KR101623869B1 - 수평셀 전기도금장치 - Google Patents

Abstract

수평셀 내부에서 생성된 가스를 보다 용이하게 제거할 수 있도록, 강판을 사이에 두고 상하로 배치되는 상부 도금전극셀과 하부 도금전극셀을 포함하고 내부에 도금용액을 수용하는 수평셀, 상기 수평셀의 전후단에 배치되고 강판의 상하면에 밀착되는 컨덕트롤과 백업롤, 상기 수평셀 내로 도금용액을 공급하는 용액공급부를 포함하고, 상기 상부 도금전극셀은 상부 베이스판과, 상부 베이스판의 내면에 배열 설치되어 전류를 인가하는 복수의 상부 양극판을 포함하고, 상기 상부 베이스판은 내부가스를 배출하기 위한 적어도 하나 이상의 미세홀이 관통 형성된 구조의 수평셀 전기도금장치를 제공한다.

Description

수평셀 전기도금장치{ELECTRIC PLATING APPARATUS WITH HORIZONTAL CELL}

본 발명은 전기도금 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 수평셀 구조의 전기도금 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 강판의 표면에 아연계 또는 알루미늄계 등의 금속 및 금속 합금을 전기도금하여 내식성을 부여하는 기술이 넓게 행해지고 있다. 전기도금은 도금층의 표면 외관이 우수하기 때문에 가전제품, 자동차용 소재로 널리 사용되고 있다. 최근에는 생산 효율의 증대에 유리한 수평셀 방식의 도금 공정이 주로 사용된다.

수평셀 전기도금 설비는 도금용 셀이 수평으로 누워있는 구조로, 상부와 하부에 배치되며 양극으로 작용하는 한 쌍의 도금전극 사이로 도금 소재가 되는 강판이 지나가며, 이 강판이 음극으로 작용하여 도금이 진행된다.

전기 도금이 진행되는 동안 수평셀 내부에서 가스가 발생될 수 있다. 수평셀 방식 전기도금장치의 경우 도금용 셀이 수평으로 배치된 구조적 특징으로 인해 가스의 배출이 어렵다. 이에, 수평셀 내부에서 발생된 가스는 상부로 이동되어 상부의 도금전극에 부착되어 뭉쳐지면서 결과적으로 포켓 형태의 가스 보이드(gas void)를 형성하게 된다.

이러한 가스보이드가 발생된 부분은 전기적으로 절연층이 되므로, 양극에서 공급되는 전류가 국부적으로 불안정해지는 문제가 발생되며, 미도금 현상을 유발한다. 또한, 이렇게 발생된 가스 중에서 수소가스는 도금전극 표면층의 이리듐 산화물(IrO2) 층을 손상시켜 도금전극의 수명을 극단적으로 저하시키는 요인이 된다.

종래의 경우, 수평셀에서 발생되는 가스는 수평셀의 중앙부를 공급되는 도금용액의 흐름을 이용하여 도금용액이 흘러나오는 과정에서 가스가 같이 배출되도록 하고 있으나, 수평셀 내부 구조상 가스의 배출이 거의 이루어지지 못하고 있는 실정이다.

즉, 수평셀의 내부 도금전극은 단일 구조체로 구성되지 않고 대략 80여장의 작은 양극판을 베이스판에 고정하여 사용하고 있다. 이에, 양극판과 양극판 사이로 유입된 가스는 도금용액의 흐름과 무관하게 그 부분에 잔존하게 되어 도금용액 흐름을 통해서는 배출되지 않는다.

이에, 언급한 바와 같이 가스 보이드가 형성되어 도금전극의 수명 저하는 물론, 수평셀에서의 부조화 현상의 주요 원인을 제공하게 된다.

수평셀 내부에서 생성된 가스를 보다 용이하게 제거할 수 있도록 된 수평셀 전기도금장치를 제공한다.

이를 위해 본 장치는, 강판을 사이에 두고 상하로 배치되는 상부 도금전극셀과 하부 도금전극셀을 포함하고 내부에 도금용액을 수용하는 수평셀, 상기 수평셀의 전후단에 배치되고 강판의 상하면에 밀착되는 컨덕트롤과 백업롤, 상기 수평셀 내로 도금용액을 공급하는 용액공급부를 포함하고, 상기 상부 도금전극셀은 상부 베이스판과, 상부 베이스판의 내면에 배열 설치되어 전류를 인가하는 복수의 상부 양극판을 포함하고, 상기 상부 베이스판은 내부가스를 배출하기 위한 적어도 하나 이상의 미세홀이 관통 형성된 구조일 수 있다.

상기 미세홀은 상부 양극판과 상부 양극판 사이에 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

상기 미세홀은 입구의 직경이 0.1 ~ 0.5mm로 형성될 수 있다.

상기 미세홀은 출구쪽으로 갈수록 직경이 점차적으로 커져 테이퍼 형태를 이루는 구조일 수 있다.

상기 미세홀은 상부 베이스판의 외측면에서 내부를 향해 직경이 점차적으로 작아지게 테이퍼부를 가공하고, 상기 테이퍼부의 바닥면에서 내부를 향해 관통 형성된 구조일 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 장치에 의하면, 수평셀 내부에서 가스를 용이하게 제거할 수 있어, 전기도금 공정의 생산 효율성을 높이고, 제품 불량을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 도금전극의 수명을 향상시켜, 설비 운용비를 줄일 수 있게 된다.

또한, 가스 배출구에 오염물질이 막히는 현상을 최소화하고, 오염물질의 제거가 용이하여 효과적인 운영이 가능하다.

도 1은 본 실시예에 따른 수평셀 전기도금장치의 구성을 도시한 개략적인 도면이다.
도 2는 또다른 실시예에 따른 수평셀 전기도금장치의 구성을 도시한 개략적인 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다.

도 1은 본 실시예에 따른 수평셀 전기도금장치의 구성을 개략적으로 도시하고 있다.

이하 설명에서, 강판(P)의 진행방향은 도 1에서 x축 방향을 의미한다. 또한, 상방향 상부 상향 등은 도 1에서 y축 방향으로 위쪽을 의미하며, 반대로 하방향 하부 하향 등은 y축 방향으로 아래쪽을 의미한다.

본 실시예의 전기도금장치(100)는 강판(P)이 수평으로 진행하는 수평셀(10)과, 수평셀(10)의 후단에 배치되어 강판(P)의 상하 표면에 밀착되는 컨덕트롤(전도성 롤, conductor roll)(20)과 백업롤(22), 상기 수평셀(10) 내로 도금용액을 공급하는 용액공급부(30)를 포함한다.

상기 수평셀(10)은 강판(P)이 지날 수 있도록 사이를 두고 이격되어 상하로 배치되고 양극으로 작용하는 상부 도금전극셀(12)과 하부 도금전극셀(14)을 포함하며, 내부에 도금용액이 수용된다. 상기 수평셀(10)의 전단과 후단에 형성된 입구와 출구를 통해 강판(P)이 수평셀 내부를 따라 진행한다.

상기 상부 도금전극셀(12)와 하부 도금전극셀(14)의 중앙부에 도금용액 공급구가 설치되고, 상기 용액공급부(30)는 상기 공급구에 연결되어 도금용액을 수평셀 내부 공간으로 공급한다.

상기 강판(P)을 사이에 두고 상기 컨덕트롤(20)의 하부에는 컨덕트롤(20)을 받쳐 지지하는 백업롤(22)이 설치된다. 이에, 강판(P)은 컨덕트롤과 백업롤에 밀착되어 상기 컨덕트롤(20)의 회전구동에 따라 수평셀(10)을 지나게 된다.

상기 상부 도금전극셀(12)과 하부 도금전극셀(14)은 정류기로부터 나온 전류를 스트립에 인가하는 양극으로써 작용하며, 강판(P)은 컨덕트롤(20)로부터 음극 전류를 인가받아 음극으로써 작용한다. 강판에 아연계 금속을 도금할 경우를 예로 들어 설명하면, 수평셀(10) 내에서 도금용액의 아연 이온이 전자를 받아서 석출되어 강판(P) 표면에 달라붙으면서 아연 도금이 진행된다.

상기 상부 도금전극셀(12)은 전류를 인가하는 복수개의 상부 양극판(123)과, 상기 상부 양극판(123)을 지지하는 상부 베이스판(121)을 포함한다. 또한, 상기 하부 도금전극셀(14) 역시 전류를 인가하는 복수개의 하부 양극판(143)과, 상기 하부 양극판을 지지하는 하부 베이스판(141)을 포함한다.

본 실시예의 도금장치(100)는 상기한 구조의 상부 도금전극셀(12)에서, 상기 상부 베이스판(121)에 적어도 하나 이상의 미세홀(16)이 관통 형성되어, 미세홀(16)을 통해 내부 가스를 배출하는 구조로 되어 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 상부 베이스판(121)은 내측면 즉, 강판(P)을 향하는 하부면에 복수개의 하부 양극판이 간격을 두고 배열 설치되고, 상부 베이스판(121)에는 미세홀(16)이 상하방향을 따라 수직으로 관통형성된 구조로 되어 있다.

이에, 전해 도금과정에서 수평셀(10) 내부에 생성된 가스가 상부 베이스판(121)에 형성된 미세홀(16)을 통해 외부로 용이하게 배출될 수 있다.

본 실시예에서, 상부 베이스판(121)에 형성되는 미세홀(16)은 상부 양극판(123)과 상부 양극판(123) 사이에 대응되는 위치에 형성된다.

전기 도금과정에서 생성된 가스는 수평셀(10) 내에서 상승되어 상부 도금전극셀(12)의 상부 양극판(123)과 상부 양극판(123) 사이를 통해 상부 베이스판(121)으로 이동한다. 이에, 상기와 같이, 상부 양극판(123)과 상부 양극판(123) 사이 위치와 대응되는 위치에서 상부 베이스판(121)에 미세홀(16)을 형성시킴으로써, 상부 양극판(123)과 상부 양극판(123) 사이를 통해 상부 베이스판(121)으로 유입되는 가스가 바로 미세홀(16)을 통해 보다 용이하고 신속하게 배출될 수 있다.

수평셀은 내부 중앙에 강판(P)이 놓여지도록 강판(P)의 상하부에서 도금용액을 강한 압력으로 공급하여, 도금용액의 쿠션에 의해 강판(P)이 중앙에 떠 있도록 한다. 이 과정에서 발생된 가스 역시 압력을 받으며 위로 상승하여 상부 양극판(123)과 상부 양극판(123) 사이를 통해 상부 베이스판(121)쪽으로 이동하게 된다. 따라서 가스의 이동경로 상에 미세홀(16)을 형성함으로써, 가스의 배출 효과를 높여 가스의 정체 및 성장을 보다 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

상기 미세홀(16)은 그 형태가 도 1에 도시된 바와 같이 전체적으로 동일한 직경으로 형성될 수 있다. 즉, 입구(161)에서 출구를 따라 동일한 직경으로 형성된다. 상기 입구(161)는 미세홀(16)의 양 선단 중 가스가 유입되는 상부 양극판(123)의 하부면에 형성되는 내측 선단이며, 반대로 출구는 상부 양극판(123)의 상부면에 형성되는 외측 선단을 의미한다.

본 실시예에서, 상기 미세홀(16)은 입구(161)의 직경이 0.1 ~ 0.5mm로 형성될 수 있다.

상기 미세홀(16)의 입구(161) 직경이 0.1mm보다 작은 경우에는 구멍의 크기가 너무 작아 가스의 배출이 제대로 이루어지지 못한다.

상기 미세홀(16)의 입구(161) 직경이 0.5mm를 넘는 경우에는 상부에서 공급되는 도금용액의 압력이 손실되고, 손실된 압력으로 인하여 강판(P)이 수평셀의 중앙에 위치하기 어려운 상황이 발생된다. 즉, 수평셀(10) 내에서 강판(P)이 상부쪽으로 이동하게 된다. 이를 방지하기 위해서는 수평셀 상부쪽으로 공급되는 도금용액의 유량을 증가시켜야 하나, 이 경우 미세홀(16)을 통해 도금용액이 빠져나가는 심각한 문제가 야기된다.

도 2는 상기 수평셀 전기도금장치에서 미세홀의 또다른 실시예를 도시하고 있다.

본 실시예에서 미세홀(18)의 구조를 제외하고 다른 구성부는 위에서 언급한 구조와 동일하며, 이하 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하며 그 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예는 상부 도금전극셀(12)의 상부 베이스판(121)에 미세홀(18)이 형성되고, 상기 미세홀(18)은 출구쪽으로 갈수록 직경이 점차적으로 커져 테이퍼 형태를 이루는 구조로 되어 있다.

이와 같이, 미세홀(18)의 입구보다 출구의 크기를 크게 하고, 내주면은 테이퍼 형태로 경사지게 형성함으로써, 상부 베이스판(121)에 대한 미세홀(18) 형성이 용이하고, 입구에서보다 직경이 큰 출구쪽의 압력을 낮춰 가스 및 이물질의 배출에 보다 효과적이다.

본 실시예에서, 상기 상부 베이스판(121)은 타이타늄(Ti) 재질로 제작되며, 그 두께는 대략 50 ~ 150mm로 매우 두껍다. 타이타늄 소재는 가공이 쉽지 않으며, 더욱이 두께가 50mm 이상으로 두꺼운 소재에 0.1 ~ 0.5mm 직경의 구멍을 형성하는 것은 매우 어렵다. 또한, 상부 베이스판(121)에 미세홀(18)을 가공하더라도 도금용액 중에 섞여 있거나 도금 과정에서 발생된 다양한 이물질(오일(oil) 이나 Zn 석출물 등)로 인해 미세홀이 막히는 문제가 발생될 수 있다. 미세홀이 막힌 경우 이를 효과적으로 제거하는 것은 매우 어려운 문제이다.

이에, 본 실시예의 미세홀(18)은 상부 베이스판(121)의 외측면에서 내부를 향해 직경이 점차적으로 작아지게 테이퍼부(181)를 가공하고, 상기 테이퍼부의 바닥면에서 내부를 향해 관통 형성하여, 입구(183)의 직경이 0.1 ~ 0.5mm인 미세홀(18)을 용이하게 형성할 수 있다.

즉, 상부 베이스판(121)의 외측 상부면에서 테이퍼 형태로 입구(183)의 직경보다 크게 테이퍼부(181)를 가공한다. 테이퍼부(181)는 입구의 직경보다 크기가 크므로 보다 용이하게 형성할 수 있다. 미세홀의 출구를 이루는 테이퍼부(181)의 상단 직경은 대략 10 ~ 15mm로 형성되며, 테이퍼부의 하단 직경은 대략 3 ~ 5mm로 형성될 수 있다. 테이퍼부(181)가 형성되면, 테이퍼부의 하단 바닥면에서 내부로 관통하여 미세홀(18)의 입구(183)를 형성한다. 테이퍼부 바닥면에 형성되는 미세홀(18)의 입구(183)는 언급한 바와 같이 0.1 ~ 0.3mm 의 직경으로 형성한다. 이때, 입구가 형성되는 상부 베이스판(121)의 두께 즉, 테이퍼부의 바닥면에서 상부 베이스판(121)의 내면 사이의 두께(L)는 대략 5mm 이내가 되도록 한다.

이와 같이, 테이퍼부(181)를 크게 형성하고 두께가 얇아진 상부 베이스판(121)에 미세한 직경의 입구(183)를 형성함으로써, 타이타늄 재질의 상부 베이스판(121)에 미세홀(18)을 보다 용이하게 가공할 수 있게 된다.

상기한 구조의 미세홀(18)은 상부 베이스판(121)의 내측 입구(183)를 지나 테이퍼부(181)에서 직경이 커지며, 출구로 갈수록 그 직경은 점차 더 커지게 된다. 관로를 흐르는 유체의 압력은 관로의 직경에 반비례하므로, 미세홀(18)에서의 압력은 입구(183)에서 가장 크고 출구로 갈수록 작아지게 된다.

따라서, 수평셀 내부에서 상부 양극판(123)을 지나 위로 상승된 가스는 미세홀(18)의 입구를 통해 압력이 낮은 출구쪽으로 용이하게 빨려나가 배출된다. 또한, 미세홀(18)의 입구(183)에 이물질이 걸린 경우에도 미세홀(18)의 출구쪽에 걸린 낮은 압력에 의해 출구쪽으로 빨려나가 보다 효과적으로 제거된다.

본 실시예의 도금장치는 종래의 수평셀에 구비된 상부 베이스판에 단지 미세홀을 추가 가공하는 것으로 제조가 가능하다. 이에, 종래의 장치에도 손쉽게 적용할 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 장치는 수평셀 전기도금 공정에서 수평셀 내부에서 생성된 가스를 보다 신속하고 효과적으로 배출함으로써, 공정의 생산 효율성을 높이고, 제품의 품질 저하를 방지하며, 양극 소재의 수명을 향상시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

100 : 전기도금장치 10 : 수평셀
12 : 상부 도금전극셀 121 : 상부 베이스판
123 : 상부 양극판 16,18 : 미세홀
161,183 : 입구 14 : 하부 도금전극셀
141 : 하부 베이스판 143 : 하부 양극판
20 : 컨덕트롤 22 : 백업롤
30 : 용액공급부

Claims (5)

1. 강판을 사이에 두고 상하로 배치되는 상부 도금전극셀과 하부 도금전극셀을 포함하고 내부에 도금용액을 수용하는 수평셀, 상기 수평셀의 전후단에 배치되고 상기 강판의 상하면에 밀착되는 컨덕트롤과 백업롤, 상기 수평셀 내로 상기 도금용액을 공급하는 용액공급부를 포함하고,
   상기 상부 도금전극셀은 상부 베이스판과, 상부 베이스판의 내면에 배열 설치되어 전류를 인가하는 복수의 상부 양극판을 포함하고, 상기 상부 베이스판은 내부가스를 배출하기 위한 적어도 하나 이상의 미세홀이 관통 형성되며,
   상기 미세홀은 상기 상부 베이스판의 외측면에서 내부를 향해 직경이 점차적으로 작아지게 테이퍼부를 가공하고, 상기 테이퍼부의 바닥면에서 내부를 향해 관통 형성된 구조의 수평셀 전기도금장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 미세홀은 입구의 직경이 0.1 ~ 0.5mm로 형성된 수평셀 전기도금장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 미세홀은 상기 상부 양극판과 상기 상부 양극판 사이에 대응되는 위치에 형성된 수평셀 전기도금장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 미세홀은 출구쪽으로 갈수록 직경이 점차적으로 커져 테이퍼 형태를 이루는 구조의 수평셀 전기도금장치.
5. 삭제

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