KR101633725B1

KR101633725B1 - 합금박 제조 장치

Info

Publication number: KR101633725B1
Application number: KR1020140057349A
Authority: KR
Inventors: 김준섭; 여성근
Original assignee: (주)피엔티
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2016-06-27
Also published as: KR20150130141A

Abstract

서로 다른 복수의 금속 소재로 이루어진 합금박을 전기분해 방식으로 제조할 수 있는 합금박 제조 장치 및 제조 방법이 개시된다. 개시된 합금박 제조 장치는, 제1 금속 재료와 상기 제1 금속 재료가 용해되는 전해액이 수용되는 용해 탱크, 제1 금속 재료가 용해된 전해액이 유입되고, 제1 금속 재료와 다른 종류의 제2 금속 재료가 투입되어 전해액에 혼합 및 용해되는 혼합 탱크(tank), 내부 공간에 롤러(roller) 형상의 음극(cathode)과 음극 주위에 양극(anode)을 구비하고, 제1 금속 재료 및 제2 금속 재료가 용해된 전해액이 유입되어 전기분해 반응에 의해 음극의 외주면에 합금박이 형성되는 전기분해 탱크, 및 전기분해 반응 후에 전기분해 탱크에서 배출되는 전해액을 상기 혼합 탱크로 다시 유도하는 제1 재활용 유로를 구비한다.

Description

합금박 제조 장치{Apparatus for fabricating alloy foil}

본 발명은, 수십 ㎛ 두께의 합금으로 된 금속박(金屬箔)을 전기분해 방법을 이용하여 제조하는 합금박 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.

예컨대, 2차 전지 등 많은 전기 및 화학 제품에 수십 ㎛ 두께의 금속박이 사용된다. 금속박의 소재는 구리(Cu), 철(Fe) 등 다양하나, 합금 소재의 금속박을 전기분해 방법에 의해 양산(量産)하는 금속박 제조 장치와 제조 방법은 알려지지 않고 있다. 한편, 전기분해 방법에 의해 금속박을 제조하는 경우에 금속이 용해되는 전해액을 재활용할 수 없어 환경 오염을 유발하고 금속박 제조 비용을 높이는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0694382호 대한민국 등록특허공보 제10-1154203호

본 발명은, 서로 다른 복수의 금속 소재로 이루어진 합금박을 전기분해 방법으로 제조할 수 있는 합금박 제조 장치 및 제조 방법을 제공한다.

또한 본 발명은, 합금박의 소재 금속을 녹이는 전해액을 재활용할 수 있는, 전기분해를 이용한 합금박 제조 장치 및 제조 방법을 제공한다.

본 발명은, 제1 금속 재료와 상기 제1 금속 재료가 용해되는 전해액이 수용되는 용해 탱크, 상기 제1 금속 재료가 용해된 전해액이 유입되고, 상기 제1 금속 재료와 다른 종류의 제2 금속 재료가 투입되어 상기 전해액에 혼합 및 용해되는 혼합 탱크(tank), 내부 공간에 롤러(roller) 형상의 음극(cathode)과 상기 음극 주위에 양극(anode)을 구비하고, 상기 제1 금속 재료 및 상기 제2 금속 재료가 용해된 전해액이 유입되어 전기분해 반응에 의해 상기 음극의 외주면에 합금박이 형성되는 전기분해 탱크, 및 상기 전기분해 반응 후에 상기 전기분해 탱크에서 배출되는 전해액을 상기 혼합 탱크로 다시 유도하는 제1 재활용 유로를 구비한 합금박 제조 장치를 제공한다.

본 발명의 합금박 제조 장치는, 상기 혼합 탱크 내의 전해액의 일부를 상기 용해 탱크로 다시 유도하는 제2 재활용 유로를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 합금박 제조 장치는, 상기 제2 재활용 유로를 통해 상기 용해 탱크로 유입되는 전해액의 온도를 상기 전기분해 반응이 촉진되는 온도로 맞춰주는 재활용 온도 조절기를 더 구비할 수 있다.

상기 용해 탱크는, 상기 전해액이 채워지는 탱크 하우징, 상기 탱크 하우징 내부에 설치되고, 스크랩(scrap) 형태로 상기 전해액에 침잠되도록 상기 탱크 하우징 내부에 투입되는 상기 제1 금속 재료를 지지하며, 상기 제1 금속 재료의 스크랩이 통과하지 못하는 크기의 다수의 메시(mesh)가 형성된 타공망, 및 상기 제2 재활용 유로에 연결되어 상기 탱크 하우징 내부 상기 타공망의 아래에 배치되고, 상기 제2 재활용 유로를 통해 상기 혼합 탱크로부터 유입된 전해액을 상기 타공망을 향해 가압 분출하는 노즐(nozzle)을 구비한 전해액 분출 파이프를 구비할 수 있다.

상기 혼합 탱크에서 상기 전기분해 탱크로 향하는 전해액의 유로 상에 마련되며, 상기 제1 금속 재료 및 상기 제2 금속 재료가 용해된 전해액에 적어도 한 종류의 첨가제가 투입 및 혼합되는 첨가제 투입 탱크를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 합금박 제조 장치는, 상기 첨가제 투입 탱크를 통해 상기 전기분해 탱크로 유입되는 전해액의 온도를 상기 전기분해 반응이 촉진되는 온도로 맞춰주는 전기분해 직전 온도 조절기를 더 구비할 수 있다.

상기 적어도 한 종류의 첨가제는, 상기 합금박의 표면 조도(粗度)를 향상하기 위한 조도 향상제, 및 상기 합금박의 광택을 향상하기 위한 광택제 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 합금박 제조 장치는, 상기 용해 탱크에서 상기 혼합 탱크로 향하는 전해액의 유로 상에 마련되며, 상기 혼합 탱크에 수용된 전해액의 양이 미리 정해진 상기 혼합 탱크의 전해액 수용 한계에 도달하면 상기 용해 탱크에서 유출된 전해액을 상기 혼합 탱크에 유입되기에 앞서 임시로 저장하는 임시 저장 탱크를 더 구비할 수 있다.

또한 본 발명은, 용해 탱크에서 제1 금속 재료를 전해액에 용해하는 제1 금속 재료 용해 단계, 혼합 탱크에서 상기 제1 금속 재료와 다른 종류의 제2 금속 재료를 상기 제1 금속 재료가 용해된 전해액에 투입하여 혼합 및 용해하는 제2 금속 재료 혼합 단계, 내부 공간에 롤러(roller) 형상의 음극(cathode)과 상기 음극 주위에 양극(anode)을 구비한 전기분해 탱크에서 상기 제1 금속 재료 및 상기 제2 금속 재료가 용해된 전해액을 전기분해하여 상기 음극의 외주면에 합금박을 형성하는 전기분해 단계를 구비하고, 상기 제2 금속 재료 혼합 단계는, 상기 전기분해 탱크에서 배출되는 전해액을 상기 혼합 탱크에 다시 투입하는 제1 재활용 단계를 포함하는 합금박 제조 방법을 제공한다.

상기 제1 금속 재료 용해 단계는, 상기 혼합 탱크에서 배출되는 전해액의 일부를 상기 용해 탱크에 다시 투입하는 제2 재활용 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 합금박 제조 방법은, 상기 제2 금속 재료 혼합 단계 후 상기 전기분해 단계 전에, 첨가제 투입 탱크에서 상기 제1 금속 재료 및 상기 제2 금속 재료가 용해된 전해액에 적어도 한 종류의 첨가제를 투입하여 혼합하는 첨가제 투입 단계;를 더 구비할 수 있다.

본 발명에 의하면, 서로 다른 복수의 금속 소재로 이루어진 합금박을 상업적 규모로 양산할 수 있다. 또한, 합금박의 소재 금속을 녹이는 전해액을 재활용할 수 있어 합금박 제조 비용을 절감하고 환경 오염을 줄일 수 있다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 온도 조절기를 통하여 전해액의 온도를 합금박의 전기분해 추출에 적합한 온도로 유지하여 합금박의 수율(收率)을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 합금박 제조 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 용해조의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 합금박 제조 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 합금박 제조 장치 및 제조 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 합금박 제조 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 용해조의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 합금박 제조 장치(10)는 제1 금속 재료와 제2 금속 재료를 주재료로 하는 수십 ㎛ 두께의 합금박을 제조하는 장치로서, 전해액(S)이 유동하는 전기분해 유로(11)를 따라 상류에서 하류 방향으로 용해 탱크(20), 임시 저장 탱크(40), 혼합 탱크(42), 첨가제 투입 탱크(50), 전기분해 직전 온도 조절기(60), 및 전기분해 탱크(65)를 구비한다. 또한, 전기분해 탱크(65)에서 배출된 전해액(S)이 혼합 탱크(42)로 다시 유입되는 제1 재활용 유로(15) 상에 전해액 회수 탱크(72)를 구비하고, 혼합 탱크(42)의 전해액(S) 중 일부가 용해 탱크(20)로 다시 공급되는 제2 재활용 유로(17) 상에 재활용 온도 조절기(74)를 구비하고, 전해액 공급 유로(19)를 통해 용해 탱크(20)에 전해액(S)을 보충하는 전해액 공급조(30)를 구비한다.

전해액(S)은 금속 재료가 용해될 수 있고 전기분해 반응이 유발되는 용액으로, 예컨대, 황산(H₂SO₄) 수용액, 염산(HCl) 수용액이 적용될 수 있다. 전해액 공급조(30)에는 전해액이 수용되어 있고, 합금박 제조 장치(10)를 이용한 합금박 제조 공정에서 용해 탱크(20)에 전해액이 부족하거나, 전해액의 산성도(pH)가 적정값에 미치지 못할 때 용해 탱크(20)로 전해액을 공급한다. 도 1에 명확히 도시되진 않았으나 전해액 공급 유로(19) 상에 밸브(valve)와 펌프(pump)가 설치되어 전해액 공급 탱크(30)에서 용해 탱크(20)로 유입되는 전해액(S)의 유량이 제어된다.

용해 탱크(20)는 제1 금속 재료와 전해액(S)이 수용되는 탱크로서, 구체적으로, 탱크 하우징(21), 탱크 하우징(21) 내부의 공간을 상부 및 하부 공간으로 구분하고 탱크 하우징(21) 내부에 설치된 타공망(23), 및 탱크 하우징(21) 내부의 타공망(23) 아래에 배치된 전해액 분출 파이프(pipe)(25)를 구비한다. 타공망(23)은 제1 금속 재료 투입 기구(35)를 통해 스크랩(scrap)(37) 형태로 탱크 하우징(21) 내부로 투입되는 제1 금속 재료를 지지한다. 타공망(23)에는 상기 스크랩(37)이 통과하지 못하는 크기의 다수의 메시(mesh)(24)가 형성되며, 제1 금속 재료 스크랩(37)은 타공망(23) 위에 적재된다.

전해액(S)은 탱크 하우징(21) 내의 제1 금속 재료 스크랩(37)이 침잠되도록 탱크 하우징(21) 내에 채워진다. 따라서, 전해액(S)에 용해되기 전에 제1 금속 재료의 공기 노출이 최대한 억제되고, 제1 금속 재료의 산화로 인한 합금박의 품질 저하 및 수율 저하가 억제된다. 전해액 분출 파이프(25)는 제2 재활용 유로(17)와 연결되고, 탱크 하우징(21) 내부의 측면에는 유체를 분출하도록 돌출된 복수의 노즐(nozzle)을 구비한다. 따라서, 혼합 탱크(42)에서 배출되는 전해액(S) 중 일부가 제2 재활용 유로(17)를 통해 탱크 하우징(21) 내부의 전해액 분출 파이프(25)로 유입되고, 복수의 노즐(26)을 통해 타공망(23)을 향해 가압 분출된다. 이로써, 전해액(S)의 가압 분출로 타공망(23) 위에 적재된 제1 금속 재료 스크랩(37)이 밀려 움직이고 섞이게 되어 전해액(S)에 의한 제1 금속 재료의 용해가 촉진된다. 이에 더하여, 전해액(S)이 고압 분출됨에도 불구하고 제1 금속 재료 스크랩(37)이 공기에 노출되지 않아 산화가 방지된다. 제1 금속 재료는 예컨대, 철(Fe)일 수 있다.

혼합 탱크(42)에는 용해 탱크(20)에서 유출되는, 제1 금속 재료가 용해된 전해액(S)이 유입되고, 제2 금속 재료가 투입되어 이 전해액(S)에 혼합 및 용해된다. 제2 금속 재료는 제1 금속 재료와 다른 종류의 금속으로, 제2 금속 재료 투입 기구(44)를 통해 혼합 탱크(42)에 수용된 전해액(S)의 양에 대응되는 적절한 양이 혼합 탱크(42)에 투입된다. 혼합과 용해가 빠르게 진행될 수 있게 제2 금속 재료는 분말 형태로 혼합 탱크(42)에 투입되는 것이 바람직하다. 제2 금속 재료는 예컨대, 니켈(Ni)일 수 있다.

임시 저장 탱크(40)는 전기분해 유로(11) 상에서 용해 탱크(20)와 혼합 탱크(42) 사이에 마련되며, 혼합 탱크에 수용된 전해액(S)의 양이 미리 정해진 혼합 탱크(42)의 수용 한계에 도달하면 용해 탱크(20)에서 유출된 전해액(S)을 혼합 탱크(42)에 유입되기에 앞서 임시로 저장한다. 다시 말하면, 임시 저장 탱크(40)는 버퍼(buffer) 기능을 수행하는 탱크이다. 임시 저장 탱크(40) 없이 혼합 탱크(42)를 크게 하는 것도 가능하나 큰 혼합 탱크(42) 제작과 설치에 기술적 및 공간적 제약이 수반되고, 합금박 생산량이 많지 않을 경우 제조 비용 및 시간이 더 많이 소요되므로 효율성이 저하될 수 있으므로 임시 저장 탱크(40)가 마련된다. 도 1에 명확히 도시되진 않았으나 전기분해 유로(11) 상에 용해 탱크(20)와 임시 저장 탱크(40) 사이와, 임시 저장 탱크(40)와 혼합 탱크(42) 사이에 각각, 밸브(valve) 및 펌프(pump)가 설치되어 용해 탱크(20)에서 임시 저장 탱크(40)로 유입되는 전해액(S)의 유량과, 임시 저장 탱크(40)에서 혼합 탱크(42)로 유입되는 전해전해액(S)의 유량이 제어된다.

첨가제 투입 탱크(50)는 전기분해 유로(11) 상에서 혼합 탱크(42)와 전기분해 탱크(65) 사이에 마련된다. 첨가제 투입 탱크(50)에는 혼합 탱크(42)에서 배출된, 제1 금속 재료와 제2 금속 재료가 용해된 전해액(S)이 유입되고, 4개의 첨가제 투입 기구(52, 54, 56, 58)로부터 4종류의 첨가제가 이 전해액(S)에 투입 및 혼합된다. 한편, 혼합 탱크(42)에서 배출되어 첨가제 투입 탱크(50)로 향하는 전해액(S)은 제1 필터(filter)(46)에 의해 전해액(S) 속의 잔유 부유물 및 기타 이물질이 걸러진다.

제1 첨가제 투입 기구(52)를 통해서는 합금박의 표면 조도(粗度)를 향상하기 위한 조도 향상제가 적정량 투입되고, 제2 첨가제 투입 기구(54)를 통해서는 합금박의 광택을 향상하기 위한 광택제가 적정량 투입되고, 제3 첨가제 투입 기구(56)를 통해서는 전기분해 탱크(65)에서 전기분해 반응으로 형성된 제1 금속 재료의 입자들과 제2 금속 재료의 입자들을 뭉쳐진 상태로 유지시키는 응고제가 적정량 투입되며, 제4 첨가제 투입 기구(58)를 통해서는 염산(HCl)이 적정량 투입될 수 있다.

조도 향상제는 예컨대, 히드록시에틸 셀룰로오스(HEC: hydroxyethyl cellulose)와 같은 물질일 수 있으며, 전기분해 반응으로 형성되는 합금박의 표면 거칠기를 균질하고 매끄럽게 해주는 기능을 갖는다. 광택제는 예컨대, SPS(bis(sodiumsulfopropyl)disulfide), MPS(3-mercapto-1-propansulfonic)와 같은 물질일 수 있다. 응고제는 예컨대, 젤라틴(gelatin)과 같은 물질일 수 있다. 도 1에 명확히 도시되진 않았으나 전기분해 유로(11) 상에 혼합 탱크(42)와 첨가제 투입 탱크(50) 사이에 밸브(valve) 및 펌프(pump)가 설치되어 혼합 탱크(42)에서 첨가제 투입 탱크(50)로 유입되는 전해액(S)의 유량이 제어된다.

전기분해 탱크(65)는 전기분해 유로(11)의 최하류에 마련되는 탱크로서, 첨가제 투입 탱크(50)에서 배출된 전해액(S)을 전기분해하여 제1 금속 재료와 제2 금속 재료를 주재료로 하는 합금박을 형성하는 탱크이다. 전기분해 탱크(65)의 내부 공간에는 롤러(roller) 형상의 음극(cathode)(66)과 음극(66) 주위에 배치된 양극(anode)(68)이 구비된다. 첨가제 투입 탱크(50)에서 배출된, 제1 금속 재료와 제2 금속 재료가 용해되고, 4종류의 첨가제가 혼합된 전해액(S)이 전기분해 탱크(65) 내부에 채워지고 음극(66)과 양극(68)을 통해 이 전해액(S)에 전기가 공급되면 전기분해 반응에 의해 음극(66)의 외주면에 제1 금속 재료와 제2 금속 재료가 고르게 혼합 도포되어 얇은 합금박이 형성된다. 작업자의 인력(人力)에 의해 또는 자동화 로봇에 의해 음극(66)을 회전시키면서 음극(66) 외주면에 형성된 합금박을 벗겨내 수거하면 합금박이 벗겨진 음극(66)의 외주면에는 다시 합금박이 형성될 수 있다. 이와 같은 방식으로 연속적으로 합금박을 생산 및 수거할 수 있다.

전기분해 직전 온도 조절기(60)는 전기분해 유로(11) 상에 첨가제 투입 탱크(50)와 전기분해 탱크(65) 사이에 마련된다. 전기분해 직전 온도 조절기(60)는 첨가제 투입 탱크(50)에서 전기분해 탱크(65)로 유입되는 전해액(S)의 온도를 전기분해 반응이 촉진되는 온도로 맞춰준다. 제1 금속 재료와 제2 금속 재료의 종류에 따라 전기분해 반응이 촉진되는 온도는 다를 수 있는데, 예컨대, 제1 금속 재료가 철(Fe), 제2 금속 재료가 니켈(Ni)인 경우 전기분해 반응 최적 온도는 대략 70℃ 이다. 전기분해 직전 온도 조절기(60)는 첨가제 투입 탱크(50)에서 배출된 전해액(S)의 온도가 70℃ 보다 높으면 냉각하여 70℃로 맞추고, 온도가 70℃ 보다 낮으면 가열하여 70℃로 맞춰 전기분해 탱크(65)로 유출한다. 한편, 첨가제 투입 탱크(50)에서 배출되어 전기분해 탱크(65)로 향하는 전해액(S)은 제2 필터(filter)(62)에 의해 전해액(S) 속의 잔유 부유물 및 기타 이물질이 걸러진다. 도 1에 명확히 도시되진 않았으나 전기분해 유로(11) 상에 첨가제 투입 탱크(50)와 전기분해 탱크(65) 사이에 밸브(valve) 및 펌프(pump)가 설치되어 첨가제 투입 탱크(50)에서 전기분해 탱크(65)로 유입되는 전해액(S)의 유량이 제어된다.

전기분해 반응으로 제1 금속 재료, 제2 금속 재료 성분, 및 첨가제들이 빠지고 남은 전해액(S)은, 전기분해 탱크(65)에서 배출되어 제1 재활용 유로(15)를 따라 유동하여 혼합 탱크(42)로 다시 투입된다. 전해액(S)이 전기분해 탱크(65)에서 혼합 탱크(42)로 곧바로 유동하도록 구성될 수도 있으나, 전기분해 탱크(65)에서 전기분해 반응이 연속적으로 끊김 없이 진행될 수 있도록 전해액 회수 탱크(72)에 우선 수거되고, 회수 탱크(72)에서 혼합 탱크(42)로 적절한 양의 전해액(S)이 공급되게 구성된다. 도 1에 명확히 도시되진 않았으나 제1 재활용 유로(15) 상에 전기분해 탱크(65)와 전해액 회수 탱크(72) 사이, 및 전해액 회수 탱크(72)와 혼합 탱크(42) 사이에 각각, 밸브 및 펌프가 설치되어 전해액 회수 탱크(72) 및 혼합 탱크(42)로 유입되는 전해액(S)의 유량이 제어된다.

제2 재활용 유로(17)는 혼합 탱크(42)에서 용해 탱크(20)의 전해액 분출 파이프(25)로 연결되는 전해액(S)의 유로이다. 제2 재활용 유로(17)를 통해 용해 탱크(20)로 재활용된 전해액(S)이 유입되므로 전해액 공급 탱크(30)로부터 새로운 전해액(S)을 용해 탱크(20)에 대량 투입하지 않아도 합금박 제조 장치(10)의 운전이 가능하여 전해액(S) 소비가 절감된다.

재활용 온도 조절기(74)는 제2 재활용 유로(17) 상에 마련되고, 혼합 탱크(42)에서 용해 탱크(20)로 유입되는 전해액(S)의 온도를 전기분해 반응이 촉진되는 온도로 맞춰준다. 상술한 바와 같이, 제1 금속 재료와 제2 금속 재료의 종류에 따라 전기분해 반응이 촉진되는 온도는 다를 수 있는데, 예컨대, 제1 금속 재료가 철(Fe), 제2 금속 재료가 니켈(Ni)인 경우 전기분해 반응 최적 온도는 대략 70℃ 이다. 전기분해 반응은 발열 반응으로 전기분해 탱크(65)로 유입되는 전해액(S)의 온도가 70℃ 이었다면 전기분해 탱크(65)에서 배출된 전해액(S)의 온도는 70℃보다 높고, 제1 재활용 유로(15)와 제2 재활용 유로(17)를 통해 용해 탱크(20)로 유입되는 전해액(S)의 온도도 70℃보다 높다. 따라서, 재활용 온도 조절기(74)는 제2 재활용 유로(17)를 따라 용해 탱크(20)로 유입되는, 전기분해 반응 최적 온도보다 높은 온도의 재활용 전해액(S)을 냉각하여 최적 온도로 맞춘다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 합금박 제조 방법을 나타낸 플로우 차트로서, 이하에서 도 1 및 도 3을 함께 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 합금박 제조 방법을 순차적으로 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 합금박 제조 방법은, 제1 금속 재료 용해 단계(S10), 제2 금속 재료 혼합 단계(S20), 첨가제 투입 단계(S30), 및 전기분해 단계(S40)를 구비한다.

제1 금속 재료 용해 단계(S10)는 용해 탱크(20)에서 제1 금속 재료를 전해액(S)에 용해하는 단계이다. 제2 금속 재료 혼합 단계(S20)는 혼합 탱크(42)에서 제2 금속 재료를 제1 금속 재료가 용해된 전해액(S)에 투입하여 혼합 및 용해하는 단계이다. 첨가제 투입 단계(S30)는 제2 금속 재료 혼합 단계(S20) 후에 첨가제 투입 탱크(50)에서 제1 금속 재료 및 제2 금속 재료가 용해된 전해액(S)에 적어도 한 종류의 첨가제를 투입하여 혼합하는 단계이다. 전기분해 단계(S40)는 전기분해 탱크(65)에서 제1 금속 재료 및 제2 금속 재료가 용해되고, 첨가제가 혼합된 전해액(S)을 전기분해하여 음극(66)의 외주면에 합금박을 형성하는 단계이다.

여기서, 제2 금속 재료 혼합 단계(S20)는, 전기분해 탱크(65)에서 배출되는 전해액(S)을 혼합 탱크(42)에 다시 투입하는 제1 재활용 단계를 포함한다. 또한, 제1 금속 재료 용해 단계(S10)는, 혼합 탱크(42)에서 배출되는 전해액(S)의 일부를 용해 탱크(20)에 다시 투입하는 제2 재활용 단계를 포함한다. 본 발명의 합금박 제조 방법에 포함되는 각 단계들은 도 1을 참조하여 합금박 제조 장치(10)의 각 구성을 설명하면서 이미 구체적으로 설명하였으므로 중복된 설명은 생략한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 합금박 제조 장치 20: 용해 탱크
30: 전해액 공급 탱크 40: 임시 저장 탱크
42: 혼합 탱크 50: 첨가제 투입 탱크
65: 전기분해 탱크 60, 74: 온도 조절기
66: 음극 72: 전해액 회수 탱크

Claims

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스크랩 형태로 공급된 친산화성 금속인 제1 금속 재료와, 상기 제1 금속 재료가 잠기는 전해액이 수용되어서, 상기 제1 금속 재료가 전해액에 용해되도록 하는 용해 탱크; 상기 제1 금속 재료가 용해된 전해액이 유입되고, 상기 제1 금속 재료와 다른 종류의 제2 금속 재료가 분말 형태로 투입되어 상기 전해액에 혼합 및 용해되는 혼합 탱크(tank); 내부 공간에 롤러(roller) 형상의 음극(cathode)과 상기 음극 주위에 양극(anode)을 구비하고, 상기 제1 금속 재료 및 상기 제2 금속 재료가 용해된 전해액이 유입되어 전기분해 반응에 의해 상기 음극의 외주면에 합금박이 형성되는 전기분해 탱크; 및, 상기 전기분해 반응 후에 상기 전기분해 탱크에서 배출되는 전해액을 상기 혼합 탱크로 다시 유도하는 제1 재활용 유로; 및, 상기 혼합 탱크 내의 전해액의 일부를 상기 용해 탱크로 다시 유도하여 상기 제1 금속 재료가 공기에 노출되지 않는 상태로 충격을 가하는 제2 재활용 유로;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 합금박 제조 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제2 재활용 유로를 통해 상기 용해 탱크로 유입되는 전해액의 온도를 상기 전기분해 반응이 촉진되는 온도로 맞춰주는 재활용 온도 조절기;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 합금박 제조 장치.
제2 항에 있어서,
상기 용해 탱크는, 상기 전해액이 채워지는 탱크 하우징; 상기 탱크 하우징 내부에 설치되고, 스크랩(scrap) 형태로 상기 전해액에 침잠되도록 상기 탱크 하우징 내부에 투입되는 상기 제1 금속 재료를 지지하며, 상기 제1 금속 재료의 스크랩이 통과하지 못하는 크기의 다수의 메시(mesh)가 형성된 타공망; 및, 상기 제2 재활용 유로에 연결되어 상기 탱크 하우징 내부 상기 타공망의 아래에 배치되고, 상기 제2 재활용 유로를 통해 상기 혼합 탱크로부터 유입된 전해액을 상기 타공망을 향해 가압 분출하는 노즐(nozzle)을 구비한 전해액 분출 파이프;를 구비한 것을 특징으로 하는 합금박 제조 장치.
제2 항에 있어서,
상기 혼합 탱크에서 상기 전기분해 탱크로 향하는 전해액의 유로 상에 마련되며, 상기 제1 금속 재료 및 상기 제2 금속 재료가 용해된 전해액에 적어도 한 종류의 첨가제가 투입 및 혼합되는 첨가제 투입 탱크;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 합금박 제조 장치.
제5 항에 있어서,
상기 첨가제 투입 탱크를 통해 상기 전기분해 탱크로 유입되는 전해액의 온도를 상기 전기분해 반응이 촉진되는 온도로 맞춰주는 전기분해 직전 온도 조절기;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 합금박 제조 장치.
제5 항에 있어서,
상기 적어도 한 종류의 첨가제는, 상기 합금박의 표면 조도(粗度)를 향상하기 위한 조도 향상제, 및 상기 합금박의 광택을 향상하기 위한 광택제 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 합금박 제조 장치.
제2 항에 있어서,
상기 용해 탱크에서 상기 혼합 탱크로 향하는 전해액의 유로 상에 마련되며, 상기 혼합 탱크에 수용된 전해액의 양이 미리 정해진 상기 혼합 탱크의 전해액 수용 한계에 도달하면 상기 용해 탱크에서 유출된 전해액을 상기 혼합 탱크에 유입되기에 앞서 임시로 저장하는 임시 저장 탱크;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 합금박 제조 장치.
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