KR102625944B1 - 공정이 간소화된 도금의 전처리 장치 및 이를 이용한염화암모늄욕 도금방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도금의 전처리 공정을 종래 대비 간소화하여, '전처리 공정의 비용을 절약하며, 제품 생산성에 기여하는 공정이 간소화된 도금의 전처리 장치 및 이를 이용한 염화암모늄욕 도금방법'에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 공간을 가지어 도금을 할 금속제품을 수용하고, 외면에 복수의 구멍이 일정간격마다 형성되는 용기(11)와, 용기(11)의 양측면을 파지하여 용기(11)가 용기(11)의 둘레방향으로 회전시킬 수 있도록 구성되는 지지대(12)와, 용기(11)의 양측면에는 기어(11a)가 형성되며, 용기(11)의 상측에는 용기(11)에 형성되는 각 기어(11a)의 치형과 맞물리도록 배치되는 제1피니언 기어(13a)와 지지대(12) 외측 방향에 배치되는 제2피니언 기어(13b) 및, 제1 및 제2피니언 기어(13b)의 중심을 연결하는 축(13c)으로 이루어지는 구동축(13)을 포함하는 용기 유닛(10);과 물과 염산, 황산이 혼합된 산세액이 내부에 담기어, 용기 유닛(10)이 산세액에 침전되는 산세조(20); 및 산세조(20) 일측에서, 산세조(20) 인근에 구비되는 모터(미도시)에 의해 동력을 전달받아 동작하는 체인(21);을 포함하되,
체인(21)이 제2피니언 기어(13b)와 맞닿아 구동축(13)을 회전시키고, 구동축(13)의 제1피니언 기어(13a)가 용기(11)에 형성되는 기어(11a)를 회전시게 함으로, 용기(11)가 산세조(20) 내에서 회전하게 되며, 용기(11)의 외측 둘레에는 용기(11)의 회전 방향으로 날이 형성되는 블레이드(11b)가 일정간격마다 배치되는 것을 특징으로 한다.
체인(21)이 제2피니언 기어(13b)와 맞닿아 구동축(13)을 회전시키고, 구동축(13)의 제1피니언 기어(13a)가 용기(11)에 형성되는 기어(11a)를 회전시게 함으로, 용기(11)가 산세조(20) 내에서 회전하게 되며, 용기(11)의 외측 둘레에는 용기(11)의 회전 방향으로 날이 형성되는 블레이드(11b)가 일정간격마다 배치되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 도금의 전처리 공정을 종래 대비 간소화하여, '전처리 공정의 비용을 절약하며, 제품 생산성에 기여하는 공정이 간소화된 도금의 전처리 장치 및 이를 이용한 염화암모늄욕 도금방법'에 관한 것이다.
통상적은 도금의 전처리 공정에는 도금을 할 금속제품의 표면의 유분을 알칼리 용액을 이용하여 제거하는 탈지 처리와, 탈지 처리 후 금속제품 표면의 알칼리 욕액을 제거하는 수세처리 및, 염산과 황산을 물에 희석한 용액으로 녹을 제거하는 산세 처리가 사용된다.
산세 처리에서 염산과 황산 용액 또한 유분을 분해하는 성질이 있으나, 친유성이 높은 알칼리와 비교하여 유분 제거 효율이 떨어지게 됨으로, 전처리 공정에서 탈지 처리와 산세 처리가 병행되는 것이 통상적으로 권장되나 탈지-수세-산세로 이루어지는 공정으로 인한 작업시간 지연과, 약품 유지 및 장치의 설치 비용 등이 증가한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 도금의 전처리 공정에서 알칼리 용액을 이용한 탈지 처리를 없애고 염산과 황산을 이용한 산세 처리 하나만을 사용하여 전처리 공정을 구성하되, 탈지 효율이 알칼리 처리에 뒤지지 않는 '공정이 간소화된 도금의 전처리 장치 및 이를 이용한 염화암모늄욕 도금방법'을 제시하는 것이 주된 해결과제이다.
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상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은,
내부에 공간을 가지어 도금을 할 금속제품을 수용하고, 외면에 복수의 구멍이 일정간격마다 형성되는 용기(11)와, 용기(11)의 양측면을 파지하여 용기(11)가 용기(11)의 둘레방향으로 회전시킬 수 있도록 구성되는 지지대(12)와, 용기(11)의 양측면에는 기어(11a)가 형성되며, 용기(11)의 상측에는 용기(11)에 형성되는 각 기어(11a)의 치형과 맞물리도록 배치되는 제1피니언 기어(13a)와 지지대(12) 외측 방향에 배치되는 제2피니언 기어(13b) 및, 제1 및 제2피니언 기어(13b)의 중심을 연결하는 축(13c)으로 이루어지는 구동축(13)을 포함하는 용기 유닛(10); 물과 염산, 황산이 혼합된 산세액이 내부에 담기어, 용기 유닛(10)이 산세액에 침전되는 산세조(20); 및 산세조(20) 일측에서, 모터(미도시)에 의해 동력을 전달받아 동작하는 체인(21); 상기 산세조(20)에 인접하게 구비되어, 염산과 황산, 부식방지제를 혼입한 보충액이 담긴 탱크(30); 상기 산세조(20) 내부의 바닥면에 배치되고 상측에는 복수의 구멍(31a)이 일정간격마다 이격되어 형성되어, 탱크(30)와 연결되어 탱크(30)와 공급관(31) 사이에 구비되는 펌프(P)에 의해 탱크(30)에 수용된 용액을 구멍(31a)을 통하여 산세조(20)로 공급하는 공급관(31); 및 상기 산세조(20)에 인접하게 배치되고 공급관(31)과 연결되어, 공급관(31)을 통하여 산세조(20) 내부에 기포를 지속적으로 공급하는 공기 압축기(40);를 포함하는 도금의 전처리 장치에 있어서,
상기 산세조(20)에 구비되는 체인(21)이 제2피니언 기어(13b)와 맞닿아 구동축(13)을 회전시키게 하고, 상기 구동축(13)에 마련된 제1피니언 기어(13a)를 용기(11)에 형성되는 기어(11a)에 치합시켜 구동축(13)의 회전구동에 의해 산세조(20) 내에 위치하는 용기(11)가 회전되게 되며, 상기 용기(11)의 외측 둘레에는 용기(11)의 회전 방향으로 날이 형성되는 블레이드(11b)가 일정간격마다 배치되게 구성하고, 상기 공급관(31)의 각 구멍(31a) 상측에 구멍(31a)에서 산세액 내부로 배출되는 보충액과 기포에 의해 회전하는 프로펠러(33)를 형성하며, 상기 공급관(31)의 각 구멍(31a) 상측에 상방을 향할수록 내경이 줄어드는 노즐(32)을 형성하여 구성한 것을 기술적 특징으로 하는 것이다.
본 발명에서 제시하는 공정이 간소화된 도금의 전처리 장치를 이용한 염화암모늄욕 도금방법은, 용기(11) 내부의 공간에 도금을 할 금속제품들을 투입하는 제품투입 공정(S1);과 금속제품 표면의 유분과 녹을 제거하는 전처리 공정(S2);과 전처리 공정(S2)이 끝난 뒤 용기 유닛(10)을 물이 담긴 수세조(50)로 이동시켜, 금속제품 표면의 산세액을 물로 제거하는 제1수세 공정(S3);과 제1수세 공정(S3)에서 산세액이 제거된 용기 유닛(10)을 도금조(60)로 이동시켜 금속제품 표면에 도금을 하는 도금 공정(S4);과 도금 공정(S4)을 마친 뒤 용기(11)에서 금속제품을 꺼내, 상면이 개방되고 외면에 복수의 구멍이 일정간격마다 형성된 탈수용기(90) 내부로 적재한 후, 탈수용기(90)를 물이 담긴 수세조(50)에 침전시켜, 금속제품 표면의 도금액을 물로 씻어내는 제2수세 공정(S5);과 제2수세 공정(S5) 이후 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 크로메이트 용액과 물이 9 대 1의 체적 비율로 혼합된 용액이 담긴 크로메이트 조(70)에 상온에서 20초간 침전시키는 크로메이트 공정(S6);과 크로메이트 공정(S6)을 마친 뒤 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 물이 담긴 수세조(50)에 침전시켜 금속제품 표면의 크로메이트 용액을 씻어내는 제3수세 공정(S7);과 제3수세 공정(S7)을 거친 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 70도의 물이 담긴 탕세조(80)에 1분간 침전시켜 금속제품 표면의 크로메이트 용액을 제거하는 탕세 공정(S8);과 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 탕세조(80)로부터 빼어내고, 탈수용기(90)를 회전시키는 탈수기(미도시)에 장착 후 작동시켜 원심력에 의해 탈수용기(90)에 수용된 금속 제품 표면의 수분을 제거하는 탈수 공정(S9);을 포함하되,
상기 전처리 공정(S2)은, 물 1000L 체적 당 염산 40L와 황산 40L, 부식방지제 20~30L를 희석한 산세액이 담긴 산세조(20)에 침전시킨 용기(11)를 회전시키며, 공급관(31)을 통하여 산세조(20) 내부에 기포를 지속적으로 공급하는 과정을 통해 금속제품 표면의 유분과 녹을 제거하도록 구성하고, 상기 도금 공정(S4)은, 물 1L 당 염화암모늄(NH4Cl) 200g과 염화아연 40g 및 광택제 2ml를 혼입한 도금액이 담긴 도금조(60)로 용기 유닛(10)을 이동시켜 금속제품 표면에 도금을 진행하도록 구성한 것을 기술적 특징으로 하는 것이다.
내부에 공간을 가지어 도금을 할 금속제품을 수용하고, 외면에 복수의 구멍이 일정간격마다 형성되는 용기(11)와, 용기(11)의 양측면을 파지하여 용기(11)가 용기(11)의 둘레방향으로 회전시킬 수 있도록 구성되는 지지대(12)와, 용기(11)의 양측면에는 기어(11a)가 형성되며, 용기(11)의 상측에는 용기(11)에 형성되는 각 기어(11a)의 치형과 맞물리도록 배치되는 제1피니언 기어(13a)와 지지대(12) 외측 방향에 배치되는 제2피니언 기어(13b) 및, 제1 및 제2피니언 기어(13b)의 중심을 연결하는 축(13c)으로 이루어지는 구동축(13)을 포함하는 용기 유닛(10); 물과 염산, 황산이 혼합된 산세액이 내부에 담기어, 용기 유닛(10)이 산세액에 침전되는 산세조(20); 및 산세조(20) 일측에서, 모터(미도시)에 의해 동력을 전달받아 동작하는 체인(21); 상기 산세조(20)에 인접하게 구비되어, 염산과 황산, 부식방지제를 혼입한 보충액이 담긴 탱크(30); 상기 산세조(20) 내부의 바닥면에 배치되고 상측에는 복수의 구멍(31a)이 일정간격마다 이격되어 형성되어, 탱크(30)와 연결되어 탱크(30)와 공급관(31) 사이에 구비되는 펌프(P)에 의해 탱크(30)에 수용된 용액을 구멍(31a)을 통하여 산세조(20)로 공급하는 공급관(31); 및 상기 산세조(20)에 인접하게 배치되고 공급관(31)과 연결되어, 공급관(31)을 통하여 산세조(20) 내부에 기포를 지속적으로 공급하는 공기 압축기(40);를 포함하는 도금의 전처리 장치에 있어서,
상기 산세조(20)에 구비되는 체인(21)이 제2피니언 기어(13b)와 맞닿아 구동축(13)을 회전시키게 하고, 상기 구동축(13)에 마련된 제1피니언 기어(13a)를 용기(11)에 형성되는 기어(11a)에 치합시켜 구동축(13)의 회전구동에 의해 산세조(20) 내에 위치하는 용기(11)가 회전되게 되며, 상기 용기(11)의 외측 둘레에는 용기(11)의 회전 방향으로 날이 형성되는 블레이드(11b)가 일정간격마다 배치되게 구성하고, 상기 공급관(31)의 각 구멍(31a) 상측에 구멍(31a)에서 산세액 내부로 배출되는 보충액과 기포에 의해 회전하는 프로펠러(33)를 형성하며, 상기 공급관(31)의 각 구멍(31a) 상측에 상방을 향할수록 내경이 줄어드는 노즐(32)을 형성하여 구성한 것을 기술적 특징으로 하는 것이다.
본 발명에서 제시하는 공정이 간소화된 도금의 전처리 장치를 이용한 염화암모늄욕 도금방법은, 용기(11) 내부의 공간에 도금을 할 금속제품들을 투입하는 제품투입 공정(S1);과 금속제품 표면의 유분과 녹을 제거하는 전처리 공정(S2);과 전처리 공정(S2)이 끝난 뒤 용기 유닛(10)을 물이 담긴 수세조(50)로 이동시켜, 금속제품 표면의 산세액을 물로 제거하는 제1수세 공정(S3);과 제1수세 공정(S3)에서 산세액이 제거된 용기 유닛(10)을 도금조(60)로 이동시켜 금속제품 표면에 도금을 하는 도금 공정(S4);과 도금 공정(S4)을 마친 뒤 용기(11)에서 금속제품을 꺼내, 상면이 개방되고 외면에 복수의 구멍이 일정간격마다 형성된 탈수용기(90) 내부로 적재한 후, 탈수용기(90)를 물이 담긴 수세조(50)에 침전시켜, 금속제품 표면의 도금액을 물로 씻어내는 제2수세 공정(S5);과 제2수세 공정(S5) 이후 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 크로메이트 용액과 물이 9 대 1의 체적 비율로 혼합된 용액이 담긴 크로메이트 조(70)에 상온에서 20초간 침전시키는 크로메이트 공정(S6);과 크로메이트 공정(S6)을 마친 뒤 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 물이 담긴 수세조(50)에 침전시켜 금속제품 표면의 크로메이트 용액을 씻어내는 제3수세 공정(S7);과 제3수세 공정(S7)을 거친 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 70도의 물이 담긴 탕세조(80)에 1분간 침전시켜 금속제품 표면의 크로메이트 용액을 제거하는 탕세 공정(S8);과 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 탕세조(80)로부터 빼어내고, 탈수용기(90)를 회전시키는 탈수기(미도시)에 장착 후 작동시켜 원심력에 의해 탈수용기(90)에 수용된 금속 제품 표면의 수분을 제거하는 탈수 공정(S9);을 포함하되,
상기 전처리 공정(S2)은, 물 1000L 체적 당 염산 40L와 황산 40L, 부식방지제 20~30L를 희석한 산세액이 담긴 산세조(20)에 침전시킨 용기(11)를 회전시키며, 공급관(31)을 통하여 산세조(20) 내부에 기포를 지속적으로 공급하는 과정을 통해 금속제품 표면의 유분과 녹을 제거하도록 구성하고, 상기 도금 공정(S4)은, 물 1L 당 염화암모늄(NH4Cl) 200g과 염화아연 40g 및 광택제 2ml를 혼입한 도금액이 담긴 도금조(60)로 용기 유닛(10)을 이동시켜 금속제품 표면에 도금을 진행하도록 구성한 것을 기술적 특징으로 하는 것이다.
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상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 금속제품이 수용된 용기(11)가 산세조(20) 내에서 회전하도록 하며, 용기(11)의 외측 둘레에는 용기(11)의 회전 방향으로 날이 형성되는 블레이드(11b)가 일정간격마다 배치되도록 하고, 용기(11)가 산세조(20) 내부에서 회전시 블레이드(11b)가 산세액과 보충액을 교반하여, 산세액의 염산과 황산, 부식방지제의 농도가 고르게 형성되도록 한다.
또한, 블레이드(11b)가 산세액의 유동성을 증가시켜 용기(11) 내부로 유입 및 배출되는 산세액의 순환량을 증가시킴으로써, 물리적인 산세액의 순환에 의해 금속제품 표면의 유분과 녹을 제거하여 전처리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 산세조(20)에 인접하게 배치되고 산세조(20)와 공급관(31)으로 연결되는 공기 압축기(40)가 구비되어, 공급관(31)을 통하여 산세조(20) 내부에 기포를 지속적으로 공급하고, 공급관(31)을 통하여 산세조(20) 내부의 하측에서 빠져나온 기포는 상측으로 이동하며, 공급관(31)을 빠져나온 보충액이 상측으로 이동하도록 산세액 내에 흐름을 형성함으로써 보충액이 산세액에 고르게 퍼지도록 함과 동시에 산세액의 흐름을 개선하여 산세액이 금속제품 표면에 더 잘 작용하도록 하여, 유분과 녹 제거 효율을 향상시킨다.
또한, 공급관(31)의 각 구멍(31a) 상측에는 상방을 향할수록 내경이 줄어드는 노즐(32)을 형성하여, 공급관(31)의 구멍(31a)에서 산세조(20) 내부로 공급되는 보충액의 수압을 높여 보충액이 산세액 내부에서 고르게 퍼지게 하며, 산세액의 흐름성을 향상시켜 금속제품과 산세액과의 반응을 촉진할 수 있다.
또한, 공급관(31)의 각 구멍(31a) 상측에는 구멍(31a)에서 산세액 내부로 배출되는 보충액과 기포에 의해 회전하는 프로펠러(33)를 구비하여, 회전하는 프로펠러(33)가 구멍(31a)에서 배출되는 기포와 보충액을 분산시켜 산세액 내부에 고르게 퍼지게 함으로써, 금속제품과 산세액이 고르게 반응하도록 유도할 수 있다.
또한, 알칼리 처리를 하지 않고 전처리 공정(S2)을 진행함으로써, 도금의 공정을 간소화하여 도금의 비용과 시간을 알카리 처리를 시행하는 종래의 도금방법과 비교하여 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 '공정이 간소화된 도금의 전처리 장치 및 이를 이용한 염화암모늄욕 도금방법'의 순서도.
도 2는 도 1의 순서도에 따라 염화암모늄욕 도금에 사용되는 장치의 구성도.
도 3은 본 발명이 제시하는 '공정이 간소화된 도금의 전처리 장치'의 사시도
도 4는 본 발명이 제시하는 용기 유닛(10)의 사시도.
도 5는 도 3의 종단면도.
도 6은 공급관(31)과 탱크(30), 공기 압축기(40)와의 연결관계를 나타낸 구성도.
도 7은 공급관(31)의 구멍(31a) 상측에 노즐(32)과 프로펠러(33)가 형성되는 다른 실시예의 사시도.
도 2는 도 1의 순서도에 따라 염화암모늄욕 도금에 사용되는 장치의 구성도.
도 3은 본 발명이 제시하는 '공정이 간소화된 도금의 전처리 장치'의 사시도
도 4는 본 발명이 제시하는 용기 유닛(10)의 사시도.
도 5는 도 3의 종단면도.
도 6은 공급관(31)과 탱크(30), 공기 압축기(40)와의 연결관계를 나타낸 구성도.
도 7은 공급관(31)의 구멍(31a) 상측에 노즐(32)과 프로펠러(33)가 형성되는 다른 실시예의 사시도.
본 발명은 도금의 전처리 공정을 종래 대비 간소화하여, '전처리 공정의 비용을 절약하며, 제품 생산성에 기여하는 공정이 간소화된 도금의 전처리 장치 및 이를 이용한 염화암모늄욕 도금방법'에 관한 것으로, 도 1 및 2와 같이, 제품투입 공정(S1)과, 전처리 공정(S2), 제1수세 공정(S3), 도금 공정(S4), 제2수세 공정(S5), 크로메이트 공정(S6), 제3수세 공정(S7), 탕세 공정(S8), 탈수 공정(S9)을 포함한다.
제품투입 공정(S1)은 내부에 공간을 가지고 외면에 복수의 구멍이 일정간격마다 형성되는 용기(11) 내부의 공간에 도금을 할 금속제품들을 투입시킨다.
용기(11) 내부에 수용된 금속제품들은 금속제품의 가공과정에서 사용되는 절삭유에 의해 표면이 오염되고, 공기 중의 산소에 의해 녹이 발생하기도 한다.
전처리 공정(S2)에서는 금속제품 표면의 절삭유 등의 유분과 녹을 제거하여 도금 공정(S4)에서 이루어지는 도금의 품질을 향상시키며, 금속제품 표면에 도금층이 원활히 결합하게 한다.
전처리 공정(S2)에서 사용되는 전처리 장치는 물 1000L 체적 당 염산 40L와 황산 40L, 부식방지제 20~30L를 희석한 산세액이 담긴 산세조(20)가 구비되며, 산세조(20)에 용기(11)가 절반 이상 잠기도록 침전시킨다.
전처리 공정(S2)에 있어 염산(HCl)은 물과 반응하여 수소 이온(H)과 염소 이온(Cl)으로 이온화되고, 황산(H₂SO₄)은 물과 반응하여 수소 이온(H)과 황산 이온(HSO₄)으로 이온화된다.
수소 이온은 산성 환경을 형성하여 녹과 유분을 녹이는 역할을 하며, 염소 이온(Cl)과 황산 이온(HSO₄)은 산성 환경을 형성하여 녹과 유분을 녹이는 역할과 더불어 금속제품 표면의 원자와 반응하여 도금의 접착력을 향상시키는 표면층을 형성함으로써, 금속제품 표면을 활성화한다.
위와 같이 염산과 황산은 녹과 유분을 녹인다는 공통된 특징이 있으나, 염산은 탄소를 포함하는 유기성 불순물을, 황산은 탄소를 포함하지 않는 무기성 불순물을 처리하는 것에 효과의 차이가 있어, 염산과 황산을 혼합하여 사용함으로써, 금속제품의 표면을 더욱 청정하게 할 수 있다.
부식방지제는 에틸렌다이아민(C2H8N2)과 벤조트리아졸(C6H5N3)을 포함하는 화학물질로, 에틸렌다이아민은 알칼리성 화합물로써 두 개의 암모니아(NH3) 기능기를 포함하고, 이 암모니아 기능기는 수소 이온(H+)을 받아들일 수 있는 염기적인 성질을 가지어, 염산과 황산에 의해 산성화된 산세액의 PH를 높여 중화시키는 방향으로 조절한다.
벤조트리아졸은 금속제품 표면과 결합하여 보호층을 생성하고, 산소와 수분과의 접촉을 차단함으로써 금속제품 표면의 부식을 방지한다.
산세액은 40 내지 50도 사이의 온도로 유지하여, 20분 동안의 전처리 공정(S2)을 거친다. 산세액의 온도가 설정 수치 보다 높으면 산세액의 반응 속도가 빨라져 금속제품 표면의 산화물층이 빠르게 제거되어, 표면이 손상될 수 있다.
반대로 산세액의 온도가 설정치 보다 낮으면, 산세액의 반응 속도가 느려져 금속제품 표면의 산화물층이 느리게 제거되고, 전처리 공정(S2)의 시간이 지연된다.
전처리 장치에서는 산세조(20)에 침전시킨 용기(11)를 회전시켜, 용기(11) 내에 적재된 금속제품이 교반되어 산세액과 고르게 반응하도록 이루어지며, 이를 위한 구성으로 용기(11)의 양측면을 파지하여 용기(11)가 용기(11)의 둘레방향으로 회전시킬 수 있도록 구성되는 지지대(12)가 구비된다.
용기(11)의 양측면에는 기어(11a)가 형성되며, 용기(11)의 상측에는 용기(11)에 형성되는 각 기어(11a)의 치형과 맞물리도록 배치되는 제1피니언 기어(13a)와 지지대(12) 외측 방향에 배치되는 제2피니언 기어(13b) 및, 제1 및 제2피니언 기어(13b)의 중심을 연결하는 축(13c)으로 이루어지는 구동축(13)이 구비된다.
산세조(20) 일측에는 그 주변에 별도 설치되는 모터(미도시)에 의해 동력을 전달받아 동작하는 체인(21)이 구비되며, 상기 체인(21)이 제2피니언 기어(13b)와 맞닿아 구동축(13)이 회전구동하도록 하고, 상기 구동축(13)에 마련되는 제1피니언 기어(13a)를 용기(11)에 형성되는 기어(11a)에 치합시켜 구동축(13)의 회전구동에 의해 산세조(20) 내에 위치하는 용기(11)가 회전하도록 구성한다.
위 용기(11)와 지지대(12) 및 구동축(13)은 하나의 일체화된 용기 유닛(10)으로 산세조(20) 내에 2개소 이상 일정간격마다 배치될 수 있다.
전처리 공정(S2)에서 시간이 지남에 따라 염산과 황산이 금속제품 표면의 산화물층을 제거하고 금속제품 표면을 활성화하는 과정에서 금속제품 표면과 반응하여 농도가 낮아지며, 이는 도금의 접착력과 내식성을 저하시킨다.
따라서, 전처리 공정(S2)에서 염산과 황산의 농도를 유지하기 위해서는 주기적으로 염산과 황산을 보충해야 하며, 이를 위한 구성으로 산세조(20)에 인접하게 배치되는 탱크(30)에 염산과 황산, 부식방지제를 혼입한 보충액을 수용하고, 상기 산세조(20) 내부의 바닥면에는 탱크(30)와 연결되어 탱크(30)와 공급관(31) 사이에 구비되는 펌프(P)에 의해 탱크(30)에 수용된 용액을 산세조(20)로 공급하는 공급관(31)이 하나 이상 배치된다.
공급관(31)의 상측에는 복수의 구멍(31a)이 일정간격마다 이격되어 형성되어, 보충액이 구멍(31a)을 통하여 산세조(20) 내부에 주기적으로 공급된다. 이와 같이 산세조(20) 내부에 공급된 보충액이 산세액에 고르게 퍼지도록 하기 위한 수단의 한가지로 용기(11)의 외측 둘레에는 용기(11)의 회전 방향으로 날이 형성되는 블레이드(11b)가 일정간격마다 배치된다.
용기(11)가 산세조(20) 내부에서 회전시 블레이드(11b)가 산세액과 보충액을 교반하여, 산세액의 염산과 황산, 부식방지제의 농도가 고르게 형성되도록 한다. 또한, 블레이드(11b)가 산세액의 유동성을 증가시켜 용기(11) 내부로 유입 및 배출되는 산세액의 순환량을 증가시킴으로써, 물리적인 산세액의 순환에 의해 금속제품 표면의 유분과 녹을 제거하여 전처리 효율을 향상시킬 수 있다.
산세조(20) 내부에 공급된 보충액이 산세액에 고르게 퍼지도록 하기 위한 수단의 다른 한가지로는, 산세조(20)에 인접하게 배치되고 산세조(20)와 공급관(31)으로 연결되는 공기 압축기(40)가 구비되어, 공급관(31)을 통하여 산세조(20) 내부에 기포를 지속적으로 공급한다.
공급관(31)을 통하여 산세조(20) 내부의 하측에서 빠져나온 기포는 상측으로 이동하며, 공급관(31)을 빠져나온 보충액이 상측으로 이동하도록 산세액 내에 흐름을 형성함으로써 보충액이 산세액에 고르게 퍼지도록 한다.
위와 같이 공급관(31)을 통해 산세조(20) 내부에 공급되는 기포와 회전하는 용기(11) 및 블레이드(11b)는 산세액의 흐름을 개선하여 산세액이 금속제품 표면에 더 잘 작용하도록 하여, 유분과 녹 제거 효율을 향상시킨다.
다른 실시 예로써, 도 7과 같이, 공급관(31)의 각 구멍(31a) 상측에는 상방을 향할수록 내경이 줄어드는 노즐(32)을 형성하여, 공급관(31)의 구멍(31a)에서 산세조(20) 내부로 공급되는 보충액의 수압을 높여 보충액이 산세액 내부에서 고르게 퍼지게 하며, 산세액의 흐름성을 향상시켜 금속제품과 산세액과의 반응을 촉진할 수 있다.
그리고 또 다른 실시 예로써, 공급관(31)의 각 구멍(31a) 상측에는 구멍(31a)에서 산세액 내부로 배출되는 보충액과 기포에 의해 회전하는 프로펠러(33)를 구비하여, 회전하는 프로펠러(33)가 구멍(31a)에서 배출되는 기포와 보충액을 분산시켜 산세액 내부에 고르게 퍼지게 함으로써, 금속제품과 산세액이 고르게 반응하도록 유도할 수 있다.
전처리 공정(S2)이 끝나게 되면 전처리 장치 상측에 구비되는 크레인(미도시)을 이용하여 지지대(12)를 파지 후 용기 유닛(10)을 물이 담긴 수세조(50)로 이동시켜, 금속제품 표면의 산세액을 물로 제거하는 제1수세 공정(S3)을 거치게 된다.
수세조(50)에는 물을 지속적으로 공급하고 사용된 물 일부는 배출하여 물을 순환 시키며, 수세조(50)는 2개소 이상 구성하여 용기(11)가 각 수세조(50)에 순차적으로 이동시켜 산세액이 원활히 제거되도록 한다.
제1수세 공정(S3)에서 산세액이 제거된 용기 유닛(10)은 크레인으로 물 1L 당 염화암모늄(NH4Cl) 200g과 염화아연 40g 및 광택제 2ml를 혼입한 도금액이 담긴 도금조(60)로 이동시켜 금속제품 표면에 도금을 하는 도금 공정(S4)을 수행하며, 상온에서 40분 동안 진행한다.
염화암모늄은 백색의 결정성 고체로, 아연도금, 크롬도금, 니켈도금 등 다양한 도금 공정(S4)에 사용되며, 도금층 형성의 촉진과 도금층의 내식성을 향상 및 도금층의 표면을 매끄럽게 하는 역할을 함으로써, 도금의 품질을 향상시킨다.
위 염화아연은 금속제품 표면을 아연도금 할 때 첨가되며, 크롬 도금을 할시에는 염화아연 대신 크롬산염을 도금액에 첨가하고, 니켈 도금을 할 시에는 염화아연 대신 황산니켈을 도금액에 첨가한다.
도금 공정(S4)을 마친 뒤 용기(11)에서 금속제품을 꺼내 상면이 개방되고 외면에 복수의 구멍이 일정간격마다 형성된 탈수용기(90) 내부로 적재한 후, 탈수용기(90)를 물이 담긴 수세조(50)에 침전시켜, 금속제품 표면의 도금액을 물로 씻어내는 제2수세 공정(S5)을 수행한다.
제2수세 공정(S5) 이후 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 크로메이트 용액과 물이 9 대 1의 체적 비율로 혼합된 용액이 담긴 크로메이트 조(70)에 상온에서 20초간 침전시키는 크로메이트 공정(S6)을 수행한다.
크로메이트 용액은 크롬산과 크롬산나트륨을 황산에 녹인 용액으로 도금된 금속제품 표면에 산화 크롬층을 형성하여 금속제품 표면을 부식으로부터 보호하는 역할과 내식성을 향상 및 표면의 광택을 높인다.
크로메이트 공정(S6)을 마친 뒤 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 물이 담긴 수세조(50)에 침전시켜 금속제품 표면의 크로메이트 용액을 씻어내는 제3수세 공정(S7)을 거친다.
그리고 제3수세 공정(S7)을 거친 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 70도의 물이 담긴 탕세조(80)에 1분간 침전시켜 금속제품 표면의 크로메이트 용액을 제거하는 탕세 공정(S8)을 수행한다.
이후 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 탕세조(80)로부터 빼어내고, 탈수용기(90)를 회전시키는 탈수기(미도시)에 장착 후 작동시켜 원심력에 의해 탈수용기(90)에 수용된 금속 제품 표면의 수분을 제거하는 탈수 공정(S9)을 진행하게 되면, 금속제품의 도금 공정(S4)이 마무리 된다.
다음으로, 본 발명의 '공정이 간소화된 도금의 전처리 장치를 이용한 염화암모늄욕 도금방법'에 따른 실시예 1과 본 발명의 전처리 공정(S2) 이전에 알카리 처리 공정을 추가한 실시예 2와 비교하여, 실시예 1에 의해 금속제품 표면에 형성된 도금의 품질에 부족함이 없는지를 비교한다.
실시예 1에서는, SS400 규격의 탄소강 시편을 상기 서술한 제품투입 공정(S1)과 전처리 공정(S2), 제1수세 공정(S3), 도금 공정(S4), 제2수세 공정(S5), 크로메이트 공정(S6), 제3수세 공정(S7), 탕세 공정(S8) 및 탈수 공정(S9)에 따라 시편의 표면에 도금을 실시하되, 도금 공정(S4)에 사용되는 도금액은 물 1L 당 염화암모늄(NH4Cl) 200g과 염화아연 40g 및 광택제 2ml가 혼입된 용액으로, 상온에서 40분 동안 수행하며, 1000L의 산세액에 분당 500L의 기포를 공급관(31)을 통하여 주입하였으며, 이 과정에서 보충액을 공급하지 않았다.
또한, 공급관(31)의 구멍 상측에 노즐(32)이나 프로펠러(33)를 구성하지 않은 상태에서 실시하였다.
실시예 2에서는, 실시예 1의 수행 과정 중 제품투입 공정(S1) 이전에 물 1000L 체적 당 수산화나트륨(NaOH) 30L와 수산화칼륨(KOH) 20L를 희석한 알칼리 용액에 시편을 50도의 온도에서 20분간 침전시키는 알칼리 처리 공정을 수행하고, 이후의 공정은 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
도금의 전처리 공정(S2)에서 알카리 처리 공정이 없으면 발생할 수 있는 문제로 도금의 부착력과 균일성, 표면 거칠기에 품질 문제가 발생할 수 있으며, 실시예 1와 실시예 2에 의해 시편에 형성된 도금의 부착력과 균일성, 표면 거칠기, 내식성 각 항목에 대해 시험을 실시 후 표 1에 비교하였다.
도금의 부착력은 칼날을 도금이 된 시편의 표면을 칼날로 긁어, 시편의 표면에서 도금이 박리가 일어나는지 유무를 육안으로 판별하였고, 도금의 균일성은 시편의 여러 지점에 긁개를 이용하여 도금층을 긁고, 긁힌 부위의 두께를 1μm(0.001mm) 단위로 측정 가능한 전자식 버니어로 도금층의 두께를 측정하였다.
그리고 표면 거칠기는 촉침이 시편 표면을 스캔하며 표면 거칠기를 측정하는 첩촉식 거칠기 측정기를 이용하여 측정하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | |
| 부착력 | 박리현상 없음 | 박리현상 없음 |
| 균일성. 두께 1 | 48μm | 50μm |
| 균일성. 두께 2 | 50μm | 49μm |
| 균일성. 두께 3 | 48μm | 52μm |
| 균일성. 두께 4 | 52μm | 51μm |
| 표면 거칠기 | 10μm | 9.8μm |
이상 표 1에서와 같이 실시예 1에서는 도금의 전처리에 알칼리 처리가 이루어 지지 않았음에도 알칼리 처리를 한 실시예 2 대비 도금의 부착력과 균일성 표면거칠기에서 상이한 차이가 나지 않음으로, 실시예 1의 방법에 의해 도금을 수행하더라도 도금 품질에 문제가 발생하지 않는다는 것을 확인하였다.
따라서, 실시예 1과 같이 알칼리 처리를 하지 않고 전처리 공정(S2)을 진행함으로써, 도금의 공정을 간소화하여 도금의 비용과 시간을 알카리 처리를 시행하는 종래의 도금방법과 비교하여 절감할 수 있다.
제품투입 공정(S1) 전처리 공정(S2)
제1수세 공정(S3) 도금 공정(S4)
제2수세 공정(S5) 크로메이트 공정(S6)
제3수세 공정(S7) 탕세 공정(S8)
탈수 공정(S9)
용기 유닛(10) 용기(11)
기어(11a) 블레이드(11b)
지지대(12) 구동축(13)
제1피니언 기어(13a) 제2피니언 기어(13b)
축(13c)
산세조(20) 체인(21)
탱크(30) 펌프(P)
공급관(31) 구멍(31a)
노즐(32) 프로펠러(33)
공기 압축기(40) 수세조(50)
도금조(60) 크로메이트 조(70)
탕세조(80) 탈수용기(90)
제1수세 공정(S3) 도금 공정(S4)
제2수세 공정(S5) 크로메이트 공정(S6)
제3수세 공정(S7) 탕세 공정(S8)
탈수 공정(S9)
용기 유닛(10) 용기(11)
기어(11a) 블레이드(11b)
지지대(12) 구동축(13)
제1피니언 기어(13a) 제2피니언 기어(13b)
축(13c)
산세조(20) 체인(21)
탱크(30) 펌프(P)
공급관(31) 구멍(31a)
노즐(32) 프로펠러(33)
공기 압축기(40) 수세조(50)
도금조(60) 크로메이트 조(70)
탕세조(80) 탈수용기(90)
Claims (5)
- 내부에 공간을 가지어 도금을 할 금속제품을 수용하고, 외면에 복수의 구멍이 일정간격마다 형성되는 용기(11)와, 용기(11)의 양측면을 파지하여 용기(11)가 용기(11)의 둘레방향으로 회전시킬 수 있도록 구성되는 지지대(12)와, 용기(11)의 양측면에는 기어(11a)가 형성되며, 용기(11)의 상측에는 용기(11)에 형성되는 각 기어(11a)의 치형과 맞물리도록 배치되는 제1피니언 기어(13a)와 지지대(12) 외측 방향에 배치되는 제2피니언 기어(13b) 및, 제1 및 제2피니언 기어(13b)의 중심을 연결하는 축(13c)으로 이루어지는 구동축(13)을 포함하는 용기 유닛(10); 물과 염산, 황산이 혼합된 산세액이 내부에 담기어, 용기 유닛(10)이 산세액에 침전되는 산세조(20); 및 산세조(20) 일측에서, 모터(미도시)에 의해 동력을 전달받아 동작하는 체인(21); 상기 산세조(20)에 인접하게 구비되어, 염산과 황산, 부식방지제를 혼입한 보충액이 담긴 탱크(30); 상기 산세조(20) 내부의 바닥면에 배치되고 상측에는 복수의 구멍(31a)이 일정간격마다 이격되어 형성되어, 탱크(30)와 연결되어 탱크(30)와 공급관(31) 사이에 구비되는 펌프(P)에 의해 탱크(30)에 수용된 용액을 구멍(31a)을 통하여 산세조(20)로 공급하는 공급관(31); 및 상기 산세조(20)에 인접하게 배치되고 공급관(31)과 연결되어, 공급관(31)을 통하여 산세조(20) 내부에 기포를 지속적으로 공급하는 공기 압축기(40);를 포함하는 도금의 전처리 장치에 있어서,
상기 산세조(20)에 구비되는 체인(21)이 제2피니언 기어(13b)와 맞닿아 구동축(13)을 회전시키게 하고, 상기 구동축(13)에 마련된 제1피니언 기어(13a)를 용기(11)에 형성되는 기어(11a)에 치합시켜 구동축(13)의 회전구동에 의해 산세조(20) 내에 위치하는 용기(11)가 회전되게 되며, 상기 용기(11)의 외측 둘레에는 용기(11)의 회전 방향으로 날이 형성되는 블레이드(11b)가 일정간격마다 배치되게 구성하고,
상기 공급관(31)의 각 구멍(31a) 상측에 구멍(31a)에서 산세액 내부로 배출되는 보충액과 기포에 의해 회전하는 프로펠러(33)를 형성하며, 상기 공급관(31)의 각 구멍(31a) 상측에 상방을 향할수록 내경이 줄어드는 노즐(32)을 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 공정이 간소화된 도금의 전처리 장치.
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- 제1항에 따른 공정이 간소화된 도금의 전처리 장치를 이용한 염화암모늄욕 도금방법에 있어서,
용기(11) 내부의 공간에 도금을 할 금속제품들을 투입하는 제품투입 공정(S1);과 금속제품 표면의 유분과 녹을 제거하는 전처리 공정(S2);과 전처리 공정(S2)이 끝난 뒤 용기 유닛(10)을 물이 담긴 수세조(50)로 이동시켜, 금속제품 표면의 산세액을 물로 제거하는 제1수세 공정(S3);과 제1수세 공정(S3)에서 산세액이 제거된 용기 유닛(10)을 도금조(60)로 이동시켜 금속제품 표면에 도금을 하는 도금 공정(S4);과 도금 공정(S4)을 마친 뒤 용기(11)에서 금속제품을 꺼내, 상면이 개방되고 외면에 복수의 구멍이 일정간격마다 형성된 탈수용기(90) 내부로 적재한 후, 탈수용기(90)를 물이 담긴 수세조(50)에 침전시켜, 금속제품 표면의 도금액을 물로 씻어내는 제2수세 공정(S5);과 제2수세 공정(S5) 이후 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 크로메이트 용액과 물이 9 대 1의 체적 비율로 혼합된 용액이 담긴 크로메이트 조(70)에 상온에서 20초간 침전시키는 크로메이트 공정(S6);과 크로메이트 공정(S6)을 마친 뒤 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 물이 담긴 수세조(50)에 침전시켜 금속제품 표면의 크로메이트 용액을 씻어내는 제3수세 공정(S7);과 제3수세 공정(S7)을 거친 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 70도의 물이 담긴 탕세조(80)에 1분간 침전시켜 금속제품 표면의 크로메이트 용액을 제거하는 탕세 공정(S8);과 금속제품이 수용된 탈수용기(90)를 탕세조(80)로부터 빼어내고, 탈수용기(90)를 회전시키는 탈수기(미도시)에 장착 후 작동시켜 원심력에 의해 탈수용기(90)에 수용된 금속 제품 표면의 수분을 제거하는 탈수 공정(S9);을 포함하되,
상기 전처리 공정(S2)은, 물 1000L 체적 당 염산 40L와 황산 40L, 부식방지제 20~30L를 희석한 산세액이 담긴 산세조(20)에 침전시킨 용기(11)를 회전시키며, 공급관(31)을 통하여 산세조(20) 내부에 기포를 지속적으로 공급하는 과정을 통해 금속제품 표면의 유분과 녹을 제거하도록 구성하고,
상기 도금 공정(S4)은, 물 1L 당 염화암모늄(NH4Cl) 200g과 염화아연 40g 및 광택제 2ml를 혼입한 도금액이 담긴 도금조(60)로 용기 유닛(10)을 이동시켜 금속제품 표면에 도금을 진행하도록 구성한 것을 특징으로 하는 공정이 간소화된 도금의 전처리 장치를 이용한 염화암모늄욕 도금방법.
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| KR1020230084789A KR102625944B1 (ko) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 공정이 간소화된 도금의 전처리 장치 및 이를 이용한염화암모늄욕 도금방법 |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH10191938A (ja) * | 1997-01-16 | 1998-07-28 | Nikko:Kk | 魚卵洗浄装置 |
| KR100676523B1 (ko) | 2005-06-23 | 2007-02-01 | 덕산산업주식회사 | 알루미늄 용융도금을 위한 전처리방법 |
| JP2010017705A (ja) * | 2008-06-10 | 2010-01-28 | Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd | 洗浄装置 |
| KR20130078332A (ko) * | 2011-12-30 | 2013-07-10 | 서울대학교산학협력단 | 미세기포 발생장치 |
-
2023
- 2023-06-30 KR KR1020230084789A patent/KR102625944B1/ko active IP Right Grant
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