KR101102950B1 - 도금층이 균일한 도금선재의 도금방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도금층이 균일한 도금선재 및 그 도금방법에 관한 것으로, 세척된 선재(1)를 (+)전기가 인가된 도전(+)롤러(41)와 (-)전기가 인가된 도전(-)롤러(43) 사이로 통과시켜 가열 건조시키고, 이 건조된 선재(1)를 금속도금조(50)의 금속용액(52)에 침지하여 도금시키며; 이 도금된 선재를 고밀도가스가 분사되는 수직파이프(60)의 내부로 통과하도록 하여, 고밀도가스의 압력으로 과잉도금된 금속용액(52)이 밀려제거되므로서 도금층의 두께가 균일하도록 하고; 금속용액(52)의 소모로 금속용액(52)의 수위가 내려가면 수위검출센서(93)가 이를 감지하고, 이 센서신호를 전송받은 마이컴에 의하여 진동공급장치(91)가 작동되어 리니어피더(92)를 통하여 금속세분체(3)가 공급보충되어 금속용액(52)의 저장량이 일정하게 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 본 발명에서는 사용자가 원하는 일정두께의 선재의 금속도금이 가능해진다.
Figure R1020080102983
선재, 평각선, 금속, 도금

Description

도금층이 균일한 도금선재의 도금방법{PLATING METHOD OF PLATED WIRE HAVING UNIFORM THICKNESS}
본 발명은 표면이 고르면서 두께가 일정하도록 도금이 가능하고 틈 사이의 완전한 건조가 가능한 도금층이 균일한 도금선재 및 그 도금방법에 관한 것이다.
여기서, 선재(線材)라 함은 용융금속도금이 이루어지는 대상을 가리킨 것으로, 일례로서 편조선, 평각선, 강선 등이 있다.
또한, '용융금속'에서의 '금속(金屬)'은 용융이 가능한 금속을 가리킨 것으로, 일례로서 주석(Sn), 아연(Zn), 납(Pb), 금(Au), 은(Ag) 등이 있다.
특히 본 발명의 용융금속도금은 일반금속도금이 어려운 편조선 또는 평각선에 매우 유용하다.
앞에서도 설명한 바와 같이 선재에는 일반 강선뿐만 아니라 편조선, 평각선 등이 있다.
이러한 선재 중 편조선은 전선으로 사용하기 위하여 도선을 서로 꼬은 것으로, 일반적인 용융금속도금방법을 이용하면 많은 문제점이 발생된다.
즉, 일반적인 용융금속도금은 세척, 건조, 도금 및 권취 공정을 통해 이루어지는 것으로, 철선과 같은 단순한 구조를 가진 선재를 도금함에 있어서 매우 유용하다.
그러나 편조선과 같이 서로 꼬아 만든 복잡한 구조를 가진 선재의 경우에는 금속도금시 도 4의 (a)와 같이 일정한 두께의 도금이 어려울뿐만 아니라 도금표면이 고르지 못하다는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라 이러한 선재는 틈 사이에 물기가 여전히 남아 있어 도금이 원활하게 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 작업자가 금속도금조 옆에 대기하고 있어 금속용액의 부족시 금속세분체(金屬細分體)를 금속도금조에 넣어 용융이 이루어지도록 하는 번거로움이 있었다.
또한, 종래에는 작업자가 금속세분체를 너무 조금씩 넣게 되면 이러한 작업을 수시로 해야하는 번거로움이 있었고, 작업자가 금속세분체를 너무 많이 넣게 되면 흔들림으로 인해 위험을 초래하게 되었다.
이에, 선재의 균일한 도금이 이루어지도록 함과 동시에 금속세분체를 자동으로 정확하게 공급이 이루어지도록 하는 수단이 필요하다.
따라서, 본 발명에서는 종래 기술의 이러한 단점을 근본적으로 해결하기 위하여 선재의 용융금속도금시 세척 및 건조공정후의 금속도금조(50)에서의 용융된 금속용액침지후의 인출과정에서 용융금속이 도금된 선재가, 고밀도가스가 분사되는 수직파이프(60)내부로 통과하도록 하여, 분사되는 고밀도가스의 압력으로 과잉도금된 금속용액(2)이 밀려제거되므로서 도금층의 두께가 균일하도록 하고,
금속도금조(50)의 용융금속의 소모에 따라 도금용액이 감소되는 것을 수위검출센서(93)가 감지하여, 이 센서신호에 의하여 진동공급장치(91)가 작동되어, 금속세분체(3)가 리니어피더(92)를 통하여 정밀하게 공급보충되도록 하므로서, 선재의 금속도금두께를 균일하게 하여 도금품질을 획기적으로 향상시킴에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에서는 편조선과 같이 여러가닥으로 꼬아만든 선재(1)의 틈 사이에 있는 물기를 에어노즐(35)을 통과시키는 과정 및 (+)전기가 인가된 도전(+)롤러(41)와 (-)전기가 인가된 도전(-)롤러(43) 사이를 통과시키는 과정을 통해 완전건조시켜 도금이 잘 이루어지도록 함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명에서는 금속도금조(50)에서 선재(1)를 인출하는 속도인 선속도와 수직파이프 내에 공급되는 고밀도가스의 종류를 적절히 변경하여 사용자가 원하는 두께의 도금이 이루어지도록 함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명은 도금층이 균일한 도금선재의 도금방법에 있어서, 세척된 선재(1)를 (+)전기가 인가된 도전(+)롤러(41)와 (-)전기가 인가된 도전(-)롤러(43) 사이로 통과시켜 가열 건조시키고, 이 건조된 선재(1)를 금속도금조(50)의 금속용액(52)에 침지하여 도금시키며; 이 도금된 선재를 고밀도가스가 분사되는 수직파이프(60)의 내부로 통과하도록 하여, 고밀도가스의 압력으로 과잉도금된 금속용액(52)이 밀려제거되므로서 도금층의 두께가 균일하도록 하고; 금속용액(52)의 소모로 금속용액(52)의 수위가 내려가면 수위검출센서(93)가 이를 감지하고, 이 센서신호를 전송받은 마이컴에 의하여 진동공급장치(91)가 작동되어 리니어피더(92)를 통하여 금속세분체(3)가 공급보충되어 금속용액(52)의 저장량이 일정하게 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 금속도금조(50)에서 선재(1)를 인출할 때의 선속도를 10 ~ 50m/min로 하고, 고밀도가스의 밀도를 공기의 3배 내지 7배로 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 도금선재의 도금방법에 의하여 도금된 용융금속도금 선재를 제공함에 특징이 있다.
또한, 본 발명에 따른 선재의 용융금속 도금방법은 보빈(10)에서 선재(1)를 한가닥씩 인출하는 인출단계(S101); 인출단계(S101)를 거친 한가닥의 선재(1)를 세척조(30)에 있는 세척용액(31)에 담궈 세척하는 세척단계(S102); 세척단계(S102)를 거친 선재(1)를 에어노즐(35)을 통과하도록하여 에어노즐(35)에서 분사된 공기에 의해 선재(1)를 건조시키는 제1건조단계(S103); 제1건조단계(S103)를 거쳐 건조된 선재(1)를 추가 건조시키는 단계로, (+)전기가 인가된 도전(+)롤러(41)와 (-)전기가 인가된 도전(-)롤러(43) 사이로 선재(1)를 통과시켜 가열 건조시키는 제2건조단계(S104); 제2건조단계(S104)를 거친 선재(1)를 공기중에서 냉각시키고 금속도금조(50)의 침지도금롤러(51)를 타고 금속용액(52)에 침지시키면서 도금시키는 도금단계(S105); 금속도금단계(S105)를 거친 선재(1)의 도금두께를 일정하게 조정하는 단계로, 세로방향으로 세워진 수직파이프(60) 내에 선재(1)가 통과되도록 한 후, 상부에서 수직파이프(60) 내부로 고밀도가스를 주입하는 도금두께조정단계(S106); 및 도금두께조정단계(S106)를 거친 선재(1)를 보빈(80)에 권취하는 권취단계(S107)를 포함하여, 인출단계(S101) 내지 권취단계(S107)가 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
고밀도가스로는 NF3, BF3, CF4, HF, SF6, F2, CH2F2, CH3, F, C2F6, WF6, CHF3, SiF4 등이 있다.
금속도금조(50)에 대한 금속용액(52) 공급은 금속세분체공급장치를 통해 이루어지고, 금속세분체공급장치는 고체상태의 금속세분체(3)를 담아 놓은 호퍼(90), 이 호퍼(90)를 통해 공급되는 금속세분체(3)를 진동작용에 의해 이동시키는 진동공급장치(91) 및 이 진동공급장치(91)를 통해 공급되는 금속세분체(3)를 순차적으로 금속세분체투입구(54)로 공급하기 위해 소정의 길이를 갖는 리니어피더(92)를 포함하여 구성되며, 금속세분체(3)는 가열된 금속도금조(50)의 높은 온도에 의해 용융이 이루어진다.
본 발명에서는 금속도금조(50)에 설치된 수위검출센서(93) 및 이 센서신호를 전송받아 금속도금액의 수위를 계산하고 그 수위가 소정 미만이면 금속세분체공급장치를 구동시키는 마이컴을 포함하여, 금속용액(52)이 침지도금롤러(51)의 상측에 위치하도록 함을 특징으로 한다.
이상에서와 같이, 본 발명은 에어노즐(35)을 통과시키는 과정 및 (+)전기가 인가된 도전(+)롤러(41)와 (-)전기가 인가된 도전(-)롤러(43) 사이를 통과시키는 과정을 거침으로써 선재(1)에 묻어 있는 물기가 완전건조되어 원활한 도금이 가능해진다.
또한, 본 발명에서는 금속도금조(50)에서 선재(1)를 인출하는 속도인 선속도와 수직파이프 내에 공급되는 고밀도가스의 종류를 적절히 변경함으로써 사용자가 원하는 일정두께의 도금이 가능하다.
또한, 본 발명에서는 고체형태의 금속세분체를 공급하는 금속세분체공급장치를 설치함으로써 금속도금조(50)에 일정량 이상의 금속도금액 충진이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 도금층이 균일한 도금선재의 도금방법을 나타내는 순서도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 선재의 용융금속 도금방법은 보빈(10)에 감겨져 있는 선재를 인출하는 인출단계(S101), 선재를 세척용액(31)에 세척하는 세척단계(S102), 에어노즐(35)을 이용하여 선재를 건조시키는 제1건조단계(S103), (+)전기와 (-)전기를 흘려 그 사이를 통과하는 선재를 가열하여 건조시키는 제2건조단계(S104), 금속이 용융된 금속용액(52)을 이용하여 도금하는 도금단계(S105), 도금의 두께를 일정하게 조정하기 위한 도금두께조정단계(S106) 및 보빈(80)에 권취하는 권취단계(S107)를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서는 제2건조단계(S104)와 도금단계(S105) 사이에 선재를 적당한 온도로 식히는 자연냉각단계를 더 포함할수도 있다. 여기서 적당한 온도라 함은, 다음단계인 도금단계에서 도금이 잘 이루어질수 있는 온도를 가리킨다.
앞에서도 설명했지만 상기의 금속(金屬) 및 선재(線材)에 대해 살펴보면 다음과 같다.
금속(金屬)은 선재를 도금하기 위한 용융이 가능한 금속을 가리킨 것으로, 일례로서 주석(Sn), 아연(Zn), 납(Pb), 금(Au), 은(Ag) 등이 있다.
또한, 선재(線材)는 용융금속도금이 이루어지는 대상을 가리킨 것으로, 일례로서 편조선, 평각선, 강선 등이 있다.
특히 본 발명의 용융금속도금은 일반금속도금이 어려운 편조선 또는 평각선에 매우 유용하다.
이와같은 선재의 용융금속 도금방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 선재의 용융금속 도금방법을 나타낸 사시도 및 모식도이다.
인출단계(S101)에서는 보빈(10)에 감겨져 있는 선재(1)를 한가닥씩 인출한다.
보빈(10)에서 인출된 한가닥의 선재(1)는 제1롤러(21)를 거쳐 세척조(30)로 이동한다.
세척조(30)에는 선재(1)를 세척하기 위한 세척액이 담겨져 있으며, 침지세척롤러(33), 에어노즐(35) 및 제2롤러(34)를 설치하기 위한 지지대(32)가 구성된다.
침지세척롤러(33)는 용액 속에 침지되어 있다는 의미에서 명명된 것으로, 하기의 침지도금롤러(51)도 이와같은 의미로 명명된 것이다. 여기서 침지세척롤러(33)는 세척액(31)에 잠겨져 있다.
침지세척롤러(33)를 타고 세척액(31)을 통과한 선재(1)는 표면에 묻어있는 이물질이 제거된 상태가 된다.
상기의 세척조(30)를 거친 선재(1)는 상측에 있는 에어노즐(35) 속을 통과하게 된다.
에어노즐(35)은 선재(1)의 양측에서 소정각도로 공기가 분사되도록 구성된 것으로, 공기의 세기도 조정가능하다.
비록 상기의 에어노즐(35)을 통과하였다 하더라도 선재(1)의 구조상 선재(1)의 틈 사이에는 여전히 소량의 세척액(31)이 남아있게 된다.
이 세척액(31)의 제거는 다음의 제2건조단계(S104)에서 이루어진다.
제2건조단계(S104)에서는 (+)전기가 인가된 도전(+)롤러(41)와 (-)전기가 인가된 도전(-)롤러(43) 사이로 선재(1)를 통과시켜 가열 건조시키는 가열장치(40)가 구비된다.
이 가열장치(40)에 대해 보다 상세히 설명하면, 도전(+)롤러(41)에 카본 브러쉬(42)를 설치하여 전선을 연결한 후 (+)전기를 인가하고, 도전(-)롤러(43)에 카본 브러쉬(44)를 설치하여 전선을 연결한 후 (-)전기를 인가하도록 구성된다.
이로써 도전(+)롤러(41)와 도전(-)롤러(43) 사이를 통과하는 선재에 전류가 통전되면서 발열(가열)하게 된다.
선재는 발열하고 서냉되는 과정에서 조직이 미세화되고 연성이 부여되며 내부응력이 제거된다.
이와 같은 가열장치(40)를 이용한 선재(1)의 제2건조단계(S104)를 거침으로써 선재(1)에 묻어있는 모든 물기(세척액)가 제거된다.
다음으로, 선재(1)는 도금단계(S105)를 거치게 된다.
도금은 금속용액(52)이 담겨져있는 금속도금조(50)에서 이루어지고, 선재(1)의 진행방향을 유도하기 위한 침지도금롤러(51)가 금속도금조(50) 내에 설치된다. 즉, 선재는 침지도금롤러(51)를 따라 도금이 이루어진 후, 상측으로 이동한다.
또한, 금속도금조(50)의 상부에는 투명재질의 도금조덮개(53)가 씌워지고 이 도금조덮개(53)에는 금속세분체(3)를 투입하기 위한 금속세분체투입구(54)가 형성 된다. 이 금속세분체투입구(54) 및 금속세분체 투입방법에 대한 설명은 하기 도 5 설명부분을 참조하기로 한다.
도금조덮개(53)의 상측에는 세로방향으로 수직파이프(60)가 설치된다. 즉, 수직파이프(60)의 하측은 도금조덮개(53)와 맞닿으며, 수직파이프(60) 내에는 좀 전에 도금된 선재가 통과하게 된다.
또한, 본 발명에서는 수직파이프(60) 내로 고밀도가스가 주입된다. 물론 가스주입을 위한 가스주입구(61)를 수직파이프(60)의 상측에 형성시켜도 좋다.
고밀도가스는 공기보다 밀도가 높은 가스를 말하며, 그 일례로서, 고밀도가스로는 NF3, BF3, CF4, HF, SF6, F2, CH2F2, CH3, F, C2F6, WF6, CHF3, SiF4 등이 있다.
본 발명에서는 무색무취이면서 인체에 무해하면서 다루기가 쉬운 육불황화물(SF6)을 사용하는 것이 좋다.
고밀도가스에 의해 선재(1) 외측에 도금된 금속의 두께가 도 4의 (b)와 같이 일정한 두께와 균일한 도금(2)표면을 가지게 된다. 이에 대한 상세한 설명은 도 4설명부분을 참조한다.
도금이 완료된 선재는 제3롤러(70)를 거쳐 최종적으로 보빈(80)에 권취된다.
도 4는 종래 및 본 발명에 따른 선재의 용융금속 도금상태도이다.
도 4의 좌측(a)도면은 종래의 일반적인 선재 용융금속도금상태로, 도금상태가 불량하다. 즉, 종래에는 도금(2)두께가 전체적으로 불균일하고, 도금(2)표면도 고르지 못하다.
그러나 본원발명에서와 같은 용융금속 도금단계를 거치면 도 4의 우측(b)도면과 같이 도금(2)두께가 전체적으로 균일하고, 도금(2)표면 또한 고르게 된다. 즉, 고밀도가스의 압력으로 과잉도금된 금속용액(52)이 밀려제거되므로서 도금층의 두께가 균일하게 된다.
도 4(b)에서 Ⅰ은 도 2 및 도 3의 금속도금조(50) 내에서의 선재 도금상태를 나타내고, Ⅱ는 도 2 및 도 3의 수직파이프(60)의 하단에서 발생되는 선재 도금상태를 나타내며, Ⅲ은 도 2 및 도 3의 수직파이프(60)의 중단 및 상단에서의 선재 도금상태를 나타낸다.
즉, 금속도금조(50) 내(Ⅰ)에서는 선재(1)의 외측면에 상당 두께로 도금(2)이 이루어지고, 수직파이프(60) 내의 하단(Ⅱ)에서는 고밀도가스의 압력에 의해 도금(2)의 두께가 얇아지며, 수직파이프(60)의 중단 및 상단(Ⅲ)에서는 사용자가 원하는 형태의 도금(2)이 이루어지게 된다.
본 발명에서는 도금(2)두께를 조정함에 있어서 고밀도가스를 이용하면서도 선재(1)를 인출하는 속도인 선속도를 함께 조정한다. 즉, 본 발명에서는 어떤 종류의 고밀도가스를 사용하느냐와, 선재(1)의 선속도를 어떻게 조정하느냐에 따라 도금(2)두께 조정이 가능하다.
본 발명에서는 선재(1)의 선속도를 10 ~ 50m/min으로 하고, 밀도가 공기의 3배 내지 7배인 고밀도가스를 사용하는 것이 좋다.
상기에서 선재(1)의 선속도를 10m/min 미만으로 하면서 고밀도가스의 밀도를 공기의 3배 미만으로 하면 종래의 경우와 거의 차이가 없는 결과(표면이 거칠고 두께가 균일하지 않음)가 발생된다. 또한, 상기에서 선재의 선속도를 50m/min 초과하면서 고밀도가스의 밀도를 공기의 7배를 초과하면 과도하게 도금의 두께가 얇아 벗겨지는 문제점이 발생된다.
도 5는 본 발명의 금속세분체공급장치를 나타내는 평면도이다.
금속도금조(50)에서 선재(1)에 대한 도금이 진행되다 보면 금속도금조(50) 내의 도금액(금속용액)이 점점 없어져 침지도금롤러(51)보다 더 아래로 내려가는 경우가 발생된다. 그러면 선재(1)에 도금이 제대로 이루어지지 못하게되며, 이런경우 작업자가 금속세분체를 수동으로 공급해야 하는 번거로움이 있었다.
이에, 본 발명에서는 도 5와 같은 금속세분체공급장치를 구비하여 상기와 같은 문제점을 해결하고자 한다.
금속세분체공급장치는 고체상태의 금속세분체를 담아 놓은 호퍼(90), 이 호퍼(90)를 통해 공급되는 금속세분체(3)를 진동작용에 의해 이동시키는 진동공급장치(91) 및 이 진동공급장치(91)를 통해 공급되는 금속세분체(3)를 순차적으로 금속세분체투입구(54)로 공급하기 위해 소정의 길이를 갖는 리니어피더(92)를 포함하여 구성된다.
추가로, 본 발명에서는 상기의 금속세분체공급장치를 자동으로 제어하여 구동시키는 수단을 구비함을 특징으로 한다.
다시말하면, 본 발명에서는 금속도금조(50)에 수위검출센서(93)를 구비하고, 이 수위검출센서(93) 신호가 수시로 마이컴으로 전송되며, 마이컴에서는 이 센서신호를 판별하여 금속용액(52)의 수위가 소정미만이면 도 5의 금속세분체공급장치를 작동시켜 금속세분체가 금속도금조(50)에 공급되도록 한다. 이에 따라, 도금액인 금속용액(52)이 침지도금롤러(51)의 상측에 항상 위치하도록 하는 것이 가능해진다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 도금층이 균일한 도금선재의 도금방법을 나타낸 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 선재의 용융금속 도금방법을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 선재의 용융금속 도금방법을 나타낸 모식도,
도 4는 종래 및 본 발명에 따른 선재의 용융금속 도금상태도,
도 5는 본 발명의 금속세분체공급장치를 나타내는 평면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1: 선재
2: 도금
3: 금속세분체
10: 보빈(Bobbin)
21: 제1롤러
30: 세척조
31: 세척액
32: 지지대
33: 침지세척롤러
34: 제2롤러
35: 에어노즐
40: 가열장치
41: 도전(+)롤러
42: 카본브러쉬
43: 도전(-)롤러
44: 카본브러쉬
50: 금속도금조
51: 침지도금롤러
52: 금속용액
53: 도금조덮개
54: 금속세분체투입구
60: 수직파이프
61: 가스주입구
70: 제3롤러
80: 보빈
90: 호퍼
91: 진동공급장치
92: 리니어피더
S101: 인출단계
S102: 세척단계
S103: 제1건조단계
S104: 제2건조단계
S105: 도금단계
S106: 도금두께조정단계
S107: 권취단계

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 세척된 선재(1)를 (+)전기가 인가된 도전(+)롤러(41)와 (-)전기가 인가된 도전(-)롤러(43) 사이로 통과시켜 가열 건조시키고, 이 건조된 선재(1)를 금속도금조(50)의 금속용액(52)에 침지하여 도금시키며,
    이 도금된 선재를 고밀도가스가 분사되는 수직파이프(60)의 내부로 통과하도록 하여, 고밀도가스의 압력으로 과잉도금된 금속용액(52)이 밀려제거되므로서 도금층의 두께가 균일하도록 하고,
    금속용액(52)의 소모로 금속용액(52)의 수위가 내려가면 수위검출센서(93)가 이를 감지하고, 이 센서신호를 전송받은 마이컴에 의하여 진동공급장치(91)가 작동되어 리니어피더(92)를 통하여 금속세분체(3)가 공급보충되어 금속용액(52)의 저장량이 일정하게 유지되도록 하는 도금층이 균일한 도금선재의 도금방법에 있어서,
    금속도금조(50)에서 선재(1)를 인출할 때의 선속도를 10 ~ 50m/min로 하고, 고밀도가스의 밀도를 공기의 3배 내지 7배로 하는 것을 특징으로 하는 도금층이 균일한 도금선재의 도금방법.
  3. 삭제
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