KR100748793B1 - 고속 도금 장치 및 고속 도금 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 도금 장치는, 도금액이 수용되고 시트 형상의 피도금재가 상기 도금액을 통해 연속적으로 통과될 수 있도록 입구와 출구가 마련되고, 상기 도금액이 연속적으로 순환될 수 있도록 도입관 및 도출관이 마련된 전기 도금조, 도금조 내에서 연속적으로 통과되는 피도금재와 소정 거리 이격된 위치에 배치된 양극재, 상기 도금조 내에서 연속적으로 통과되는 피도금재를 도금액의 빠른 흐름으로부터 지지함과 동시에 피도금재의 이동에 의한 구동력에 의해 무한 궤도 회전을 하는 지지 부재 및 도금조 내에서 지지 부재와 대향 되도록 설치되는 휨 방지 롤러를 포함한다.

도금, 도금 장치, 교반, 도금 효율

Description

고속 도금 장치 및 고속 도금 방법{Apparatus for rapid metal coating and Method thereof}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 도금 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 고속 도금 장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도 및 상부 평면도.

도 4는 본 발명에 따른 도금 장치의 실제 사용상태를 개략적으로 도시한 도면.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>

100..도금조 130..차단롤 200..양극재

300..지지 부재 400..휨 방지 롤러

본 발명은 도금 장치 및 도금 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시트형 기질 상에 금속층을 전기도금 하는데 사용되는 고속 도금 장치 및 이를 이용한 고속 도금 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 수직 도금 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 수직 도금 장치는 도금액이 수용되고 피도금재(40)가 상기 도금액에 침적된 상태에서 연속적으로 통과될 수 있도록 입구와 출구가 마련된 도금조(20)와, 상기 도금조(20) 내에서 연속적으로 통과되는 피도금재(40)와 소정 거리 이격되어 설치되는 양극재(미도시)와, 도금조(20)의 입구측과 출구측에 구비되어 피도금재(40)에 음전위를 인가함과 동시에 피도금재(40)를 공정 진행 방향으로 이송시키는 통전롤(30)을 구비한다.

상기 피도금재(40)의 표면은 통전롤(30)에 의해 음전위로 대전되므로, 도금액 내에 포함된 금속 이온이 전기화학적 반응에 의해 피도금재(40)의 표면에 전착 됨으로써 금속의 도금이 연속적으로 이루어지게 된다.

한편, 도금 장치를 이용한 연속 도금 과정에서 생산성은 투입된 전류밀도에 비례한다. 따라서 생산성 향상을 위해서는 고전류 밀도 상태에서 도금이 이루어지는 것이 바람직하다. 이를 위한 일환으로, 수직으로 통과되는 피도금재의 아래에 직경 1mm이하의 작은 구멍을 마련하고 구멍을 통해 공기를 주입하여 공기 방울로 도금액을 교반시키는 방법과, 액 분류 노즐을 통해 도금액을 주입하는 방법이 있다.

그러나 공기 주입을 통해 도금액을 교반시키는 방법은, 도금액 교반 효과가 크지 않으며 각 공기 구멍에서 공급되는 공기의 양이 동일하지 않아서 도금이 불균일하게 이루어지는 문제점이 있다.

또한, 액 분류 노즐을 사용하는 방법은, 도금액 교반시에 피도금재의 흔들림을 방지하기 위해 배치되는 유리나 수지로 이루어진 구조물에 의해 피도금재에 스크래치 등의 손상이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 피도금재의 흔들림을 방지하면서 도금액을 빠르게 교반시켜 도금 효율을 높일 수 있는 고속 도금 장치 및 이를 이용한 고속 도금 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 고속 도금 장치는, 도금액이 수용되고 시트 형상의 피도금재가 상기 도금액을 통해 연속적으로 통과될 수 있도록 입구와 출구가 마련되고, 상기 도금액이 연속적으로 순환될 수 있도록 도입관 및 도출관이 마련된 전기 도금조, 도금조 내에서 연속적으로 통과되는 피도금재와 소정 거리 이격된 위치에 배치된 양극재, 상기 도금조 내에서 연속적으로 통과되는 피도금재를 도금액의 빠른 흐름으로부터 지지함과 동시에 피도금재의 이동에 의한 구동력에 의해 무한 궤도 회전을 하는 지지 부재 및 도금조 내에서 지지 부재와 대향 되도록 설치되는 휨 방지 롤러를 포함한다.

또한, 상기 도금조의 입구 및 출구에는 도금조 내에 수용된 도금액이 외부로 유출되는 것을 방지하는 차단롤이 구비된다.

바람직하게 상기 지지 부재는 도금조 내에서 연속적으로 통과되는 피도금재의 이동 방향에 평행하게 배치된다.

한편, 본 발명에 따른 고속 도금 방법은, 피도금재가 통과될 수 있는 입구와 출구가 구비되고, 도금액이 통과될 수 있는 도입관과 도출관이 구비된 복수의 도금조를 준비하는 단계, 상기 도금조에 피도금재의 통과 경로로부터 밀착된 거리에 지지 부재 및 휨 방지 롤러를 설치하는 단계, 상기 도금조에 도금액을 충전하고 피도금재의 통과 경로로부터 소정 거리 이격된 거리에 양극재를 설치하는 단계, 상기 도금조에 설치된 양극재와 상기 피도금재를 연속적으로 이송시키는 이송 롤러에 각각 양전위 및 음전위를 인가하는 단계 및 피도금재를 상기 도금조로 유입시켜 표면에 금속층을 전착시키는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 피도금재는 밀착 벨트 및 흔들림 방지 롤러에 접촉되어 도금조 내부를 통과한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고속 도금 장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2를 위에서 내려다 본 상부 평면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 고속 도금 장치는, 도금조(100), 도금조(100) 내에 배치된 양극재(200), 지지 부재(300), 휨 방지 롤러(400)를 포함한다. 또한, 도금조(100)의 입구 및 출구 측에는 도금액의 유출을 방지하는 차단롤(130)을 포함한다.

도금조(100)는, 전해 도금 방식으로 피도금재(10) 상에 금속층을 형성하기 위한 도금액이 수용되는 곳으로, 대개 장방향 단면 형상을 가진다. 도금조(100)는 피도금재(10)의 이동방향에 따라 배치되며, 도금액 공급장치(미도시)와 연결되어 도금액을 보충받는다.

바람직하게, 상기 도금조(100)는 복수개 배치되어 피도금재(10)가 그 내부를 여러 차례에 걸쳐 통과한다. 그러면, 상기 도금조(100)의 개수에 따라 생산성을 조절할 수 있다.

상기 도금조(100)에는 피도금재(10)가 도입되는 입구와 금속 이온이 전착된 피도금재(10)가 도출되는 출구를 구비한다. 여기서, 상기한 입구 및 출구는 시트 형상의 피도금재(10)에 대응되는 구조, 예컨대 슬릿상 구조를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 도금조(100)에는 도금액이 유입되는 도입관(110)과 도금액이 유출되는 도출관(120)을 구비한다. 따라서 도금액이 도입관(110)을 통해 도금조(100) 내에 충전됨과 동시에 도출관(120)을 통해 도금조(100) 밖으로 방출된다. 도금액의 충전 및 방출이 연속적으로 진행됨에 따라 도금조(100) 내에는 도금액의 빠른 흐름이 유도된다. 이러한 도금액의 빠른 흐름은 효과적으로 도금액을 교반시키게 된다. 여기서, 도금액이 통과되는 도입관(110) 및 도출관(120)을 제외한 나머지 부분은 외기와 밀폐되도록 하며 충분한 양의 액순환이 이루어지도록 고압으로 도금액을 순환시키는 것이 바람직하다.

한편, 도금조(100) 내에 수용된 도금액이 외부로 유출되지 않도록 하기 위해 피도금재(10)가 통과되는 입구 및 출구에는 차단롤(130)이 설치된다. 즉, 차단롤(130)은 도금조(100)의 입구 및 출구 측에 각각 설치되며, 차단롤(130)과 입구 및 출구 사이에는 소정 간격의 간극이 마련되어 피도금재가 통과된다. 상기 차단롤(130)은 도금액에 포함된 금속 이온이 석출되지 않도록 절연체인 것이 바람직하며 피도금재(10)의 표면에 손상을 주지 않는, 예컨대 고무 수지와 같은 재료가 바람직하다.

양극재(200)는 도금재 내부에서 음전위로 대전된 피도금재(10)와 소정의 간격을 사이에 두고 대향 되도록 설치된다. 양극재(200)에는 소정의 전원 공급 장치인 정류기(미도시)가 연결되어 양전위가 인가된다.

한편, 본 실시예에서는 도금액의 빠른 흐름으로 인해 피도금재(10)가 흔들리는 것을 방지하기 위해서 도금조(100) 내에 지지 부재(300)와 흔들림 방지 롤러(400)를 설치한다.

지지 부재(300)는, 도금조(100) 내에서 통과되는 피도금재(10)를 사이에 두고 양극재(200)의 반대 방향에 설치된다. 이러한 지지 부재(300)는 도금조(100) 내에서 이송되는 피도금재(10)와 접촉되어 피도금재(10)의 이동 방향을 따라 이송된다. 바람직하게, 지지 부재(300)는 일정한 궤도를 반복적으로 회전하는 밀착 벨트 형태로 이루어져 피도금재(10)를 지지한다. 또한, 지지 부재(300)는 도금액과 반응하지 않도록 도금액에 대하여 내화학성을 가진 수지로 이루어진다.

한편, 피도금재(10)와 양극재(200) 사이의 공간으로는 도입관 (110) 및 도출관(120)을 통과하는 도금액이 빠른 유속으로 흐르고, 도금액의 흐름 방향과 동일한 방향으로 피도금재(10)가 이송된다. 이때, 베르누이의 정리에 의해 피도금재(10)와 양극재(200) 사이의 공간은 압력이 낮아지고, 피도금재(10)를 사이에 두고 대향되는 타측 공간은 압력이 높아진다. 이에 따라 피도금재(10)는 이송 방향에 대해 수직인 방향 즉, 양극재(200) 쪽으로 힘을 받게 된다.

여기서, 베르누이 정리란, 유체의 유속과 압력의 관계를 나타낸 법칙으로서 유체의 속력이 증가하면 압력이 낮아지고, 반대로 유체의 속력이 감소하면 압력이 높아지는 것을 말한다. 이러한 원리를 본 실시예에 적용하면, 도금액이 빠른 유속을 갖고 피도금재(10)를 통과할 때, 피도금재(10)는 양극재(200)가 설치된 방향으로 힘을 받는다.

따라서, 휨 방지 롤러(400)는 베르누이 정리에 의해 피도금재(10)가 휘어지는 것을 방지하기 위해 설치되는 것으로서, 피도금재(10)를 사이에 두고 지지 부재(300)와 대향 되도록 설치된다. 휨 방지 롤러(400)는 도 2에 도시된 바와 같이, 피 도금재(10)의 이송 방향에 대하여 수직인 한 개의 축(410)에 복수의 작은 롤러(420)가 피도금재(10)의 폭을 따라 배치되고, 이러한 형태의 휨 방지 롤러(400)는 피도금재(10)의 이송 방향을 따라 연속적으로 복수개 배치된다. 이때, 피도금재(10)의 도금면 전면에 걸쳐 배치된 휨 방지 롤러(400)는 피도금재(10)가 휘어지는 것을 방지하는데에는 효과적이지만, 피도금재(10)로부터 양극재(200)를 가려 도금을 방해할 수 있다. 따라서 휨 방지 롤러(400)를 구성함에 있어서는 작은 롤러(420)들을 서로 엇갈리게 배치하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따른 고속 도금 장치가 실제로 사용되는 상태를 도시한 도면으로, 복수의 도금조(100)와 피도금재(10)를 도금조(100)로 연속적으로 공급하고, 도금이 완료된 피도금재(10)를 권취하는 한 쌍의 이송 롤러(500a, 500b)및 구동 장치 등으로 이루어진다.

다음으로, 본 발명에 따른 고속 도금 장치를 이용한 도금 방법을 설명하기로 한다.

먼저, 피도금재(10)가 통과될 수 있는 입구와 출구가 구비되고, 도금액이 통과될 수 있는 도입관(110)과 도출관(120)이 구비된 복수의 도금조(100)를 준비한다.

상기 도금조(100)가 준비되면, 도금조(100)에 도금액을 충전하고 피도금재(10)의 통과 경로로부터 소정 거리 이격된 거리에 양극재(200)를 설치한다.

이어서, 도금조(100)에 피도금재(10)의 통과 경로에 밀착되도록 지지 부재(300) 및 휨 방지 롤러(400)를 설치하는데, 피도금재(10)를 사이에 두고 지지 부재 (300)와 휨 방지 롤러(400)는 서로 대향 되도록 배치된다. 바람직하게, 지지 부재(300)는 피도금재(10)를 사이에 두고 양극재(200)의 반대편에 배치된다. 또한, 피도금재(10)가 통과되는 입구 및 출구에는 차단롤(130)이 설치되어 도금조(100) 내에 충전된 도금액이 도금조(100) 외부로 유출되는 것을 차단한다. 차단롤(130)과 입구 및 출구 사이에는 피도금재(10)가 통과될 수 있도록 간극이 마련된다.

다음으로, 도금조(100)에 마련된 도입관(110)을 통해 도금액을 유입시켜 도금조(100) 내에 도금액을 충전시킴과 동시에 도출관(102)을 통해 도금액을 유출시켜 도금조(100)로부터 도금액을 방출시킨다. 이에 따라 도금조(100) 내에는 도금액의 빠른 흐름이 유도된다.

상술한 준비 과정이 완료되면, 도금조(100)에 설치된 양극재(200)와 이송 롤러에 각각 양전위 및 음전위를 인가하고, 피도금재(10)를 가장 좌측의 도금조(100)로 유입시킨다. 그러면 양 전위로 대전된 양극재(200)와 음전위로 대전된 피도금재(10) 사이에서 전해 반응이 유발되어 도금액에 포함된 금속 이온이 피도금재(10)의 표면에 석출되어 전착된다.

예를 들어, 도금액으로 황산구리 수용액을 사용할 경우, 도금조(100) 내부를 피도금재(10)가 통과하는 동안 도금조(100) 내에서 발생하는 전기화학 반응식은 하기 화학식 1과 같다.

CuSO₄ ↔ Cu²⁺ + SO₄ ^2-

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

(-)극 ; Cu²⁺ + 2e^- → Cu

(+)극 ; 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e^-

상기와 같은 금속의 전착은 피도금재(10)가 도금조(100)를 통과할 때마다 반복적으로 이루어진다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 의하면, 도금액을 도금조 내에서 빠른 유속으로 순환시켜 도금액을 교반함으로써 도금 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 도금액의 빠른 유속으로 인한 피도금재의 흔들림을 방지하여 피도금재의 일면에 균일한 도금층을 형성할 수 있다.

Claims (10)

1. 도금액이 수용되고 시트 형상의 피도금재가 상기 도금액을 통해 연속적으로 통과될 수 있도록 입구와 출구가 마련되고, 상기 도금액이 연속적으로 순환될 수 있도록 도입관 및 도출관이 마련된 전기 도금조;

   상기 도금조 내에서 직선경로로 연속적으로 통과되는 피도금재와 이격된 위치에 배치된 양극재;

   상기 도금조 내에서 연속적으로 통과되는 피도금재를 도금액의 빠른 흐름으로부터 지지함과 동시에 피도금재의 이동에 의한 구동력에 의해 무한 궤도 회전을 하는 지지 부재; 및

   상기 도금조 내에서 상기 지지 부재와 대향 되도록 설치되는 휨 방지 롤러;를 포함하는 도금 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 도금조의 입구 및 출구에는 도금조 내에 수용된 도금액이 외부로 유출되는 것을 방지하는 차단롤이 구비된 것을 특징으로 하는 도금 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 지지 부재는, 상기 도금조 내에서 연속적으로 통과되는 피도금재의 이동방향에 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 지지 부재는, 상기 피도금재와 접촉되어 일정 궤도를 연속적으로 회전하는 밀착 벨트인 것을 특징으로 하는 도금 장치.
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 지지 부재는, 피도금재를 사이에 두고 상기 양극재와 대향 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 도금 장치.
6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 지지 부재는, 상기 도금액에 대해 내화학성을 가진 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 도금 장치.
7. 제 2항에 있어서,

   상기 차단롤은, 절연체로 이루어진 것을 특징으로 하는 도금 장치.
8. 제 2항에 있어서,

   상기 차단롤은, 상기 도금조의 입구측 및 출구측과 면한 방향에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 도금 장치.
9. (a)피도금재가 통과될 수 있는 입구와 출구가 구비되고, 도금액이 통과될 수 있는 도입관과 도출관이 구비된 복수의 도금조를 준비하는 단계;

   (b)상기 도금조에 피도금재의 직선 통과 경로에 밀착되도록 지지 부재 및 휨 방지 롤러를 설치하는 단계;

   (c)상기 도금조에 도금액을 충전하고 피도금재의 통과 경로에 밀착되도록 양극재를 설치하는 단계;

   (d)상기 도금조에 설치된 양극재와 상기 피도금재를 연속적으로 이송시키는 이송 롤러에 각각 양전위 및 음전위를 인가하는 단계; 및

   (e)피도금재를 상기 도금조로 유입시켜 표면에 금속층을 전착시키는 단계;를 포함하는 도금 방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 피도금재는, 밀착 벨트 및 흔들림 방지 롤러에 접촉되어 도금조 내부를 통과하는 것을 특징으로 하는 도금 방법.

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