KR101379121B1 - 수직형 드럼 회전 전해주조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직형 드럼 회전 전해주조 장치에 관한 것으로, 전해주조처리물이 부착되는 전착부가 양극의 전류를 가지는 바스켓과 일정거리를 유지하며, 회전부에 의해 회전하면서 전해주조를 진행함으로써, 생산품의도금편차를 줄여 제품품질을 향상시킬 수 있고, 상기 전착부와 음극의 전류를 공급받는 회전부가 분리 또는 결합되어, 전해주조처리물을 전착부에 부착하는 과정에 있어서, 사용자 부주의로 인한 감전사고 등을 예방할 수 있다.

Description

수직형 드럼 회전 전해주조 장치{Vertical Drum Rotation Electroforming Device}

본 발명은 전해주조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전해주조에 의한 생산품의 도금층을 전체적으로 균일하게 분포하게 하여 품질을 향상시킬 수 있는 수직형 드럼 회전 전해주조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기도금은 전기분해에 따른 석출을 이용하여 도체면의 표면을 금속 박막으로 피복하려는 기술이다. 더욱 상세하게는 음극의 전류가 흐르는 피도금체를 도금하려고 하는 금속의 이온을 포함한 전해액에 침지시키고, 양극에는 도금하려고 하는 금속 또는 백금 등의 불용성 양극을 사용하여 양극간에 직류 전원을 접속하여 전위차를 가함으로써, 피도금체의 표면에 금속이온에서 환원된 금속이 석출되어 도금피막이 형성되는 원리이다.

이와 같이 피도금체의 표면을 피복하는 전기도금의 원리를 이용하여, 피도금체의 표면에 이형제를 도포하고, 전기도금에 비해 전착층을 두껍게 하여 피도금체와 동일한 형태의 모형을 생산할 수 있는 전해주조 기법이 있다.

상기 전해주조 기법은 전기로 인한 금속의 전착으로 그 조각이 치밀하기 때문에 도금체의 두께가 얇아도 강도가 높으며 주물로 만들어진 입체물보다 가벼우면서도 표면의 연마, 광택 등이 뛰어나다. 또한, 주조나 프레스, 수작업 등과 비교하면 재료를 절약하고 다양한 디자인의 제품을 생산할수 있는 장점을 가지고 있다.

이러한 전해주조 관련기술로 한국등록특허 제10-1997-0040524호가 있다. 상기한 문헌은 음극의 부스바와 밀착되어 있는 피도금체를 도금조에 수용된 전해액에 침지시키고, 피도금체와 일정간격 이격되어있는 양극장치를 수평왕복운동시켜서 전기도금하는 장치를 소개하고 있다. 하지만, 상기한 수평왕복운동에 의한 도금방법은 양극장치와 피도금체가 밀접한 부분만 도금층이 형성되다보니, 피도금체의 전체적인 도금분포도가 일정하지 못한 문제점이 있었다.

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한국등록특허 제10-1997-0040524호 (공고일 : 2000. 4. 1)

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본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 음극의 전류가 흐르는 피도금체의 도금면 전체와 양극장치의 이격된 거리를 일정하게 유지시키고, 양극장치의 수평왕복운동 대신에 음극의 전류를 공급받는 피도금체를 회전운동시킴으로써 피도금체의 도금층이 균일하게 분포되게 하는 수직형 드럼 회전 전해주조 장치를 제공하는 것이다.

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이를 위해 본 발명에 따른 수직형 드럼 회전 전해주조 장치는, 전해액이 수용되고, 일측이 개방된 원통모양의 수용부;와 상기 전해액에 침지되고, 원통모양의 전착부;와 상기 전착부를 회전시키도록 연결된 회전부;를 포함하되, 상기 전착부는 상기 수용부 내부면과 일정간격을 유지하며 회전운동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수용부는, 상기 전해액과 금속이온을 혼합해주는 교반장치를 포함하고, 상기 수용부 일측의 둘레에 설치되어, 양극의 전류를 공급받는 부스바를 더 포함하고, 상기 부스바에 장착되어, 상기 전착부에 전착될 금속을 수용하는 바스켓을 더 포함하되, 상기 바스켓은 상기 전착부의 외부면과 일정거리 이격된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전부는 상기 수용부의 중심을 관통하고, 음극의 전류를 공급받는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전착부는 원통형상이고, 일측에 철, 구리 중 어느 하나를 선택하여 구성되는 연결부가 설치되고, 상기 연결부는 상기 회전부와 착탈가능하도록 연결된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결부는 상기 전착부를 상기 수용부의 내, 외부에 위치시키는 운반부와 결합된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 운반부는 상기 수용부의 하중을 지지하는 지지부를 포함한 것을 특징으로 한다.

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이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 수직형 드럼 회전 전해주조 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 전착될 금속을 수용하며 양극의 전류를 가지는 바스켓이 전해주조처리물이 부착되는 전착부의 외부면 전체에 분포되어 있고, 상기 전착부가 바스켓과 일정한 간격을 유지하며 일방향 회전하면서 전해주조가 진행되기 때문에, 도금층이 전체적으로 균일하게 분포되어 도금편차가 최소화됨으로써 제품의 불량률을 최소화 할 수 있다.

둘째, 전해주조를 준비할 시, 음극의 전류를 공급받는 회전부와 전해주조처리물이 부착되는 전착부가 결합 또는 분리되기 때문에 전해주조처리물을 전착부에 부착하는 과정에 있어서, 사용자 부주의에 의한 감전사고를 방지할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 수직형 드럼 회전 전해주조 장치의 사시도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 수직형 드럼 회전 전해주조 장치의 단면도이다.
도 3 는 본 발명에 따른 수직형 드럼 회전 전해주조 장치의 바스켓의 사시도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 수직형 드럼 회전 전해주조 장치의 회전부의 분리사시도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 수직형 드럼 회전 전해주조 장치의 전착부의 사시도이다.
도 6 는 본 발명에 따른 수직형 드럼 회전 전해주조 장치의 작동상태를 나타내는 단면도이다.

이하 본 발명에 따른 수직형 드럼 회전 전해주조 장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 수직형 드럼 회전 전해주조 장치는, 도 1 내지 도 6 에서 도시한 바와 같이, 전해액(100)을 수용하는 수용부(10), 수용부(10)의 내부면과 이격되어 설치되는 전착부(20), 전착부(20)와 결합 또는 분리되며, 전착부(20)에 회전력을 전달하는 회전부(30)와, 전착부(20)의 상하이동을 조절하는 운반부(40)로 구성된다.

도 1 을 참고하면, 수용부(10)는 전해액(100)을 수용하는 곳이며, 일측이 개방된 원통구조로 형성될 수 있다. 또한, 수용부(10)의 하중을 지지하기 위해 수용부(10)의 하측에 지지부(41)가 설치될 수 있다. 그리고, 설명의 편의를 위해 지지부(41)에 의해 수용부(10)가 지지되는 측을 하측이라 정의하고, 대향측을 상측이라 정의한다.

수용부(10)의 내부에 수용되는 전해액(100)은 온수(일예로서, 50℃정도의 물)에 설파민산니켈, 염화니켈, 붕산 등의 금속 염을 적어도 하나 이상을 투입시켜 혼합한 것이다. 여기서, 수용부(10)에 사용자가 직접적으로 온수를 공급할 수 있지만, 사용의 편의를 위해 온수공급장치와 배관을 수용부(10)에 연결하여 온수를 공급할 수 있다.

또한, 수용부(10)가 금속재질로 구성되면, 산성을 띄는 전해액(100)에 의해 부식이 일어나기 때문에 수용부(10)는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 산성에 강한 성질을 띄는 재질로 구성되어야 바람직하다.

도 2 를 참조하면, 수용부(10) 내부에 전해액(100)과 전기분해된 금속이온을 혼합하기 위한 교반장치(11)가 설치될 수 있다. 본 실시예에 따르면, 교반장치(11)는 외부에서 콤프레셔 등을 이용하여 생산한 압축공기를 수용부(10) 내부에 배관을 연결하여 분사하는 구조인데, 이에 한정하는 것은 아니며, 사용자가 직접 막대기를 사용하여 교반할 수도 있으며, 수용부(10) 내부에 위치를 지정하여 지정된 위치로만 순환운동하는 교반시스템을 구축할 수 있다. 또한, 교반장치(11)는 수용부(10)의 내부에 설치되며, 수용부(10)가 수용할 수 있는 전해액(100)의 용량에 따라서, 교반장치(11)의 설치개수를 조절할 수 있다.

도 1 및 도 2 에서 도시한 바와 같이, 수용부(10)의 상측의 둘레에 양극의 전류를 공급받는 부스바(12)가 설치될 수 있는데, 부스바(12)는 구리나 은과 같이, 전기전도도가 높은 금속으로 구성될 수 있다.

그리고 부스바(12)에는 전기분해될 금속을 수용하는 복수개의 바스켓(13)이 장착되고, 바스켓(13)이 부스바(12)에 장착되면 바스켓(13)또한 양극의 전류가 흐르게 된다. 한편, 바스켓(13)을 구리, 니켈 등의 금속으로 구성하게 되면, 바스켓(13)이 전해액에 용해되어 전해주조처리물에 전착되는 경우가 발생하게 된다. 이에 따라, 바스켓(13)은 전해액에 용해되지 않는 티타늄, 이리듐, 백금 중 어느 하나를 선택하여 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 바스켓(13)은 니켈, 구리 등 전해주조처리물에 전착될 금속을 수용한다. 그리고, 본 실시예에서는 바스켓(13)을 부스바(12)에 복수개로 장착하였는데, 이에 한정하는 것은 아니며, 바스켓(13)을 원통모양으로 형성시킬 수도 있다.

또한, 바스켓(13)에 수용된 금속은 전해액(100)에 용해되어야 한다. 따라서, 도 3 에서 도시한 바와 같이, 바스켓(13) 표면을 일정간격으로 관통하는 홀(14)이 형성되고. 홀(14)을 통해서 전해액(100)이 바스켓(13)내부로 흐를 수 있다.

도 2 및 도 4 에서 도시한 바와 같이, 음극의 전류를 공급받는 회전부(30)는 회전운동하는 회전축(31)과 회전축(31)의 외부를 감싸는 회전축커버(32), 그리고 회전축(31) 상단에 장착되는 결합부(33)로 구성된다.

상기 회전축(31)은 음극의 전류를 공급받으며 부스바(12)와 마찬가지로 구리, 은과 같은 전기전도도가 높은 금속으로 구성되야 바람직하다. 그리고 산성을 띄는 전해액(100)에 금속재질인 회전축(31)이 부식될 수 있기 때문에, 회전축(31) 외부면에 회전축커버(32)를 피복시켜 회전축(31)의 부식을 방지할 수 있다. 여기서, 회전축커버(32)는 폴리플라스틱이나, 전선을 피복할때 쓰이는 고무재질로 구성될 수 있다. 그리고 회전축(31) 상단에 전도성을 띄는 금속재질의 결합부(33)가 장착되는데, 결합부(33)는 연결부(21)와 결합하여 음극의 전류를 전달할 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

본 실시예에 따르면, 회전축(31)의 하측은 고무벨트(35)와 연결되어 있고, 고무벨트(35)는 구비된 모터(34)에 의해 생성된 동력을 회전축(31)에 전달하여 회전부(30)를 회전시킬 수 있다. 하지만 이에 한정하는 것은 아니며, 모터(34)를 회전축(31)의 하측에 직접적으로 연결하여 회전부(30)를 회전시킬 수도 있다.

도 1 및 도 5 를 참조하면, 전착부(20)는 원통구조이며, 외부면(20a)에 전해주조처리물이 부착된다. 또한, 전착부(20)는 수용부(10)와 마찬가지로 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 재질로 구성되며, 전착부(20)의 상측에는 구리, 철 등의 전기전도도가 높은 재질로 구성된 연결부(21)가 설치된다. 여기서, 연결부(21)는 운반부(40)와 결합하여 전착부(20)의 상하이동을 가능하게 한다. 또한, 본 실시예에서는 운반부(40)의 조절방법으로, 운반부(40)를 체인(42)과 연결하고, 상기 체인(42)을 제어하는 제어장치(43)로 구성하여 운반부(40)를 조절할 수 있다. 하지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 유압실린더를 구비하여 운반부(40)의 상하이동을 제어할 수 있다.

한편, 운반부(42)에 의해 전착부(20)가 하강하면 연결부(21)의 중심은 회전부(30)의 결합부(33)와 결합되며, 전착부(20)가 상승하면 결합부(33)와 분리된다. 또한, 연결부(21)는 회전부(30)와 결합할 시, 결합부(33)에 음극전류를 전도하는데, 이에 따라, 철이나 구리 등의 전기전도도가 높은 소재로 구성되는 것이다.

상기 설명한 바와 같이 구성된 수직형 드럼 회전 전해주조 장치의 작동 과정을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 6 에서 도시한 바와 같이, 제어판(43)을 조작하여 운반부(42)를 상승시키면, 운반부(42)와 연결된 연결부(21)는 상승하고, 이에 따라 전착부(20)도 상승하게 된다. 여기서, 연결부(21)는 회전부(30)와 분리된 상태이기 때문에, 전착부(20)에는 전류가 흐르지 않는다. 전착부(20)가 한계치까지 상승하게 되면, 전착부(20)의 외부면에 전해주조처리물을 부착할 수 있다.

그 후, 바스켓(13)에 니켈, 구리 등의 금속을 수용시키고, 수용부(10) 상측에 설치된 부스바(12)에 장착시킨다. 그리고, 제어장치(43)를 조작해 운반부(40)를 하강시키면, 전착부(20)도 하강한다. 전착부(20)가 회전부(30)와 결합되면, 운반부(40)의 하강은 완료된다.

한편, 결합이 완료되면, 전착부(20)는 회전부(30)에 의해 음극전류가 흐르게 된다. 이에 따라, 도금처리물에도 음극의 전류가 흐르게 된다.

상기 수용부(10) 내부에 전해주조처리물이 완전침지될때까지 온수를 공급하고, 온수에 금속염을 투입하면 전해액(100)이 제조된다. 여기서, 수용부(10) 내부에 전해액(100)은 일정온도를 유지해야 하는데, 이에 따라, 전해액(100)의 온도가 낮아지면 일정량의 전해액(100)을 배수하고, 온수를 공급하여 전해액(100)의 온도를 유지한다. 그리고, 바스켓(13)에 수용된 금속이 부스바(12)에서 전달받은 전류로 인해 전기분해되면서 금속이온이 전해액(100)에 용해된다. 여기서, 교반장치(11)는 금속이온의 농도를 일정하게 유지하고, 전해액(100)이 전해주조처리물에 전착될 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

그 후, 전해주조처리물을 완전침지되고, 회전부(30)와 전착부(20)가 결합된 상태에서, 모터(34)를 구동시키면 회전축(31)은 모터(34)와 연결된 고무벨트(35)에 의해 동력을 전달받아 회전운동한다. 이에 따라, 전착부(20)도 회전운동하고, 수용부(10) 내부면과 일정 간격을 유지하면서 회전전해주조가 진행되는 것이다.

그 후, 전해주조공정이 완료되면, 제어장치(43)를 조작하여 운반부(40)를 작동시키고 전착부(20)를 상승시킨 후, 전착부(20)에 부착되어 있는 전해주조처리물을 분리할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있다는 것을 명시한다.

10 : 수용부
11 : 교반장치
12 : 부스바
13 : 바스켓
14 : 홀
20 : 전착부
20a : 외부면
21 : 연결부
30 : 회전부
31 : 회전축
32 : 회전축커버
33 : 결합부
34 : 모터
35 : 고무벨트
40 : 운반부
41 : 지지부
42 : 체인
43 : 제어장치
100 : 전해액

Claims (7)

1. 전해액이 수용되고, 일측이 개방된 원통모양의 수용부;
   상기 전해액에 침지되고, 원통모양의 전착부;
   상기 전착부를 회전시키도록 연결된 회전부;
   상기 수용부 일측에 설치되어, 양극의 전류를 공급받는 부스바; 및
   상기 부스바에 장착되어, 상기 전착부에 전착될 금속을 수용하는 바스켓;을 포함하되,
   상기 수용부는, 상기 전해액과 금속이온을 혼합해주는 교반장치를 포함하고,
   상기 바스켓은 상기 전착부의 외부면과 일정거리 이격된 것을 특징으로 하는 수직형 드럼 회전 전해주조 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 회전부는 상기 수용부의 중심을 관통하고, 음극의 전류를 공급받는 것을 특징으로 하는 수직형 드럼 회전 전해주조 장치.
4. 전해액이 수용되고, 일측이 개방된 원통모양의 수용부;
   상기 전해액에 침지되고, 원통모양의 전착부; 및
   상기 전착부를 회전시키도록 연결된 회전부;를 포함하되,
   상기 전착부는 원통형상이고, 일측에 철, 구리 중 어느 하나를 선택하여 구성되는 연결부가 설치되고,
   상기 연결부는 상기 회전부와 착탈가능하도록 연결된 것을 특징으로 하는 수직형 드럼 회전 전해주조 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 연결부는 상기 전착부를 상기 수용부의 내, 외부에 위치시키는 운반부와 결합된 것을 특징으로 하는 수직형 드럼 회전 전해주조 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 운반부는 상기 수용부의 하중을 지지하는 지지부를 포함한 것을 특징으로 하는 수직형 드럼 회전 전해주조 장치.
7. 삭제

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