KR20010059601A - 에지부 도금층이 균일한 전기도금방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에지마스크에 대하여 에지부위로 갈수록 에지마스크와 강판의 거리를 가깝게 해주는 것을 특징으로 하는 에지부위와 중심 부위의 도금부착량 차이가 적은 전기도금강판 을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 구성을 살펴보면, 강판을 불용성 양극사이의 에지마스크에서 도금액 분사노즐을 이용하여 도금을 실시하는 강판의 전기도금방법에서, 강판의 에지부위로 갈수록 강판과 에지마스크의 거리가 가깝게 되도록 강판과 마주하는 에지마스크에 경사를 부여하는 에지부 도금층이 균일한 전기도금방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 에지 마스크를 강판 내부로 충분히 삽입시켜도 미도금이나 과도금 현상이 발생하지 않았으므로, 강판 사행에 의해 에지부위가 에지마스크를 벗어나는 문제도 해결할 수 있다.

Description

에지부 도금층이 균일한 전기도금방법{a method for electro-plating with good coating layer}

본 발명은 에지부 도금층이 균일한 전기도금방법에 관한 것으로서, 특히 수평형 전기도금설비에서 사용하는 기존의 에지 마스크(edge mask)를 새로운 형태로 개조하므로서 강판 에지부의 덴드라이트 성장 방지 및 에지부와 중심부의 도금부착량을 균일화해주는 도금방법을 제공한다.

일반적으로, 전기 도금을 할 때 도금전류가 강판의 에지부위에 집중되는 현상에 인하여, 그 부위가 다른 부위대비 도금부착량이 많아지거나, 덴드라이트(dendtrie) 형태의 아연성장이 일어나 도금결합을 유발하는 등의 문제가 발생한다.

즉, 이를 상세히 설명하면, 연속으로 강판에 전기아연도금을 하는데 있어서 전기의 특성상 강판의 에지부위에 전류가 집중되는 현상이 나타나며, 이에 의해 다음과 같은 두가지 주요 문제가 발생하게 된다.

첫째, 에지부위의 도금부착량이 중심부위 대비 증가하는 에지 과도금 문제가 발생하게 된다. 이러한 과도금 현상은 도금 조건에 따라 차이는 있을 수 있지만 고속으로 강판에 연속 전기아연도금을 하는 경우에는 약10~20mm정도까지 과도금이 발생하는 것으로 알려져 있다. 이와 같이 에지부에 과도금이 발생할 경우에는 도금강판을 코일로 감는 과정에서 에지부의 과다한 도금부착에 의한 중심부와의 두께차이로 강판에 굴곡을 유발하기 때문에 코일을 작은 단위로 감을 수 밖에 없어서 운송비 증가나 생산성 하락 등 많은 문제를 야기시켜 왔다.

둘째는, 에지부위에 발생하는 덴드라이트 형태의 아연 부착 문제다. 이러한 형태로 부착된 아연은 매우 잘 떨어지기 때문에 롤(roll)등을 비롯한 도금설비에 부착되어 도금강판표면에 찍힘자국 형태의 불량을 유발하는 문제가 발생하게 되며, 특히 전도롤(copnductor roll)에 부착되는 경우 부착된 아연가루를 중심으로 전도롤레 아연이 도금되는 현상이 발생하여 나타나는 아연 픽업(pick-up) 현상을 초래하여 생산에 많은 문제를 일으킨다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 종래에는 도 1과 같은 형태의 에지 마스크(edge mask)를 적용해 왔으며, 마스크의 소재는 부도체로 이루어져 있었다.

그러나 에지 마스크가 강판 에지부위의 전류집중을 방지하기 위해서는 강판 폭 보다 에지 마스크가 더 깊이 들어가서 에지부의 전류를 차단시켜줘야 한다. 그러나 부도체의 에지마스크를 사용했을 때는 마스크에 의해 가려진 강판의 에지부위는 도금이 되지 않으며, 가려진 부위를 지나면 다시 과도금이 시작되는 문제가 있어왔다(도 4의 '가'곡선).

따라서 강판 에지부위에 정확히 에지마스크를 접근시킬 필요가 생기게 되나, 실제 강판에 전기도금을 하는 설비에서는 강판이 폭방향으로 좌우로 이동하는 사행현상이 생기기 때문에, 이를 감지하는 센서를 두고, 이 센서에 의한 전기 신호를 받아 에지 마스크가 이동하여 에지부위와 정확히 일치시키는 체계가 갖추어져 있으나, 이것 역시 정확한 작동이 불가능해 강판 폭의 안쪽으로 에지마스크가 위치하는 경우에 미도금이 유발되고, 강판 폭을 넘는 부위에 위치한 경우 에지 과도금이나 불용성 양극의 음극화 현상을 초래할 수 있기 때문에 충분한 효과를 발휘하기가 어렵다.

이러한 강판의 사행을 고려할 때 에지 과도금을 방지하기 위한 가장 좋은 방법은 강판의 에지 위치보다 충분히 깊이 에지마스크를 넣어 강판의 사행이 생겨도 에지부위가 항상 에지 마스크에 의해 가려지는 것이 좋으나 앞에서 말한 바와 같이 미도금 문제가 있기 때문에 적용이 불가능하다.

이러한 문제를 해결하기 위한 1차 연구에서는 금속으로 에지마스크를 제작하여 강판 폭이내까지 삽입되어도 미도금이 발생하지 않고, 에지마스크에 의해 가려지지 않은 부위에서의 과도금도 방지할 수 있다는 것을 발견하였다.

이에 의해 기존 부도체 소재로 에지마스크를 만들었을 때에 발생했던 에지마스크에 의해 가려진 부위의 미도금 발생문제는 금속을 에지마스크 소재로 사용하는 상기 방법을 적용하므로서 강판의 에지부위의 도금 부착량을 중심 부위 대비 약 40~50% 정도 확보할 수 있어서 미도금에 의한 부식문제는 어느정도 방지할 수 있었으나, 가장 이상적인 형태인 에지부위와 중심부위의 부착량 차이 방지까지는 얻을 수 없었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 강판에 전기도금을 하는 공정에서 강판의 에지부위에 전류가 집중되어 발생하는 현상인 에지 과도금과 덴드라이트 형태의 아연 석출을 방지하고, 특히 에지부위와 중심주위의 도금부착량을 균일하게 할 목적으로, 전기전도성이 우수한 소재로 제작된 에지마스크에 대하여 에지부위로 갈수록 에지마스크와 강판의 거리를 가깝게 해주는 것을 특징으로 하는 에지부위와 중심 부위의 도금부착량 차이가 적은 전기도금강판 을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 강판을 불용성 양극사이의 에지마스크에서 도금액 분사노즐을 이용하여 도금을 실시하는 강판의 전기도금방법에서, 상기 에지마스크는 전기 전도성 재료를 이용하고, 양극과 마주하는 면은 페인트 피복 또는 플라스틱류의 부도성 소재를 사이에 삽입하여 양극과 에지마스크 사이의 통전을 방지하도록 하는 전기도금방법에 있어서, 강판의 에지부위로 갈수록 강판과 에지마스크의 거리가 가깝게 되도록 강판과 마주하는 에지마스크에 경사를 부여하는 에지부 도금층이 균일한 전기도금방법을 제공한다.

도 1 (a)(b)는 종래기술에 따른 에지마스크가 설치되어 있는 전기도금설비의 측면도 및 정면도.

도 2는 본 발명에 의해 구성된 에지마스크가 구비된 전기도금설비의 개략도.

도 3은 에지마스크가 사용되지 않았을 때 강판 에지부위의 도금부착량 측정결과를 도시한 도면.

도 4는 에지마스크 소재의 전도성에 따른 강판 에지부위의 도금부착량 측정결과를 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 의해 구성된 에지마스크의 꼭지점 각도에 따른 강판 에지부위의 도금부착량 측정결과를 도시한 도면.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 연구에서는 에지부위와 중심부위의 도금부착량 차이를 최대한 같게 해주기 위해 연구한 결과 금속을 소재로 한 에지마스크의 형태를 에지로 갈수록 강판에 가깝게 해주면 에지부위의 부착량을 올릴 수 있다는 것을 발견하였다.

이를 보다 자세히 설명하면, 금속을 소재로 제작한 에지마스크의 단면을 도 2와 같이 삼각형 형태로 만들어 강판 에지부로 갈수록 에지마스크와 강판과의 거리가 가깝게 해주는 방법으로 에지마스크의 꼭지점의 각도는 도금설비 특성과 에지마스크의 삽입 깊이에 따라 달라지겠지만, 양극과 음극의 거리가 9mm이고 에지마스크의 삽입 거리가 강판의 에지부터 내부로 13mm 삽입한 경우에는 5°∼25°로 한정해주는 이유는 5°보다 작을 때는 에지부위로 갈수록 에지마스크와 강판과의 거리를 가깝게 해주는 효과가 적어 에지부위의 도금부착량을 향상시키려는 본 발명의 목적을 달성하기가 어렵고, 25°이상되면 에지마스크를 에지부위로부터 내부로 약 13mm 정도 삽입시키는 조건에서는 강판의 에지부위와 에지마스크의 거리가 너무 가까워져 강판이 적게나마 휘어있거나 도금셀내에서의 흔들림 등에 의해 강판의 에지와 에지마스크와의 접촉에 의한 손상이 우려된다. 물론 에지마스크를 강판 에지로부터내부로 13mm보다 적게 삽입하면 에지마스크 꼭지점의 상한 각도는 더 증가해도 문제가 없을 것이며, 13mm 이상 삽입해서 운영할 때는 상한 각도를 더 감소시켜야 한다. 또한 도금셀 구조나 양극과 음극간의 거리 등에 따라서도 이러한 각도 범위는 조정될 수 있겠다.

이러한 점들을 고려하여 통상 에지마스크가 에지로부터 내부로 13mm 삽입되고, 양극과 음극간의 거리가 9mm인 조건에서는 5°∼25°범위로 유지해주는 것이 바람직하겠다.

전기 전도성이 우수한 에지 마스크 소재로는 1차 연구에서와 같이 금속류를 선택하고, 특히 도금액에서의 내구성을 고려하여 전기 도금에서 불용성 양극소재로 주로 사용되고 있는 티타늄 위에 IrO2가 피복되어 있는 형태나, 백금이나, 납 또는 이들 합금계 등을 소재로 사용하는 것이 바람직하다.

물론 이 경우 에지마스크가 양극과 접촉할 수 있기 때문에 에지마스크와 양극간의 통전 차단을 위해 양극과 마주하는 면은 통전을 방지하는 처리를 해주어야 한다. 통전 방지 처리는 양극과 마주하는 에지 마스크 면에 페인트 피복을 해주던가 플라스틱류의 부도성 소재들 사이에 삽입시켜 주면 된다.

(실시예)

본 발명을 실시예를 통하여 설명하면 다음과 같다.

수평형 전기도금설비에서 주로 사용하는 황산욕 전기도금용액을 이용하여 에지마스크 소재에 따른 효과를 조사하였다.

전기도금용액 및 도금조건은 다음과 같다.

아연농도 60g/l, Na2SO4 100g/l, pH 1.2, 도금액 온도 60℃, 도금액 유속 1.3 m/sec, 전류밀도 100 A/dm2, 도금부착량 60g/m2, 양극과 음극간의 거리 9mm

도 3은 강판의 에지부위로부터 내부까지 도금부착량을 측정한 결과로서, 도금부착량은 XRF를 이용하여 측정하였다. 이 때, 'Y' 축은 실제 목표로 한 도금부착량 대신 실제로 도금된 부착량을 백분율로 나타낸 것이다.

에지 마스크를 사용하지 않았을 때는 강판의 에지부위가 내부에 비해 많은 도금부착량을 나타내고 있는 것을 알 수 잇다.

도 4의 '가' 곡선은 도 1과 같이 기존에 사용되고 있는 부도체 소재로 제작된 에지 마스크를 강판 에지부터 폭의 중심방향으로 13mm 깊이까지 넣었을 경우의 도금 부착량을 측정한 결과로서, 에지마스크에 의해 가려진 부위는 거의 도금이 이루어지지 않는 것으로 나타났으며, 또한 에지마스크가 가려진 부분이 끝나는 부위에서는(도 4의 '가' 곡선의 'ㄱ'위치) 다시 과도금이 발생하는 것을 알 수 있다.

도 4의 '나' 곡선은 1차 연구에서와 같이 금속을 사용하여 제작한 에지마스크를 강판 에지로부터 13mm 깊이까지 넣었을 때로서 기존 부도체 에지마스크를 사용했을 때(도 4의 '가')와 달리 에지마스크에 의해 가려진 부분에서도 중심부 대비 약 40∼50%정도는 도금이 이루어지고 있으며, 에지마스크에 의해 가려진 부분이 끝나는 부분에서의 과도금 현상도 나타나지 않았다.

도 5는 금속을 사용하여 제작한 에지 마스크를 강판 에지부터 13mm 깊이까지 넣었을 때로서, 에지마스크의 단면 형태를 본 발명예인 도 2와 같이 삼각형 형태로 해주고 꼭지점의 각도를 변화시키면서 도금부착량 분포를 평가한 결과이다.

전체적으로 꼭지점의 각도가 증가함에 따라 에지부의 도금부착량이 증가하며, 각도가 5°보다 작을 때는 에지부의 도금부착량 증가효과가 적었으며, 적어도 본 발명의 범위인 5°이상이 되어야 에지부의 도금부착량을 효과적으로 증가시킬 수 있다.

따라서 에지마스크의 꼭지점 각도는 25°이상에서의 강판과의 접촉문제를 고려해서 5°∼25°의 범위가 적당하다는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명으로 인해 전기도금시 에지부의 전류 집중에 의한 과도금 현상 및 덴드라이트 형태의 석출에 의한 불량 및 조업문제도 해결할 수 있으며, 특히 강판 에지와 중심부의 도금부착량 편차를 최소화해줄 수 있으므로 이상적인 전기도금강판을 생산할 수 있는 효과를 지니며, 또한 강판 폭이상 부위에서 양극의 음극화 현상에 의한 수명 단축 현상도 방지할 수 있으며, 에지 마스크를 강판 내부로 충분히 삽입시켜도 미도금이나 과도금 현상이 발생하지 않았으므로, 강판 사행에 의해 에지부위가 에지마스크를 벗어나는 문제도 해결할 수 있다.

Claims (2)

1. 강판을 불용성 양극사이의 에지마스크에서 도금액 분사노즐을 이용하여 도금을 실시하는 강판의 전기도금방법에서, 상기 에지마스크는 전기 전도성 재료를 이용하고, 양극과 마주하는 면은 페인트 피복 또는 플라스틱류의 부도성 소재를 사이에 삽입하여 양극과 에지마스크 사이의 통전을 방지하도록 하는 전기도금방법에 있어서, 강판의 에지부위로 갈수록 강판과 에지마스크의 거리가 가깝게 되도록 강판과 마주하는 에지마스크에 경사를 부여하는 것을 특징으로 하는 에지부 도금층이 균일한 전기도금방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 에지마스크의 경사는 5∼25도로 하는 것을 특징으로 하는 에지부 도금층이 균일한 전기도금방법.