KR101583330B1 - 광택도 검사를 이용한 사틴-니켈 도금방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 광택도 검사를 이용한 사틴-니켈 도금방법에 있어서, 도금조에 담긴 1차 사틴-니켈 도금액 중 일부를 이송하는 단계와; 상기 도금조에 추가 사틴-니켈 도금액을 투입 및 혼합하여 2차 사틴-니켈 도금액을 제조하는 단계와; 상기 2차 사틴-니켈 도금액 중 일부를 샘플로 획득하여 할셀시편이 배치된 할셀(Hull cell)에 투입하는 단계와; 상기 할셀에 전류를 가하여 상기 할셀시편을 도금하는 단계와; 도금된 상기 할셀시편을 광택계(Gloss meter) 및 색차계(Color meter) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 광택도를 확인하는 단계를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 기존 사틴-니켈 도금액에 연속적으로 새로운 사틴-니켈 도금액을 투입하여 계면활성제의 입자 크기를 유지하며, 기존 사틴-니켈 도금액과 새 사틴-니켈 도금액 간의 광택도 비교를 통해 재현성을 확인하여 연속적으로 도금작업이 수행가능한 효과를 제공한다.

Description

광택도 검사를 이용한 사틴-니켈 도금방법 {Satin-nickel plating method using the glossiness of the inspection}

본 발명은 와트니켈 도금액에 계면활성제를 첨가하여 에멀젼상의 사틴-니켈 도금액을 조제하며, 도금 작업시 할셀(Hull cell)을 사용한 시편을 제작하고, 시편의 광택도 검사를 이용한 사틴-니켈 도금방법에 관한 것이다.

플라스틱 소재를 사용한 장식 크롬도금은 자동차 부품 중 라디에이타 그릴, 도어 핸들, 사이드 몰딩, 변속기 스틱, 오디오 테크, 엠블렘, 헤드라이트 몰딩 등 다양한 부위에 사용되고 있다. 이들 목적은 자동차 부품의 경량화, 고급화를 위해서 플라스틱의 표면에 크롬 도금을 한다. 일반적으로 저가의 자동차는 플라스틱 표면에 도장을 적용하고, 고가의 자동차 부품일수록 크롬 도금을 적용하는 부위가 늘어난다. 크롬 도금의 뛰어난 광택성 및 내구성은 자동차의 품위를 높여주기 때문에, 소비자의 구매의욕을 자극하는데 결정적인 역할을 한다.

도금층은 외관, 내식, 내마모 및 밀착성 등의 기능을 부여하기 위하여 무전해 니켈, 황산동, 반광택 니켈, 광택 니켈, MP(Microporous) 니켈, 크롬 도금 등과 같이 그 내부가 복수의 층으로 이루어져 있으며, 도금 공정으로는 10 여가지의 복잡한 공정을 통해 도금층이 제조된다.

최근에는 플라스틱 내외장 부품은 고품격, 눈부심 방지 및 고감성화를 위해 광택이 감소된 반광택 또는 무광택 크롬도금을 부품에 적용하는 기술이 요구되고 있다. 이러한 요구조건을 충족시키기 위하여 사틴-니켈 도금 공정의 관리를 통하여 광택을 조절할 수 있다.

사틴-니켈 도금액은 도금액 내에 계면활성제와 니켈 이온이 결합하여 계면활성제가 형성되어 있으며, 계면활성제 입자는 상호 충돌하여 성장하는 성질을 가지고 있다. 조제 후 시간이 경과 할수록 입자의 수는 적어지고 입자의 크기는 성장한다. 따라서 사틴-니켈 도금액은 조제 후 2 내지 8시간 정도 작업하고, 성장한 계면활성제를 제거하는 작업이 필요하다. 이와 같이 계면활성제를 제거하지 않을 경우 초기에 제작된 도금부품과 시간이 경과한 도금부품의 광택도가 현저히 달라지며, 고객이 균일한 광택을 엄격히 요구하는 자동차부품의 경우에는 4시간 이하로 작업하여야 한다. 이러한 작업의 문제점을 해결하기 위해 최근에는 사틴 도금액을 순환시켜(WO 01/38610 A1) 성장한 계면활성제를 제거하고, 제거된 양만큼 계면활성제를 공급하는 방법으로 8시간 이상 작업을 하고 있다.

사틴 도금작업을 관리하기 위해서는 표준이 되는 시편의 광택과 동일한 광택의 부품을 구현하기 위해 광택을 수치화하는 것이 중요하다. 광택 값을 수치화할 수 있는 기기는 광택계(Gloss meter) 또는 색차계(Color meter)가 있다. 그 중 기존의 광택계는 부품의 평면 광택만을 측정 가능하다. 하지만 제작하고자 하는 자동차부품의 경우 대부분 곡면을 형성하므로 기존의 광택계로는 관리가 어렵다. 따라서 이러한 점을 해결하기 위해 평면으로 재현 가능한 할셀(Hull cell)을 이용하여 도금을 수행한다.

할셀 도금은 평면으로 도금작업이 가능하며, 할셀은 음극면 위의 각부분의 전류밀도가 상이하게 전극이 배치되어 있으므로, 한 번의 도금으로 광범위한 전류밀도에서의 도금상태를 알 수가 있기 때문에 과거부터 지금까지 도금욕의 관리, 욕조성 및 도금조건의 결정 등에 널리 이용되고 있다. 할셀도금 후 음극시편이 고정된 지그를 제작하고 특성 전류밀도를 선택하고, 광택계를 이용하여 광택 값을 수치화하여 표준시편 광택값을 얻는 도금조건의 광택 값과 일치하도록 관리할 수 있다.

매일 또는 매시간 할셀도금 작업을 하여 광택 값을 측정하고 광택 값이 다를 경우 금속염, 계면활성제, 첨가제, pH, 온도 등의 조건을 변경하여 목표로 하는 광택 값을 유지시킨다. 종래에는 할셀도금을 수행하지 않고 육안으로 광택도를 확인하여 도금액을 관리하였는데, 특히 야간 작업시에는 육안으로 도금의 광택도 확인이 어려워 불량이 높아졌다. 하지만 할셀을 사용할 경우 광택도의 수치관리가 가능하여 일률적 광택도를 갖는 생산이 가능할 것으로 기대된다.

따라서 본 발명의 목적은 기존 와트니켈 도금액에 연속적으로 계면활성제를 포함하는 새로운 사틴-니켈 도금액을 투입하여 일정한 계면활성제 입자의 크기를 유지하며, 기존 사틴-니켈 도금액과 새 사틴-니켈 도금액 간의 광택도 비교를 통해 재현성을 확인하여 연속적으로 도금작업이 수행가능한 광택도 검사를 이용한 사틴-니켈 도금방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적은, 도금조에 담긴 1차 사틴-니켈 도금액 중 일부를 이송하는 단계와; 상기 도금조에 추가 사틴-니켈 도금액을 투입 및 혼합하여 2차 사틴-니켈 도금액을 제조하는 단계와; 상기 2차 사틴-니켈 도금액 중 일부를 샘플로 획득하여 할셀시편이 배치된 할셀(Hull cell)에 투입하는 단계와; 상기 할셀에 전류를 가하여 상기 할셀시편을 도금하는 단계와; 도금된 상기 할셀시편을 광택계(Gloss meter) 및 색차계(Color meter) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 광택도를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광택도 검사를 이용한 사틴-니켈 도금방법에 의해 달성된다.

여기서, 1차 사틴-니켈 도금액 중 일부를 이송하는 단계 이후에, 이송된 상기 1차 사틴-니켈 도금액으로부터 계면활성제를 여과하여 1차 니켈 도금액을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 추가 사틴-니켈 도금액은, 계면활성제가 여과된 상기 1차 니켈 도금액에 새 계면활성제와 혼합하여 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광택도를 확인하는 단계에서, 상기 1차 사틴-니켈 도금액으로부터 상기 2차 사틴-니켈 도금액의 광택도 오차범위에서 벗어날 경우 추가 계면활성제 또는 추가 니켈 도금액 중 어느 하나를 투입하는 단계를 더 포함하며, 상기 오차범위는 상기 1차 사틴-니켈 도금액의 광택도에 대해 -10 내지 +10%인 것이 바람직하다.

상기 할셀시편은 ABS(Acrylic styrene acrylonitrile) 소재로 형성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 구성에 따르면 기존 와트니켈 도금액에 연속적으로 계면활성제를 포함하는 새로운 사틴-니켈 도금액을 투입하여 일정한 계면활성제 입자의 크기를 유지하며, 기존 사틴-니켈 도금액과 새 사틴-니켈 도금액 간의 광택도 비교를 통해 재현성을 확인하여 연속적으로 도금작업이 수행가능한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사틴-니켈 도금액 광택도 검사를 이용한 연속 도금방법의 순서도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 할셀의 평면도이고,
도 3a 및 도 3b는 광택도 측정 유니트 및 광택계의 사시도이다.

이하 도면을 참고하여 본 발명에 따른 광택도 검사를 이용한 사틴-니켈 도금방법을 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 먼저 와트니켈 도금액인 기존의 1차 사틴-니켈(Satin-Nickel) 도금액 중 일부를 이송한다(S1).

도금조에 담겨 일정 시간 동안 도금에 사용된 1차 사틴-니켈 도금액을 5 내지 30% 정도 이송한다. 사틴-니켈 도금액은 일정 시간이 지나면 도금액을 사용할 수 없을 정도로 계면활성제 형태의 계면활성제 입자가 서로 뭉쳐 크기가 증가한다. 따라서 일정 시간이 지나 크기가 증가하기 시작한 계면활성제 입자 일부를 제거하기 위해 1차 사틴-니켈 도금액 일정량을 이송한다.

이송된 1차 사틴-니켈 도금액은 계면활성제 여과부로 이동된다. 계면활성제 여과부는 일부 성장이 일어난 계면활성제를 니켈 도금액으로부터 여과하여 제거한다. 계면활성제가 제거된 1차 니켈 도금액은 추가 사틴-니켈 도금액 제조에 사용된다. 따라서 니켈 도금액을 버리지 않고 재사용 가능하다. 여기서 니켈 도금액은 황산니켈, 염화니켈 및 붕산이 혼합된 왓트니켈 도금액을 의미하며, 이 이외에도 다른 니켈 도금액을 사용 가능하다. 또한 사틴-니켈 도금액은 니켈 도금액에 계면활성제가 혼합된 도금액을 말한다.

도금조에 추가 사틴-니켈 도금액을 첨가하여 2차 사틴-니켈 도금액을 제조한다(S2).

S1 단계에서 제거한 양 정도의 추가 사틴-니켈 도금액을 첨가한 후 혼합하여 2차 사틴-니켈 도금액을 제조한다. 추가 사틴-니켈 도금액은 계면활성제가 제거된 1차 니켈 도금액 또는 외부에서 얻어지는 새로운 니켈 도금액에 새로운 계면활성제가 혼합된 도금액을 말한다. 이러한 추가 사틴-니켈 도금액은 도금을 수행하기 전이기 때문에 사틴 입자의 성장이 이루어지지 않았다. 따라서 이러한 추가 사틴-니켈 도금액을 첨가하게 되면 사틴 입자의 성장이 지연된다.

여기서 추가 사틴-니켈 도금액은 1차 사틴-니켈 도금액과 광택도가 유사하도록 미리 제조한 후 이를 1차 사틴-니켈 도금액이 부족한 도금조에 추가로 첨가한다. 추가 사틴-니켈 도금액을 첨가한 후 1차 사틴-니켈 도금액과 균일하게 섞이도록 교반을 수행하여 1차 사틴-니켈 도금액과 추가 사틴-니켈 도금액이 혼합된 2차 사틴-니켈 도금액을 제조한다.

이와 같이 1차 사틴-니켈 도금액을 이송하고 추가 사틴-니켈 도금액을 첨가하여 2차 사틴-니켈 도금액 제조는 연속적으로 자동 수행되도록 설계하여 도금 공정이 정지되지 않고 연속적으로 일어나도록 한다.

2차 사틴-니켈 도금액을 할셀에 투입한다(S3).

도 2에 도시된 바와 같이 1차 사틴-니켈 도금액과 추가 사틴-니켈 도금액이 혼합되어 제조된 2차 사틴-니켈 도금액(10) 중 일부를 샘플로 획득하여 광택도 검사판(50)이 배치된 할셀(Hull cell, 30)에 투입한다.

상부가 개방된 사다리꼴 형상의 할셀(30)에는 할셀(30)의 길이방향에 대해 수직으로 배치되는 양극(31)과, 양극(31)으로부터 간격이 점진적으로 증가하는 음극(33)이 배치된다. 음극(33)의 전방에는 2차 도금액(10)에 의해 도금되는 할셀시편(50)이 배치된다. 양극(31)의 단부와 음극(33)의 단부 간의 거리가 서로 상이하도록 할셀(30)에 배치되어 있기 때문에 양극(31)으로부터 음극(33)로 도달되는 전류의 밀도가 상이하다. 여기서 할셀(30) 내의 도금액은 저항으로 작용한다.

할셀시편(50)을 도금한다(S4).

할셀시편은 ABS(Acrylic styrene acrylonitrile) 소재로 형성된 것을 사용하며, 광택니켈도금이 되어있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

할셀(30)에 배치된 양극(31)과 음극(33)에 각각 양극단자와 음극단자를 연결하여 전류를 인가한다. 인가되는 전류의 밀도는 1 내지 3A이며, 5 내지 20분간 전류를 인가하여 사틴-니켈 도금액을 할셀시편(50)에 도금한다.

전류를 인가하면 양극(31)과 음극(33)이 서로 근접한 곳에는 고밀도의 전류가 흐르고, 양극(31)과 음극(33)이 서로 이격된 곳에는 저밀도의 전류가 흐른다. 이와 같이 할셀(30) 내에 전류가 흐르게 되면 음극 전방에 위치한 광택도 검사판(50)이 도금된다. 광택도 검사판(50)은 고밀도의 전류가 흐르는 곳에는 상대적으로 두껍게 도금되며, 저밀도 전류가 흐르는 곳에는 고밀도 전류가 흐르는 위치보다 얇게 도금된다.

도금된 할셀시편(50)을 할셀(30)에서 꺼내어 물로 씻은 후 건조하고, 이를 광택계(70) 또는 색차계를 통해 광택도를 측정한다.

할셀시편(50)의 광택도를 확인한다(S5).

도금된 할셀시편(50)을 광택계(Gloss meter, 70) 및 색차계(Color meter) 중 어느 하나를 이용하여 광택도를 확인한다. 광택계(70)는 물체 표면의 반사에 의하여 다른 물체의 상이 표면에 겹쳐져 보이는 현상을 측정한 장치로, 광원으로부터의 직접광과 물질면으로부터의 확산 반사광을 비교하여 광택도를 측정한다. 색차계는 표준색을 기준으로 하고, 표준색과의 비교치를 측정하여 색차를 수량적으로 나타내는 장치를 말한다.

도 3a에 도시된 바와 같이 할셀시편(50)의 광택도를 측정하기 위해 광택도 측정 유니트(90)를 사용한다. 광택도 측정 유니트(90)는 박스 형태의 하우징(91)과, 하우징(91)의 상부에 할셀시편(50)을 지지하는 시편지지부(93)와, 할셀시편(50)의 전면에 위치하는 할셀 스케일자(Hull cell scale ruler, 95)로 구성된다. 할셀 스케일자(95)는 도금시에 인가된 전류의 양에 따른 눈금이 표시된 자를 말한다.

S1 ~ S4 단계에서 도금된 할셀시편(50)을 광택도 측정 유니트(90)의 시편지지부(93)에 삽입한다. 시편지지부(93)에 고정된 할셀시편(50)은 점진적으로 다른 도금 광택도를 가진다. 여기에 도 3b와 같이 할셀 스케일자(95)의 눈금을 통해 광택계(95)의 위치를 선정하여 할셀시편(50)의 상부에 광택계(70)를 위치시킨다. 이후에 광택계(70)를 작동시키면 특정 위치에서의 광택도가 측정된다.

측정된 광택도는 2차 사틴-니켈 도금액(10)의 광택도를 말한다. 이와 같은 2차 사틴-니켈 도금액(10)의 광택도는 1차 사틴-니켈 도금액의 광택도와 그 정도가 유사하여야 한다. 따라서 미리 측정해놓은 1차 사틴-니켈 도금액의 광택도와 2차 사틴-니켈 도금액(10)의 광택도를 각각 비교하여 1차 사틴-니켈 도금액의 광택도에 대해 2차 사틴-니켈 도금액(10)의 광택도가 오차범위 ±10%이하일 경우 2차 사틴-니켈 도금액(10)을 이용하여 도금 공정을 수행한다. 만약 2차 사틴-니켈 도금액(10)의 광택도가 1차 사틴-니켈 도금액의 광택도의 오차범위 ±10%에서 벗어날 경우 도금조에 추가 계면활성제 또는 추가 니켈 도금액을 투입하여 광택도를 1차 사틴-니켈 도금액 광택도와 유사하도록 다시 제조한다.

이와 같이 1차 사틴-니켈 도금액이 도금조에 남아있는 상태에서 추가 사틴-니켈 도금액을 투입하여 2차 사틴-니켈 도금액(10)을 제조하고, 이를 일부 획득하여 1차 사틴-니켈 도금액과의 광택도를 비교하여 재현성을 확인한다. 재현성이 확인된 2차 사틴-니켈 도금액(10)은 그대로 도금 공정에 사용된다. 따라서 도금 자동화 설비를 멈추지 않고 연속적으로 도금을 수행할 수 있기 때문에 업무 효율이 향상되는 효과를 제공한다.

종래에는 할셀도금을 수행하지 않고 육안으로 광택도를 확인하여 도금액을 관리하였는데, 특히 야간 작업시에는 육안으로 도금의 광택도 확인이 어려워 불량이 높아졌다. 하지만 할셀을 사용할 경우 광택도의 수치관리가 가능하여 일률적 광택도를 갖는 생산이 가능할 것으로 기대된다.

10: 2차 도금액
30: 할셀
31: 양극
33: 음극
50: 할셀시편
70: 광택계
90: 광택도 측정 유니트
91: 하우징
93: 시편지지부
95: 할셀 스케일자

Claims (6)

1. 광택도 검사를 이용한 사틴-니켈 도금방법에 있어서,
   도금조에 담긴 1차 사틴-니켈 도금액 중 일부를 이송하는 단계와;
   상기 도금조에 추가 사틴-니켈 도금액을 투입 및 혼합하여 2차 사틴-니켈 도금액을 제조하는 단계와;
   상기 2차 사틴-니켈 도금액 중 일부를 샘플로 획득하여 할셀시편이 배치된 할셀(Hull cell)에 투입하는 단계와;
   상기 할셀에 전류를 가하여 상기 할셀시편을 도금하는 단계와;
   도금된 상기 할셀시편을 광택계(Gloss meter) 및 색차계(Color meter) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 광택도를 확인하는 단계를 포함하며,
   1차 사틴-니켈 도금액 중 일부를 이송하는 단계 이후에,
   제거된 상기 1차 사틴-니켈 도금액으로부터 계면활성제를 여과하여 1차 니켈 도금액을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광택도 검사를 이용한 사틴-니켈 도금방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 추가 사틴-니켈 도금액은,
   상기 계면활성제가 여과된 상기 1차 니켈 도금액에 새 계면활성제와 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 사틴-니켈 도금방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 광택도를 확인하는 단계에서,
   상기 1차 사틴-니켈 도금액으로부터 상기 2차 사틴-니켈 도금액의 광택도 오차범위에서 벗어날 경우 추가 계면활성제 또는 추가 니켈 도금액 중 어느 하나를 투입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광택도 검사를 이용한 사틴-니켈 도금방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 오차범위는 상기 1차 사틴-니켈 도금액의 광택도에 대해 -10 내지 +10%인 것을 특징으로 하는 광택도 검사를 이용한 사틴-니켈 도금방법.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 할셀시편은 ABS(Acrylic styrene acrylonitrile) 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 광택도 검사를 이용한 사틴-니켈 도금방법.

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