하고, 상기 전해액조 내의 상기 전해액의 온도를 조절하며, 상기 유량 조절 밸브를 제어하는 컨트롤 박스를 구비하는 장치의 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법으로서,

(a) 상기 컨트롤 박스에서 상기 압력계와 상기 유량계, 상기 온도 센서로부터 검출된 지시값을 근거로 각 파라미터를 설정하는 단계;

(b) 상기 정류기가 상기 전원을 상기 지그로 공급하는 단계;

(c) 상기 지그가 상기 제품에 대해 상기 정류기로부터 공급된 전원과 상기 매니폴드로부터 공급된 상기 전해액에 의해 COP 처리를 수행하는 단계;

(d) 상기 컨트롤 박스가 상기 압력계와 상기 유량계, 상기 온도 센서로부터 검출된 지시값을 읽는 단계; 및

(e) 상기 컨트롤 박스가 상기 검출된 지시값을 근거로 상기 유량 조절 밸브를 제어하여 상기 지그로 이송되는 상기 전해액의 공급량을 조절하는 단계

를 포함하며,

상기 단계 (c)에서 컨트롤 박스는, 상기 지그에서 전해 반응을 일으킬 때 발생되는 산소 가스의 양에 따라 상기 유량 조절밸브를 제어하여 상기 전해액의 공급량을 조절하는 것을 특징으로 하는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 단계 (a)에서, 상기 각 파라미터는 상기 전해액의 압력값, 상기 전해액의 유량값, 상기 전해액의 온도값, 및 상기 정류기에서 상기 지그로 공급하는 전원의 전류값을 포함하는 것을 특징으로 하는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 단계 (b)는 상기 지그로 전원을 공급하는 시점부터 시간을 계수하는 것을 특징으로 하는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 단계 (c)에서 상기 지그는 상기 전원의 플러스 전원을 인가하는 플러스 전극과 상기 전원의 마이너스 전원을 인가하는 마이너스 전극을 구비하고, 상기 플러스 전극에 상기 제품을 접촉시키고 상기 마이너스 전극과는 일정 간격을 갖도록 위치시켜서 일정 간격으로 상기 전해액을 통과시켜 전해 반응이 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 플러스 전극에서의 반응식이 인 전해 반응에 의해 산소 가스가 발생하는 것을 특징으로 하는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 마이너스 전극에서 발생하는 전해 반응식은 인 것을 특징으로 하는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 지그는 상기 제품을 상기 플러스 전극에 접촉시키고 상기 마이너스 전극과는 일정 간격으로 위치시켜서 상기 전원과 상기 전해액에 의해 전해 연마가 발생하도록 함으로써 상기 제품에 크롬 산화 부동태막이 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 단계(e) 이후, 상기 컨트롤 박스는 COP 처리 종료 시간이 되면 상기 정류기를 제어하여 상기 지그로의 전원 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 COP 처리 종료 이후, 상기 지그는 상기 제품을 꺼내기 용이하도록 자동으로 개폐문을 개방하는 것을 특징으로 하는 크롬 산화 부동태막 표면 처리 방법.