KR100925618B1 - Electolyric tin plating process using insolulble anode - Google Patents

Electolyric tin plating process using insolulble anode Download PDF

Info

Publication number
KR100925618B1
KR100925618B1 KR1020020084699A KR20020084699A KR100925618B1 KR 100925618 B1 KR100925618 B1 KR 100925618B1 KR 1020020084699 A KR1020020084699 A KR 1020020084699A KR 20020084699 A KR20020084699 A KR 20020084699A KR 100925618 B1 KR100925618 B1 KR 100925618B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tin
plating solution
tin plating
electrolytic reduction
electroplating
Prior art date
Application number
KR1020020084699A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20040058475A (en
Inventor
김태엽
진영술
박현
이상철
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020020084699A priority Critical patent/KR100925618B1/en
Publication of KR20040058475A publication Critical patent/KR20040058475A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100925618B1 publication Critical patent/KR100925618B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/30Electroplating: Baths therefor from solutions of tin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/12Process control or regulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D21/00Processes for servicing or operating cells for electrolytic coating
    • C25D21/16Regeneration of process solutions
    • C25D21/18Regeneration of process solutions of electrolytes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614Strips or foils
    • C25D7/0635In radial cells

Abstract

본 발명은 불용성 양극을 이용하는 전기주석도금공정에 관한 것이다.The present invention relates to an electro tin plating process using an insoluble anode.

본 발명은, 주석도금액을 산소와 함께 주석용해조로 공급하여 그 주석용해조에 장입되는 주석입자와 산화반응시킴으로써 주석도금액에 주석이온을 공급하는 단계와, 이어 상기 주석용해조로부터 도금액저장조로 제공되는 주석도금액에서 전해환원반응이 발생되도록, 그 주석도금액에 침지된 전극수단에 소정의 직류전압을 인가하는 단계와, 상기 주석도금액을 전기도금조로 제공하고 상기 전기도금조 내에서 음극으로 대전된 강판을 상기 주석도금액에 침적시키고 상기 불용성 양극을 이용하여 주석도금액 중 주석이온을 상기 강판 표면에 전착시키는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 주석도금액에 인가되는 소정의 직류전압은 상기 전극수단 중 음극의 평형전위와 주석전착반응이 시작되는 전위 사이의 범위 내에서 유지된다.The present invention is to supply tin ions to the tin plating solution by supplying the tin plating solution with oxygen to the tin melting tank and oxidizing and reacting with the tin particles charged in the tin melting tank, and then providing the tin ions to the plating solution storage tank from the tin melting tank. Applying a predetermined DC voltage to the electrode means immersed in the tin plating solution, so that an electrolytic reduction reaction occurs in the tin plating solution, providing the tin plating solution to an electroplating bath and charging the cathode in the electroplating bath. Immersing the prepared steel sheet in the tin plating solution and depositing tin ions in the tin plating solution on the surface of the steel sheet using the insoluble anode. Here, the predetermined DC voltage applied to the tin plating solution is maintained within a range between the equilibrium potential of the negative electrode of the electrode means and the potential at which the tin electrodeposition reaction starts.

본 발명의 전기주석도금방법에 따르면, 주석도금액에서 슬러지 발생의 원인되는 산소를 신속히 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 슬러지 발생과정의 주석이온을 산화반응을 억제하여 슬러지형성을 효과적으로 방지할 수 있다.According to the electro-tin plating method of the present invention, not only can the oxygen which causes sludge generation from the tin plating solution can be removed quickly, but also the tin ions in the sludge generation process can be prevented from effectively inhibiting the sludge formation.

불용성 전극, 전기주석도금공정, 슬러지, 전해환원반응Insoluble electrode, electro tin plating process, sludge, electrolytic reduction reaction

Description

불용성 양극을 이용한 전기주석도금방법{ELECTOLYRIC TIN PLATING PROCESS USING INSOLULBLE ANODE}Electroplating method using insoluble anodes {ELECTOLYRIC TIN PLATING PROCESS USING INSOLULBLE ANODE}

도1은 종래의 불용성 양극을 이용한 전기주석도금장치의 일형태를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing one embodiment of an electro-tin plating apparatus using a conventional insoluble anode.

도2a는 본 발명의 일실시형태에 따른 전기주석도금장치의 일부 구성도이다.2A is a schematic view of a part of an electroplating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도2b는 본 발명에 채용될 수 있는 전해환원장치의 구성단면도이다.Fig. 2B is a cross sectional view of the electrolytic reduction apparatus that can be employed in the present invention.

도3은 주석도금액에 대한 도금액 온도에 따른 음극분극곡선이다.3 is a cathode polarization curve according to the plating solution temperature for the tin plating solution.

도4는 본 발명의 일실시형태에 따른 전기주석도금장치를 나타내는 개략도이다.4 is a schematic diagram showing an electroplating apparatus according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>

121: 전기도금조 122: 불용성 양극121: electroplating bath 122: insoluble anode

123: 강판 124: 도금액 저장조123: steel sheet 124: plating liquid storage tank

127: 주석용해조 40,140,150: 전해환원장치127: tin melting tank 40, 140, 150: electrolytic reduction apparatus

본 발명은 불용성 양극을 이용하는 전기주석도금공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전해환원반응을 이용하여 순환 도금액에서 용존산소를 제거하고 주석이온의 산화반응을 억제함으로써 슬러지발생을 방지할 수 있는 전기주석도금방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an electro tin plating process using an insoluble anode, and more particularly, electro tin that can prevent sludge generation by removing dissolved oxygen from a circulating plating solution and suppressing oxidation of tin ions using an electrolytic reduction reaction. It relates to a plating method.

일반적으로, 주석은 인체에 무해하고 약산성 및 알칼리 용액에 대한 내식성이 강한 금속으로서, 전기주석도금공정을 이용하여 저탄소강 등의 강판 표면에 소정의 두께로 도금되어 주석도금강판의 형태로 널리 이용되고 있다.
In general, tin is a metal which is harmless to human body and has strong corrosion resistance against weak acid and alkali solution, and is widely used in the form of tin plated steel plate by being plated to a predetermined thickness on the surface of steel sheet such as low carbon steel using an electro tin plating process. .

여기서 사용되는 전기주석도금공정은 주석이온의 보급방식에 따라 크게 가용성 양극을 이용하는 전기주석도금공정과 불용성 양극을 이용하는 전기도금주석공정으로 분류할 수 있다. 가용성 양극을 이용하는 전기주석도금공정은, 주석막대 또는 주석판으로 이루어진 양극을 사용하여, 음극에 연결된 피도금 강판에 전착될 주석이온을 공급하는 방식으로, 이러한 공정에서는, 강판에 전착되는 주속이온만큼 양극은 소모되며, 계속적으로 양극을 교체해야 하는 번거로움이 있다. The electro tin plating process used here can be broadly classified into an electro tin plating process using a soluble anode and an electroplating tin process using an insoluble anode according to the diffusion method of tin ions. An electro tin plating process using a soluble anode uses a cathode consisting of a tin rod or a tin plate to supply tin ions to be electrodeposited onto the plated steel plate connected to the cathode. Is consumed and hassle to change the anode continuously.

이와 달리, 주석 전기도금액에 대해 불활성인 백금(Pt), 이리듐산화물(IrO2) 표면을 갖는 티타늄(Ti)으로 이루진 불용성 양극을 마련하고 별도의 주석용해조를 통해 전기도금액에 주석이온을 용해시켜 보급하는 방법이 있다. 이 방법을 일반적으로 불용성 양극(insoluble anode)을 이용하는 전기주석도금공정이라 한다. In contrast, an insoluble anode made of titanium (Ti) having a surface of platinum (Pt) and iridium oxide (IrO 2 ) which is inert to the tin electroplating solution is prepared, and tin ions are added to the electroplating solution through a separate tin melting tank. There is a method of dissolving and replenishing. This method is commonly referred to as an electroplating process using an insoluble anode.

불용성 양극을 이용한 전기주석도금공정에서는, 가용성 양극을 이용한 공정 과 달리, 소모되는 주석양극을 교체해주는 작업이 요구되지 않으므로, 높은 생산성이 보장될 뿐만 아니라, 고속공정이 요구되는 실제 전기도금설비를 구현하는데 적합하다는 장점이 있다.In the process of electro tin plating using insoluble anode, unlike the process using soluble anode, it is not required to replace the consumed tin anode, which ensures high productivity and realizes the actual electroplating equipment requiring high speed process. It has the advantage of being suitable for

이러한 공정을 구현하기 위한 불용성 양극시스템은 주석이온을 보급하기 위한 별도의 주석용해장치에 따라서 유동층반응조(fluidized bed reactor)를 이용하는 시스템과, 이온교환막(ion exchange membrane)을 이용하는 시스템으로 분류할 수 있다. 유동층반응조를 이용하는 시스템의 대표적인 예로 미국특허등록공보 4,181,580호에 기재된 시스템이 있다. 이러한 유동층반응조를 이용한 불용성 양극전기도금시스템의 일형태는 도1에 도시되어 있다.The insoluble anode system for implementing such a process can be classified into a system using a fluidized bed reactor and a system using an ion exchange membrane according to a separate tin dissolving device for distributing tin ions. . A representative example of a system using a fluidized bed reactor is the system described in US Pat. No. 4,181,580. One type of insoluble anode electroplating system using such a fluidized bed reactor is shown in FIG.

도1을 참조하면, 불용성 양극 전기도금시스템은 도금반응조(1)와 도금액저장조(4) 및 유동층반응조(7)를 구비한다. Referring to Fig. 1, an insoluble anode electroplating system includes a plating reaction tank 1, a plating liquid storage tank 4, and a fluidized bed reaction tank 7.

상기 도금반응조(1)은 주석이온이 용해된 전기주석도금액으로 채워지며, 불용성 양극(2)과, 음극에 연결된 피도금 강판(3)을 구비한다. 상기 유동층반응조(7)의 내부에는 하부에 티타늄성분으로 이루어진 다공성 판(10a)과 그 다공성 판(10a)에 지지되는 유동층(19)이 마련된다. The plating reaction tank 1 is filled with an electro tin plating solution in which tin ions are dissolved, and includes an insoluble anode 2 and a plated steel plate 3 connected to the cathode. Inside the fluidized bed reaction tank 7 is provided a porous plate 10a made of titanium and a fluidized bed 19 supported by the porous plate 10a.

상기 유동층반응조(7)는 주석도금공정에서 사용되는 주석이온을 도금액 중에 보급하는 역할을 한다. 상기 유동층반응조(7)의 상부에 배치된 호퍼(11)를 통해, 금속 주석입자를 상기 유동층반응조(7)에 제공하고, 도금액저장조(14)의 도금액(17)이 펌프(15)와 밸브(18)의 조작에 의해, 유동층반응조(7)를 향하게 된다. 통상의 산성용액인 도금액에서 주석의 용해반응이 발생하도록, 유동층반응조(7)의 하부에 마련된 산소공급부(8)와 밸브(6)를 이용하여 도금액에 적정량의 산소를 공급하여 용존산소의 농도를 증가시킨다. 이러한 용존산소를 포함하는 도금액은 유동층반응조(7)에서 하기 화학식 1의 반응과 같이 금속 주석입자를 용해시킬 수 있다. The fluidized bed reaction tank 7 serves to replenish tin ions used in the tin plating process in the plating solution. Through the hopper 11 disposed above the fluidized bed reaction tank 7, metal tin particles are provided to the fluidized bed reaction tank 7, and the plating liquid 17 of the plating liquid storage tank 14 is provided with a pump 15 and a valve ( By the operation of 18), the fluidized bed reaction tank 7 is directed. In order to cause the dissolution reaction of tin in the plating solution, which is a normal acidic solution, the oxygen supply unit 8 and the valve 6 provided at the lower portion of the fluidized bed reaction tank 7 are supplied with an appropriate amount of oxygen to the concentration of dissolved oxygen. Increase. The plating liquid containing such dissolved oxygen may dissolve the metal tin particles in the fluidized bed reaction tank 7 as in the reaction of Formula 1 below.

2Sn + O2 + 4H+ ---> 2Sn2+ + 2H2O 2Sn + O 2 + 4H + ---> 2Sn 2+ + 2H 2 O

이와 같이 주석이온이 보급된 도금액은 침전기(16)와 필터(12)를 통해 도금액저장조(4)에 공급되고, 펌프(5)에 의해 도금액저장조(4)과 도금반응조(1)사이를 순환한다. 도금액순환과정을 통해, 하기 화학식 2와 같이 상기 도금반응조(1)에서 주석도금액 중에 용해되었던 주석이온성분은 음극인 강판에 도금되고, 양극에서는 단지 산소만 발생하게 된다. The plating liquid in which tin ions are supplied in this way is supplied to the plating liquid storage tank 4 through the settler 16 and the filter 12, and is circulated between the plating liquid storage tank 4 and the plating reaction tank 1 by the pump 5. do. Through the plating solution circulation process, the tin ions component dissolved in the tin plating solution in the plating reaction tank 1 is plated on the steel plate as the negative electrode, and only oxygen is generated at the positive electrode.

2Sn2+ + 4e ---> 2Sn (음극)2Sn 2+ + 4e ---> 2Sn (cathode)

2H2O ---> O2 + 4H+ + 4e (양극)2H 2 O ---> O 2 + 4H + + 4e (anode)

상기 불용성 양극을 이용한 주석도금공정에서는, 화학식 1과 같이, 외부에서 취입되는 산소공급량을 조절함으로써 주석이온의 용해량을 제어할 수 있다. 하지만, 통상의 도금조건에서 취입된 산소의 이용효율, 즉 취입한 산소량 중 상기 반응에 참여하는 산소량의 비율은 최대 약 70%수준이며, 반응에 참여하지 않은 산소에 의해 부수적인 반응이 야기할 수 있다. In the tin plating process using the insoluble anode, the dissolution amount of tin ions can be controlled by adjusting the oxygen supply amount blown from the outside, as shown in the formula (1). However, the utilization efficiency of the oxygen blown under normal plating conditions, that is, the ratio of the amount of oxygen taking part in the reaction up to about 70%, can be caused by an additional reaction by oxygen not participating in the reaction. have.

주석용해반응에 참여하지 않은 산소의 대부분은 도금액에 용해되지 못하고 다시 대기로 방출되지만, 그 중 일부는 도금액 중의 주석 2가 이온(Sn2+)을 산화시켜 주석 4가 이온 (Sn4+)을 생성하고, 최종적으로는 SnO2 주석산화물인 슬러지(sludge)를 형성한다. Most not involved in the tin dissolved oxygen is a reaction does not dissolve in the plating solution again, but released to the atmosphere, some of which are 4 tin ion to the tin plating solution 2 in the oxidizing ion (Sn 2+) (Sn 4+) And finally form a sludge which is SnO 2 tin oxide.

이와 같은 슬러지발생율을 살펴보면, 가용성 양극을 사용하는 전기 주석도금 공정에서는 통상 3% 내외인데 반해, 불용성 양극을 이용하는 전기 주석도금 공정에서는 6~8%(실제 공정에서는 10%이상임)로 매우 높은 것으로 알려져 있다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 취입한 산소중 주석 입자의 용해반응에 참여하지 못한 잔류한 용존산소에 의해 도금액 중 주석 2가 이온의 산화반응이 일어나기 때문이다.
The sludge generation rate is about 3% in the electro tin plating process using a soluble anode, while it is known to be 6-8% (more than 10% in the actual process) in the electro tin plating process using an insoluble anode. have. This is because the oxidation reaction of tin divalent ions in the plating solution occurs due to the remaining dissolved oxygen which does not participate in the dissolution reaction of the tin particles in the oxygen blown as described above.

주석용해반응에 참여하는 산소뿐만 아니라, 화학식2의 양극반응에 의해 발생되는 산소도 주석이온의 산화를 야기할 수 있다. 전기도금조 내의 양극에서 발생한 미세한 산소기포가 도금액에 용해될 수 있으며, 그 용해된 산소가 앞서 설명한 용존산소와 같이 주석 2가 이온을 산화시켜 슬러지를 형성할 수 있다.In addition to oxygen participating in the tin dissolution reaction, oxygen generated by the anodic reaction of Formula 2 may also cause oxidation of tin ions. Fine oxygen bubbles generated at the anode in the electroplating tank may be dissolved in the plating solution, and the dissolved oxygen may oxidize tin divalent ions like the dissolved oxygen described above to form sludge.

이러한 과정에서 발생되는 도금액 중의 슬러지는, 비교적 고가인 주석을 불필요하게 소모시킬 뿐 만 아니라, 도금액의 점도를 증가시켜 강대의 이송을 위한 각종 롤이나 공급배관에 마찰을 일으켜 손상을 줄 수 있다. 또한, 슬러지 성분이 롤과 강판 사이에서 압착되어 표면결함을 유발시킬 수 있으며, 불용성 양극의 피복 층을 마모시켜 고가인 불용성 양극의 수명을 저하시킬 수 있다는 심각한 문제가 있다. Sludge in the plating liquid generated in this process not only consumes relatively expensive tin, but also increases the viscosity of the plating liquid, which may cause damage to friction of various rolls or supply pipes for transferring steel strips. In addition, there is a serious problem that the sludge component may be compressed between the roll and the steel sheet to cause surface defects, and wear of the coating layer of the insoluble anode may reduce the life of the expensive insoluble anode.

상기한 슬러지발생 문제를 해결하기 위한 종래의 기술로, 미국등록특허 제5,296,128호에서는 메탄술폰산계 도금액에서 주석 2가 이온의 산화를 방지하기 위하여 갈릭산을 첨가하는 방법을 제시하고 있으며, 미국등록특허 제4,981,564호에서는 도금액에 주석의 산화를 방지하기 위해, 하드로키닌 술포네이트, 1-페닐-3-피롤조리디논, 4-알킬화 1-페닐-3-피롤조리디논 등의 산화방지제를 첨가하는 방법을 제안하고 있다. As a conventional technique for solving the sludge generation problem, US Patent No. 5,296,128 proposes a method of adding gallic acid to prevent the oxidation of tin divalent ions in a methanesulfonic acid-based plating solution, US Patent In No. 4,981,564, a method of adding an antioxidant such as hardokinine sulfonate, 1-phenyl-3-pyrrolidinone, and 4-alkylated 1-phenyl-3-pyrrolidinone to prevent oxidation of tin to the plating solution. Is proposing.

하지만, 도금액의 화학적 조성이 복잡해져 공정제어가 곤란할 뿐만 아니라, 새로이 첨가되는 물질이 기본적인 도금액이 상이하여 도금반응에 악영향을 줄 수 있다는 문제가 있다.
However, the chemical composition of the plating liquid is complicated, which makes it difficult to control the process, and there is a problem that the newly added material may adversely affect the plating reaction because the basic plating liquid is different.

또한, 미국 특허 제 4,432,844호에서는 도금액 중의 주석 4가 이온을 제거하기 위하여 반응 표면적이 넓은 주석판이나 파우더를 도금액에 넣고 별도의 가열장치를 이용하여 80℃이상으로 가열하는 방법을 제안하며, 또한, 다른 종래기술에서는 상기 언급한 이온교환 멤브레인을 구비한 전해설비를 이용하여 슬러지발생을 억제하는 방안을 제시하고 있다. In addition, US Pat. No. 4,432,844 proposes a method in which a tin plate or powder having a wide reaction surface area is placed in a plating solution and heated to 80 ° C. or higher using a separate heating device to remove tin tetravalent ions in the plating solution. The prior art proposes a method for suppressing sludge generation by using the above-described electrolytic equipment having an ion exchange membrane.

그러나, 80℃이상의 고온으로 가열하기 위한 추가적인 가열조 또는 이온교환막과 같이, 별도의 추가적인 설비가 요구되어 비용이 증가할 뿐만 아니라, 주석용해조로부터 발생된 산소를 신속히 제거할 수 없으므로, 슬러지발생을 억제하는 근 본적인 방안으로 실용화되지 못하고 있다.
However, as additional heating facilities or ion exchange membranes for heating to a high temperature of 80 ° C. or higher, additional equipment is required, not only increase the cost, but also suppress the sludge generation since oxygen cannot be removed from the tin melting tank quickly. It has not been put into practical use as a fundamental solution.

따라서, 당 기술분야에서는, 불용성 양극을 이용한 전기주석공정에서 보다 저렴하면서 간단한 방식으로 주석용해조 및 양극에서 발생된 용존산소를 신속히 제거하고 주석이온의 산화현상을 방지함으로써 슬러지 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 새로운 도금방법이 강하게 요구되어 왔다.
Accordingly, in the art, sludge generation can be effectively suppressed by quickly removing dissolved oxygen generated in the tin melting tank and the anode and preventing oxidation of tin ions in a cheaper and simpler manner in an electro tin process using an insoluble anode. New plating methods have been strongly demanded.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로, 그 목적은, 주석이온의 산화반응을 억제하기 위해서, 순환중인 도금액에 소정의 직류전압을 인가하여 전해환원반응을 실시하여 주석용해조 및 양극에서 발생되는 용존산소를 신속히 제거하는, 새로운 전기주석도금방법을 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to apply an electrolytic reduction reaction by applying a predetermined DC voltage to a plating solution in circulation in order to suppress oxidation reaction of tin ions. And a new electroplating method for quickly removing dissolved oxygen generated at the anode.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은, 불용성 양극을 구비한 전기도금시스템에서 전기도금하는 방법에 있어서, 주석도금액을 산소와 함께 주석용해조로 공급하여 그 주석용해조에 장입되는 주석입자와 산화반응시킴으로써 주석도금액에 주석이온을 공급하는 제1 단계와, 상기 주석용해조로부터 도금액저장조로 제공되는 주석도금액에서 전해환원반응이 발생되도록, 그 주석도금액에 침지된 전극수단에 소정의 직류전압을 인가하는 제2 단계와, 상기 주석도금액을 전기도금조로 제공하고 상기 전기도금조 내에서 음극으로 대전된 강판을 상기 주석도금액에 침적시키고 상기 불용성 양극을 이용하여 주석도금액 중 주석이온을 상기 강판 표면에 전착시키는 제3 단계를 포함하며, 상기 주석도금액에 인가되는 소정의 직류전압은 상기 전극수단 중 음극의 평형전위와 주석전착반응이 시작되는 전위 사이의 범위 내에서 유지되는 전기주석도금방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention, in the method of electroplating in an electroplating system having an insoluble anode, the tin plating solution is supplied together with oxygen to the tin melting tank and oxidized tin particles and charged in the tin melting tank The first step of supplying tin ions to the tin plating liquid by reacting with each other, and a predetermined direct current voltage on the electrode means immersed in the tin plating liquid so that an electrolytic reduction reaction occurs in the tin plating liquid provided from the tin melting tank to the plating liquid storage tank. In the second step of applying the tin plating solution to the electroplating tank, and the steel plate charged as a negative electrode in the electroplating tank is deposited in the tin plating solution and the tin ion in the tin plating solution using the insoluble anode And a third step of electrodepositing the surface of the steel sheet, wherein a predetermined DC voltage applied to the tin plating liquid is the number of electrodes. The present invention provides an electro-tin plating method which is maintained within a range between the equilibrium potential of the cathode and the potential at which the tin electrodeposition reaction starts.

본 발명의 일 실시형태에서는 상기 주석용해조 배출구에서 별도의 전해환원장치를 마련하여 주석용해반응에 참여했던 산소를 신속히 제거할 수 있다.
In one embodiment of the present invention, by providing a separate electrolytic reduction apparatus at the tin melting tank discharge port it is possible to quickly remove oxygen that participated in the tin melting reaction.

본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 상기 강판 표면에 전착시키는 제3 단계 후에, 상기 전기도금조로부터 배출되어 순환되는 주석 도금액에서 산소를 제거하기 위해, 그 주석 도금액에 침지된 전극수단에 소정의 직류전압을 인가하는 제4 단계를 더 포함할 수 있다. 이로써, 전기도금조의 양극반응에서 발생된 산소도 신속히 제거할 수 있는 방안을 제공한다.
In a preferred embodiment of the present invention, after the third step of electrodeposition on the surface of the steel sheet, a predetermined direct current voltage is applied to the electrode means immersed in the tin plating liquid to remove oxygen from the tin plating liquid discharged from the electroplating bath and circulated. The method may further include applying a fourth step. This provides a way to quickly remove the oxygen generated in the anode reaction of the electroplating tank.

또한, 산소의 전해환원반응에 사용되는 전극수단 중 하나는 동일한 겉보기면적에 대하여 보다 넓은 실제 전극면적을 갖도록 메쉬형상 또는 다공질상으로 하여, 산소의 전해환원반응속도를 향상시킬 수 있다.
In addition, one of the electrode means used for the electrolytic reduction reaction of oxygen may be mesh or porous to have a larger actual electrode area with respect to the same apparent area, thereby improving the electrolytic reduction reaction rate of oxygen.

나아가, 이러한 메쉬형, 직물체구조 또는 다공질상의 전극수단은 카본 파이 버을 사용할 수 있다. 이 때에, 다른 하나의 전극수단은 백금(Pt)이 피복된 티탄늄(Ti)전극과 같은 불용성 전극을 사용하는 것이 바람직하다.
Furthermore, the mesh means, the fabric structure or the porous electrode means may use a carbon fiber. In this case, it is preferable that the other electrode means uses an insoluble electrode such as titanium (Ti) electrode coated with platinum (Pt).

본 발명에 따른 전기주석도금방법에서는 상기 주석도금액의 온도를 45℃이하로 조절하는 것이 산소전해환원반응을 위한 전압을 제어하는데 바람직하다. 용존산소제거를 위한 전해환원반응의 효율성을 고려하여, 철 3가 이온의 농도는 3g/L이하로 유지하는 것이 바람직하다.
In the electro-tin plating method according to the present invention, it is preferable to control the temperature of the tin plating solution to 45 ° C. or less to control the voltage for the oxygen electrolytic reduction reaction. In consideration of the efficiency of the electrolytic reduction reaction for removing dissolved oxygen, it is preferable to maintain the concentration of iron trivalent ions below 3 g / L.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도2a는 본 발명의 방법을 구현하기 위한 불용성 전극을 이용한 전기주석도금시스템의 일부 구성도이다. Figure 2a is a schematic view of a part of an electro tin plating system using insoluble electrodes for implementing the method of the present invention.

도2a를 참조하면, 주석입자가 저장된 호퍼(21)와, 상기 주석입자를 이온화하기 위한 주석용해조(27)와, 주석용해반응에 필요한 산소를 공급하는 산소공급장치(28)가 도시되어 있다.Referring to FIG. 2A, there is shown a hopper 21 in which tin particles are stored, a tin dissolution tank 27 for ionizing the tin particles, and an oxygen supply device 28 for supplying oxygen for tin dissolution reaction.

도2a에 도시된 주석용해조(27)는 전기주석도금에 사용되는 도금액에 주석이온을 공급한다. 상기 주석용해조(27)는 도1에서 설명된 종래의 전기주석도금시스템과 같이, 그 하부에 티타늄성분으로 이루어진 다공성 판(30)과 그 다공성 판(30)에 지지되는 유동층(39)이 마련된 실린더상의 유동층 반응조로 구현될 수 있다. The tin melting tank 27 shown in FIG. 2A supplies tin ions to the plating liquid used for electro tin plating. The tin melting tank 27 is a cylinder in which a porous plate 30 made of titanium and a fluidized bed 39 supported by the porous plate 30 are provided, as in the conventional electroplating system described in FIG. 1. Fluidized bed reactor in the bed.

상기 주석용해조(27)는 호퍼(21)를 통해 주석입자를 공급받고, 그 하부로부 터는 산소공급장치(37)와 차폐밸브(38)를 통해 주석의 용해반응에 필요한 산소를 제공하게 된다. 상기 차폐밸브를 통과하는 도금액은 A방향으로 표시된 바와 같이, 도금저장조(미도시)로부터 공급된다. 상기 주석용해조(27) 내의 주석용해반응을 얻어진 주석이온은 순환중인 도금액 중 연속적으로 보급되며, 주석이온이 보급된 도금액은 침전조(36)를 통해, C방향으로 향하고, 미도시된 전기도금조(엄밀히 말하면, 도금액저장조)에 공급된다.The tin dissolving tank 27 receives tin particles through the hopper 21, and provides oxygen necessary for dissolution reaction of tin through the oxygen supply device 37 and the shielding valve 38 from the bottom thereof. The plating liquid passing through the shielding valve is supplied from a plating reservoir (not shown) as indicated in the A direction. The tin ions obtained in the tin dissolution reaction in the tin dissolution tank 27 are continuously replenished in the plating solution in circulation, and the plating solution in which tin ions are replenished is directed toward the C direction through the settling tank 36, and an electroplating tank (not shown) Strictly speaking, it is supplied to the plating liquid storage tank.

이 때, 본 발명에서는, 상기 용해반응공정에 참여한 용존산소 일부가 도금액 중에 잔류하여 도금액순환과정에서 주석 2가 이온(Sn2+)을 주석 4가 이온(Sn2+)로 산화시켜 슬러지(SnO2)를 발생시키는 것을 방지하기 위해, 전해환원반응을 이용하여 용존산소를 제거하는 과정을 추가한다. At this time, in the present invention, a part of the dissolved oxygen that participated in the dissolution reaction step remains in the plating solution and oxidizes the tin divalent ions (Sn 2+ ) to tin tetravalent ions (Sn 2+ ) in the plating solution circulating process to make sludge (SnO). In order to prevent the occurrence of 2 ), the process of removing dissolved oxygen using an electrolytic reduction reaction is added.

도2a에 도시된 바와 같이, 주석용해조(27)로부터 주석이온이 보급된 주석도금액이 침전조(36)에 공급되기 전에, 산소의 전해환원반응을 유도하기 위한 전해환원장치(40)를 통과하도록 구성된다. 상기 전해환원장치(40)는 본 실시형태와 같이, 침전조(36)에 통과한 직후에, 가능한 상기 주석용해조(27)의 출구에 인접하게 마련될 수 있다.As shown in FIG. 2A, before the tin plating solution in which tin ions are replenished from the tin melting tank 27 is supplied to the precipitation tank 36, it passes through an electrolytic reduction apparatus 40 for inducing an electrolytic reduction reaction of oxygen. It is composed. The electrolytic reduction apparatus 40 may be provided as close to the outlet of the tin dissolution tank 27 as possible immediately after passing through the settling tank 36 as in the present embodiment.

상기 전해환원장치(40)의 구성은 도2b에 도시되어 있다. 상기 전해환원장치(40)는 전해환원반응이 발생하는 음극(43)과 그 대극인 양극(44) 및, 음극 전위를 정의하기 위한 기준전극(45)을 포함한 전해조(41)와, 상기 음극전위를 기준전극(45)에 대해 일정한 범위를 유지하도록 상기 음극(43)과 양극(44)에 연결 된 별도의 직류전원장치(49)를 포함할 수 있다. 상기 직류전원장치(49)는 전해환원장치(40)의 전해조(41)를 통과하는 도금액에서 용존산소를 제거하기 위한 전압을 인가하는 역할을 한다. 또한, 상기 전해환원장치(40)는 음극(43)과 양극(44)을 분리하기 위한 별도의 분리막(47)을 추가할 수 있다. 상기 양극(44)은 불용성양극이 사용될 수 있으며, 상기 음극(43)은 표면적이 넓은 메쉬상이나 다공성 또는 직물구조체를 갖는 전극을 사용할 수 있다. 상기 음극구조의 바람직한 조건에 대해서는 후술하기로 한다.The configuration of the electrolytic reduction apparatus 40 is shown in FIG. 2B. The electrolytic reduction device 40 includes an electrolytic cell 41 including a cathode 43 in which an electrolytic reduction reaction occurs, an anode 44 as a counter electrode thereof, and a reference electrode 45 for defining a cathode potential, and the cathode potential. It may include a separate DC power supply 49 connected to the cathode 43 and the anode 44 to maintain a constant range with respect to the reference electrode 45. The DC power supply 49 serves to apply a voltage for removing dissolved oxygen from the plating solution passing through the electrolytic cell 41 of the electrolytic reduction device 40. In addition, the electrolytic reduction apparatus 40 may add a separate separator 47 for separating the negative electrode 43 and the positive electrode 44. The anode 44 may be an insoluble anode, and the cathode 43 may use an electrode having a large surface area or a porous or woven fabric structure. Preferred conditions of the cathode structure will be described later.

도2b에 도시된 전해환원장치(40)에서는, 침전조(36; 침전조가 없는 경우에는 주석용해조(27))로부터 주석이온이 보급된 도금액(B로 표시됨)이 양극(44)과 음극(43) 사이의 전해조(41) 공간을 진입하고, 메쉬상이나 다공성 또는 직물구조체인 음극(43)을 통과하면서, 상기 도금액에서는 아래 화학식3과 같이 산소환원반응이 발생하여 용존산소가 제거되고, 용존산소가 제거된 도금액은 도금저장조(미도시)로 향하게 된다(C방향으로 표시됨).In the electrolytic reduction apparatus 40 shown in FIG. 2B, the plating solution (denoted B) in which tin ions are supplied from the settling tank 36 (in the case of no settling tank 27), the positive electrode 44 and the negative electrode 43 Entering the space between the electrolytic cell 41 and passing through the cathode 43, which is a mesh or a porous or fabric structure, in the plating solution, an oxygen reduction reaction occurs as shown in Formula 3 below to remove dissolved oxygen and remove dissolved oxygen. The plating solution is directed to a plating reservoir (not shown) (indicated in the direction C).

4H+ + O2 + 4e- ---> 2H2O 4H + + O 2 + 4e - ---> 2H 2 O

이와 같은 용존산소를 제거하는 전해환원반응을 유도하기 위해서, 중요한 조건은 인가되는 전압범위이다. 이 때에 인가되는 전압범위는, 상기 음극의 평형전위보다는 크고, 주석전착반응이 발생하지 않는 전위의 범위로 정확히 제어되어야 한 다. In order to induce an electrolytic reduction reaction to remove such dissolved oxygen, an important condition is the applied voltage range. The voltage range applied at this time is larger than the equilibrium potential of the cathode and must be precisely controlled to the range of the potential at which tin electrodeposition reaction does not occur.

만약, 인가된 전압이 음극의 평형전위에 미치지 못할 경우에는 용존산소제거를 위한 전해환원반응이 발생되지 않으며, 주석전착반응이 일어나는 전위범위에 도달하면 상기 전해환원장치(40)의 음극에 원하지 않는 주석전착반응이 발생하기 때문이다.
If the applied voltage does not reach the equilibrium potential of the cathode, an electrolytic reduction reaction for removing dissolved oxygen does not occur, and when the potential range in which the tin electrodeposition reaction occurs is reached, unwanted reaction occurs in the cathode of the electrolytic reduction apparatus 40. This is because tin electrodeposition reaction occurs.

이러한 전해환원반응과정은 주석용해조(27)로부터 제공된 도금액이 전기도금조에 도달하기 전에 실시하는 것이 바람직하다. 즉, 주석용해조(27)로부터 주석이온과 함께 발생된 용존산소가 슬러지 발생에 참여하는 것을 방지하기 위해, 가능한 신속히 제거하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 도2에 도시된 시스템에서는, 침전조(26)의 출구에 인접하게 배치하는 것이 바람직하다.
This electrolytic reduction reaction process is preferably carried out before the plating solution provided from the tin melting tank 27 reaches the electroplating tank. In other words, in order to prevent the dissolved oxygen generated together with the tin ions from the tin melting tank 27 from participating in sludge generation, it is preferable to remove them as soon as possible. For this purpose, in the system shown in FIG. 2, it is preferable to arrange adjacent to the outlet of the settling tank 26. FIG.

또한, 본 발명에 채용되는 산소의 전해환원반응을 위한 전해환원장치에 사용되는 전극 중 실제 반응이 발생하는 음극은, 실제 반응에 참여하는 면적이 클수록 바람직하다. 그 이유는, 산소의 전해환원반응에 요구되는 전류밀도가 매우 낮으므로, 실제 용존산소의 제거속도가 매우 낮기 때문이다. 따라서, 원하는 용존산소의 제거속도를 얻으려면, 음극의 면적이 커야하므로, 전해환원장치가 지나치게 커질 수 있다는 문제가 있다. 이를 위해서, 동일한 겉보기전극면적에서 실제 반응에 가담하는 실제 표면적을 최대화시킬 수 있는 구조로 구현하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구조의 전극으로서는, 메쉬상이나 다공성 또는 직물구조체를 갖는 전극이 있 다. 실제 적용될 수 있는 전극으로는 카본 파이버나 메탈신테폰(metal syntepon)로 이루어진 전극이 바람직하다. 이러한 전극은 전해환원반응을 발생시키는 실제 표면적이 크므로, 원하는 용해속도를 얻기 위해, 전극의 겉보기크기를 감소시킬 수 있다는 잇점이 있다.
In addition, the negative electrode in which the actual reaction occurs among the electrodes used in the electrolytic reduction apparatus for the electrolytic reduction reaction of oxygen employed in the present invention, the larger the area participating in the actual reaction is preferable. The reason for this is because the current density required for the electrolytic reduction reaction of oxygen is very low, and the removal rate of dissolved oxygen is very low. Therefore, in order to obtain a desired dissolved oxygen removal rate, the area of the cathode must be large, and thus there is a problem that the electrolytic reduction apparatus can be too large. To this end, it is desirable to implement a structure that can maximize the actual surface area to participate in the actual reaction in the same apparent electrode area. As the electrode having such a structure, there is an electrode having a mesh shape or a porous or woven fabric structure. As an electrode that can be actually applied, an electrode made of carbon fiber or metal syntepon is preferable. Since these electrodes have a large actual surface area for generating an electrolytic reduction reaction, there is an advantage that the apparent size of the electrodes can be reduced to obtain a desired dissolution rate.

도3은 본 발명에서 용존산소제거에 요구되는 전위범위를 설명하기 위한 음극분극곡선이다. 도3을 참조하면, 상기 분극곡선은 기준전극을 Ag/AgCl로 하였으며, 주석도금액의 온도에 따라 조건을 달리하여 4개의 곡선으로 도시하였다. 즉, 곡선1에서 곡선4로 진행될수록 주석이온도금액의 온도는 증가한다. 대략적으로 주석전착반응은 -0.4 내지 -0.6V에서 발생되므로, 0.1 내지 -0.4V 범위에서 음극전위를 유지하면, 주석전착반응없이 산소환원반응이 발생하는 것을 알 수 있다.
3 is a cathode polarization curve for explaining the potential range required for dissolved oxygen removal in the present invention. Referring to FIG. 3, the polarization curve shows Ag / AgCl as the reference electrode, and is shown as four curves with different conditions depending on the temperature of the tin plating solution. That is, as the curve 1 progresses from the curve 4, the temperature of the tin temperature liquid increases. Since the tin electrodeposition reaction occurs approximately at -0.4 to -0.6V, it can be seen that if the cathode potential is maintained in the range of 0.1 to -0.4V, the oxygen reduction reaction occurs without the tin electrodeposition reaction.

도3에 도시된 바와 같이, 상기 주석도금액의 온도가 상승할수록, 주석전착반응이 시작되는 전위도 높아지는 것으로 나타나 있다. 이는 주석전착반응에 대한 활성화 에너지가 고온일수록 감소하기 때문이다. 따라서, 도금액 온도가 높을수록 산소의 전해환원반응을 위한 전위영역의 협소해지므로, 음극에 인가되는 전압을 제어하는 것이 어려워진다. 이러한 문제를 고려하여, 주석도금액의 온도는 상온에서 45℃ 이하 범위로 유지하는 것이 바람직하다.
As shown in FIG. 3, as the temperature of the tin plating solution increases, the potential at which tin electrodeposition reaction starts also increases. This is because the activation energy for tin electrodeposition decreases at higher temperatures. Therefore, the higher the plating liquid temperature is, the narrower the potential region for the electrolytic reduction reaction of oxygen becomes, and therefore, it becomes difficult to control the voltage applied to the cathode. In view of such a problem, it is preferable that the temperature of the tin plating liquid be maintained at 45 ° C. or lower at room temperature.

본 발명에 따른 전기주석도금방법은 주석도금액 중에 불순물 농도에 의해서 영향을 받을 수 있다. 특히, 주석 도금액 중 대표적인 성분인 Fe이온(통상적으로 최대 20g/L까지 존재함)에 따라 본 공정의 효율이 달라질 수 있다. 도금액 중의 대부분 철이온은 2가형태(Fe2+)로 존재하여 주석의 전착반응보다 낮은 전위에서 환원므로 영향을 미치지 않으나, 일부 철이온은 3가형태(Fe3+)로 존재하여 산소의 전해환원반응범위에서 Fe+2로 환원될 수도 있다. 이런 경우에는 인가되는 전압이 철이온의 환원반응에 소모되므로, 용존산소의 환원반응 효율이 낮아질 수 있다. 결과적으로, Fe+3농도는 낮게 유지하여 용존산소의 환원반응에 대한 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 이를 고려하여, Fe3+ 이온의 농도는 3g/L 이하로 유지하는 것이 바람직하다.
The electro tin plating method according to the present invention may be affected by the impurity concentration in the tin plating solution. In particular, the efficiency of the process may vary depending on the Fe ion (typically present up to 20 g / L), which is a representative component in the tin plating solution. Most of the iron ions in the plating solution are present in the divalent form (Fe 2+ ) and are not affected because they are reduced at lower potential than the electrodeposition reaction of tin, but some iron ions are present in the trivalent form (Fe 3+ ) to electrolyze oxygen. It may be reduced to Fe + 2 in the reduction reaction range. In this case, since the applied voltage is consumed in the reduction reaction of iron ions, the reduction reaction efficiency of dissolved oxygen may be lowered. As a result, the Fe + 3 concentration can be kept low to improve the efficiency of the reduction of dissolved oxygen. Therefore, in consideration of this, it is preferable to maintain the concentration of Fe 3+ ions at 3 g / L or less.

도4는 본 발명의 방법을 구현하기 위한 불용성 전극을 이용한 전기주석도금시스템의 다른 실시형태를 도시한다. 본 실시형태는 주석용해과정에서 잔존하는 산소뿐만 아니라, 화학식2와 같은 도금반응조의 양극반응에서 발생되는 산소도 제거하기 위해 구현된 전기 주석도금시스템이다.
Figure 4 illustrates another embodiment of an electro tin plating system using insoluble electrodes for implementing the method of the present invention. This embodiment is an electro tin plating system implemented to remove not only oxygen remaining in the tin dissolving process but also oxygen generated in the anodic reaction of the plating reaction tank such as Chemical Formula 2.

도4에 도시된 전기주석도금시스템은, 도2와 같이 전기도금조(121)와 도금액저장조(124) 및 유동층반응조(127)를 포함한다. 또한, 도1에 도시된 종래의 전기주석도금시스템과 같이, 상기 전기도금조(121)에 채워진 주석도금액 내에서, 불용성 양극(122)과, 음극으로 대전된 피도금 강판(123)을 이용하여 전기주석도금이 수행된다. 이러한 전기주석도금에 사용되는 주석도금액 중에 주석이온은 상기 주석용해조(127)에 의해 제공된다. 상기 주석용해조(127)는 다공성 판(130a)과 그 다공성 판(130a)에 지지되는 유동층(139)이 마련된 실린더상인 유동층 반응조이다. 도금액저장조(134)의 도금액(137)이 펌프(135)와 밸브(138)의 조작에 의해, 주석용해조(127)를 향하게 된다.The electro tin plating system shown in FIG. 4 includes an electroplating tank 121, a plating liquid storage tank 124, and a fluidized bed reaction tank 127 as shown in FIG. In addition, in the tin plating solution filled in the electroplating tank 121, the insoluble anode 122 and the plated steel sheet 123 charged with the cathode are used as in the conventional electroplating system shown in FIG. Electro tin plating is carried out. Tin ions in the tin plating solution used for the electro tin plating are provided by the tin melting tank 127. The tin melting tank 127 is a fluidized bed reaction tank having a cylindrical shape provided with a porous plate 130a and a fluidized bed 139 supported by the porous plate 130a. The plating liquid 137 of the plating liquid storage tank 134 is directed to the tin melting tank 127 by the operation of the pump 135 and the valve 138.

상기 주석용해조(127)에서는 호퍼(121)로부터 주석입자를 공급받고, 그 하부로부터 산소공급장치(128)와 차폐밸브(126)를 통해 주석의 용해반응에 필요한 산소가 제공된다. 상기 주석용해조(127) 내의 주석용해반응을 얻어진 주석이온은 순환중인 도금액에 연속적으로 보급되며, 주석이온이 보급된 도금액은 침전조(136)와 필터(132)를 통해 도금액저장조(124)에 공급되고, 펌프(125)에 의해 도금액저장조(124)과 전기도금조(121)사이에서 순환된다.
The tin melting tank 127 receives tin particles from the hopper 121, and oxygen necessary for dissolution reaction of tin is provided through the oxygen supply device 128 and the shielding valve 126 from the bottom thereof. Tin ions obtained in the tin dissolution reaction in the tin dissolution tank 127 are continuously supplied to the plating solution in circulation, and the plating solution in which tin ions are supplied is supplied to the plating liquid storage tank 124 through the precipitation tank 136 and the filter 132. , Circulated between the plating liquid storage tank 124 and the electroplating tank 121 by the pump 125.

또한, 본 실시형태에 따른 전기주석도금시스템은 주석용해반응과정에서 발생된 용존산소를 제거하기 위한 제1 전해환원장치(140)와, 상기 주석도금과정에서 음극(122)으로부터 발생된 산소를 제거하기 위한 제2 전해환원장치(150)를 포함한다.In addition, the electro-tin plating system according to the present embodiment is a first electrolytic reduction device 140 for removing dissolved oxygen generated in the tin dissolution reaction process, and removes oxygen generated from the cathode 122 in the tin plating process It includes a second electrolytic reduction device 150 for.

상기 제1 전해환원장치(140) 및 상기 제2 전해환원장치(150)는, 각각 도2에 도시된 전해환원장치(140)와 같이, 전해환원반응이 발생하는 음극과 그 대극인 양극 및 음극의 전위를 정의하기 위한 기준전극을 포함한 전해조와, 상기 양극과 음극에 연결되어 일정한 전압을 공급하기 위한 별도의 직류전원장치로 이루어질 수 있다. The first electrolytic reduction device 140 and the second electrolytic reduction device 150, like the electrolytic reduction device 140 shown in FIG. Electrolyzer including a reference electrode for defining the potential of the, and may be made of a separate DC power supply for supplying a constant voltage connected to the positive electrode and the negative electrode.

상기 제1 및 제2 전해환원장치(140,150)의 음극과 양극은 전해환원장치 내의 주석도금액에 침지되어 용존산소를 제거하기 위한 전압이 인가되며, 도금액 중에 잔류한 산소는 전해환원반응으로 제거될 수 있다. 이 때에 공급되는 전압은 앞서 설명한 바와 같이 음극의 평형전위보다 낮고, 주석전착반응이 발생하지 않는 전위보다 높은 범위로 제어된다. Cathodes and anodes of the first and second electrolytic reduction devices 140 and 150 are immersed in the tin plating solution in the electrolytic reduction device, and a voltage for removing dissolved oxygen is applied, and oxygen remaining in the plating solution is removed by the electrolytic reduction reaction. Can be. At this time, the voltage supplied is controlled to be lower than the equilibrium potential of the cathode and higher than the potential at which tin electrodeposition reaction does not occur.

특히, 본 실시형태에서 추가된 제2 전해환원장치(150)는, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 전해환원장치(140)와 유사하지만, 전기도금조(122)의 도금과정 중 양극에서 발생되는 산소를 제거하기 위한 구성요소이다. 이와 같은 화학식2에서 설명된 양극반응으로 발생된 산소를 제거하기 위한 전해환원과정은, 전기도금조(122)로부터 배출되어 순환되는 경로 어디에서도 실시될 수 있으나, 전기도금공정 단계 후, 저장조로 투입되기 전에 실시하는 것이 바람직하다. 이 또한, 용존산소에 의한 영향을 가능한 최소화시키기 위해, 발생된 산소를 신속히 제거하기 위함이다. In particular, the second electrolytic reduction apparatus 150 added in the present embodiment, as described above, is similar to the first electrolytic reduction apparatus 140, but is generated at the anode during the plating process of the electroplating tank 122 It is a component for removing oxygen. The electrolytic reduction process for removing oxygen generated by the anodic reaction described in Chemical Formula 2 may be performed anywhere in the circulation path discharged from the electroplating tank 122, but after the electroplating process step, the electrolytic reduction process may be performed. It is preferable to carry out before. This is also to quickly remove the generated oxygen in order to minimize the effects of dissolved oxygen as much as possible.

따라서, 도4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 전해환원장치(150)는 전기도금조(122)와 도금액저장조(124) 사이에, 특히 전기도금조(122)에 인접하게 배치하는 것이 바람직하다.
Therefore, as shown in FIG. 4, the second electrolytic reduction device 150 is preferably disposed between the electroplating tank 122 and the plating liquid storage tank 124, particularly adjacent to the electroplating tank 122. .

이와 같이, 본 실시형태에서 채용되는 산소제거를 위한 전해환원과정은 주석용해반응에서 발생하는 용존산소뿐만 아니라, 도금과정 중 양극에서 발생되는 산소도 신속히 제거함으로써 주석이온의 산화현상으로 인한 슬러지발생을 보다 효과적 으로 억제할 수 있다.
As described above, the electrolytic reduction process for oxygen removal employed in the present embodiment rapidly removes not only dissolved oxygen generated in the tin dissolution reaction but also oxygen generated in the anode during the plating process, thereby preventing sludge generation due to oxidation of tin ions. It can be suppressed more effectively.

이하, 본 발명에 따른 전기주석도금방법을 실시예를 통해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the electro tin plating method according to the present invention will be described in detail through the embodiment.

(실시예 1)(Example 1)

우선, 주석의 용해반응과 주석의 전기도금반응을 실시할 수 있는 불용성 전극을 이용한 주석전기도금시스템을 마려하였다. 본 실험에 사용된 주석전기도금시스템의 양극 반응조는 반응면적이 2 dm2 인 양극과 음극이 50mm 간격으로 설치되도록 하였으며, 통상 10분마다 음극을 교체하면서 장시간 전해를 실시하였다. 또한, 주석용해조는 직경 100mm이고 높이 600mm인 스테인리스 튜브 구조로써 최대 15kg의 주석입자가 장입될 수 있도록 마련되었으며, 상하부에 메쉬(mesh)를 설치하여 장입된 주석입자가 유출되는 것을 방지하였다.
First, a tin electroplating system using an insoluble electrode capable of dissolution of tin and electroplating of tin was considered. The anode reaction tank of the tin electroplating system used in this experiment was to have a positive electrode and a negative electrode having a reaction area of 2 dm 2 at 50 mm intervals, and the electrolysis was carried out for a long time while replacing the negative electrode every 10 minutes. In addition, the tin melting tank is a stainless steel tube structure having a diameter of 100mm and a height of 600mm was prepared so that up to 15kg of tin particles can be charged, the mesh is installed on the upper and lower sides to prevent the charged tin particles outflow.

주석용해조에 장입되는 주석입자는 직경 15mm의 구형인 주석입자를 사용하였다. 또한, 주석용해에 필요한 산소는 주석용해조의 하부에 연결된 도금액관에 마이크로밸브와 유량계로 공급량을 조절하였으며, 산소공급부인 기액이젝터를 통해 도금액을 분사함으로써 대기압 상태에서 최대한 산소용해도를 얻고자 하였다.
Tin particles charged in a tin melting tank were spherical tin particles having a diameter of 15 mm. In addition, the amount of oxygen required for tin dissolution was controlled by a microvalve and a flow meter to the plating liquid pipe connected to the lower part of the tin dissolution tank. The oxygen solution was sprayed through a gas liquid ejector, which is an oxygen supply unit, to obtain the maximum oxygen solubility at atmospheric pressure.

장시간 실험에 의해 용액의 산도변화를 보상하기 위하여, 페놀술포네이트(PSA)를 정량 펌프를 이용하여 공급할 수 있도록 하였다. 또한, 주석용해조와 도금액저장조 사이에서 카트리지필터(cartridge filter)를 설치하여 필요한 경우에 사용할 수 있도록 바이패스라인(by-pass line)을 설치하였다. In order to compensate for the acidity change of the solution by a long time experiment, phenolsulfonate (PSA) can be supplied using a metering pump. In addition, a bypass filter was installed between the tin melting tank and the plating liquid storage tank so that a cartridge filter could be used if necessary.

주석도금액의 유량은 인버터에 의해 상기 펌프의 회전수를 제어함으로써 조절하였으며, 그 유량은 프로펠러식 유량계로 측정하였다.
The flow rate of the tin plating liquid was adjusted by controlling the rotation speed of the pump by an inverter, and the flow rate was measured by a propeller type flow meter.

도금액의 온도는 도금액저장조 내에 설치된 가열기와 도금액저장조와 주석용해조 사이의 연결배관의 중간에 설치된 응축식 냉각기로 목표 온도에서 ±1 oC범위로 제어하였다.
The temperature of the plating liquid was controlled in the range of ± 1 o C at the target temperature by a condenser-type cooler installed in the middle of the heater installed in the plating liquid storage tank and the connection pipe between the plating liquid storage tank and the tin melting tank.

본 실시예에서 전해환원을 위한 조건은 상기 카트리지 필터의 선택적 연결을 위한 바이패스라인 전에 위치한 주석용해조의 출구에 별도의 전해환원장치를 설치하였고, 상기 전해환원장치는 주석도금액이 경유할 수 있는 전해조를 가지며, 상기 전해조에는 앞서 설명한 바와 같이 전해환원반응이 일어나는 음극과, 대극인 양극, 음극의 전위를 정의하기 위한 기준전극을 포함하며, 상기 음극의 전위를 기준전극일정한 값으로 유지하기 위한 직류전원장치로 마련하였다.
In the present embodiment, the condition for the electrolytic reduction is to install a separate electrolytic reduction apparatus at the outlet of the tin melting tank located before the bypass line for the selective connection of the cartridge filter, the electrolytic reduction apparatus can be passed through the tin plating solution An electrolytic cell having an electrolytic cell, the electrolytic cell includes a cathode for defining an electrolytic reduction reaction as described above, a reference electrode for defining a potential of a counter electrode, a cathode, and a direct current for maintaining the potential of the cathode at a constant value. Prepared with power supply.

상기 음극수단으로서는 겉보기면적에 비해 실제 전해환원반응에 가담하는 반응면적이 넓도록 다공성 글래스 카본 파이버(porous glass carbon fiber)를 사용하 였으며, 그 겉보기 면적은 20dm2이다. 또한, 양극은 티탄늄(Ti)에 백금(Pt)을 5 ~ 6m로 피복한 불용성 양극을 사용하였으며, 기준전극으로는 Ag/AgCl을 사용하였다.
As the cathode means, a porous glass carbon fiber was used so that the reaction area involved in the actual electrolytic reduction reaction was wider than the apparent area, and its apparent area was 20 dm 2 . In addition, an insoluble anode coated with platinum (Pt) of 5 to 6 m on titanium (Ti) was used as an anode, and Ag / AgCl was used as a reference electrode.

직류전원장치는 0 ~ 12V의 출력전압과 최대 20A의 출력전류를 갖는 일정전위기(potentiostat)를 사용하였다. 예비실험 결과에 의해, 통상의 PSA계 주석도금액에서 음극인 글래스 카본 전극의 평형전위는 +0.1V vs. Ag/AgCl이었으며, 전극전위가 -0.5V vs. Ag/AgCl이하의 영역에서는 음극 표면에 주석이 전착되는 것을 관찰되었다.
DC power supply used potentiostat with output voltage of 0-12V and maximum output current of 20A. As a result of the preliminary experiments, the equilibrium potential of the glass carbon electrode as the negative electrode in the conventional PSA-based tin plating solution was + 0.1V vs. Ag / AgCl and the electrode potential was -0.5V vs. In the region below Ag / AgCl, tin was deposited on the surface of the cathode.

이와 같이 마련된 전기도금시스템에서 도금액의 유량을 86L/min 또는 315 L/min로 하고, 산소공급량을 200cc/min 또는 800 cc/min으로 하여 주석도금공정을 실행하였다. 각 조건에 따른 석도금공정에서, 전해환원장치의 가동조건을 각각 달리하였다. 즉, 전해환원장치를 가동하지 않은 상태에서도 실시하고, 전해환원장치를 가동하는 경우에도, 그 음극전위를 -0.2V, -0.4V, -0.5V로 각각 달라하여 주석도금공정을 실시하였다.
In the electroplating system thus prepared, the tin plating process was carried out with the flow rate of the plating liquid being 86 L / min or 315 L / min, and the oxygen supply amount being 200 cc / min or 800 cc / min. In the plating process according to each condition, the operating conditions of the electrolytic reduction apparatus were different. That is, the tin plating process was performed even when the electrolytic reduction device was not operated, and even when the electrolytic reduction device was operated, the cathode potentials were changed to -0.2 V, -0.4 V, and -0.5 V, respectively.

각 실험결과에 따른 슬러지발생량을 측정하기 위해서, 각 조건에 따른 실험마다 정해진 시간 간격에 따라 도금액 1ℓ를 여과입도 1㎛의 글래스파이버 필터로 슬러지를 여과하고 완전 건조시킨 후 그 슬러지무게를 측정하였다. 또한, 음극상 주석의 전착정도는 전해환원장치의 글래스 파이버 전극를 육안으로 관찰하여 주석의 전착상태를 파악하였다.In order to measure the amount of sludge generated according to each experimental result, the sludge was filtered through a glass fiber filter with a filter particle size of 1 μm and then completely dried at a predetermined time interval for each experiment according to each condition, and then the sludge weight was measured. In addition, the electrodeposition degree of the tin on the negative electrode was visually observed by the glass fiber electrode of the electrolytic reduction apparatus to grasp the electrodeposition state of the tin.

이와 같이, 각 조건을 달리하여 실행된 주석도금공정에 대한 슬러지발생량 및 음극상 주석전착정도의 평가를 하기 표1에 나타내었다.
As such, the evaluation of the sludge generation amount and the degree of tin electrode deposition on the tin plating process performed under different conditions are shown in Table 1 below.

구분division 전해환원장치 가동여부Electrolytic Reduction Device Operation 전해환원시 음극전위 (V vs. Ag/AgCl)Cathode potential during electrolytic reduction (V vs. Ag / AgCl) 도금액 유량 (L/min)Plating liquid flow rate (L / min) 산소 공급량 (cc/min)Oxygen supply (cc / min) 실험 시간 (hr)Experiment time (hr) 슬러지 발생량 (g/L)Sludge Generation (g / L) 음극상 주석 전착 정도Cathode tin electrodeposition degree 실시예1Example 1 가동behavior -0.2 V-0.2 V 8686 200200 88 < 0.01<0.01 없음none 실시예2Example 2 가동behavior -0.2 V-0.2 V 8686 200200 1212 <0.01<0.01 없음none 실시예3Example 3 가동behavior -0.4 V-0.4 V 315315 200200 44 < 0.01<0.01 없음none 실시예4Example 4 가동behavior -0.4 V-0.4 V 315315 200200 88 <0.01<0.01 없음none 실시예5Example 5 가동behavior -0.4 V-0.4 V 315315 800800 66 <0.01<0.01 없음none 실시예6Example 6 가동behavior -0.4 V-0.4 V 315315 800800 1212 <0.01<0.01 없음none 실시예7Example 7 가동behavior -0.4 V-0.4 V 315315 800800 1818 <0.01<0.01 없음none 비교예1Comparative Example 1 비가동Non-operational -- 8686 200200 88 0.120.12 없음none 비교예2Comparative Example 2 비가동Non-operational -- 8686 200200 1212 0.180.18 없음none 비교예3Comparative Example 3 비가동Non-operational -- 315315 200200 44 0.460.46 없음none 비교예4Comparative Example 4 비가동Non-operational -- 315315 200200 88 0.520.52 없음none 비교예5Comparative Example 5 비가동Non-operational -- 315315 800800 66 1.101.10 없음none 비교예6Comparative Example 6 비가동Non-operational -- 315315 800800 1212 1.631.63 없음none 비교예7Comparative Example 7 비가동Non-operational -- 315315 800800 1818 2.612.61 없음none 비교예8Comparative Example 8 가동behavior -0.5V-0.5V 315315 200200 44 <0.01<0.01 부착Attach 비교예9Comparative Example 9 가동behavior -0.5V-0.5V 315315 200200 88 <0.01<0.01 부착Attach

상기 표1을 참조하면, 실시예1 내지 7과 같이, 본 발명의 음극전위범위 내에 유지되도록 전압을 인가한 경우에는, 슬러지발생율이 0.01g/L미만의 수준으로 나타났다. 이를 통해 전해환원장치를 가동하지 않은 비교예1 내지 7과 대비하여 탁월하게 슬러지발생을 억제한 효과를 있음을 알 수 있다. 하지만, 전해환원장치를 가동하더라도 본 발명에 따른 음극전위범위를 벗어날 때에, 즉 비교예8과 9와 같이, 주 석전착반응전위인 -0.5V에 도달하면, 슬러지발생율도 감소하지만 전해환원장치의 음극에서 주석이 전착되는 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명에서 제시한 음극전위범위의 한도에서 전해환원반응을 유도할 때에, 주석전착반응없이 용존산소를 제거하여 슬러지발생을 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.Referring to Table 1, as in Examples 1 to 7, when the voltage was applied to be maintained within the negative electrode potential range of the present invention, the sludge generation rate appeared to be less than 0.01g / L level. As a result, it can be seen that the sludge generation effect is excellent compared to Comparative Examples 1 to 7 in which the electrolytic reduction apparatus is not operated. However, even when the electrolytic reduction apparatus is operated, when it is out of the negative electrode potential range according to the present invention, that is, when the tin electrodeposition reaction potential reaches -0.5V, as in Comparative Examples 8 and 9, the sludge generation rate also decreases, Tin was found to be electrodeposited at the cathode. Therefore, when inducing the electrolytic reduction reaction in the limit of the negative electrode potential range proposed in the present invention, it can be seen that it is possible to reduce the sludge generation by removing dissolved oxygen without tin electrodeposition reaction.

본 발명의 추가적인 효과로서, 실시예1 내지 7에서 나타난 슬러지발생율은 주석용해조에서 주석이온이 발생할 때부터 전해환원장치에 이르는 과정에서 발생되는 슬러지양보다 적게 나타나는 것으로 확인되었다. 이는 전해환원반응에 의해 용존 산소의 환원반응이 일어나는 전위영역은 주석이온(Sn4+/Sn2+)의 평형전위보다 낮으므로, 주석 4가이온(Sn4+)에서 주석 2가이온(Sn2+)의 환원반응이 동시에 발생될 수 있기 때문이다. 즉, SnO2인 슬러지는, 주석용해조에서 주석입자로부터 용해된 주석 2가이온(Sn2+)에 의해 바로 형성되는 것이 아니라, 주석 4가이온(Sn4+)상태를 경유하여 발생되므로, 그 과정에서 용존산소제거를 위한 전해환원반응과 함께 산화된 주석 4가이온도 환원시켜 슬러지발생을 억제하는 효과를 기대할 수 있다. As a further effect of the present invention, the sludge generation rate shown in Examples 1 to 7 was found to appear less than the amount of sludge generated in the process from the tin ion to the electrolytic reduction device in the tin melting tank. This is because the potential region in which the reduction reaction of dissolved oxygen occurs due to the electrolytic reduction reaction is lower than the equilibrium potential of tin ions (Sn 4+ / Sn 2+ ), and thus, tin 4 ions (Sn 4+ ) to tin 2 ions (Sn). 2+ ) reduction can occur at the same time. That is, the sludge of SnO 2 is not formed directly by tin divalent ions (Sn 2+ ) dissolved from tin particles in a tin melting tank, but is generated through tin tetravalent (Sn 4+ ) states, In the process, it is possible to expect the effect of suppressing sludge generation by reducing the oxidized tin tetravalent temperature together with the electrolytic reduction reaction for removing dissolved oxygen.

Sn+4 + 2e- ---> Sn_2 Sn +4 + 2e - ---> Sn _2

본 발명에서 채용되는 전해환원반응은 상기 화학식4과 같은 반응을 수반하여, 전해환원반응에 의한 용존산소제거 외에도 추가적인 작용과 효과가 있음을 알 수 있다.

Electrolytic reduction reaction employed in the present invention is accompanied by a reaction as shown in Formula 4, it can be seen that there is an additional action and effect in addition to the dissolved oxygen removal by the electrolytic reduction reaction.

(실시예2)Example 2

본 실시예는, 상기 실시예1와 같이, 마련한 주석의 용해반응을 실시할 수 있는 주석 용해조와 주석 용해조의 출구에 마련된 전해환원장치를 포함하여 주석의 전기도금반응을 실시할 수 있는 불용성 전극을 이용한 주석전기도금시스템을 마련하였다. 본 실험에 사용된 주석전기도금시스템의 전기도금조는 반응면적이 2 dm2 인 불용성 양극과 음극이 50mm 간격으로 설치되도록 하였으며, 통상 10분마다 음극을 교체하면서 장시간 전해를 실시하였다. 이때에, 전류밀도는 30A/dm2으로 하였다. 주석 용해조에 장입되는 주석입자의 조건, 산소의 취입방법, 장시간 실험에 의한 산도변화를 보상하기 위한 조건, 도금액의 유량제어 및 측정방법, 도금액의 온도조건 등은 실시예1과 동일한 조건으로 설정하였다.
In this embodiment, as in Example 1, an insoluble electrode capable of performing electroplating reaction of tin, including a tin dissolving tank capable of carrying out the dissolution reaction of the prepared tin and an electrolytic reduction device provided at the outlet of the tin dissolving tank A tin electroplating system was used. The electroplating tank of the tin electroplating system used in this experiment was installed so that the insoluble anode and cathode having a reaction area of 2 dm 2 were spaced at 50 mm intervals, and the electrolysis was performed for a long time while replacing the cathode every 10 minutes. At this time, the current density was 30 A / dm 2 . The conditions of tin particles charged in the tin dissolution tank, oxygen blowing method, conditions for compensating for acidity change by long time experiment, flow rate control and measuring method of plating liquid, temperature condition of plating liquid, etc. were set to the same conditions as in Example 1. .

또한, 전기도금조의 양극에서 발생하는 산소에 의한 도금액의 산화에 의해서만 발생하는 슬러지의 제거효과를 확인하기 위해서, 주석 용해조의 출구에 설치된 전해환원장치의 가동조건은 실시예1에서 언급한 범위에 해당하는 - 0.4 V vs. Ag/AgCl로 고정하여 용해조로부터 발생하는 슬러지의 양이 거의 발생하지 않도록 하였다.
In addition, in order to confirm the effect of removing the sludge generated only by oxidation of the plating liquid by oxygen generated at the anode of the electroplating tank, the operating conditions of the electrolytic reduction apparatus installed at the outlet of the tin dissolution tank correspond to the ranges mentioned in Example 1. 0.4 V vs. Fixed with Ag / AgCl so that the amount of sludge generated from the dissolution tank was hardly generated.

본 실시예에서 전기도금조에서 도금액 저장조로 공급되는 도금액의 전해환원을 위한 조건은 상기 전기도금조와 도금액 저장조사이에 위치한 전기도금조의 출구에 별도의 전해환원장치를 설치하여 전해환원반응을 실시하였다. 상기 전해환원장치는 앞서 설명한 바와 같이 전해환원반응이 일어나는 음극과, 대극인 양극, 음극의 전위를 정의하기 위한 기준전극을 포함한 전해조와, 음극의 전위를 기준전극에 대해 일정한 값으로 유지하기 위한 직류전원장치로 구성하였다.
In the present embodiment, the conditions for the electrolytic reduction of the plating liquid supplied from the electroplating tank to the plating liquid storage tank were performed by installing a separate electrolytic reduction apparatus at the outlet of the electroplating tank located in the electroplating tank and the plating liquid storage investigation. As described above, the electrolytic reduction apparatus includes a cathode including an anode in which an electrolytic reduction reaction occurs, an anode including a counter electrode, and a reference electrode for defining the potential of the cathode, and a direct current for maintaining a potential of the cathode at a constant value with respect to the reference electrode. It consisted of a power supply.

본 전해환원장치에서 사용된 음극수단으로서는 겉보기면적에 비해 실제 전해환원반응에 가담하는 반응면적이 넓도록 다공성 메탈 신테폰 (metal syntepon)을 사용하였으며, 그 겉보기 면적은 20dm2이다. 또한, 양극은 티탄늄(Ti)에 백금(Pt)을 5 ~ 6㎜로 피복한 불용성 양극을 사용하였으며, 기준전극으로는 Ag/AgCl을 사용하였다. As the cathode means used in the electrolytic reduction apparatus, a porous metal syntepon was used so that the reaction area participating in the actual electrolytic reduction reaction was wider than the apparent area, and the apparent area was 20dm 2 . In addition, an insoluble anode coated with platinum (Pt) of 5 to 6 mm on titanium (Ti) was used as an anode, and Ag / AgCl was used as a reference electrode.

본 실시예에 설치된 전해환원장치의 직류전원장치는 실시예1과 동일하다. 예비실험 결과에 의해, 통상의 PSA계 주석도금액에서 음극인 메탈 신테폰 전극의 글래스 카본 전극의 평형전위와 거의 동일한 + 0.1 V vs. Ag/AgCl이었으며, 전극전위가 - 0.5 V vs. Ag/AgCl이하의 영역에서는 음극 표면에 주석이 전착되는 것을 관찰되었다. The DC power supply device of the electrolytic reduction device provided in this embodiment is the same as that of the first embodiment. Based on the preliminary results, +0.1 V vs. Ag / AgCl and the electrode potential was -0.5 V vs. In the region below Ag / AgCl, tin was deposited on the surface of the cathode.

이와 같이 마련된 전기도금시스템에서 도금액의 유량을 315 L/min로 하고, 산소공급량을 200 cc/min 으로 하여 주석도금공정을 실행하였다. 각 조건에 따른 석도금공정에서, 전기도금조의 출구에 설치된 전해환원장치만의 가동조건만을 각각 달리하였다. 즉, 전해환원장치를 가동하지 않은 상태에서도 실시하고, 전해환원장치를 가동하는 경우에도, 그 음극전위를 -0.2V, -0.4V, -0.5V로 각각 달리하여 주석도금공정을 실시하였다.In the electroplating system prepared as described above, the tin plating process was performed with the flow rate of the plating liquid at 315 L / min and the oxygen supply amount at 200 cc / min. In the stone plating process according to each condition, only the operating conditions of the electrolytic reduction apparatus installed at the outlet of the electroplating tank were different. That is, the tin plating process was performed even when the electrolytic reduction device was not operated, and even when the electrolytic reduction device was operated, the cathode potentials were changed to -0.2 V, -0.4 V, and -0.5 V, respectively.

각 실험결과에 따른 슬러지발생량을 측정하기 위해서, 각 조건에 따른 실험마다 정해진 시간 간격에 따라 도금액 1L를 여과입도 1 ㎛의 글래스파이버 필터로 슬러지를 여과하고 완전 건조시킨 후에 그 슬러지무게를 측정하였다. 또한, 음극상 주석의 전착정도는 전해환원장치의 메탈 신테폰 전극를 육안으로 관찰하여 주석의 전착상태를 파악하였다.In order to measure the amount of sludge produced according to each experimental result, the sludge weight was measured after the sludge was filtered through a glass fiber filter with a filter particle size of 1 μm and then completely dried at a predetermined time interval for each experiment according to each condition. In addition, the electrodeposition degree of the tin on the negative electrode was observed by visually observing the metal synthephon electrode of the electrolytic reduction apparatus to determine the electrodeposition state of the tin.

이와 같이, 각 조건을 달리하여 실행된 주석도금공정에 대한 슬러지발생량 및 음극상 주석전착정도의 평가를 하기 표2에 나타내었다.Thus, the evaluation of the sludge generation amount and the degree of tin electrode deposition on the tin plating process performed under different conditions are shown in Table 2 below.

구분division 전해환원장치 가동여부Electrolytic Reduction Device Operation 전해환원시 음극전위 (V vs.Ag/AgCl)Cathode potential during electrolytic reduction (V vs. Ag / AgCl) 실험시간 (hr)Experiment time (hr) 슬러지 발생량 (g/L)Sludge Generation (g / L) 음극상 Sn전착정도Electrodeposition of Sn on Cathode 실시예1Example 1 가동behavior -0.2 V-0.2 V 1212 < 0.01<0.01 없음none 실시예2Example 2 가동behavior -0.4 V-0.4 V 1818 < 0.01<0.01 없음none 비교예1Comparative Example 1 비가동Non-operational -- 1212 0.120.12 없음none 비교예2Comparative Example 2 가동behavior -0.5 V-0.5 V 88 < 0.01<0.01 부착Attach

상기 표2을 참조하면, 실시예1 내지 2와 같이, 본 발명의 음극전위범위 내에 유지되도록 전압을 인가한 경우에는, 슬러지발생율이 0.01g/L미만의 수준으로 나타났다. 이를 통해 전해환원장치를 가동하지 않은 비교예1과 대비하여 탁월하게 슬러지발생을 억제한 효과를 있음을 알 수 있다. Referring to Table 2, as in Examples 1 to 2, when a voltage was applied to be maintained within the cathode potential range of the present invention, the sludge generation rate appeared to be less than 0.01g / L. As a result, it can be seen that the sludge is effectively suppressed as compared with Comparative Example 1 in which the electrolytic reduction apparatus is not operated.                     

하지만, 전해환원장치를 가동하더라도 본 발명에 따른 음극전위범위를 벗어날 때에, 즉 비교예2와 같이, 주석전착반응전위인 - 0.5 V에 도달하면, 슬러지발생율도 감소하지만 전해환원장치의 음극에서 주석이 전착되는 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명에서 제시한 음극전위범위의 한도에서 전해환원반응을 유도할 때에, 주석전착반응없이 용존산소를 제거하여 슬러지발생을 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.
However, even when the electrolytic reduction apparatus is operated, when it is out of the negative electrode potential range according to the present invention, that is, when it reaches -0.5 V, which is the tin electrodeposition reaction potential, as in Comparative Example 2, the sludge generation rate decreases, but the tin in the negative electrode of the electrolytic reduction apparatus is reduced. It has been shown to be electrodeposited. Therefore, when inducing the electrolytic reduction reaction in the limit of the negative electrode potential range proposed in the present invention, it can be seen that it is possible to reduce the sludge generation by removing dissolved oxygen without tin electrodeposition reaction.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다.
The present invention described above is not limited by the above-described embodiment and the accompanying drawings, but by the appended claims. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that various forms of substitution, modification, and alteration are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims.

예를 들어, 철 3가 이온의 농도 범위나 도금액의 온도의 한정은 본 발명의 효율성을 고려한 바람직한 범위로 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다. 또한, 전해환원시 사용되는 전극구조도 용존산소의 제거속도를 향상시키기 위해 고려되는 것이며, 주석도금액이 투과가능하며, 전해환원반응에 필요한 전도성을 갖는 물질로 이루어진 전극이면 본 발명의 공정에 채용가능하고, 주석이온을 보급하기 위한 주석용해조도 다양한 형태로 구현될 수 있다는 것은 당업자에게는 자명할 것이다. 또한, 산소의 신속한 제거를 위해, 산소가 발생되는 주석용해조와 전기도금조의 배출구측에 마련하는 것이 바람직하다. 도금액의 순환경로 중 어느 곳에서 실시하더라도, 전해환원반응을 통한 산소의 제거효과를 얻을 수 있을 것이다.
For example, the limit of the concentration range of iron trivalent ions or the temperature of the plating liquid is provided only in a preferable range in consideration of the efficiency of the present invention, and does not limit the scope of the present invention. In addition, the electrode structure used in the electrolytic reduction is also considered in order to improve the removal rate of dissolved oxygen, and if the electrode is made of a material that is permeable to the tin plating solution and has the conductivity required for the electrolytic reduction reaction, it is employed in the process of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that tin melting baths for distributing tin ions can be implemented in various forms. In addition, for quick removal of oxygen, it is preferable to provide at the outlet side of the tin melting tank and the electroplating tank where oxygen is generated. In any of the circulation paths of the plating liquid, it is possible to obtain the effect of removing oxygen through the electrolytic reduction reaction.

상술한 바와 같이, 본 발명의 전기주석도금공정에 따르면, 도금액에서 슬러지발생의 원인이 되는 산소를 제거하기 위해, 별도의 전해환원장치를 이용하여 주석전착반응이 일어나지 않는 전위범위의 전압을 인가하여 전해환원반응을 실시함으로써, 주석도금액 중 산소를 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 슬러지 발생단계의 주석이온을 산화반응을 억제하여 슬러지발생을 효과적으로 방지할 수 있다.As described above, according to the electro-tin plating process of the present invention, in order to remove the oxygen causing the sludge from the plating liquid, by using a separate electrolytic reduction device by applying a voltage in the potential range that the tin electrodeposition reaction does not occur By carrying out the electrolytic reduction reaction, not only oxygen in the tin plating solution can be removed, but also sludge generation can be effectively prevented by suppressing oxidation reaction of tin ions in the sludge generation step.

Claims (9)

불용성 양극을 구비한 전기도금시스템에서 전기도금하는 방법에 있어서,In the method of electroplating in an electroplating system having an insoluble anode, 주석도금액을 산소와 함께 주석용해조로 공급하여 그 주석용해조에 장입되는 주석입자와 산화반응시킴으로써 주석도금액에 주석이온을 공급하는 제1 단계;A first step of supplying tin ions to the tin plating solution by supplying the tin plating solution together with oxygen to a tin melting tank and oxidizing and reacting with the tin particles charged in the tin melting tank; 상기 주석용해조로부터 도금액저장조로 제공되는 주석도금액에서 전해환원반응이 발생되도록, 그 주석도금액에 침지된 전극수단에 소정의 직류전압을 인가하는 제2 단계; 및,A second step of applying a predetermined DC voltage to the electrode means immersed in the tin plating solution so that an electrolytic reduction reaction occurs in the tin plating solution provided from the tin melting tank to the plating solution storage tank; And, 상기 주석도금액을 전기도금조로 제공하고 상기 전기도금조 내에서 음극으로 대전된 강판을 상기 주석도금액에 침적시키고 상기 불용성 양극을 이용하여 주석도금액 중 주석이온을 상기 강판 표면에 전착시키는 제3 단계를 포함하며,A third step of providing the tin plating solution to an electroplating bath and depositing a steel plate charged with a negative electrode in the electroplating bath to the tin plating solution and electrodepositing tin ions in the tin plating solution onto the surface of the steel plate using the insoluble anode. Steps, 상기 주석도금액에 인가되는 소정의 직류전압은 상기 전극수단 중 음극의 평형전위와 주석전착반응이 시작되는 전위 사이의 범위 내에서 유지되는 전기주석도금방법.And a predetermined DC voltage applied to the tin plating solution is maintained within a range between an equilibrium potential of a negative electrode of the electrode means and a potential at which a tin electrodeposition reaction starts. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 강판 표면에 전착시키는 제3 단계 후에, 상기 전기도금조로부터 배출되어 순환되는 주석 도금액에서 산소를 제거하기 위해, 그 주석 도금액에 침지된 전극수단에 소정의 직류전압을 인가하는 제4 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 전기주석도금방법.After the third step of electrodeposition on the surface of the steel sheet, a fourth step of applying a predetermined DC voltage to the electrode means immersed in the tin plating solution to remove oxygen from the tin plating solution discharged from the electroplating bath and circulated. Electro tin plating method characterized in that it comprises a. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 직류 전압을 인가하는 제4 단계는, 상기 전기도금조의 배출구측에 인접하게, 음극 및 양극 및 음극전위를 정의하기 위한 기준전극을 포함한 전해조를 마련하여, 상기 전해조로 제공되는 주석 도금액에 전해환원반응이 발생하는 음극과 양극을 침지한 후에 기준전극에 대해 상기 전위범위로 유지되는 전압을 인가하는 단계임을 특징으로 하는 전기주석도금방법.In the fourth step of applying the DC voltage, an electrolytic cell including a reference electrode for defining a cathode, an anode, and a cathode potential is adjacent to the outlet side of the electroplating tank, and electrolytic reduction is performed in the tin plating solution provided to the electrolytic cell. And immersing the cathode and the anode in which the reaction occurs, applying a voltage maintained at the potential range with respect to the reference electrode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 직류 전압을 인가하는 제2 단계는, 상기 주석용해조의 배출구측에 인접하게, 음극 및 양극 및 음극전위를 정의하기 위한 기준전극을 포함한 전해조를 마련하여, 상기 전해조로 제공되는 주석 도금액에 전해환원반응이 발생하는 음극과 양극을 침지한 후에 기준전극에 대해 상기 전위범위로 유지되는 전압을 인가하는 단계임을 특징으로 하는 전기주석도금방법.In the second step of applying the DC voltage, adjacent to the outlet side of the tin melting tank, by providing an electrolytic cell including a reference electrode for defining a negative electrode and a positive electrode and a negative electrode potential, the electrolytic reduction in the tin plating solution provided to the electrolytic cell And immersing the cathode and the anode in which the reaction occurs, applying a voltage maintained at the potential range with respect to the reference electrode. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제2 또는 제4 단계에서 사용되는 전극수단 중 전해환원반응이 발생하는 음극수단은 메쉬형상, 직물체구조 또는 다공질상을 가짐을 특징으로 하는 전기주석도금방법.Electrolytic tin plating method of the electrode means used in the second or fourth step, the cathode means for generating an electrolytic reduction reaction has a mesh shape, a fabric structure or a porous phase. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 전해환원반응이 발생하는 음극수단은 카본 파이버 또는 메탈 신테폰으로 이루어짐을 특징으로 하는 전기주석도금방법.The negative electrode means for generating the electrolytic reduction reaction is electro tin plating method characterized in that made of carbon fiber or metal synthephon. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 주석도금액의 온도는 45℃이하임을 특징으로 하는 전기주석도금방법.Electro tin plating method characterized in that the temperature of the tin plating solution is 45 ℃ or less. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 주석도금액 중의 철 3가 이온(Fe3+)의 농도는 0보다 크고 3g/L이하임을 특징으로 하는 전기주석도금방법.The electro tin plating method characterized in that the concentration of the iron trivalent ions (Fe 3+ ) in the tin plating solution is greater than 0 and less than 3g / L. 전기도금시스템에서 주석이온이 공급된 도금액을 순환시키면서, 주석이온을 공급하면서 공급된 주석이온으로 전기도금을 실시하는 전기도금방법에 있어서,In the electroplating method of electroplating with tin ions supplied while supplying tin ions while circulating a plating solution supplied with tin ions in an electroplating system, 순환 중인 도금액에 전극수단을 침지시키고, 그 전극수단에 소정의 직류전압을 인가하여 전해환원반응을 발생시키며, 여기서 인가되는 직류전압은 상기 전극수단 중 음극의 평형전위와 주석전착반응이 시작되는 전위 사이의 범위 내에서 유지됨을 특징으로 전기도금방법.The electrode means is immersed in the plating solution being circulated, and a predetermined DC voltage is applied to the electrode means to generate an electrolytic reduction reaction, wherein the applied DC voltage is a potential at which the equilibrium potential of the negative electrode and the tin electrodeposition reaction of the electrode means start. Electroplating method characterized in that it is maintained within the range between.
KR1020020084699A 2002-12-27 2002-12-27 Electolyric tin plating process using insolulble anode KR100925618B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020084699A KR100925618B1 (en) 2002-12-27 2002-12-27 Electolyric tin plating process using insolulble anode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020084699A KR100925618B1 (en) 2002-12-27 2002-12-27 Electolyric tin plating process using insolulble anode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040058475A KR20040058475A (en) 2004-07-05
KR100925618B1 true KR100925618B1 (en) 2009-11-06

Family

ID=37350572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020084699A KR100925618B1 (en) 2002-12-27 2002-12-27 Electolyric tin plating process using insolulble anode

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100925618B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100947403B1 (en) * 2007-11-23 2010-03-12 한국원자력연구원 Electrolytic deposition of Sn on a Pt electrode for decomposition of nitrate
AU2017295870B2 (en) 2016-07-13 2022-04-28 Iontra Inc Electrochemical methods, devices and compositions

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR800000028B1 (en) * 1974-07-01 1980-01-26 히라이 도미자브로 Elecfric tin plating method
JPH03180493A (en) * 1989-12-08 1991-08-06 Nippon Steel Corp Electroplating method of tin
JPH05179497A (en) * 1991-12-26 1993-07-20 Nkk Corp Electric tin plating method for metallic material

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR800000028B1 (en) * 1974-07-01 1980-01-26 히라이 도미자브로 Elecfric tin plating method
JPH03180493A (en) * 1989-12-08 1991-08-06 Nippon Steel Corp Electroplating method of tin
JPH05179497A (en) * 1991-12-26 1993-07-20 Nkk Corp Electric tin plating method for metallic material

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040058475A (en) 2004-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6890416B1 (en) Copper electroplating method and apparatus
RU2302481C2 (en) Electrolysis cell for compensation for concentration of metal ions in electrodeposition processes
CN112714803B (en) Plating solution production and regeneration process and device for insoluble anode acid copper electroplating
JP4484414B2 (en) Method and apparatus for adjusting metal ion concentration in an electrolyte fluid, method of using the method and method of using the apparatus
US6827832B2 (en) Electrochemical cell and process for reducing the amount of organic contaminants in metal plating baths
US7520973B2 (en) Method for regenerating etching solutions containing iron for the use in etching or pickling copper or copper alloys and an apparatus for carrying out said method
JP5669995B1 (en) Method and apparatus for processing Au-containing iodine-based etching solution
KR100925618B1 (en) Electolyric tin plating process using insolulble anode
KR100558129B1 (en) Method and apparatus for regulating the concentration of substances in electrolytes
US6432293B1 (en) Process for copper-plating a wafer using an anode having an iridium oxide coating
PL95746B1 (en) METHOD OF GALVANIC TINNING
US5173168A (en) Method of making iron foil by electrodeposition
JP3454829B2 (en) Method for electrolytically depositing metal from electrolyte with process organics
US7108772B2 (en) Device and process for electrodialysis of ultrafiltration premeate of electrocoat paint
JP4465084B2 (en) Copper foil manufacturing method and manufacturing apparatus
JPH0273689A (en) Copper plating method for printed board
JPS6141799A (en) Method for supplying tin ion to electrolytic tinning bath
JP3110444U (en) Electrolytic recovery device for metal and electrolytic plating system
Wery et al. Barrel zinc electrodeposition from alkaline solution
KR20240053836A (en) Recycling apparatus of tin plating liquid
JPH07316874A (en) Chromium plating method
JP2767699B2 (en) Electrolytic treatment equipment
KR100805024B1 (en) A Method for Increasing Dissolution Rate of Tin Granule
RU65052U1 (en) DEVICE FOR ELECTROCHEMICAL REGENERATION OF COPPER ETCHING SOLUTIONS
JPH05179497A (en) Electric tin plating method for metallic material

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121022

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131001

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141029

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151027

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171030

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181030

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191030

Year of fee payment: 11