KR100970967B1

KR100970967B1 - 도금액 정화 장치

Info

Publication number: KR100970967B1
Application number: KR1020070124879A
Authority: KR
Inventors: 조성수; 강경훈; 윤용승
Original assignee: 고등기술연구원연구조합
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2010-07-20
Also published as: KR20090058201A

Abstract

본 발명의 도금액 정화 장치는 도금액내의 수화물 형태의 카보네이트염을 저온에서 침전가능하도록 구성되는 냉각시스템과, 상기 침전된 카보네이트염을 배출하여 슬러지와 도금액을 분리하여 회수하는 카보네이트염 제거수단와, 상기 냉각시스템과 카보네이트염 제거수단을 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 의하면, 기존의 카보네이트염 제거장치에 비해 탄산염 슬러지를 효과적으로 제거함으로서, 도금 효율을 향상하고, 도금액을 정화함으로서 도금액의 80%이상이 재사용 가능하며, 폐수 배출량이 기존 대비 80% 절감되는 효과를 가진다.

더구나, 자동화처리가 가능하기 때문에 인건비 절감 및 합금 도금액의 효과적인 관리방안이 도출되며, 도금액의 수명도 연장되는 효과를 가진다.

Description

도금액 정화 장치{Apparatus for purifying a plating solution}

본 발명은 도금액 정화 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아연계 합금도금공정에서 도금액을 장시간 사용하는 경우 도금액에 포함된 카보네이트염(탄산나트륨)(Na₂CO₃)을 효과적으로 제거하고, 또한 도금액을 정화하여 재사용율이 향상되는 도금액 정화 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 도금이라 함은 금속 표면에 다른 금속 또는 합금의 얇은 층을 입히는 것을 말하며, 이러한 제품피막의 보호 및 장식의 목적으로 행해지는 도금 방법 중 하나인 아연-니켈 도금은 내식성, 내열성이 뛰어나 자동차의 부품, 전기전자 정밀부품 등의 금속성능 향상을 위해 널리 사용되고 있다.

잘 알려진 바와 같이, 아연-니켈 도금에 사용되는 아연-니켈 합금의 도금액은 존재하는 수산화나트륨(NaOH)과 공기중의 이산화탄소(CO₂)가 서로 반응하여 탄산나트륨(Na₂CO₃)이라는 카보네이트염(탄산염)이 생성된다. 그런데, 아연-니켈 합금의 도금액은 도금시 온도는 20∼25℃이며, 도금공정이 진행됨에 따라 그 온도가 조금씩 상승하게 되므로, 도금액의 온도상승을 방지하기 위해 도금액을 냉각시킨다. 이 때, 도금액에 보통 65g/ℓ이상으로 존재하던 탄산염이 결정화됨으로써 통상적으로 전류의 효율이 20∼30%정도 감소하고, 이러한 탄산염이 도금액의 전류 흐름을 방지하여 도금효율을 현저하게 저하시키며, 도금액의 오염 발생이 증가하여 제품의 도금 불량을 증가시킬 뿐만 아니라 환경부하를 증가시키는 문제점을 초래하였다.

이러한 문제점을 방지하기 위하여 본 출원인의 한국등록특허 제 10-768268호(등록일 2007.10.11)에는 도금액에 생성된 탄산염을 제거시키기 위하여 도금액을 냉각시켜서 도금액내의 탄산염을 결정화시켜 침전시킨 다음, 이러한 침전된 탄산염을 이송스크루에 의해 도금액으로부터 완전하고도 용이하게 분리시킬 수 있고, 도금액의 관리 최적화로 인해 도금액의 수명을 연장시킴과 아울러 재사용을 가능하도록 함으로써 도금에 소요되는 원자재의 소모량을 줄이며, 도금제품의 불량률을 감소시키고, 도금공정의 효율을 상승시켜서 생산성을 증대시키며, 환경부하를 감소시키는 아연-니켈 도금액의 탄산염 제거장치를 개시하고 있다.

도 1에는 상기 특허의 탄산염 제거장치를 도시하고 있다. 도시된 바와 같은 탄산염 제거장치(100)는 도금조(10)로부터 도금액이 공급되는 경로상에 설치되며, 도금액을 냉각시켜서 결정화시키는 냉각조(110)와, 냉각조(110)의 하단에 연결되어 상측으로 경사지게 설치되며, 냉각조(110)의 수면보다 높은 위치에 배출구(121)가 형성되는 배출관(120)과, 배출관(120)에 설치되며, 냉각조(110)에 침전되는 탄산염의 결정을 배출관(120)을 따라 배출구(121)로 배출시키는 이송스크루(130)와, 이송스크루(130)를 회전시키는 이송모터(140)와, 상기 냉각조(110) 하부에 설치되며, 도금액에서 탄산염의 결정을 감지하여 감지신호를 출력하는 레벨센서(150)와, 상기 레벨센서(150)의 감지신호를 수신받으며, 상기 이송모터(140)를 제어하는 제어부(160)를 포함한다.

상기 특허는 냉각기(113)로부터 냉각된 냉매가 냉각조(110)내에 설치된 냉매순환파이프(114)를 통해 순환공급되어 도금조(10)로부터 공급되는 도금액을 냉각하고, 교반모터(115)에 의해 회전하는 교반날개(116)에 의해 상하측간의 도금액을 교반시켜 내부온도를 균일하도록 하여 냉각에 의해 결정화된 탄산염을 비중에 의해 하측에 모이도록 하는 구성이지만, 도금액의 외부 유실을 방지하고자 배출관(120)의 배출구(121)가 냉각조(110)의 최고 수위보다 상측, 즉 "d" 만큼 위쪽에 위치해야 하므로, 그 길이가 길어지게 된다.

더구나, 냉각조(110)내부에 탄산염이 제거된 상태의 도금액은 흡입펌프(117)의 펌핑으로 도금액저장탱크(20)로 이동시켜 재사용하고 있으나, 흡입펌프(117)의 펌핑에 따라 도금액저장탱크(20)에 이동된 도금액의 정화율이 떨어져서 도금액의 수명이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 아연계 합금도금공정에서 발생되는 카보네이트염(탄산염)(Na₂CO₃) 슬러지 제거를 효과적으로 행함으로서 도금 효율을 향상하고, 도금액을 정화하여 재사용율을 향상할 수 있는 도금액 정화 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 도금액 정화 장치는 도금액내의 수화물 형태의 카보네이트염을 저온에서 침전가능하도록 구성되는 냉각시스템과, 상기 침전된 카보네이트염을 배출하여 슬러지와 도금액을 분리하여 회수하는 카보네이트염 제거수단과, 상기 냉각시스템과 카보네이트염 제거수단을 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 있어서, 냉각시스템은 도금액을 저장하는 도금액 저장조와, 교반기가 장착되어 상기 저장조로부터 공급펌프를 통해 공급되는 도금액을 교반하는 냉각탱크와, 상기 냉각탱크내의 도금액의 설정온도를 냉각하는 냉각기와, 상기 냉각탱크내의 도금액의 온도를 검출하는 온도검출기와, 상기 냉각탱크에 공급되는 도금액의 공급양을 감지하도록 상기 냉각탱크에 설치되는 냉각조 액검출기와, 상기 냉각탱크내에 교반된 도금액을 검출하도록 상부와 하부 액검출기와, 설정온도로 냉각되어 상기 냉각탱크의 하부에 결정화되어 축적된 카보네이트염 슬러지를 배출하는 배출펌프로 구성되며, 카보네이트염 제거수단은 상기 냉각시스템의 하부에 설치되 어 배출되는 도금액내의 카보네이트염은 상부에 위치되고, 도금액은 하부로 배출하는 스크린망과, 상기 스크린망상에 로딩되는 카보네이트염을 이송하도록 설치되는 스크린망 이송벨트와, 상기 스크린망 이송벨트의 구동수단과, 상기 이송된 카보네이트염을 저장하는 염저장조와, 상기 스크린망을 통해 배출된 도금액이 저장되는 도금액 회수조와, 상기 도금액 회수조의 레벨을 검출하는 도금액 검출기와, 상기 도금액 회수조의 도금액을 도금액 저장조로 이송하는 이송펌프로 구성되며, 스크린망은 60-800 메쉬인 것이 바람직하다.

본 발명은 기존의 제거장치에 비해 탄산염 슬러지를 효과적으로 제거함으로서, 도금 효율을 향상하고, 도금액을 정화함으로서 도금액의 80%이상이 재사용 가능하며, 폐수 배출량이 기존 대비 80% 절감되는 효과를 가진다.

이하 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 아연계 도금액의 도금액 정화 장치를 도시한 구성도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 도금액 정화 장치(200)는 도금액내의 수화물 형태의 카보네이트염을 저온에서 침전가능하도록 구성되는 냉각시스템(220)과, 상기 침전된 카보네이트염을 배출하여 슬러지와 도금액을 분리하여 회수하는 카보네이트염 제거수단(240)와, 상기 냉각시스템(220)과 카보네이트염 제거수단(240)을 제어하는 제어부(280)를 포함한다.

냉각시스템(220)은 도금액을 저장하는 도금액 저장조(202)와, 교반기(204)가 장착되어 상기 저장조(202)로부터 공급펌프(206)를 통해 공급되는 도금액을 교반하는 냉각탱크(208)와, 상기 냉각탱크(208)내의 도금액의 설정온도를 냉각하는 냉각기(210)와, 상기 냉각탱크(210)내의 도금액의 온도를 검출하는 온도검출기(212)와, 상기 냉각탱크(208)에 공급되는 도금액의 공급양을 감지하도록 상기 냉각탱크(208)에 설치되는 냉각조 액검출기(214)와, 상기 냉각탱크(208)내에 교반된 도금액을 검출하도록 냉각탱크(208)의 상하에 각각 설치되는 상부와 하부 액검출기(216)(218)와, 도금액이 설정온도로 냉각되어 상기 냉각탱크(208)의 하부에 결정화되어 축적된 카보네이트염 슬러지를 배출하는 배출펌프(219)로 구성된다.

또한, 카보네이트염 제거수단(240)은 냉각시스템(220)의 하부에 설치되어 배출되는 도금액내의 카보네이트염 슬러지는 상부에 위치되고, 도금액은 하부로 배출하는 스크린망(222)과, 상기 스크린망(222)상에 로딩되는 카보네이트염을 이송하도록 설치되는 스크린망 이송벨트(224)와, 상기 스크린망 이송벨트(224)의 구동수단(230), 즉 모터와, 상기 이송된 카보네이트염을 저장하는 염저장조(226)와, 상기 스크린망(222)을 통해 배출된 도금액이 저장되는 도금액 회수조(228)와, 상기 도금액 회수조(228)의 레벨을 검출하는 도금액 검출기(232)와, 상기 도금액 회수조(228)의 도금액을 도금액 저장조(202)로 이송하는 이송펌프(234)로 구성된다.

제어부(280)는 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각탱크(208)에 공급되는 도금액을 냉각조 액검출기(214)가 검출하면 공급펌프(206)의 작동이 정지되도록 제어하며, 상부 또는 하부 액검출기(216)(218)에 의해 냉각탱크(208)내의 교반된 도금액이 감지되고, 이 도금액의 온도가 소정의 설정온도가 되었음을 온도검출기(212)가 검출할 때까지 냉각기(210)를 작동하도록 제어한다. 또한 제어부(280)는 냉각탱크(208)내의 하부액 검출기(218)에 교반된 도금액이 검출되지 않으면, 공급펌프(206)와 배출펌프(219)의 작동을 정지하도록 제어하며, 도금액 검출기(232)에 의해 도금액 회수조(228)내의 도금액이 검출되면 이송펌프(234)를 작동하도록 제어한다.

스크린망(222)위에 위치되는 카보네이트염 슬러지는 결정화되어 0.2-0.8mm의 크기로 서로 뭉쳐있기 때문에 스크린망(222)은 60-350 메쉬(mesh)인 것을 사용하는 것이 효과적으로 제거가 가능하므로 바람직하다.

이와 같이 구성된 아연계 합금 도금액의 정화장치(200)의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

도금공정이 실시되는 도금조(202)에 채워진 아연계 합금 도금액이 공급펌프(206)를 이용하여 냉각탱크(208)로 공급된다. 이때, 제어부(280)는 냉각탱크(208)의 상부에 설치된 냉각조 액검출기(214)에 의해 도금액이 감지되면 공급펌프(206)의 구동을 중지시키고, 교반기(204)를 구동시켜서 10∼40RPM으로 교반날개를 회전시키며, 냉각기(210)를 구동시켜서 냉각코일(217)을 통해 냉각탱크(208)내에 냉매를 순환시킨다.

제어부(280)에 냉각탱크(208)내의 냉각온도를 3℃로 설정되면, 상하부 액검출기(216)(218)의 어느하나가 도금액을 감지하고 있는 경우 냉각기(210)를 작동하며, 그렇지 않는 경우에는 냉각기(210)를 작동하지 않는다. 제어부(280)는 온도검출기(212)가 설정된 냉각온도를 검출하면, 냉각기(210)의 구동을 중지하도록 제어하여 냉각탱크(208)내의 도금액을 일정온도로 냉각시키면 아연계 합금 도금액내에 존재하는 수산화나트륨(NaOH)과 공기중의 이산화탄소(CO₂)와 반응하여 생성되는 탄산나트륨(Na₂CO₃)이 5∼10℃ 정도에서 결정화되며, 교반날개의 회전에 의해 상하측의 도금액이 서로 교반되어 냉각탱크(208)내의 온도 균일성이 유지됨과 아울러 비중이 큰 카보네이트염의 결정이 냉각탱크(208)내의 하부로 침전된다.

냉각탱크(208)내의 도금액의 온도가 설정온도로 균일하게 유지되었음을 온도검출기(212)로부터 검출되면, 제어부(280)는 배출펌프(219)를 구동하여 하부에 침전되어 있던 카보네이트염 슬러지와 도금액을 도금액 회수조(228)로 배출한다.

그러면, 카보네이트염 슬러지는 스크린망(222)에 위에 걸리게 되고, 도금액은 도금액 회수조(228)로 떨어지게 된다. 운전 중에 배출펌프(219)에 의해 다량의 도금액이 배출되어 하부 액검출기(218)에 도금액이 검출되지 않게 되면 제어부(280)는 배출펌프(219)의 구동을 정지하도록 제어한다. 이와 같이 배출펌프(219)의 작동 조건은 온도검출기(212)가 냉각탱크(208)내의 도금액의 온도가 설정온도로 균일하게 유지되고 있음을 검출되어야 하고, 하부 액검출기(218)에 의해 도금액이 검출되어야 한다.

스크린망(222)에 걸리는 카보네이트염은 결정화되어 0.2-0.8 mm의 크기로 서로 뭉쳐있기 때문에, 60-350 메쉬의 스크린망(222)에 걸린 카보네이트염은 스크린망 이송벨트(224)를 따라 이송되어 이송벨트9224)의 끝단에서 염조장조(226)로 자유낙하된다.

한편, 도금액 회수조(228)로 떨어진 도금액을 도금액 검출기(232)가 검출하면 제어부(280)는 이송펌프(234)의 구동을 제어하여 도금액을 재사용하도록 도금액 저장조(202)로 이송한다.

이하의 표 1은 상기와 같은 본 발명의 도금액 정화장치의 적용여부에 따른 카보네이트염의 농도 변화을 나타내고 있다.

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 도금액 정화장치를 적용한 후의 카보네이트염의 농도가 적용 전 보다 현저히 감소되었음을 나타내고 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 도금액 정화 장치의 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 종래의 아연-니켈 도금액의 탄산염 제거장치의 구성을 나타내는 개략도이고,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 도금액 정화 장치의 구성을 나타내는 개략도이고,

도 3은 도 1의 도금액 정화 장치의 각 구성간의 제어 작동을 나타내는 블록도이고,

도 3은 200메쉬의 도 1의 스크린망 위에 걸러진 카보네이트염을 나타내는 사진이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

202 : 도금액 저장조 204 : 교반기

206 : 공급펌프 208 : 냉각탱크

210 : 냉각기 212 : 온도검출기

214 : 냉각조 액검출기 216,218 : 상하부 액검출기

220 : 냉각시스템 222 : 스크린망

224 : 스크린망 이송벨트 226 : 스크린망 이송벨트

228 : 도금액 회수조 230 : 구동수단

232 : 도금액 검출기 234 : 이송펌프

240 : 탄산염 제거장치

Claims

도금액 정화 장치에 있어서,

도금액 저장조에 저장된 도금액을 공급펌프의 작동에 의해 교반기가 장착된 냉각탱크로 공급하고, 냉각기의 작동에 의해 상기 냉각탱크내의 도금액을 설정온도로 냉각시키고, 상기 교반기의 작동에 의해 상기 도금액을 교반함으로서, 상기 도금액내의 수화물 형태의 카보네이트염을 상기 냉각탱크의 하부로 침전하고, 상기 카보네이트염 슬러지와 상기 도금액을 배출펌프의 작동에 의해 배출하도록 구성되는 냉각시스템과,

상기 배출펌프의 작동에 의해 배출되는 상기 카보네이트염 슬러지는 스크린망 상부에 위치되고, 상기 도금액은 상기 스크린망 하부로 배출되어 도금액 회수조에 저장되고, 구동모터의 작동에 의해 스크린망 이송벨트 상부의 상기 스크린망이 이송되어 상기 스크린망 상부의 카보네이트염 슬러지를 염저장조에 저장하고, 상기 도금액 회수조에 저장된 도금액은 이송펌프의 작동에 의해 상기 도금액 저장조로 이송함으로서, 상기 카보네이트염 슬러지와 도금액을 분리하여 회수하도록 구성되는 카보네이트염 제거수단과,

상기 냉각시스템과 카보네이트염 제거수단을 제어하는 제어부를 포함하는

도금액 정화장치.
제 1 항에 있어서,

상기 냉각시스템은

상기 냉각탱크내의 도금액의 온도를 검출하는 온도검출기와,

상기 냉각탱크에 공급되는 도금액의 공급양을 감지하는 냉각조 액검출기와,

상기 냉각탱크내에 교반된 도금액을 검출하는 상부와 하부 액검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도금액 정화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 카보네이트염 제거수단은

상기 도금액 회수조의 레벨을 검출하는 도금액 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도금액 정화 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 냉각탱크에 공급되는 도금액을 상기 냉각조 액검출기가 검출하면 상기 공급펌프의 작동이 정지되도록 제어부가 제어하는 것을 특징으로 하는 도금액 정화 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 상부 또는 하부 액 검출기에 의해 상기 냉각탱크내의 교반된 도금액이 감지되고, 상기 도금액의 온도가 소정의 설정온도가 될 때까지 상기 냉각기를 작동하도록 제어부가 제어하는 것을 특징으로 하는 도금액 정화 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 하부액 검출기에 교반된 도금액이 검출되지 않으면, 상기 공급펌프와 상기 배출펌프의 작동을 정지하도록 제어부가 제어하는 것을 특징으로 하는 도금액 정화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 스크린망은 60-800 메쉬인 것을 특징으로 하는 도금액 정화 장치.