KR101421457B1 - 피스톤 상부표면에 대한 크롬도금 방법 및 그에 의한 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 피스톤 상부면을 도금하되, 양극 전원을 공급하는 전원공급봉 말단에 피스톤 상부면의 형상에 대응되는 납판을 설치하여, 피스톤 상부면에 일정한 두께의 크롬도금층이 형성되도록 하여 부식에 강한 내구성이 향상된 상부면을 가진 피스톤 도금장치 및 방법을 제시한다.

Description

피스톤 상부표면에 대한 크롬도금 방법 및 그에 의한 피스톤{Method for plating piston with chromium and piston thereby}

본 발명은 납 전극을 이용하여 강제순환식으로 피스톤 상부면을 크롬 도금하는 방법과 그 장치에 관한 기술 분야에 속한다.

각종 내연기관에 사용되는 피스톤과 실린더카바로 형성되는 연소실은 연료 폭발시 고온, 고압 및 각종 황화물에 노출되어 있어서 부식이 급속도로 진행되는 부위에 해당한다. 그러나 이 부위는 윤활유나 기타 피막형성제를 사용할 수가 없기 때문에 철 재료로 형성된 피스톤 상부의 부식을 제대로 저지할 방법이 구축되지 않은 상태이다.

피스톤 도금장치에 관한 기술로는 국내특허공보 특1997-0001010호가 공개되어 있으며, 이 장치에 의하면 가로로 설치되는 음극걸이구에 걸이대를 수직하게 연결하고 이 걸이대는 피스톤을 도금액에 담기는 위치로 취부시킨 상태에서 음극 걸이구에 음극을 접속시켜 도금물인 피스톤의 표면으로 도금이 형성되도록 하는 구조를 가진다. 그러나 이 구조에서는 도금물인 피스톤이 도금액에 잠겨진 상태에서 고정되므로 도금시 발생되는 가스의 영향으로 필홀, 도금 박리와 같은 문제점이 발생되었다.

그리고 도금탱크에 침적된 상태로 도금이 이루어진 결과, 도금이 요구되지 않는 부위의 부식 및 색상변경 등이 발생하고 다량의 도금액이 필요하며, 도금 탱크의 상부 밀봉이 어려워 도금 중 발생하는 유독성 가스나 도금액으로 인해서 인체가 유해하다는 문제가 있었다.

한편, 피스톤 상부면 부식을 방지하고자 현재는 클레이딩공법에 의하여, INCONEL 625를 사용하여 피스톤 상부면을 용접하며, 이 공법에서는 열처리, 용접 장비 성능, 용접사의 숙련도 등의 변수에 의하여 품질이 좌우된다. 특히 용접 표면의 철 성분 함량을 일정하게 맞추는게 어려우며 가격 또한 상당한 고가라는 문제가 있다.

본 발명에서는 피스톤 상부면을 크롬 도금하되, 양극 전원을 공급하는 전원공급봉 말단에 피스톤 상부면의 형상에 대응되는 납판을 설치하여, 피스톤 상부면에 일정한 두께의 크롬도금층이 형성되도록 하여 부식에 강한 내구성이 향상된 상부면을 가진 피스톤 도금장치 및 방법을 제시하고자 한다.

크롬 도금액을 탱크에 저장하는 단계(s100);

피스톤의 상부면(110)을 피스톤 수용체(550)에 결합시킴으로써,

피스톤 상부면(110) 및 납판고정체(500) 일측에 부착된 납판(700)이 소정의 간격을 두고 상호 대향되도록 배치하는 단계(s200);

탱크의 도금액을,

탱크에 연결된 도금액관(940)을 통하여, 상기 납판과 피스톤상부면이 이루는 도금공간부(800)로 펌프(920)에 의하여 펌핑하는 단계(s300);

납판의 후방으로 연결된 전원공급봉(610)으로 (+)전극을 흘려주고,

피스톤 몸체에는 (-)전극을 흘려주는 전원케이블(600)이 형성되어,

피스톤 상부면에 도금을 행하며, 잔여 도금액은 다시 탱크로 되돌아 오는 단계(s400)

를 포함하되,

도금액의 누출을 막기 위하여, 피스톤 수용부(550)의 피스톤이 인입되는 부위의 밀폐부(400) 및 전원공급봉(610)이 위치한 납판고정체의 밀폐부(402)에는 오링이 삽입되며,

피스톤상부면(110)과 마주보는 납판표면은,

피스톤상부면 형상에 대응하여 납판곡면부(710)가 형성됨으로써, 피스톤 상부면과 납판 표면의 대향된 각 지점이, 상호 동일한 간격으로 3 ~ 9 밀리미터 이격거리를 둔 상태에서 도금이 시행됨을 특징으로 하는

피스톤 상부표면에 대한 크롬도금 방법이 제시된다.

고온 고압 환경하에 있는 피스톤의 상부면에 도금하고자 하는 부위를 밀폐장치를 하여 도금액의 누출을 막은 상태에서 피스톤 상부면의 곡면을 따라 대응된 형상으로 형성된 납판에 의하여 피스톤 상부면에 도금을 함으로써 내구성이 매우 뛰어난 크롬 도금된 피스톤을 제조할 수 있게 된다

도 1은 피스톤이 납판고정체와 분리된 상태도
도 2는 피스톤과 납판고정체가 결합된 상태도
도 3은 피스톤 및 납판의 형상을 설명하기 위한 도면
도 4는 도금액이 밀폐된 공간내로 흐르면서 도금되는 과정을 설명하기 위한 도면

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

다만 본 발명의 권리범위는 실시예에 국한되지 아니하고 특허청구범위와 균등한 발명으로 파악되어야 한다.

도 1은 피스톤이 납판고정체와 분리된 상태도, 도 2는 피스톤과 납판고정체가 결합된 상태도, 도 3은 피스톤 및 납판의 형상을 설명하기 위한 도면, 도 4는 도금액이 밀폐된 공간내로 흐르면서 도금되는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 도 2에 펌프와 탱크 등이 추가로 표현되어 있다.

도 1에서의 피스톤 상부면(110)과 납판(700)는 편평하게 표현되어 있지만, 본 발명의 피스톤상부면, 납판의 형상은 도 3과 같은 굴곡면을 가진다.

먼저 본 발명의 도금방법을 요약하면 다음과 같다.

크롬 도금액을 탱크에 저장하는 단계(s100);

피스톤의 상부면(110)을 피스톤 수용체(550)에 결합시킴으로써,

피스톤 상부면(110) 및 납판고정체(500) 일측에 부착된 납판(700)이 소정의 간격을 두고 상호 대향되도록 배치하는 단계(s200);

탱크의 도금액을, 탱크에 연결된 도금액관(940)을 통하여, 상기 납판과 피스톤상부면이 이루는 도금공간부(800)로 펌프(920)에 의하여 펌핑하는 단계(s300);

납판의 후방으로 연결된 전원공급봉(610)으로 (+)전극을 흘려주고, 피스톤 몸체에는 (-)전극을 흘려주는 전원케이블(600)이 형성되어, 피스톤 상부면에 도금을 행하며, 잔여 도금액은 다시 탱크로 되돌아 오는 단계(s400)를 포함한다.

도금액의 누출을 막기 위하여, 피스톤 수용부(550)의 피스톤이 인입되는 부위의 밀폐부(400) 및 전원공급봉(610)이 위치한 납판고정체의 밀폐부(402)에는 오링이 삽입되며, 피스톤상부면(110)과 마주보는 납판표면은, 피스톤상부면 형상에 대응하여 납판곡면부(710)가 형성됨으로써, 피스톤 상부면과 납판 표면의 대향된 각 지점이, 상호 동일한 간격으로 3 ~ 9 밀리미터 이격거리를 둔 상태에서 도금이 시행됨을 특징으로 한다.

발명을 구체적으로 설명하면, 아래와 같다.

본 발명의 구성은 피스톤(100)의 상부면(110)을 도금하기 위하여, 납판고정체(500)로써, 피스톤 상부면을 덮으며, 한편 도금액의 누출을 막기 위하여, 밀폐부(400,402)에 오링을 삽입하며, 펌프(920, 도 4)를 이용하여 도금공간부(800)로 도금액을 강제 순환시킴으로써, 피스톤 상부면에 도금을 하게 된다.

특히 피스톤 상부면의 형태와 동일한 형상으로 납판을 형성하고, 납판(700)과 대응되는 피스톤 상부면(110) 사이의 모든 지점이 동일한 간격을 두고 3 내지 9밀리미터 이격되도록 배치한 상태에서 도금을 시행하게 되는 특징을 갖는다.

도금을 시행하기 위한 (+)전원은 납판고정체(500)에 삽입되는 다수의 납봉인 전원공급봉(610)으로 연결되다. 전원공급장치(950)의 (-)전원은 피스톤에 삽입된 (-)전원케이블(600)에 연결된다.

납판고정체(500)는 도금액과 접촉하기 때문에 이에 전원케이블은 삽입할 수 없으며, 그 대신 전원공급을 위한 금속재질의 (+)전원공급봉(610)이 설치된다. 전원공급봉은 납봉이 바람직하다.

도 1은 피스톤을 납판고정체(500) 쪽으로 가져가기 전의 상태를 도시하고 있다. 도면부호 110이 피스톤의 상부면으로서, 내연기관 연소시 연료폭발 압력과 온도를 직접적으로 받는 부분에 해당하며, 이 부위에 대한 크롬도금을 하고자 한다.

도 1의 화살표 우측 그림은 피스톤을 수용하면서, 그와 동시에 도금을 위한 납판(700)을 고정하는 납판고정체(500)에 해당한다.

납판고정체(500)와 피스톤 상부면은 도 2와 같이, 도금을 시행할 때 상호 마주보게 된다. 납판은 도 2의 우측하부 도시된 바와 같이, 둥근 판 형태를 가지는 것이 바람직하고 (+)전원공급봉이 이러한 납판의 중심을 중심으로 원주방향으로 다수 결합되어 있어, 납판은 (+) 전원을 공급받게 된다.

도 2에서와 같이 피스톤(100)을 이동하여 납판고정체 쪽으로 밀어서, 피스톤 상부 가장자리가 스토퍼(552)에 부딪히도록 한다.

피스톤이 수용되는 피스톤수용부(550)는 납판고정체(500)와 한몸체로 형성됨이 바람직하다.

이 상태에서, 크롬 도금액을 펌프(도 4, 920)을 작동하여 F1 방향으로 크롬 도금액을 흘려주며, 도금액관(940)을 통과한 크롬 도금액은 도금공간부(800)을 지나면서 도금이 행하여진다. 잔여 크롬 도금액은 F2 방향으로 토출된 후, 도금액 탱크(900)로 들어가게 된다.

즉 크롬 도금액은 통상적인 노출환경 상태로 사용되는 것이 아니라 탱크(900), 펌프(920), 도금공간부(800)를 순차적으로 거치는 완전히 밀폐된 공간내부를 순환하게 되는 특징을 가진다.

크롬 도금액이 순환될 때, 외부로 누출되는 것을 방지하기 위하여, 피스톤수용부(550)에서 피스톤 측면과 접촉되는 부위에 오링이 삽입되는 밀폐부(400,402) 가 형성되어 있다.

도 2 상태에서 피스톤상부면(110)과 납판(700)의 표면인 납판곡면부(710)를 확대 도시하고 있다.

본 발명에서 사용되는 납판의 표면은 통상적인 도금장치에 사용되는 납판과는 달리 납판 표면을 곡면 형상으로 형성한다.

수평적으로 대응되는 피스톤 상부면(110) 과의 여러 지점의 거리를 D1, D2,D3으로 표시할 경우, 모든 지점이 D1=D2=D3 의 관계를 가지도록 납판(700)의 곡면부(710)를 형성하도록 한다. 즉, 납판의 형상을 피스톤 상부면의 곡면 형상과 동일하게 되도록 제작하는 것이 도금 품질이 가장 우수하게 되는 결과를 가진다.

D1 는 도금공간부(도 2, 800)의 폭에 해당하는데, D1 의 크기는 3 ~ 9 밀리미터를 가지도록 하는 것이 다수의 실험을 거친 결과 가장 바람직한 크기로 판명되었다. 이 구간의 D1 의 크기보다 크거나 작을 때에는 크롬 도금액의 흐름에 저항이 커지거나 혹은 전원공급이 원활치 못하여 도금 품질이 저하되는 결과를 낳는다.

본 발명에 의하여, 고온 고압 환경하에 있는 피스톤의 상부면에 도금하고자 하는 부위를 밀폐장치를 하여 도금액의 누출을 막은 상태에서 피스톤 상부면의 곡면을 따라 대응된 형상의 납판을 이용하여 피스톤 상부면 도금을 행함으로써 내구성이 매우 뛰어난 도금된 피스톤을 제조할 수 있게 된다

100:피스톤
110:상부면
400,402:밀폐부
500:납판고정체
550:피스톤수용부
552:스토퍼
600::(-)전원케이블
610:(+) 전원공급봉
700:납판
710:납판곡면부
800:도금공간부
900:탱크
920:펌프 940: 도금액 관
950:전원공급장치

Claims (2)

1. 크롬 도금액을 탱크에 저장하는 단계(s100);
   피스톤의 상부면(110)을 피스톤 수용체(550)에 결합시킴으로써,
   피스톤 상부면(110) 및 납판고정체(500) 일측에 부착된 납판(700)이 소정의 간격을 두고 상호 대향되도록 배치하는 단계(s200);
   탱크의 도금액을,
   탱크에 연결된 도금액관(940)을 통하여, 상기 납판과 피스톤상부면이 이루는 도금공간부(800)로 펌프(920)에 의하여 펌핑하는 단계(s300);
   납판의 후방으로 연결된 전원공급봉(610)으로 (+)전극을 흘려주고,
   피스톤 몸체에는 (-)전극을 흘려주는 전원케이블(600)이 형성되어,
   피스톤 상부면에 도금을 행하며, 잔여 도금액은 다시 탱크로 되돌아 오는 단계(s400)
   를 포함하되,
   도금액의 누출을 막기 위하여, 피스톤 수용부(550)의 피스톤이 인입되는 부위의 밀폐부(400) 및 전원공급봉(610)이 위치한 납판고정체의 밀폐부(402)에는 오링이 삽입되며,
   피스톤상부면(110)과 마주보는 납판표면은,
   피스톤상부면 형상에 대응하여 납판곡면부(710)가 형성됨으로써, 피스톤 상부면과 납판 표면의 대향된 각 지점이, 상호 동일한 간격으로 3 ~ 9 밀리미터 이격거리를 둔 상태에서 도금이 시행됨을 특징으로 하는
   피스톤 상부표면에 대한 크롬도금 방법
   
2. 피스톤에 있어서,
   청구항 1에 의하여 제조되는 상부표면이 크롬도금된 피스톤.
   
   

Images