KR20010017304A - A Horizontal-Pass High Current Density Electroplating Cell - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A horizontal high current density electroplating cell is provided to quality and actual yield of plated steel by minimizing surface defects caused by flow rate nonuniformity of a plating solution occurred in an existing horizontal high current density electroplating cell. CONSTITUTION: A horizontal high current density electroplating cell comprises conductor rolls (10), a plating solution ejector (20), plating solution channels (30), and a plurality of insoluble anodes (40), wherein a plating solution is ejected into the plating solution channel in the same direction as the transfer direction of a steel plate (50) through the plating solution ejector (20) as transferring the steel plate (50) in one direction through conductor rolls (10) so that metal ions are electrodeposited on the steel plate (50). Each inclined dams are installed on upper and lower parts of the plating solution channel between the insoluble anodes (40) and the plating solution ejector (20). The dams are installed at positions of 1/3 to 1/2 of a distance between nozzle outlet of the plating solution ejector (20) and center of the insoluble anodes (40) based on the nozzle outlet. The dams are formed in a trapezoid shape.

Description

수평형 고전류밀도 전기도금 셀{A Horizontal-Pass High Current Density Electroplating Cell}Horizontal High-Pass High Current Density Electroplating Cell

본 발명은 강판을 연속적으로 전기도금 처리하는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도금액의 유동이 균일화되는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀에 관한 것이다.The present invention relates to a horizontal high current density electroplating cell for continuously electroplating a steel plate, and more particularly, to a horizontal high current density electroplating cell in which the flow of a plating liquid is uniform.

강판을 연속적으로 전기도금 처리하는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀은, 도 1에 나타난 바와 같이, 통전롤(10), 도금액 분사장치(20), 도금액 채널(30), 및 불용성 양극(40)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the horizontal type high current density electroplating cell for continuously electroplating a steel sheet includes a current roll 10, a plating liquid injector 20, a plating liquid channel 30, and an insoluble anode 40. It is configured to include.

도 1에서 부호 "50"은 강판을, 그리고 부호 "60"은 출구 댐을 나타낸다. 상기 전기 도금 셀은 U.S. Steel사에서 개발한 젯트 유동(jet flow)형태의 셀로서(미국특허번호제4507190호) 고전류밀도의 Cr/CrOx 도금에 적용되고 있다. 상기 전기도금 셀에서는 불용성 양극(40)과 강판(50)사이에 금속이온이 젯트 유동 형태로 도금액 분사장치(20)에 의해 공급되며, 도금액내의 금속이온은 최종적으로 음극의 강판표면 위에 전착된다.In Fig. 1, reference numeral 50 denotes a steel plate, and reference numeral 60 denotes an outlet dam. The electroplating cell was U.S. A jet flow cell developed by Steel Corporation (US Patent No. 4507190), which is applied to high current density Cr / CrOx plating. In the electroplating cell, metal ions are supplied between the insoluble anode 40 and the steel sheet 50 in a jet flow form by the plating liquid injector 20, and the metal ions in the plating liquid are finally electrodeposited on the surface of the steel sheet of the cathode.

한편, 고전류밀도 전기도금에 있어서 도금량은 전류밀도에 비례하며, 양호한 표면품질을 위해 허용가능한 최고 전류밀도로 조업한다.On the other hand, in the high current density electroplating, the plating amount is proportional to the current density and operates at the maximum current density that is acceptable for good surface quality.

그러나, 전류밀도가 임계값을 초과하는 경우 강판표면은 금속광택을 갖는 양호한 도금층이 얻어지지 않고 특정 색상의 버닝(burning)성 표면결함이 나타난다.However, when the current density exceeds the threshold, the surface of the steel sheet does not obtain a good plating layer with metallic luster, and burning surface defects of a specific color appear.

이러한 표면결함이 나타나는 한계전류밀도는 강판과 전해액의 상대속도에 의존하며, 전해액의 상대속도가 증가함에 따라 한계전류밀도도 높아진다. 상기한 전해액의 상대속도를 증가시키기 위한 방법으로는 강판의 이송방향과 반대방향으로 도금액을 분사시키는 방법을 들수 있다.The limit current density at which such surface defects appear depends on the relative speed of the steel sheet and the electrolyte, and the limit current density increases as the relative speed of the electrolyte increases. As a method for increasing the relative speed of the electrolyte solution, a method of spraying the plating liquid in a direction opposite to the conveying direction of the steel sheet may be mentioned.

그러나, 불용성 양극을 사용하는 수평형 전기도금 셀에서 강판의 이송방향과 반대방향으로 도금액을 분사시키는 경우에는 양극 주위에서 기포가 발생하여 양극과 강판사이의 전기저항이 증가하게 되므로 고 전류밀도를 얻기 위해서 높은 전력을 사용하게 되는 문제점이 발생한다.However, in the case of spraying the plating liquid in the direction opposite to the conveying direction of the steel sheet in the horizontal type electroplating cell using an insoluble anode, bubbles are generated around the anode to increase the electrical resistance between the anode and the steel sheet, thereby obtaining high current density. In order to solve this problem, high power is used.

따라서, 불용성 양극을 사용하는 수평형 전기도금 셀을 사용하여 전기도금하는 경우에는 발생된 기포를 가급적 신속하게 제거하여 양극과 강판 사이의 전기저항을 감소시키는 것이 필요하며, 이를 위해 도금액을 강판의 이송방향과 동일방향으로 분사시키는 방법이 사용되고 있다.Therefore, when electroplating using a horizontal type electroplating cell using an insoluble anode, it is necessary to remove the generated bubbles as quickly as possible to reduce the electrical resistance between the anode and the steel sheet. The method of spraying in the same direction as the direction is used.

상기 수평형 전기도금 셀을 사용하여 전기도금하는 경우 도금액 분사장치에 의한 도금액의 분사속도는 기포를 제거하는 효율과 전착효율이 최대가 되는 점에서 결정된다.When electroplating using the horizontal electroplating cell, the injection speed of the plating liquid by the plating liquid injector is determined in that the efficiency of removing bubbles and the electrodeposition efficiency are maximized.

상기 수평형 전기도금 셀에서 강판의 이송방향과 동일방향으로 도금액을 분사할 때 중요한 것은 강판의 폭 방향으로 도금액을 균일하게 분사시키는 것이다.In spraying the plating liquid in the same direction as the transport direction of the steel sheet in the horizontal electroplating cell, it is important to uniformly spray the plating liquid in the width direction of the steel sheet.

그러나, 상기 수평형 전기도금 셀에서 강판의 이송방향과 동일방향으로 도금액을 분사할 때 강판의 에지 부분에서는 도금액 분사장치의 노즐 및 도금액 채널벽면의 영향으로 인해 중심부에 비해 낮은 유속을 나타내므로 국부적으로 강판 에지부에서 도금이온 농도가 증가하게 된다.However, when the plating liquid is injected in the same direction as the conveying direction of the steel sheet in the horizontal electroplating cell, the edge portion of the steel sheet exhibits a lower flow rate than the central portion due to the influence of the nozzle of the plating liquid injector and the plating liquid channel wall. The plating ion concentration increases at the edge of the steel sheet.

이러한 강판 에지부에서의 도금이온 농도의 증가는 에지부에서의 전기저항을 감소시켜 이 부분의 전류밀도가 한계전류밀도를 초과하는 현상을 가져오게 되며, 이로 인해 에지부에서는 과전류로 인한 푸른색상의 버닝성 표면결함이 발생하게 되는 문제점이 있다.Increasing the plating ion concentration at the edge of the steel sheet reduces the electrical resistance at the edge portion, resulting in a phenomenon that the current density of the portion exceeds the limiting current density. There is a problem that burnable surface defects occur.

본 발명자들은 상기한 종래의 전기도금 셀의 문제점을 개선하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 강판의 폭방향으로의 도금액의 유속이 균일화되어 도금강판의 표면결함을 방지할 수 있는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.The present inventors have made a study to improve the above problems of the conventional electroplating cells, and based on the results, the present invention has been proposed, and the present invention provides a plated steel sheet in which the flow rate of the plating liquid in the width direction of the steel sheet is uniform. The purpose of the present invention is to provide a horizontal high current density electroplating cell that can prevent surface defects.

도 1은 통상적인 수평형 고전류밀도 전기도금 셀을 나타내는 단면 개략도1 is a cross-sectional schematic diagram illustrating a conventional horizontal high current density electroplating cell.

도 2는 본 발명에 부합되는 고전류밀도 전기도금 셀의 일례를 나타내는 구성도Figure 2 is a block diagram showing an example of a high current density electroplating cell in accordance with the present invention

도 3은 본 발명에 부합되는 고전류밀도 전기도금 셀에 설치되는 댐의 일례 를 나타내는 단면도3 is a cross-sectional view showing an example of a dam installed in a high current density electroplating cell in accordance with the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 . . . 통전롤 20 . . . 도금액 분사장치10. . . Energized roll 20. . . Plating liquid injector

30 . . . 도금액 채널 40 . . . 불용성 양극30. . . Plating Channel 40. . . Insoluble anode

50 . . . 강판 60 . . . 출구 댐50. . . Steel plate 60. . . Exit dam

70 . . . 댐70. . . dam

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated.

본 발명은 통전롤, 도금액 분사장치, 도금액 채널, 및 복수개의 불용성 양극을 포함하여 통전롤을 통해 강판을 일방향으로 이송시키면서 도금액 분사장치를 통해 강판의 이송방향과 동일방향으로 도금액을 도금액 채널내에 분사하여 금속이온을 강판에 전착시키도록 구성되는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀에 있어서, 상기 불용성 양극과 도금액 분사장치의 사이의 도금액 채널 상부 및 하부 각각에 경사진 댐(dam)이 설치되어 구성되는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀에 관한 것이다.The present invention includes a conductive roll, a plating liquid injector, a plating liquid channel, and a plurality of insoluble anodes to inject the plating liquid into the plating liquid channel in the same direction as the conveying direction of the steel sheet through the plating liquid injector while transferring the steel sheet in one direction through the conductive roll. In the horizontal high current density electroplating cell configured to electrodeposit metal ions to the steel sheet, an inclined dam is provided in each of the upper and lower plating liquid channels between the insoluble anode and the plating liquid injector. A balanced high current density electroplating cell.

이하, 본 발명을 도면을 통해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2에는 본 발명에 부합되는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀의 일례가 도시되어 있다.2 shows an example of a horizontal high current density electroplating cell in accordance with the present invention.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 수평형 고전류밀도 전기도금 셀(100)은 통전롤(10), 도금액 분사장치(20), 도금액 채널(30), 복수개의 불용성 양극(40), 및 출구 댐(60)을 포함하여 통전롤을 통해 강판을 일방향으로 이송시키면서 도금액 분사장치를 통해 강판(50)의 이송방향과 동일방향으로 도금액을 도금액 채널(30)내에 분사하여 금속이온을 강판(50)에 전착시키도록 구성되는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀을 개량한 것으로서, 상기 불용성 양극(40)과 도금액 분사장치(20)의 사이의 도금액 채널 상부(31) 및 하부(32) 각각에 경사진 댐(70)이 설치되어 구성된다.As shown in FIG. 2, the horizontal high current density electroplating cell 100 of the present invention includes a current-carrying roll 10, a plating liquid injector 20, a plating liquid channel 30, a plurality of insoluble anodes 40, and an outlet. Including the dam 60, the plated liquid is sprayed in the plating liquid channel 30 in the same direction as the conveying direction of the steel sheet 50 through the plating liquid injector while the steel sheet is transferred in one direction through the energizing rolls, and the metal ions are transferred to the steel sheet 50. An improvement on a horizontal high current density electroplating cell configured to be electrodeposited to the upper surface, wherein the dam is inclined to each of the upper and lower plating channels 31 and 32 between the insoluble anode 40 and the plating liquid injector 20. 70 is installed and configured.

본 발명의 수평형 고전류밀도 전기도금 셀에 설치되는 댐(70)에 대하여 설명하면 다음과 같다.The dam 70 installed in the horizontal high current density electroplating cell of the present invention will be described below.

종래의 수평형 고전류밀도 전기도금 셀을 이용하여 강판을 전기도금하는 경우, 도금액 분사장치에서 강판에 경사지게 분사된 도금액은 강판과 도금액 채널의 기하학적 형상으로 인해 강판의 중심부 압력이 에지부 압력보다 높아지게 되고, 이에 따라 도금액은 하류로 감에 따라 강판의 진행방향과 경사지게 흐를 뿐만 아니라 폭방향으로의 유속분포에 편차를 보이게 된다. 특히, 강판이 광폭으로 갈수록 이러한 유속분포의 편차가 더욱 심해져 도금액 채널 내에서 박리, 재순환 되는 영역이 발생하기도 한다. 이와 같이 에지부에서 도금액의 유속이 낮아지게 되면 도금이온의 농도가 증가하여 전류밀도가 한계값을 초과할 가능성이 현저히 증가하게 된다.In the case of electroplating a steel plate using a conventional horizontal high current density electroplating cell, the plating liquid sprayed obliquely onto the steel plate in the plating liquid injector has a central pressure of the steel sheet higher than the edge pressure due to the geometry of the steel plate and the plating liquid channel. As a result, the plating liquid flows inclined with the traveling direction of the steel sheet as it goes downstream, and also shows variation in the flow velocity distribution in the width direction. In particular, as the steel sheet becomes wider, the variation of the flow velocity distribution becomes more severe, and thus a region where peeling and recirculating occurs in the plating liquid channel. As such, when the flow velocity of the plating liquid is lowered at the edge portion, the concentration of the plating ions increases, thereby increasing the possibility that the current density exceeds the limit value.

따라서, 본 발명의 수평형 고전류밀도 전기도금 셀(100)에 있어서의 댐(70)은 도금액 분사장치와 첫번째 불용성 양극 사이에 설치되어 불균일한 유속분포를 균일화하고 경사진 유선분포를 강판과 평행하게 되도록 하여 국부적인 전류밀도의 증가를 방지함으로써 도금강판의 표면결함을 방지하는 역할을 하게 된다.Therefore, the dam 70 in the horizontal high current density electroplating cell 100 of the present invention is installed between the plating liquid injector and the first insoluble anode to equalize the non-uniform flow velocity distribution and parallel the inclined streamline distribution to the steel sheet. By preventing the local current density increases to prevent the surface defects of the plated steel sheet.

상기 댐(70)은 동일 유량에서 도금액 채널(30)내의 도금액의 충진정도와 양극(40)근처에서의 유속변화를 고려할 때 도금액 분사장치(20)의 노즐출구를 기준으로 도금액 분사장치(20)의 노즐출구와 불용성 양극(40)중심의 사이 거리(L)의 1/3 ~ 1/2의 위치에 설치되는 것이 바람직하다.The dam 70 is a plating liquid injector 20 based on the nozzle outlet of the plating liquid injector 20 in consideration of the filling degree of the plating liquid in the plating liquid channel 30 and the change in flow velocity near the anode 40 at the same flow rate. It is preferable to be provided at a position of 1/3 to 1/2 of the distance L between the nozzle outlet and the center of the insoluble anode 40.

상기와 같이 댐(70)을 설치하는 것이 바람직한 이유는 불용성 양극(40)에 너무 가까이 배치되는 경우에는 양극 부근에서 도금액의 유속이 급격히 변하므로 도금강판의 품질에 좋지 않은 영향을 미치게 되고, 또한, 댐(70)을 너무 도금액 분사장치(20)의 노즐출구 가까이 배치하면 댐 주변에 강한 압력구배로 인해 채널 내에 도금액의 충진이 불충분하게 되기 때문이다.The reason why it is preferable to install the dam 70 as described above is that the flow rate of the plating liquid changes rapidly in the vicinity of the anode when it is disposed too close to the insoluble anode 40, which adversely affects the quality of the plated steel sheet. If the dam 70 is placed too close to the nozzle outlet of the plating liquid injector 20, the filling of the plating liquid is insufficient in the channel due to the strong pressure gradient around the dam.

상기 댐의 형상은 사다리꼴 형태가 바람직하다.The dam is preferably trapezoidal in shape.

보다 바람직하게는, 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 댐(70)은 댐(70)의 높이B를 기준으로 할 때 상변길이는 1~1.5B, 하변길이는 4 ~ 6B의 범위를 갖고, 그리고 상기 댐의 높이 B는 도금액 분사장치(20)의 노즐출구와 불용성 양극(40)사이 거리에 대해 0.005 ~ 0.01L인 사다리꼴 형상을 갖는 것이다.More preferably, as shown in FIG. 3, the dam 70 has a range of 1 to 1.5 B in the upper side length and 4 to 6 B in the lower side when the height B of the dam 70 is referenced. The height B of the dam has a trapezoidal shape of 0.005 to 0.01L with respect to the distance between the nozzle outlet of the plating liquid injector 20 and the insoluble anode 40.

이것은 상변길이가 너무 작으면 도금액 유동이 댐으로부터 박리되기 쉽고, 반대로 너무 길면 댐을 경계로 압력차가 커지는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.This is because if the phase length is too small, the plating liquid flows easily from the dam, whereas if the phase length is too long, a difference in pressure may increase between the dams.

또한, 상기 댐의 하변길이와 상변길이가 상기와 같은 비를 갖는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 댐의 하변길이가 작아서 댐의 경사각이 너무 커질 경우 댐 후면에서 유동박리가 일어나 도금품질에 오히려 악영향을 미치기 때문이다.In addition, it is preferable that the lower side length and the upper side length of the dam have the same ratio as above, because the lower side length of the dam causes the inclination angle of the dam to be too large, resulting in flow peeling from the rear of the dam, thus adversely affecting the plating quality. Because it is crazy.

그러나. 상기 댐의 하변길이가 너무 클 경우 마찰이나 역압력등에 의한 유동손실이 증가할 수 있으므로 하변길이가 상변길이의 최대 6배를 초과하지 않도록 하는 것이 바람직하다.But. If the lower side length of the dam is too large, flow loss due to friction or back pressure may increase, so it is preferable that the lower side length does not exceed a maximum of six times the upper side length.

상기 댐의 높이를 최대 0.01L로 제한하는 것이 바람직한 이유는 댐의 높이가 이 값을 초과하는 경우 유동균일화에 의해 품질이 향상되는 효과보다는 유량감소에 의해 도금품질이 저하되는 효과가 더 크게 나타나기 때문이다.The reason why the height of the dam is preferably limited to a maximum of 0.01L is that when the height of the dam exceeds this value, the plating quality is deteriorated by flow rate reduction rather than the effect of quality improvement by flow homogenization. to be.

보다 바람직한 댐은 댐의 상변길이와 높이가 동일하고 하변길이가 상변길이의 5배인 사다리꼴 형상을 갖는 것이다.More preferred dams have a trapezoidal shape having the same height as the top edge of the dam and the bottom length being five times the top edge length.

상기 댐의 부착방법으로는 균일 간격으로 나사홈을 가공하고 나사에 의해 채널에 부착하도록 하는 방법이 바람직하다.As the method of attaching the dam, a method of machining the screw grooves at uniform intervals and attaching them to the channel by screws is preferable.

상술한 바와 같이, 본 발명은 종래의 수평형 고전류밀도 전기도금 셀에서 발생하는 도금액의 유속 불균일에 의한 표면결함을 최소화할 수 있는 전기도금 셀을 제공함으로써 도금강판의 품질 및 실수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention can improve the quality and error rate of the plated steel sheet by providing an electroplating cell that can minimize the surface defects caused by the flow rate unevenness of the plating liquid generated in the conventional horizontal high current density electroplating cell It works.

Claims (4)

통전롤, 도금액 분사장치, 도금액 채널, 및 복수개의 불용성양극을 포함하여 통전롤을 통해 강판을 일방향으로 이송시키면서 도금액 분사장치를 통해 강판의 이송방향과 동일방향으로 도금액을 도금액 채널내에 분사하여 금속이온을 강판에 전착시키도록 구성되는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀에 있어서, 상기 불용성 양극과 도금액 분사장치의 사이의 도금액 채널 상부 및 하부 각각에 경사진 댐(dam)이 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀Metal ion is injected into the plating liquid channel through the plating liquid injector in the same direction as the conveying direction of the steel sheet through the plating liquid injector while the steel sheet is conveyed in one direction through the energizing roll, including a conductive roll, a plating liquid injector, a plating liquid channel, and a plurality of insoluble anodes. In the horizontal high current density electroplating cell configured to electrodeposit the metal on the steel sheet, an inclined dam is provided on each of the upper and lower plating solution channels between the insoluble anode and the plating liquid injector. Horizontal High Current Density Electroplating Cells 제1항에 있어서, 상기 댐이 도금액 분사장치의 노즐출구를 기준으로 도금액 분사장치의 노즐출구와 불용성 양극중심의 사이 거리(L)의 1/3 ~ 1/2의 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀The method of claim 1, wherein the dam is installed at a position of 1/3 to 1/2 of the distance (L) between the nozzle outlet of the plating liquid injector and the insoluble anode center based on the nozzle outlet of the plating liquid injector. Horizontal high current density electroplating cell 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 댐이 사다리꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀3. The horizontal high current density electroplating cell of claim 1 or 2, wherein the dam has a trapezoidal shape. 제3항에 있어서, 상기 댐이 댐의 높이B를 기준으로 할 때 상변길이는 1~1.5B, 하변길이는 4 ~ 6B의 범위를 갖고, 그리고 상기 댐의 높이 B는 도금액 분사장치의 노즐출구와 불용성 양극사이의 거리에 대해 0.005 ~ 0.01L인 사다리꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 수평형 고전류밀도 전기도금 셀According to claim 3, wherein when the dam is based on the height B of the dam, the upper side length is 1 ~ 1.5B, the lower side has a range of 4 ~ 6B, and the height B of the dam is the nozzle outlet of the plating liquid injector Horizontal high current density electroplating cell, characterized in that the trapezoidal shape of 0.005 ~ 0.01L with respect to the distance between the insoluble anode and
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