KR20000064675A - 전도체표면을세정하기위한전해방법 - Google Patents

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Abstract

전도체인 피가공재를 세정하기 위한 전해세정방법은,
ⅰ) 피가공재의 표면을 포함한 음극과 불활성 양극을 갖는 전해 전지를 제공하는 단계와,
ⅱ) 상기 음극과 표면이 전해액내에 동일하게 침지되는 양극 사이에 형성된 구역 내측으로 전해액을 유입시켜, 상기 양극내에 있는 하나 이상의 호울, 채널 또는 구멍을 통해 가압력하에 전해액이 흐르게 함으로써 상기 음극 표면에 충돌시키는 전해액 유입단계, 및
ⅲ) 상기 양극과 음극 사이에 전압을 인가시켜, 상기 양극과 음극 사이에 인가된 전압의 증가에 따라 전류가 감소하거나 거의 일정하게 유지되는 구역 및 가스 및/또는 증기의 방출기포가 처리중인 피가공재의 표면상에 존재하는 구역에서 작동하는 전압의 인가 및 작동 단계를 포함한다.

Description

전도체 표면을 세정하기 위한 전해방법
본 발명은 금속면과 같은 전도체 표면을 세정하기 위한 방법에 관한 것이다.
금속, 여러 형태의 강들은 보통 최종 용도로의 사용전에 세정 및/또는 부식으로부터 보호되어야 한다. 일반적으로, 강은 강 표면에 불균일하게 부착되어 그 상층 재료가 쉽게 갈바닉 부식되게 하는 밀-스케일 박막을 가진다. 그러므로, 상기 밀-스케일 박막은 강 위에 페인트 칠하거나 코팅 또는 (예를들어, 아연 등으로)금속화하기 전에 제거되어야 한다. 상기 금속은 녹, 오일 또는 그리스, 염료 오염물, 칩 또는 절삭유, 및 폴리싱 및 버핑(buffing) 화합물과 같은 다른 형태의 오염물(본 기술분야에 있어서는 "소일(soil)"로 공지됨)을 포함할 수 있다. 이들 모두는 일반적으로 제거되어야 한다. 스테인레스 강조차도 사용전에 표면상의 과도한 혼합 산화물을 제거해야만 한다.
금속 표면을 세정하는 통상적인 방법은 (비용 및 소모된 산성용액의 처분으로 인한 환경문제 때문에 점차 그 용도가 줄어드는)산성 피클링(acid pickling), 연마재 블라스팅(abrasive blasting), 습식 또는 건식 텀블링(tumbling), 염욕 디스칼링(descaling), 알카리 디스칼링 및 산성 세정 등이다. 다단계 세정방법으로는 예를들어, ⅰ) 유기재료의 연소 또는 용매 제거법, ⅱ) 밀-스케일 및 녹을 제거하기 위한 샌드 또는 쇼트-블라스팅, 및 ⅲ) 최종 다듬질 표면을 제공하기 위한 전해 세정법 등이 있다. 만일 세정면이 금속화, 페인팅 또는 플라스틱 코팅에 의한 내식성 보호면이라면, 새로운 표면 산화를 방지하도록 신속하게 수행되어야 한다. 다단계 처리는 효과적이지만 에너지 소비 및 처리공정의 측면에서 고가이다. 종래 처리방법의 대부분은 환경적으로 바람직하지 못 하다.
금속면을 세정하는 전해방법은 금속 스트립 및 시이트를 갈바닉 처리하고 페인팅 처리하기 위한 가공처리 라인들과 종종 합체된다. 일반적인 코팅재로는 아연 아연합금, 주석, 동, 니켈 및 크롬 등이다. 스탠드-얼로운 전해세정법(stand-alone electrolytic cleaning)도 다단계 다운스트림 작동을 제공하는데 사용된다. 전해 세정법[또는 "전자-세정법(electro-cleaning)"]은 보통, 전해액을 형성하는 알카리 세정액과 전해전지의 음극과 양극일 수 있는 (또는 극성이 변경될 수 있는)피가공재를 사용한다. 이러한 가공처리 방법은 일반적으로 저 전압(통상, 3 내지 12 볼트)과 1 내지 15 Amps/dm2범위의 전류 밀도에서 작동한다. 따라서, 에너지 소모도 약 0.01 내지 0.5 kwh/m2이다. 소일의 제거는 표면으로부터 오염물을 들어올리는 기포를 발생시킴으로써 실행된다. 피가공재의 표면이 양극이면, 상기 표면이 세정 및 활성화됨으로써 접착력을 개선하는 어떠한 연속적인 코팅을 제공할 수 있다. 전해세정법은 무거운 스케일을 제거하는데에는 실용적이지 못하며, 산성 피클링 및/또는 연마재 블라스팅과 같은 별개의 작동법으로 수행된다.
종래의 전해세정법 및 도금법은 전류가 인가된 전압에 따라 단조롭게 증가하는 저 전압범위에서 작동한다(도 1의 A영역 참조). 몇몇 조건하에서, 전압이 증가하면 불안정함이 발생되고 전류가 전압의 증가에 따라 감소하게 되는 지점에 도달하게 된다(도 1의 B영역 참조). 상기 불안전한 영역은 하나 이상의 전극 표면에서 방전되기 시작하는 영역이다. 상기 방전("마이크로-아아크" 또는 "마이크로-플라즈마")은 가스 또는 증기 층과 같은 상기 표면상에 존재하는 어떤 적합한 비전도층을 가로지르게 발생된다. 이는 상기 영역내에서의 잠재적인 성분이 매우 높기 때문이다.
종래 기술
GB-A-1399710호에는 불안정한 영역을 막 벗어난 지역에서 가공처리를 수행하는 경우에 과열 및 과도한 에너지 소모없이 금속 표면을 전해세정할 수 있는 방법이 기술되어 있으며, 상기 "불안정한 영역"은 전압이 증가함에 따라 전류가 감소되는 영역이란 정의된다. 전압이 증가함에 따라 전류가 다시 증가하고 가스/증기의 연속적인 막이 처리면 위에 설정되는 영역으로 전압을 조금 더 높힘으로써, 효과적인 세정을 수행할 수 있다. 그러나, 상기 공정에 있어서의 에너지 소모는 산성 피클링의 에너지 소모(0.4 내지 1.8 kwh/m2)에 비해 높다(10 내지 30 kwh/m2).
SU-A-1599446 호에는 인산용액내에서 1000 A/dm2정도의 초 고전압 밀도를 사용하여 용접봉을 세정하기 위한 고-전압 전해 스파크-부식에 의한 세정법이 기술되어 있다.
SU-A-1244216 호에는 음극처리법을 사용하여 100 내지 350 V에서 작동하는 마이크로-아아크 세정처리법에 의해 기계부품을 세정하는 방법이 기술되어 있다. 전해액을 처리하는 특별한 방법은 기술되어 있지 않다.
다른 전해세정법들이 스파크-부식 단계가 산화물 스케일을 제거하기 위한 별개의 화학 또는 전자-화학적 세정단계와 결합되어 사용되는 GB-A-1306337 호에 기술되어 있으며, 또한 오염물을 들어올리도록 웨이퍼 표면상에 기포를 발생시켜 1.5 내지 2 V의 저전압에서 반도체 웨이퍼로부터 오염물을 제거하는 방법이 US-A-5232563호에 기술되어 있으며, 또한 정상적인 저전압 세정법이 그리스를 제거하는데 비효율적이지만 알루미늄과 같은 전해질에 의해 산화될수 있는 금속은 산성 양극산화법에 의해 고 전압(마이크로-아아크) 상태하에서 그리스를 성공적으로 제거할수 있는 방법이 EP-A-0657564호에 기술되어 있다.
세정구역으로 흐르는 고속 와류를 형성하기 위해 전해 세정욕내에 있는 전극 근처에서 포화된 전해질 제트류를 사용하는 방법이 예를들어, JP-A-08003797호 및 DE-A-4031234호에 기술되어 있다.
피가공재를 전체적으로 침지시키지 않고 전해액 단일 제트류를 사용하여 방사능에 오염된 피가공재를 전해세정하는 방법이 EP-A-0037190호에 기술되어 있다. 세정할 피가공재는 양극이고 사용전압은 30 내지 50 V이다. 표면부식을 방지하기 위해서는 1초 정도의 짧은 처리시간이 추천되며 산화물의 완전한 제거가 요구된다. 전해액이 기저부내에 구멍열을 갖는 박스형 양극을 통해 펌프되거나 부어지는 비-침지식 방법이 CA-A-1165271 호에 기술되어 있다. 이러한 배열의 목적은 금속 스트립의 한쪽면만이 전기도금되게 하며 특히, 소모 양극의 사용을 피할 수 있다.
DE-A-3715454 호에는 와이어가 음극인 제 1 챔버와 와이어가 양극인 제 2 챔버에 와이어를 통과시킴으로써 양극 전해처리함으로써 와이어를 세정하는 방법이 기술되어 있다. 상기 제 2 챔버에서는 산소를 함유하는 가스층을 이온화함으로써 와이어의 양극 표면에 플라즈마 층을 형성한다. 상기 와이어는 처리과정중에 전해액내에 침지된다.
EP-A-0406417 호에는 인발작업 전에 플라즈마 세정된 동 봉으로부터 동 와이어를 인발하기 위한 연속적인 공정이 기술되어 있다. 상기 방법에 있어서 "플라즈마트론" 하우징은 양극이고 와이어는 천공된 U형 슬리브 형태의 동축 양극에 의해 에워싸여 있다. 플라즈마를 발생시키기 위해, 전압은 낮지만 불특정 값으로 유지되며 침지된 와이어 위의 전해액 수위는 낮아지며 흐름율은 와이어 표면에서의 방전시점을 자극하도록 감소된다.
저전압 세정법이 전기도금 또는 기타 코팅처리를 위한 금속 표면을 준비하는데 폭넓게 사용되지만, 과도한 에너지의 소비없이 밀-스케일과 같은 두꺼운 산화 피복물을 처리할 수는 없다. 그러므로, 상기 전해액 세정법은 다른 세정공정과 다-단계 작동으로 결합시켜 사용해야 한다.
본 출원인은 두꺼운 산화물 스케일을 처리할 수 있는 매우 효과적인 금속 세정법을 발전시켰다.
발명의 개요
본 발명의 일면에 따라, 전기적으로 도체인 피가공재를 세정하기 위한 전해세정방법이 제공되는데, 상기 방법은
ⅰ) 피가공재의 표면을 포함한 음극과 불활성 양극을 갖는 전해 전지를 제공하는 단계와,
ⅱ) 상기 음극과 표면이 전해액내에 동일하게 침지되는 양극 사이에 형성된 구역 내측으로 전해액을 유입시켜, 상기 양극내에 있는 하나 이상의 호울, 채널 또는 구멍을 통해 가압력하에 전해액이 흐르게 함으로써 상기 음극 표면에 충돌시키는 전해액 유입단계, 및
ⅲ) 상기 양극과 음극 사이에 전압을 인가시켜, 상기 양극과 음극 사이에 인가된 전압의 증가에 따라 전류가 감소하거나 거의 일정하게 유지되는 구역 및 가스 및/또는 증기의 방출기포가 처리중인 피가공재의 표면상에 존재하는 구역에서 작동하는 전압의 인가 및 작동 단계를 포함한다.
도 1은 전류가 인가된 전압의 증가에 따라 감소되거나 증가되지 않는 작동구역을 개략적으로 도시하는 도면이며,
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 바람직한 작동상태가 이루어졌을 때의 작동변수를 나타내는 도면이며,
도 3은 본 발명의 방법을 개략적으로 도시하는 도면이며,
도 4는 본 발명의 세정방법을 피가공재의 한 측면상에 수행하기 위한 장치를 개략적으로 도시하는 도면이며,
도 5는 본 발명의 세정방법을 피가공재의 양 측면상에 수행하기 위한 장치를 개략적으로 도시하는 도면이며,
도 6은 본 발명의 세정방법을 피가공재의 양 측면상에 상이한 비율로 수행하기 위한 장치를 개략적으로 도시하는 도면이며,
도 7은 파이프의 내측면을 세정하기 위한 설비를 개략적으로 도시하는 도면이다.
본 명세서에 있어서, "불활성"이란 양극으로부터 피가공재로 전달되지 않는 재료를 의미한다.
본 발명의 방법을 수행함에 있어서, 상기 피가공재는 전해액내에서 음극을 형성하는 표면을 가진다. 상기 양극은 탄소와 같은 불활성 도체재료를 포함한다. 상기 방법은 전류가 양극과 음극 사이에 인가된 전압의 증가에 따라 감소되거나 적어도 현저하게 증가되지 않는 구역에서 작동된다. 본 발명의 방법은 상대운동이 양극 또는 양극과 관련하여 상기 피가공재를 대신하도록 배열됨으로써 연속 또는 반연속 공정으로서 수행될 수 있다. 이와는 달리, 정적인 물품은 본 발명의 방법에 따라 처리될 수 있다. 상기 전해액은 양극과 음극 사이의 작업구역내측으로 유입되어, 양극내의 적어도 하나 이상의 구멍, 채널 또는 홈을 통해 가압하에 흐르므로써 음극(처리중인 표면)과 충돌한다.
본 발명의 각각의 특징들은 이후에 더 상세히 설명된다.
처리될 표면의 음극배열
피가공재는 시이트, 플레이트, 튜브, 파이프, 와이어 또는 로드를 포함하는 형상 또는 형태일 수 있다. 본 발명의 방법에 따라 처리된 피가공재의 표면은 음극 표면이다. 안정성의 이유로, 상기 음극 피가공재는 정상적으로 접지된다. 이는 교번극성의 사용을 배제하지 않는다. 양극에 인가된 정 전압이 펄스화될 수 있다.
처리된 표면에 포함된 음극가공처리 공정은 복잡하고 산화물의 화학적 환원, 진공화 현상, 충격파에 의한 결정질의 악화, 및 이온 주입 등의 다른 효과를 수반할 수 있다.
양극의 조성
상기 양극은 탄소, 예를들어 하나 이상의 블록, 로드, 시이트, 와이어 또는 섬유 형태의 탄소, 또는 적합한 기판상에 피복된 흑연과 같은 불활성 도체 재료를 포함한다.
양극의 물리적 형태
상기 양극은 음극(처리될 표면)으로부터 거의 일정한 거리(작동 거리)에 표면이 놓일 수 있는 형상이다. 상기 거리는 통상적으로 약 12㎜이다. 따라서, 상기 처리될 표면이 평탄하다면 상기 양극 표면도 보통 평탄하나, 처리될 표면이 곡선이라면 상기 양극도 거의 일정한 거리를 유지하도록 곡선으로 되는 것이 유리하다. 상기 작동거리가 다른 수단에 의해 용이하게 제어되지 않는 경우에, 비-전도 안내판 또는 분리기가 상기 작동거리를 유지하는데 사용될 수 있다.
매우 효과적인 양극영역은 전해액의 흐름 및 작동영역으로부터 파편의 제거를 용이하게 하고 열 분산을 개선하므로 복수의 작은 양극을 사용하는 것이 보다 양호하지만, 상기 양극의 크기는 자유롭다.
본 발명의 중요한 일면은 전해액의 유입목적으로 사용되는 하나 이상, 바람직하게는 복수의 호울, 채널 또는 구멍이 제공되어 있는 양극을 통해 가압된 전해액 흐름이 상기 작동영역 내측으로 유입된다는 점이다. 상기 호울은 일반적으로 직경 1 내지 2㎜ 정도이고 1 내지 2㎜ 정도 이격되어 있다.
이러한 전해액 처리방법의 결과, 처리될 피가공재의 표면이 전해액 스트림, 스프레이 또는 제트류로 적셔진다는 점이다. 세정작용에 의해 발생된 어떤 파편과 함께 전해액은 상기 피가공재를 제거해 필요에 따라 수집하고, 여과하여 재순환시킨다. 흐름-통과 장치(flow-through arrangements)는 일반적으로 전기도금에 사용되나(미국 특허 제 4405432, 동 4529486호, 및 캐나다 특허 제 1165271호 참조), 이전에는 마이크로- 플라즈마 방법에는 사용되지 않았다.
양극의 물리적 형태는 전술한 바와같이 전해액의 처리가 가능한 범위내에서 사용된다.
선택적으로, 상기 음극이외에 전기적으로 절연된 스크린을 포함하는 미세한 호울이 양극과 피가공재 사이에 끼여질 수 있다. 이러한 스크린은 양극으로부터 미세한 제트류로 방출되어 피가공재와 충돌하는 제트류를 정제하는 역할을 한다.
작동영역
상기 방법은 양극과 음극 사이에 인간된 전압의 증가에 따라 전류가 감소되거나 현저하게 증가되지 않는 영역에서 작동한다. 이러한 영역은 도 1의 B영역이고 UK-A-1399710 호에서는 "불안정한 영역"으로서 언급되어 있다. 상기 영역은 가스와 증기의 분리 기포가 연속적인 가스막 또는 층보다는 처리될 피가공재의 표면상에 존재하는 영역이다. 상기 영역은 가스막이 연속적이어야 한다고 명확히 기술되어 있는 UK-A-1399710 호에 사용된 영역과는 구별된다.
상기 소정 기포영역의 성공적인 설정은 전압(또는 전력소모), 내부-전극의 간극, 전해액 흐름율과 전해액 온도, 및 초음파 방사와 같은 기술분야에서 공지된 외부영향 등을 포함하는 다수의 변수들을 어떻게 적합하게 조합하느냐에 달려있다.
변수의 범위
유용한 결과를 얻을 수 있는 변수들의 범위는 다음과 같다.
전압
사용된 전압의 범위는 도 1에 B로서 표시되어 있으며 상기 범위내에서는 전압이 증가함에 따라서 전류가 감소하거나 거의 일정하게 유지된다. 상기 실제 전압은 여러 변수에 의존하나 일반적으로, 조건에 따라서 10V 내지 250V 범위이다. 상기 불안정한 영역의 시점, 따라서 불안정한 전압영역의 하한(Ver)은 다음형태의 방정식으로 나타낼 수 있다.
ver= n (l/d) (λ/ασH)0.5
여기서, n은 상수,
l은 내부 전극의 간극,
d는 표면상에 있는 가스/증기 기포의 직경,
λ는 전해액 열전달 계수,
α는 열전달의 온도계수,
σH는 전해액의 초기 특정 전도율,
상기 방정식은 불안정 시점에 대한 임계 전압이 상기 시스템의 어떤 변수에 의존하는 가를 입증한다. 이는 주어진 전해액에 대해, 단지 n과 d가 공지되어 있어 처음부터 임계전압을 예측할 수 없을 때에만 가능하다. 그러나, 상기 방정식은 상기 임계 전압이 내부-전극의 간극과 전해액의 특성에 어떻게 의존하는 가를 나타낸다.
내부 전극의 간극
양극 대 음극의 분리간극 또는 작동 거리는 일반적으로 3 내지 30㎜, 바람직하게 5 내지 20㎜의 범위내에 있다.
전해액 흐름율
상기 흐름율은 양극의 분당 제곱 센티미터에 대해 0.02 내지 0.2 리터(l/min.㎠)로 아주 광범위하다. 전해액이 양극과 피가공재 사이의 영역으로 유입되게 하는 흐름 채널은 상기 영역내에 균일한 흐름지대를 제공하도록 배열되는 것이 바람직하다. 전해액의 추가 흐름은 본 기술분야에 공지된 바와같이 양극과 피가공재의 근처에 놓인 제트류 또는 스프레이에 의해 촉진되어서, 일부(전체가 아님)의 전해액이 양극 자체를 통과하지 못 한다.
전해액 온도
전해액 온도는 소정의 "기포"영역을 얻는데에 중요한 영향을 끼친다. 10 내지 85℃ 범위의 온도가 유용하게 사용될 수 있다. 상기 전해액을 가열 또는 냉각시키기 위해 적합한 수단이 제공되어 소정의 작동온도로 유지할 수 있다고 이해해야 한다.
전해액 조성
전해액은 탄산 나트륨, 탄산 칼슘, 염화 나트륨, 질화 나트륨 또는 기타의 염류와 같이 접촉하지 않는 어떤 재료와도 화학적으로 반응하지 않는 전기 도체인 수성용액을 포함한다. 상기 용액은 단지 예로서 8 내지 12%의 농도로 존재하는 것이 유리하나 농도의 선택에 대한 제한은 없다. 선택적으로, 상기 전해액은 용해가능한 염을 어느 하나의 성분 또는 유일한 성분으로서 포함할 수 있다. 그러한 경우에, 상기 금속이 세정공정중 피가공재상에 피복될 수 있다. 예로서 30% 일 수 있는 금속욕의 농도는 소모됨에 따라 추가로 유지될 수 있어야 한다.
변수들의 적합한 조합
소정의 "기포영역"은 전술한 변수들의 어떤 임의의 조합에 의해서는 얻어질 수 없다는 것을 명확히 이해해야 한다. 상기 소정의 영역은 상기 변수에 대한 적합한 선택이 취해졌을 때에만 얻어진다. 그러한 적합한 조합중에 하나가 10% 탄산 나트륨 용액을 사용한 경우에 대해 상기 소정 영역을 제공할 수 있는 변수들의 조합을 단지, 예로서 제시한 도 2a, 도 2b, 및 도 2c의 곡선에 나타나 있다. 상기 양극영역, 작동거리, 전해액 흐름율 및 전해액 온도가 선택되어 설정되기만하면, 상기 전압은 와트량(전압×전류)이 도 2a, 도 2b, 및 도 2c에 주어진 수치에 도달할때까지 전류를 측정하는 동안에 증가된다. 도 2a, 도 2b, 및 도 2c에 특정되지 않은 변수들의 다른 조합이 만족할만한 결과를 얻기위한 "기포"영역을 제공하는데 사용될 수 있다는 것은 본 기술분야의 숙련자라면 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 방법은 어떤 소정의 형상을 갖는 표면을 처리하는데 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 방법은 시이트 형태의 금속을 처리하거나, 강제 파이프의 내측 또는 외측을 처리하거나, 또는 자유-지지 물체의 표면을 처리하는데 사용될 수 있다.
대부분의 공지된 전해 세정방법에 있어서, 처리될 피가공재의 표면을 전해액내에 침지시켜야 할 필요가 있다. 그러나, 본 출원인은 전해액내에 침지될 처리면과 양극없이 본 발명을 실행하는데에는 (침지된 경우에 비해)에너지 소비면에서 커다란 감소가 있다는 것을 알아냈다.
본 발명의 방법은 종래의 방법에 비해 환경친화적이고 에너지 소모가 효율적이다. 세정면은 표면에 도포되는 코팅의 부착을 용이하게 하는 높은 표면 거칠기를 가진다. 게다가, 본 발명의 방법을 용해가능한 적합한 재료를 포함하는 전해액에서 수행할 때, 표면상에 생성된 금속 코팅은 피가공재의 금속을 뚫고 들어가 그곳에 결합된다.
본 발명의 방법은 기존의 세정/코팅 방법에 비해 경제적인 장점을 제공한다. 다른 특징은 본 발명의 방법이 침지공정없이 양극내의 채널, 호울 또는 구멍을 통해 전해액을 제트분사하거나 스프레이함으로써 전해액이 처리될 표면상에 충돌되게 작용시킴으로써 침지공정을 갖는 방법에 비해 에너지 소모를 대폭 절감할수 있으며, 상업적 장점을 더욱 부각시킬 수 있다는 점이다. 침지공정이 없는 본 발명의 방법은 전해액을 포함해야 할 필요성에 의해 제기된 어떠한 제한으로부터 자유스러워질 수 있으며 다양한 형상의 자유-지지 물체를 처리할 수 있게 한다.
본 발명의 방법은 첨부된 도 3 내지 도 7을 참조하여 더 상세히 설명한다.
상기 도면들을 참조하면, 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치가 도 3 및 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. 직류 공급원(1)은 양극(2)에 연결된 양극을 가지며, 상기 양극에는 전해액을 공급 탱크(4)로부터 펌핑하는 채널(3)이 제공되어 있다. 피가공재(7)는 장치내의 음극으로서 연결되며 선택적으로 접지된다. 공급탱크(4)로부터의 전해액은 양극내의 채널을 통한 전해액의 균일한 흐름을 보장하기 위해서 분배기(10)를 경유하여 양극(2)으로 펌핑될 수 있다. 양극내의 채널(3)보다 더 미세한 구멍을 갖는 전기 절연된 스크린(9)은 양극 채널(3)로부터 분사된 전해액이 미세한 스프레이로 분산되게 하기 위해 상기 양극과 피가공재 사이에 놓인다.
도 3에 개략적으로 도시한 바와같이, 상기 장치에는 전해액으로부터 파편를 분리해내기 위한 여과 탱크(5)와 여과된 전해액을 전해액 공급탱크로 다시 순환시키기 위한 펌프(6)가 제공되어 있다. 또한 도 3에 도시한 바와같이, 상기 피가공재(7)는 작업챔버(8)를 통과하는데, 상기 작업챔버는 챔버를 통과하는 피가공재의 길이방향 운동이 발생할 수 있도록 구성된다. 챔버(8)에는 전해액의 흐름을 여과 블록(5)으로 지향시키기 위한 수단이 제공된다.
도 5는 피가공재(7)의 양측면을 세정하기 위한 장치의 일부분이 개략적으로 도시되어 있는데, 상기 장치에는 두 개의 양극(2)이 피가공재(7)의 어느 한 측면에 놓여지며 피가공재로부터 균등한 거리에 위치한다.
도 6은 피가공재(7)의 두 측면을 세정하기 위한 장치의 일부를 개략적으로 도시한다. 도시한 바와같이, 상기 두 양극(2)은 피가공재(7)의 표면으로부터 상이한 거리로 이격되어서 두 표면상에 상이한 세정율을 제공한다. 이와는 달리, 두 개의 양극은 상이한 길이(도시않음)를 가지므로써 이동하는 피가공재의 처리시간을 두 측면에서 상이하게 할 수 있다.
도 7은 피가공재(7)를 형성하는 파이프의 내측면을 세정하기 위한 장치의 일부분을 개략적으로 도시한다. 상기 장치에 있어서, 양극(2)은 양극으로의 전해액의 공급을 위해 적절한 배열이 제공되는 경우에 파이프의 내측에 위치된다.
본 발명의 방법을 수행함에 있어서, 상기 조건들은 가스 및/또는 증기의 기포가 피가공재(7)의 표면(11)상에 형성되도록 선택된다. 상기 표면에 형성된 가스 또는 증기 기포를 통한 방전은 불순물이 처리공정중에 상기 표면으로부터 제거될 수 있게 하고 그러한 불순물들이 전해액의 흐름에 의해 제거되어 여과 블록(5)에 의해 여과되게 한다.
본 발명은 다음 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
예 1
표면에 5 마이크로미터의 밀-스케일(블랙 산화물)층을 갖는 열간 압연된 강제 스트립이 탄소 양극을 사용하는 본 발명의 방법에 따라 처리되었다. 상기 양극은 표면적을 증가시키기 위한 장방형 스텃을 갖는 작동면을 제공하도록 직각인 두 방향으로 흑연 판내에 홈을 기계가공함으로써 형성된다. 전해액의 유동을 위한 호울은 직경이 2㎜이고 상기 스텃과 흑연판의 얇은 영역을 형성된다. 상기 피가공재는 정적인 상태를 유지하고 전해액내에 침지되지 않는다. 사용 변수들은 다음과 같다.
전해액 : 중량비로 10% 수용액인 탄산 나트륨
전압 : 120 V
전극 간극 : 12 ㎜
양극 면적 : 100 ㎠
전해액 흐름율 : 9 l/min total
전해액 온도 : 60 ℃
15초의 세정시간 및 0.42 ㎾h/㎡의 특정 에너지 소비후에, 세정된 회색 금속면이 얻어졌는데 분산 X-선 분석법을 사용하는 주사식 전자 현미경에 의한 관찰시 시각적으로 아무런 산화흔적을 찾을 수 없었다. 상기 표면분석에 의해서 초미세 스케일상에 깊게 피팅됨으로써 어떤 다음의 코팅에 중요한 역할을 하는 잠재성을 제공한다.
예 2
예 1의 절차가 반복되었으나 15 마이크로미터 두께의 밀-스케일 층을 갖는 강제 스트립을 사용하였다. 세정시간은 30초였으며 특정 에너지 소비는 0.84 ㎾h/㎡였다.
비교예 3
예 1 및 예 2의 절차가 반복되었으나 상기 피가공재는 전해액내에 5 ㎜ 깊이로 침지되었다. 완전한 세정에 필요한 특정 에너지 소모는 다음과 같다.
5 마이크로미터의 밀-스케일 : 3.36 ㎾h/㎡
15 마이크로미터의 밀-스케일 : 6.83 ㎾h/㎡
상기 피가공재를 침지시킴으로써 약 8의 인자만큼 에너지 소비를 상승시켜 에너지 비용을 증가시키는 결과를 초래했다.
예 4
밀-스케일이 없고 표면에 녹과 일반적인 소일 층을 갖는 강제 스트립을 사용하여 예 1의 절차를 반복했다. 완전한 세정에는 2초 이하, 에너지는 0.06 ㎾h/㎡가 소비되었다.

Claims (15)

  1. 전도체인 피가공재의 표면을 세정하기 위한 전해세정방법으로서,
    ⅰ) 피가공재의 표면을 포함한 음극과 불활성 양극을 갖는 전해 전지를 제공하는 단계와,
    ⅱ) 상기 음극과 표면이 전해액내에 동일하게 침지되는 양극 사이에 형성된 구역 내측으로 전해액을 유입시켜, 상기 양극내에 있는 하나 이상의 호울, 채널 또는 구멍을 통해 가압력하에 전해액이 흐르게 함으로써 상기 음극 표면에 충돌시키는 전해액 유입단계, 및
    ⅲ) 상기 양극과 음극 사이에 전압을 인가시켜, 상기 양극과 음극 사이에 인가된 전압의 증가에 따라 전류가 감소하거나 거의 일정하게 유지되는 구역 및 가스 및/또는 증기의 방출기포가 처리중인 피가공재의 표면상에 존재하는 구역에서 작동하는 전압의 인가 및 작동 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도체인 피가공재 표면을 세정하기 위한 전해방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 피가공재는 금속 또는 합금 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 전해방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 양극은 탄소로 제조되는 것을 특징으로 하는 전해방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 탄소양극은 하나 이상의 블록, 로드, 시이트, 와이어 또는 섬유 형태의 탄소, 또는 기판상의 흑연 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 양극은 내부에 형성된 복수의 호울, 채널 또는 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 전해방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 양극에 인접한 전해전지내에는 전기 절연스크린이 위치되어 상기 양극으로부터 방출된 전해액 제트류를 음극과 충돌하는 보다 미세한 제트류로 미세화시키는 것을 특징으로 하는 전해방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 양극은 복수인 것을 특징으로 하는 전해방법.
  8. 제 7항에 있어서, 하나 이상의 양극이 처리될 피가공재의 한 측면상에 배열되고 하나 이상의 양극이 처리될 피가공재의 대향 측면에 제공됨으로써 상기 피가공재의 대향 측면이 세정되는 것을 특징으로 하는 전해방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 피가공재는 금속 스트립, 금속 시이트 또는 금속 슬라브의 형태인 것을 특징으로 하는 전해방법.
  10. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공재는 파이프인 것을 특징으로 하는 전해방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공재는 스테인레스 강으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전해방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피가공재의 표면은 가공처리중에 양극에 관련하여 이동되는 것을 특징으로 하는 전해방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전해액은 상기 가공처리중에 피가공재의 표면상에 코팅될 금속 염을 포함하는 것을 특징으로 하는 전해방법.
  14. 후에 도포되는 코팅의 기계가공을 촉진하도록 금속 표면이 거칠거나 다공성을 갖는, 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 세정된 금속 피가공재.
  15. 피가공재의 금속조성으로부터 코팅 재료의 금속조성에 있어서 점진적인 변화가 있는, 제 13항에 따른 방법에 의해 코팅된 금속과 상기 방법에 의해 세정된 금속 피가공재.
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