KR100828571B1 - 고압가스용기 나사부 도금 방법 및 도금 장치 - Google Patents

고압가스용기 나사부 도금 방법 및 도금 장치 Download PDF

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Abstract

고압가스용기 나사부 도금 방법은 가스 수용부 및 가스 수용부의 상부에 형성된 나사부를 포함하는 고압가스용기를 제공하는 단계, 도금액 통로가 형성된 양극 파이프를 나사부 내에 위치시키는 단계, 나사부 및 양극 파이프를 수용하는 밀폐된 챔버를 형성하는 단계, 챔버 내에 도금액의 유동을 형성하는 단계 및 양극 파이프와 나사부 간에 전압 차를 형성하여 도금을 수행하는 단계를 구비한다.

Description

고압가스용기 나사부 도금 방법 및 도금 장치{METHOD AND APPRATUS FOR PLATING THREAD SECTION OF HIGH-PRESSURE GAS CYLINDER}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압가스용기 나사부 도금 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사부를 확대한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압가스용기 나사부 도금 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압가스용기 나사부 도금 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압가스용기 나사부 도금 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 나사부에 형성되는 도금층 형상을 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110：양극 파이프 120:하부 실링부
122:지지대 124:고무편
130:상부 실링부 134:도금액 입출구
140:도금액 공급부 152:가스 수용부
154:나사부
본 발명은 고압가스용기 나사부 도금 방법 및 도금 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 부식성 가스 또는 고순도 가스의 고유 특성을 유지할 수 있는 나사부 도금 방법 및 도금 장치에 관한 것이다.
생화학, 정밀기계 공업, 의학 등의 산업 분야에서는 요구 목적에 따라 다양한 종류의 산업용 가스들이 사용되고 있다. 그런데 부식성 가스 또는 고순도 가스가 사용되는 일부 공정의 경우에는 상기 가스의 고유 특성이 유지될 수 있도록 적절한 조치를 취하는 것이 매우 중요하다. 그러나, 상기 가스는 고압가스용기에 충전된 후 고압가스용기 내벽에 존재하는 이물질 등에 의하여 오염될 수도 있으며, 고압가스용기의 철계 내벽과 충전된 가스 사이의 화학적 반응으로 인하여 상기 가스의 물리적, 화학적 성질이 변할 수도 있다. 따라서, 상기의 가스는 상기 가스의 고유 특성이 유지될 수 있도록 적절한 조치가 취해져야 한다.
이를 위해 상기 산업용 가스에 대하여 화학적으로 매우 안정한 소재만을 사용하여 고압가스용기를 제조하는 방법이 제안될 수 있으며, 주로 사용되는 것이 니켈이다. 그러나 고순도 원소재는 확보하기가 어렵기 때문에, 이 방법은 용기의 제조비용이 매우 고가이다. 또한, 철로 이루어진 가스용기에 비해 고압 충전이 어려우며, 운송 및 보관 등에 많은 비용이 소요될 수 있다.
이 외에도 철로 이루어진 가스용기 내벽에 산업용 가스에 대해 화학적으로 안정한 금속을 도금하는 방법들이 제안될 수 있다. 그러나 이러한 방법들은 후술하는 바와 같이 밸브가 장착되는 고압가스용기의 나사부에 결함 없는 도금층을 형성하기 어렵다. 이에 따라 나사부의 원소재가 충전된 가스와 화학 반응을 일으킬 수 있어 충전된 가스의 기대 특성이 저하될 수 있다. 이러한 종래의 도금 방법으로 다음의 두 가지가 고려될 수 있다.
첫 번째 방법은 고압가스용기 내벽에 도금층을 두껍게 형성하는 것이다. 이 경우 상기 산업용 가스에 대하여 화학적으로 매우 안정한 소재를 사용하여 도금할 수 있으며, 주로 사용되는 것이 니켈이다. 고압가스용기의 상부에는 밸브의 장착을 위해 나사 형상을 가공하게 된다. 상기 과정 중 고압가스용기의 상기 가공 부분은 기계가공으로 인하여 깎여 나간다. 따라서 도금층을 충분히 두껍게 형성함으로써 상기 가공 후에도 도금층이 존재하도록 하는 방법이 제안될 수 있다. 다만, 상기 요건을 만족하는 도금층의 두께는 일반적으로 전기 도금에서 구현할 수 있는 범위를 벗어난다.
두 번째 방법은 고압가스용기의 내벽에 1차로 도금을 수행하고 나사부의 기계가공 후 나사 가공 부분에 2차로 도금을 수행하는 것이다. 그러나 이러한 공정도 다음과 같은 문제가 있다. 이러한 내용에 대해서는 미국특허 제6089399호 및 미국특허 제7032768호에서 개시하고 있으며, 후술하는 문제점으로 인하여 상기 특허발명에서는 별도의 나사부를 삽입하는 방법을 사용하고 있다.
나사부의 도금 두께가 지나치게 두꺼울 경우에는 밸브의 체결이 어렵게 되 고 나사부의 도금 두께가 지나치게 얇을 경우에는 나사부와 밸브 사이의 틈으로 충전된 가스가 누설될 수 있다. 따라서 나사부의 도금 두께는 적절하게 조절되어야 하는데, 종래의 방법은 나사부의 도금 두께를 제어하기 어렵다는 문제점이 있다.
도 6은 종래 도금 방법에 따라 나사부에 형성되는 도금층 형상을 도시한 단면도이다.
도 6에서 도시하는 바와 같이, 전기 도금의 특성상 고전류가 흐르는 나사산(612) 부위에는 도금층(620)이 두껍게 형성되고 저전류가 흐르는 골(614) 부위에는 도금층(620)이 얇게 형성되거나, 에어포켓(Air Pocket)이 발생할 수 있다. 이러한 에어포켓(Air Pocket)은 골(614) 부위에 부분적으로 피트(Pit) 또는 핀홀(Pin Hole) 등의 도금층 결함을 발생시킬 수 있다. 이러한 결함으로 인하여 나사부(610)에서 고압가스용기의 원소재와 충전된 가스 사이에 화학 반응이 일어나게 되어 충전된 가스의 품질이 저하될 수 있다.
또한, 종래의 방법은 고압가스용기의 제조 공정 중 발생하는 미세 이물질이 골 부위에서 표면으로 노출되어 충전된 가스와 반응하게 되는 문제가 있다. 고압가스용기의 제조 공정 중 발생하는 미세 이물질은 골 부위에 고립되고, 도금 공정 중 나사부의 표면으로 노출된다. 노출된 미세 이물질은 충전된 가스와 반응하여 상기와 같은 문제점을 일으키게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 본 발명의 일 목적은 나사부에 결함 없는 도금층을 형성하여 부식성 가스 또는 고순도 가스에 대하여도 가스 고유의 특성을 유지할 있는 고압가스용기 나사부 도금 방법 및 도금 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 고압가스용기의 제조 공정 중 발생한 이물질이 골 부위에 고립되지 않도록 하여 충전된 가스 고유의 특성을 유지할 있는 고압가스용기 나사부 도금 방법 및 도금 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 나사부의 산 부위와 골 부위에 형성되는 도금층의 두께 분포를 적절하게 조절할 수 있는 고압가스용기 나사부 도금 방법 및 도금 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 고압가스용기 나사부 도금 방법은 가스 수용부 및 가스 수용부의 상부에 형성된 나사부를 포함하는 고압가스용기를 제공하는 단계, 도금액 통로가 형성된 양극 파이프를 나사부 내에 위치시키는 단계, 나사부 및 양극 파이프를 수용하는 밀폐된 챔버를 형성하는 단계, 챔버 내에 도금액의 유동을 형성하는 단계 및 양극 파이프와 나사부 간에 전압 차를 형성하여 도금을 수행하는 단계를 구비한다.
본 발명은 도금액을 강제적으로 챔버 내에 유동하게 하여 도금액을 순환시키고, 순환하는 도금액에 의해 고압가스용기의 나사부를 도금할 수 있다. 이에 따라 에어포켓(Air Pocket)의 발생을 억제하여 도금층의 결함을 방지할 수 있고, 이물질이 나사부의 골 부위에 잔존하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기의 도금액 순환은 도금액 통로가 형성된 양극 파이 프 및 챔버를 이용하여 이루어질 수 있다. 일 예로, 속이 빈 양극 파이프의 내부 통로를 통해 도금액이 공급되고, 공급된 도금액은 양극 파이프의 일측에 형성된 도금액 통로를 통하여 챔버로 유입될 수 있다. 유입된 도금액은 고압가스용기의 나사부를 따라 이동한 후 챔버의 일측에 형성된 도금액 입출구를 통하여 외부로 배출될 수 있다. 다른 예로, 도금액 입출구를 통하여 도금액이 유입되고, 양극 파이프의 일측 개방구를 통하여 도금액이 외부로 배출될 수도 있다. 또한 나사부 주위에서 도금액이 잘 유동할 수 있도록 양극 파이프는 나사부 내에 위치하고 도금액 통로는 나사부 하측에 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 도금액의 순환 과정 중에 고압가스용기의 나사부에는 도금층이 형성될 수 있다. 이 경우 상기 산업용 가스에 대하여 화학적으로 매우 안정한 소재를 사용하여 도금할 수 있으며, 주로 사용되는 것이 니켈이다.
본 발명에 있어서 챔버를 형성하는 단계는 양극 파이프의 하단에 형성된 하부 실링부가 가스 수용부로부터 나사부의 하단을 차단하고, 하부 실링부에 대응하여 형성된 상부 실링부가 외부로부터 나사부의 상단을 차단함으로써 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 양극 파이프의 직경을 변경함으로써 나사부의 산과 골에 형성된 도금층의 두께 분포를 조절할 수 있다. 나사부에 있어서 산의 경우는 고전류 부위이므로 도금층이 두껍게 형성되고, 골의 경우는 저전류 부위이므로 도금층이 매우 얇게 형성되어 부분적으로 도금층이 불완전하게 형성될 수 있다. 그러나 본 발명에서는 양극의 역할을 하는 양극 파이프의 직경을 도금 사양에 맞춰 조절함 으로써 상기의 문제를 해결할 수 있다.
즉, 양극 파이프의 직경이 클 경우 양극 파이프 표면으로부터 산 부위까지의 거리에 대한 양극 파이프 표면으로부터 골 부위까지의 거리의 비가 상대적으로 크므로 도금 편차가 많이 발생한다. 반대로 양극 파이프의 직경이 작을 경우 양극 파이프 표면으로부터 산 부위까지의 거리에 대한 양극 파이프 표면으로부터 골 부위까지의 거리의 비가 상대적으로 작으므로 고전류 부위와 저전류 부위의 도금 편차가 감소하게 된다. 따라서, 양극 파이프의 직경을 조절하여 산과 골 부위의 편차가 일정한 범위에서 조절될 수 있으며, 필요한 경우 양극 파이프의 직경을 위치별로 변경함으로써 위치에 따라 산과 골 부위의 두께 편차가 필요한 범위 내에서 조절될 수 있다. 또한 전체적인 도금층의 두께는 도금이 수행되는 전류량을 조절하여 제어할 수 있다.
아울러, 본 발명은 양극 파이프의 일정 부분을 차폐하여 나사부의 위치별로 도금층의 두께를 조절할 수 있다. 예를 들어, 양극 파이프 외면의 일정 부분에 테이프 등을 감아 양극 파이프 외면을 부분적으로 차폐할 수 있으며, 차폐된 부분과 도금이 수행될 나사부 사이의 전하 이동이 원활하게 이루어지지 않도록 할 수 있다. 이에 따라 양극 파이프의 차폐된 부분 주위에 있는 나사부의 도금층은 차폐되지 않은 부분에 비하여 얇게 형성된다. 이러한 성질을 이용하여 필요한 부분을 적절히 차폐함으로써 나사부의 위치별로 도금 두께가 제어될 수 있다.
본 발명은 내벽에 도금층이 형성된 가스용기 상부에 나사부를 가공한 후 상기 나사부에 대하여 2차적으로 전기 도금을 수행하는 경우에 일반적으로 사용될 수 있다. 또한 도금층은 부식성 가스 또는 고순도 가스에 대하여 화학적으로 안정한 금속에 의하여 형성될 수 있으며, 일반적으로 니켈에 의하여 도금층이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면 가스 수용부 및 가스 수용부의 상부에 형성된 나사부를 포함하는 고압가스용기의 나사부에 전기 도금을 수행하는 장치에 있어서, 고압가스용기 나사부 도금 장치는 도금액 통로가 형성된 양극 파이프, 양극 파이프 하단에 형성되어 고압가스용기의 가스 수용부로부터 나사부의 하단을 차단하는 하부 실링부, 하부 실링부에 대응하여 외부로부터 나사부의 상단을 차단하여 밀폐된 챔버를 형성하는 상부 실링부 및 파이프 및 챔버에 도금액을 공급하는 도금액 공급부를 구비한다.
본 발명은 도금액을 강제적으로 챔버 내에 공급하여 도금액을 순환시킴으로써, 고압가스용기의 나사부가 순환하는 도금액에 의해 도금될 수 있다. 이에 따라 에어포켓(Air Pocket)의 발생을 억제하여 도금층의 결함을 방지할 수 있고, 이물질이 나사부의 골 부위에 잔존하는 것을 억제할 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명은 양극 파이프의 직경을 변경함으로써 나사부의 산과 골에 형성된 도금층의 두께 분포를 조절할 수 있다. 또한, 본 발명은 양극 파이프의 외면을 부분적으로 차폐함으로써 나사부의 위치별로 도금층의 두께를 조절할 수 있다.
양극 파이프에 형성된 도금액 통로는 나사부 주위에서 도금액이 잘 유동할 수 있도록 하부 실링부의 상측, 즉 나사부의 하측에 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 도금액 통로가 형성됨으로써 도금액 통로를 통해 챔버로 유입되거나 챔버로부터 배출되는 도금액이 나사부의 하단으로부터 나사부의 상단까지 원활하게 유동할 수 있다. 이러한 도금액 통로의 수는 나사부 내부 크기를 고려하여 결정될 수 있다.
또한, 도금액 통로를 통해 챔버 내로 유입된 도금액을 배출시키거나, 챔버 내로 도금액을 유입시키기 위하여 적어도 하나의 도금액 입출구가 형성될 수 있다. 이러한 도금액 입출구는 상부 실링부의 일면에 형성될 수도 있고, 파이프 형상으로 제조되어 양극 파이프의 측면에 형성될 수도 있다. 다만, 도금액 입출구의 형상이나 위치는 상기에 한정되는 것은 아니다.
하부 실링부는 가스 수용부에서 나사부를 차단하여 유동하는 도금액이 가스 수용부로 흘러 들어가지 않게 할 수 있다. 보다 우수한 밀폐 효과를 위하여 하부 실링부는 양극 파이프 하단에 지지대 및 고무편을 포함할 수 있으며, 지지대는 나사부의 내경보다 작은 직경을 가지고, 고무편은 지지대 상측에 위치하며 나사부의 내경보다 큰 직경을 가질 수 있다.
본 발명은 내벽에 도금층이 형성된 가스용기 상부에 나사부를 가공한 후 상기 나사부에 대하여 2차적으로 전기 도금을 수행하는 경우에 일반적으로 사용될 수 있다. 또한 도금층은 부식성 가스 또는 고순도 가스에 대하여 화학적으로 안정한 금속에 의하여 형성될 수 있으며, 일반적으로 니켈에 의하여 도금층이 형성될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 상기 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압가스용기 나사부 도금 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나사부를 확대한 단면도이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 따른 나사부 도금 장치는 양극 파이프(110), 하부 실링부(120), 상부 실링부(130) 및 도금액 공급부(140)를 포함한다. 나사부 도금장치는 고압가스용기(150)의 나사부(154)에 도금을 수행하기 위한 것으로서, 고압가스용기(150)는 가스 수용부(152) 및 나사부(154)를 포함하며, 나사부(154)는 일반적으로 가스 수용부(152)의 상부에 형성된다. 여기서 가스 수용부는 고압가스용기 내부에 가스를 충전하는 공간을 의미할 수 있다.
양극 파이프(110)는 전기 도금 과정에서 양극의 역할을 수행할 뿐만 아니라 내부 공간(112)을 통하여 도금액이 이동할 수 있는 관로의 역할을 수행할 수 있다. 이러한 양극 파이프(110)에는 도금액 통로(114)가 형성된다. 도금액 통로(114)는 나사부(154) 주위에서 도금액이 잘 유동할 수 있도록 나사부(154) 하측에 대응되는 위치 즉, 하부 실링부(120)의 상측에 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 도금액 통로(114)가 형성됨으로써 도금액 통로(114)를 통해 챔버(132)로 유입된 도금액이 나사부(154)의 하단으로부터 나사부(154)의 상단까지 원활하게 유동할 수 있다. 이러한 도금액 통로(114)의 수는 나사부(154) 내부 크기를 고려하여 결정될 수 있다.
또한, 양극 파이프(110) 하단에는 하부 실링부(120)가 형성될 수 있다. 하부 실링부(120)는 가스 수용부(152)로부터 나사부(154)의 하단을 차단하는 역할을 한다. 이러한 하부 실링부(120)는 보다 우수한 밀폐 효과를 위하여 지지대(122) 및 고무편(124)을 포함할 수 있다. 지지대(122)는 나사부(154)의 내경보다 작은 직경을 가질 수 있고, 고무편(124)은 지지대(122) 상측에 위치하며 나사부(154)의 내경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 또한 고무편(124)은 내약품성 및 탄력성이 우수한 소재로 만들어지는 것이 바람직하다.
밀폐된 챔버(132)는 다음의 과정으로 형성될 수 있다. 지지대(122)를 나사부(154) 아래에 위치시킨 후 고무편(124)을 핀셋 등과 같은 도구를 사용하여 지지대(122) 위에 위치시킨다. 지지대(122)와 고무편(124)이 나사부(154) 하단에 위치하게 되면, 양극 파이프(110)를 위로 당겨 고무편(124)이 나사부(154) 하단에 밀착되도록 하고 이 상태를 유지하기 위하여 양극 파이프(110)의 상부를 너트(136) 등을 이용하여 상부 실링부(130)에 고정한다. 이러한 과정을 통하여 나사부(154) 및 양극 파이프(110)를 수용하는 밀폐된 챔버(132)가 형성될 수 있다.
도금액 공급부(140)에서 공급되는 도금액은 양극 파이프(110)의 내부 공간(112)을 통하여 챔버(132)로 제공될 수 있다. 제공된 도금액은 도금액 통로(114)에서 나사부(154)의 하측으로 유입되고 유입된 도금액은 나사부(154)의 하측으로부터 상측으로 이동한 후 도금액 입출구(134)를 통하여 외부로 배출될 수 있다. 본 실시예에서는 상부 실링부(130)의 일면에 형성된 도금액 입출구(134)를 설명하고 있으나, 도금액 입출구(134)의 형상이나 위치는 상기에 한정되는 것은 아니다. 이러한 도금액 입출구(134)의 수는 도금액의 유동 속도 등에 따라 결정될 수 있다.
도금액의 순환 과정 중에 나사부(154) 내벽에는 도금층이 형성될 수 있다. 고무편(124)에 의해 도금액이 가스 수용부(152) 내로 유입되지 않으므로 도금층은 고무편(124) 상부, 즉 나사부(154) 내벽에만 형성될 수 있다. 또한, 고압가스용기(150) 내벽에는 일반적으로 도금층(160)이 1차적으로 형성되어 있으므로, 도 2에서 도시하는 바와 같이 본 실시예에 따른 도금 장치를 이용하여 나사부의 도금을 수행할 경우 도금층의 단절이 발생하지 않는다. 따라서, 고압가스용기 내벽 전체가 도금층에 의하여 보호될 수 있다.
본 발명에 따른 나사부 도금 장치는 상기와 같이 강제적으로 도금액을 챔버(132) 내로 공급함으로써 도금액의 유동을 형성할 수 있고, 유동하는 도금액에 의하여 나사부(154)에 도금층을 형성할 수 있다. 도금액의 강제적 유동으로 인하여 나사부(154)의 골 부위에는 에어포켓(Air Pocket)이 발생하지 않는다. 이에 따라 나사부(154)의 골 부위에는 피트(Pit), 핀홀(Pin Hole) 등의 도금층 결함이 발생하지 않으므로 본 발명에 의할 경우에는 나사부(154)에서 고압가스용기의 원소재와 충전된 가스 사이에 화학 반응이 일어나게 되어 충전된 가스의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 의할 경우에는 도금액의 강제적 유동으로 인하여 미세한 이물질이 강제적으로 외부로 배출되므로 이물질이 포함되지 않은 도금된 나사부 표면을 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압가스용기 나사부 도금 방법을 설 명하기 위한 흐름도이다.
고압가스용기의 일반적인 제조 단계는 다음과 같다. 우선 일단부가 개방된 용기 몸체가 제조된다. 용기 몸체는 폐쇄된 용기 하부를 제조하는 방법에 따라 열간 스피닝에 의한 스펀(Spun) 실린더, 딥 드로잉(Deep Drawing)에 의한 DDI(Deep Drawn & Ironed) 실린더 또는 에르하르트 공법에 의한 빌렛 피어스트(Billet Pierced) 실린더 등으로 제공될 수 있다. 용기 몸체의 하부를 성형한 후 용기 내벽을 도금하는 공정을 수행한다. 바닥이 형성된 용기 몸체에 도금을 수행한 후에는 개방된 상부에 열간 스피닝으로 용기 입구를 성형하게 된다. 그리고 용기 입구에 가스의 충전 및 배출에 사용되는 밸브를 체결할 수 있도록 고압가스용기 상부에 나사 형상으로 나사부가 가공된다.
고압가스용기를 제공하는 단계에서는 상기와 같이 나사부가 가공되고 가스 수용부를 포함하는 고압가스용기가 준비된다(S301). 상기 가스 수용부는 고압가스용기 내부에 가스를 충전하는 공간을 의미한다.
나사부 가공 과정 중 고압가스용기의 상기 가공 부분은 기계가공으로 인하여 깎여 나가게 되므로, 나사부의 내벽에 형성된 도금층 또한 제거된다. 이 경우 밸브를 고압가스용기의 나사부에 체결한다 하더라도 고압가스용기의 나사부와 밸브 사이에 생기는 미세한 틈에서 고압가스용기의 원소재인 철이 가스 수용부에 충전된 부식성 또는 고순도의 고압가스와 화학 반응을 일으키게 된다. 이에 따라 충전된 가스의 기대 특성이 저하될 수 있으므로, 나사부에 대한 추가적 도금 공정이 필요하다. 이를 위하여 우선 도금액 통로가 형성된 양극 파이프를 나사부 내에 위치시 키는 단계(S302)를 수행할 수 있다. 양극 파이프는 전기 도금 과정에서 양극의 역할을 하게 된다.
그리고 도금액을 강제적으로 순화시킬 수 있는 공간을 마련하기 위하여 나사부 및 양극 파이프를 수용하는 밀폐된 챔버를 형성하는 단계(S303)를 수행할 수 있다. 상기의 단계(S303)는 양극 파이프의 하단에 형성된 하부 실링부가 가스 수용부로부터 나사부의 하단을 차단하고, 하부 실링부에 대응하여 형성된 상부 실링부가 외부로부터 나사부의 상단을 차단함으로써 수행될 수 있다.
아울러, 보다 우수한 밀폐가 이루어질 수 있도록 하부 실링부는 양극 파이프 하단에 지지대 및 고무편을 포함할 수 있다. 지지대는 나사부의 내경보다 작은 직경을 가짐으로써, 나사부를 통과하여 가스 수용부에 도달할 수 있다. 고무편은 지지대 상측에 위치하며 나사부의 내경보다 큰 직경을 가짐으로써, 나사부의 하부 턱에 밀착되어 나사부를 가스 수용부로부터 차단할 수 있다. 또한 하부 실링부는 양극 파이프 하단에 형성된 풍선부로 구성될 수 있다. 팽창되기 전의 풍선부는 부피가 작으므로 원활하게 나사부를 통과할 수 있다. 통과한 다음에는 풍선부에 유체를 주입하여 팽창시킴으로써 나사부가 가스 수용부로부터 차단될 수 있다. 이러한 구성을 위하여 양극 파이프 내부에는 풍선부에 유체를 주입할 수 있는 내부 파이프가 추가로 형성될 수 있다.
다음으로 도금액의 유동을 형성하는 단계(S304)가 수행될 수 있다. 상기 단계(S304)에 있어서 도금액의 유동은 도금액 통로가 형성된 양극 파이프 및 챔버를 이용하여 이루어질 수 있다. 즉, 속이 빈 양극 파이프의 내부 통로를 통해 도금 액이 공급되고, 공급된 도금액은 양극 파이프의 일측에 형성된 도금액 통로를 통하여 챔버로 유입될 수 있다. 유입된 도금액은 고압가스용기의 나사부를 따라 이동한 후 챔버의 일측에 형성된 도금액 입출구를 통하여 외부로 배출되게 된다. 반대로, 도금액 입출구를 통하여 도금액이 유입되고, 양극 파이프의 일측 개방구를 통하여 도금액이 외부로 배출될 수도 있다. 또한, 나사부 주위에 도금액이 잘 유동할 수 있도록 양극 파이프는 나사부 내에 위치하게 된다. 그리고 도금액 통로는 나사부 하측에 대응되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
양극 파이프와 나사부 간에 전압 차를 형성하여 도금을 수행하게 된다(S305). 다만, 상기 도금액의 유동을 형성하는 단계(S304)와 상기 도금을 수행하는 단계(S305)는 동시에 수행될 수 있다.
도금을 수행하는 단계(S305)에서 도금층은 1~100㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 나사부는 기계가공으로 인하여 표면에 형성되어 있던 산화피막층 등의 결함이 제거되어 있으므로, 도금층의 두께는 1㎛ 이상, 바람직하게는 20㎛이상으로 형성할 수 있다. 상기의 두께만으로도 기대하는 효과를 얻을 수 있다. 다만 도금층의 두께는 100㎛이하인 것이 바람직하다. 왜냐하면 도금층의 두께가 100㎛를 초과하는 경우 차후 밸브의 장착이 어려워질 수 있기 때문이다.
또한, 도금을 수행하는 단계(S305)에서 도금층을 구현하기 위해 니켈클로라이드 용액이 사용될 수 있으며, 상기 용액 중 니켈클로라이드의 농도는 50~500g/L, 붕산의 농도는 5~50g/L가 되도록 하고, pH는 0.5~6.5, 사용온도는 20~95℃ 그리고 사용전압은 3~20V가 유지되도록 하는 것이 유리하다. 그리고 도금 층을 구현하기 위해 니켈설페이트 용액이 사용될 수 있으며, 상기 용액 중 니켈설페이트의 농도는 100~500g/L, 붕산의 농도는 5~50g/L, 니켈클로라이드의 농도는 2~80g/L가 되도록 하고, pH는 1~6.5, 사용온도는 20~95℃ 그리고 사용전압은 3∼20V가 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 아울러, 도금층을 구현하기 위해 니켈설퍼메이트 용액이 사용될 수 있으며, 상기 용액 중 니켈설퍼메이트의 농도는 100~500g/L, 붕산의 농도는 5~50g/L, 니켈클로라이드의 농도는 2~80g/L가 되도록 하고, pH는 1~6.5, 사용온도는 20~95℃ 그리고 사용전압은 3~20V가 유지되도록 하는 것이 좋다. 뿐만 아니라, 도금층을 구현하기 위해 니켈플루오보레이트 용액이 사용될 수 있으며, 상기 용액 중 니켈플루오보레이트의 농도는 40~500g/L, 붕산의 농도는 5~50g/L가 되도록 하고, pH는 1~6.5, 사용온도는 20~95℃ 그리고 사용전압은 3~20V가 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압가스용기 나사부 도금 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 나사부 도금장치는 양극 파이프(410), 하부 실링부(420), 상부 실링부(430) 및 도금액 공급부(440)를 포함한다.
나사부(454)의 상단에는 외부로부터 나사부(454)의 상단을 차단하는 상부 실링부(430)가 형성될 수 있다. 하부 실링부(420)와 상부 실링부(430)에 의하여 도금액이 유동할 수 있는 밀폐된 챔버(432)가 형성될 수 있다. 밀폐된 챔버(432) 내로 도금액을 공급하는 도금액 공급부(440)는 도금액을 저장하는 탱크, 도금액을 밀 어내는 펌프 및 탱크로부터 챔버(432)를 연결하는 관로(442)로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서는 관로(442)가 양극 파이프(410)의 상측 개방구에 연결되나 관로(442)와 연결되는 구성은 이에 한정되지 않는다.
도금액 공급부(440)에서 공급되는 도금액은 양극 파이프(410)의 내부 공간(412)을 통하여 챔버(432)로 제공될 수 있다. 제공된 도금액은 도금액 통로(414)에서 나사부(454)의 하측으로 유입되고 유입된 도금액은 나사부(454)의 하측으로부터 상측으로 이동한 후 도금액 입출구(434)를 통하여 외부로 배출될 수 있다. 본 실시예에서는 파이프 형상으로 제조되어 양극 파이프(410)의 측면에 형성된 도금액 입출구(434)를 설명하고 있으나, 도금액 입출구의 형상이나 위치는 상기에 한정되는 것은 아니다. 이러한 도금액의 순환 과정 중에 나사부(454) 내벽에는 도금층이 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압가스용기 나사부 도금 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 하부 실링부는 양극 파이프(510) 하단에 형성된 풍선부(520)로 이루어질 수 있으며, 양극 파이프(510) 내부에는 풍선부(520)에 유체를 주입할 수 있는 내부 파이프(516)가 형성될 수 있다.
팽창되기 전의 풍선부(520)는 부피가 작으므로 원활하게 나사부(554)를 통과할 수 있다. 통과한 다음에는 풍선부(520)에 유체를 주입하여 풍선부(520)를 팽창시킴으로써 나사부(554)가 가스 수용부(552)로부터 차단될 수 있다. 상기의 풍선부(520)는 내약품성, 유연성, 탄력성 및 내구성이 우수한 소재로 만들어지는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 위하여 양극 파이프(510) 내부에는 풍선부(520)에 유체를 주입할 수 있는 내부 파이프(516)가 추가로 형성될 수 있다.
밀폐된 챔버(532)는 다음의 과정으로 형성될 수 있다. 양극 파이프(510) 하단에 구비된 풍선부(520)를 나사부(554) 아래에 위치시킨 후 내부 파이프(516)를 통해 풍선부(520) 내부로 유체를 주입함으로써 풍선부(520)를 팽창시킨다. 풍선부(520)가 팽창된 이후에는 양극 파이프(510)를 위로 당겨 풍선부(520)가 나사부(554) 하단에 밀착되도록 하며, 풍선부(520)가 팽창된 상태를 유지할 수 있도록 내부 파이프(516)의 상단 개방구를 밀폐한다. 그리고 상기의 상태를 유지하기 위하여 양극 파이프(510) 상부를 너트(536) 등을 이용하여 상부 실링부(530)에 고정한다. 이러한 과정을 통하여 나사부(554) 및 양극 파이프(510)를 수용하는 밀폐된 챔버(532)가 형성될 수 있다.
또한, 양극 파이프(510)는 내부 파이프(516)보다 짧게 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의해 양극 파이프(510) 내부를 통해 공급되는 도금액이 도금액 통로(514)를 통하여 나사부(554)의 하부로 유입될 수 있다.
도금액 공급부에서 공급되는 도금액은 양극 파이프(510)의 내부 공간(512)을 통하여 챔버(532)로 제공될 수 있으며, 제공된 도금액은 도금액 통로(514)를 거쳐 도금액 입출구(534)를 통하여 외부로 배출될 수 있다. 이러한 도금액의 순환 과정 중에 나사부(554) 내벽에는 도금층이 형성될 수 있다. 본 실시예에 따른 고압가스용기(550) 내벽의 도금층에는 단절이 발생하지 않는다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 고압가스용기 나사부 도금 방법 및 도금 장치는 가스 수용부 및 나사부를 포함하는 고압가스용기의 내벽 전체에 대하여 단절이 없는 도금층을 형성함으로써 부식성 가스 또는 고순도 가스의 고유 특성을 유지할 수 있는 고압가스용기를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 고압가스용기 나사부 도금 방법 및 도금 장치는 도금액을 강제적으로 순환시켜 도금을 수행하므로 에어포켓(Air Pocket)의 발생을 억제하여 나사부에 형성된 도금층의 결함을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 고압가스용기 나사부 도금 방법 및 도금 장치는 골 부위에 고립된 이물질을 외부로 배출시키므로 이물질이 포함되지 않은 도금된 나사부 표면을 얻을 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 고압가스용기 나사부 도금 방법 및 도금 장치는 양극 파이프의 직경을 변경함으로써 나사부의 산과 골에 형성된 도금층의 두께 분포를 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 고압가스용기 나사부 도금 방법 및 도금 장치는 양극 파이프의 외면을 부분적으로 차폐하여 양극 파이프와 나사부 사이의 전하 이동을 방해함으로써 나사부의 위치별로 도금 두께를 조절할 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (22)

  1. 가스 수용부 및 상기 가스 수용부의 상부에 형성된 나사부를 포함하는 고압가스용기를 제공하는 단계;
    도금액 통로가 형성된 양극 파이프를 상기 나사부 내에 위치시키는 단계;
    상기 나사부 및 상기 양극 파이프를 수용하는 밀폐된 챔버를 형성하는 단계;
    상기 챔버 내에 도금액의 유동을 형성하는 단계; 및
    상기 양극 파이프와 상기 나사부 간에 전압 차를 형성하여 도금을 수행하는 단계;를 구비하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버를 형성하는 단계는 상기 양극 파이프의 하단에 형성된 하부 실링부가 상기 가스 수용부로부터 상기 나사부의 하단을 차단하고, 상기 하부 실링부에 대응하여 형성된 상부 실링부가 외부로부터 상기 나사부의 상단을 차단하여 상기 챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도금액의 유동을 형성하는 단계는 상기 도금액을 상기 도금액 통로에서 상기 챔버 내로 유입되도록 하여 상기 양극 파이프 주변에서 상기 도금액의 유 동을 형성하는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도금액의 유동을 형성하는 단계는 상기 도금액을 상기 챔버에서 상기 도금액 통로로 유입되도록 하여 상기 양극 파이프 주변에서 상기 도금액의 유동을 형성하는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 하부 실링부는 상기 양극 파이프 하단에 지지대 및 고무편을 포함하며, 상기 지지대는 상기 나사부의 내경보다 작은 직경을 가지고, 상기 고무편은 상기 지지대 상측에 위치하며 상기 나사부의 내경보다 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 하부 실링부는 상기 양극 파이프 하단에 형성된 풍선부를 포함하며, 상기 양극 파이프 내부에는 상기 풍선부에 유체를 주입할 수 있는 내부 파이프가 형성된 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도금을 수행하는 단계에서 도금층은 1~100㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도금을 수행하는 단계에서 상기 도금층을 구현하기 위해 니켈클로라이드 용액이 사용되며, 상기 용액 중 니켈클로라이드의 농도는 50~500g/L, 붕산의 농도는 5~50g/L가 되도록 하고, pH는 0.5~6.5, 사용온도는 20~95℃ 그리고 사용전압은 3~20V가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도금을 수행하는 단계에서 상기 도금층을 구현하기 위해 니켈설페이트 용액이 사용되며, 상기 용액 중 니켈설페이트의 농도는 100~500g/L, 붕산의 농도는 5~50g/L, 니켈클로라이드의 농도는 2~80g/L가 되도록 하고, pH는 1~6.5, 사용온도는 20~95℃ 그리고 사용전압은 3∼20V가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 도금을 수행하는 단계에서 상기 도금층을 구현하기 위해 니켈설퍼메이트 용액이 사용되며, 상기 용액 중 니켈설퍼메이트의 농도는 100~500g/L, 붕산의 농도는 5~50g/L, 니켈클로라이드의 농도는 2~80g/L가 되도록 하고, pH는 1~6.5, 사 용온도는 20~95℃ 그리고 사용전압은 3~20V가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 도금을 수행하는 단계에서 상기 도금층을 구현하기 위해 니켈플루오보레이트 용액이 사용되며, 상기 용액 중 니켈플루오보레이트의 농도는 40~500g/L, 붕산의 농도는 5~50g/L가 되도록 하고, pH는 1~6.5, 사용온도는 20~95℃ 그리고 사용전압은 3~20V가 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 양극 파이프의 직경을 변경하여 상기 나사부의 산과 골에 형성된 상기 도금층의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 양극 파이프의 외면을 부분적으로 차폐하여 상기 나사부의 위치별로 도금층의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 고압가스용기를 제공하는 단계는 내벽에 도금층이 형성된 상기 고압 가스용기를 제공하는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 방법.
  15. 가스 수용부 및 상기 가스 수용부의 상부에 형성된 나사부를 포함하는 고압가스용기의 상기 나사부에 전기 도금을 수행하는 장치에 있어서,
    도금액 통로가 형성된 양극 파이프;
    상기 양극 파이프 하단에 형성되어 상기 고압가스용기의 가스 수용부로부터 상기 나사부의 하단을 차단하는 하부 실링부;
    상기 하부 실링부에 대응하여 외부로부터 상기 나사부의 상단을 차단하여 밀폐된 챔버를 형성하는 상부 실링부; 및
    상기 파이프 및 상기 챔버에 도금액을 공급하는 도금액 공급부;
    를 구비하는 고압가스용기 나사부 도금 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 도금액 통로는 상기 나사부 하측에 대응되는 위치에 형성되고, 상기 상부 실링부의 일면에는 도금액 입출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 도금액은 상기 도금액 통로를 통해 상기 챔버 내로 유입되고, 유입된 상기 도금액은 상기 도금액 입출구를 통해 외부로 배출됨으로써, 상기 양극 파이프 주변에 상기 도금액의 유동이 형성되는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 도금액은 상기 챔버에서 상기 도금액 통로로 유입되고, 유입된 상기 도금액은 상기 양극 파이프의 개방구를 통해 외부로 배출됨으로써, 상기 양극 파이프 주변에 상기 도금액의 유동이 형성되는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 하부 실링부는 상기 양극 파이프 하단에 지지대 및 고무편을 포함하며, 상기 지지대는 상기 나사부의 내경보다 작은 직경을 가지고, 상기 고무편은 상기 지지대 상측에 위치하며 상기 나사부의 내경보다 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 하부 실링부는 상기 양극 파이프 하단에 형성된 풍선부를 포함하며 상기 양극 파이프 내부에는 상기 풍선부에 유체를 주입할 수 있는 내부 파이프가 형성된 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 장치.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 양극 파이프의 직경을 변경하여 상기 나사부의 산과 골에 형성된 상기 도금층의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 장치.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 양극 파이프의 외면을 부분적으로 차폐하여 상기 나사부의 위치별로 도금층의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 고압가스용기 나사부 도금 장치.
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