KR20030062501A - 다수의 전원장치를 구비하는 도금장치 및 그를 이용한도금방법 - Google Patents

다수의 전원장치를 구비하는 도금장치 및 그를 이용한도금방법 Download PDF

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Abstract

별도의 전원장치를 추가로 설치하여 보조양극에 전원을 공급하도록 하여 보조양극의 전류밀도를 주양극의 전류밀도보다 크게 사용함으로써, 필요한 부분의 도금을 단시간내에 실시하여 시간 단축 및 원재료 절감효과를 얻을 수 있도록 한 다수의 전원장치를 구비한 도금장치 및 그를 이용한 도금방법이 개시되어 있다. 상기 다수의 전원장치를 구비한 도금장치를 이용한 도금방법은 주양극과 보조양극에 전류를 공급하여 주양극에 설치된 도금금속을 이온화시켜 음극에 설치된 피도물에 전착시키는 도금방법에 있어서, 제 1전원장치를 통해 상기 주양극에 전류를 공급하고 상기 제 1전원장치와 전위가 다른 제 2전원장치를 통해 상기 보조양극에 전류를 공급하며, 상기 주양극과 보조양극에 흐르는 전류의 전류밀도가 서로 다른 것을 특징으로 한다.

Description

다수의 전원장치를 구비하는 도금장치 및 그를 이용한 도금방법{PLATING APPARATUS HAVING A PLURALITY OF POWER SUPPLY AND PLATING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 다수의 전원장치를 구비한 도금장치 및 그를 이용한 도금방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 별도의 전원장치를 추가로 설치하여 보조양극에 전원을 공급하도록 하여 보조양극의 전류밀도를 주양극의 전류밀도보다 크게 사용함으로써, 필요한 부분의 도금을 단시간내에 실시하여 시간 단축 및 원재료 절감효과를 얻을 수 있도록 한 다수의 전원장치를 구비한 도금장치 및 그를 이용한 도금방법에 관한 것이다.
오늘날 일반적으로 도금이라고 하면, 전기도금을 말하는 경우가 많다. 목적은 장식적인 미화(美化), 방식(防蝕) 및 내마모성, 접촉저항의 개선, 침탄(浸炭) 방지 등의 공업적인 응용 및 이것들을 겸하는 경우가 있다. 도금방법 ·용도에 따라 다소 차이가 있지만, 전기도금의 일반적인 공정은 탈수(脫銹) → 연마 → 탈지(脫脂) → 화학적 침지처리(浸漬處理) → 전기도금 → 후처리 → 건조의 순서이다.
이러한 전기도금은 도금법의 중심이 되는 방법이며, 도금을 위한 통상적인 구성을 보면, 도금하고자 하는 제품을 음극으로 하고, 전착(電着)시키고자 하는 금속을 양극으로 하여, 전착시키고자 하는 금속의 이온을 함유한 전해액 속에 넣고, 통전(通電)하여 전해함으로써 바라는 금속이온이 물건의 표면에 전해 석출하도록 하는 구성을 갖는다.
그러나, 상기 기본적인 도금장치를 사용하여 오목한 내부공간 또는 수용부를갖는 제품을 도금할 경우에 내부공간쪽에 도금이 잘 안되어 도금층이 얇게 형성되고, 그로 인한 불량률이 높아지는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 극복하기 위해 음극에 인접하게 보조양극을 설치하는 기술들이 공지되어 있다.
특히, 대한민국 공개실용신안공보 제93-11050호(1993.05.24)는 피도물인 제품의 오목부위에 도금이 양호하게 이루어질 수 있도록 보조양극을 설치한 것으로, 도 1을 참조하여 그 기술내용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 도금장치는 탱크(11)내에 양극부(12)와 음극부(13)를 형성하고, 상기 양극부(12)에는 도금금속(14)을 설치하고, 상기 음극부(13)에는 피도물(제품)(15)을 거는 걸이(17)가 형성된 치구(16)를 형성하고, 상기 걸이(17)에 걸린 피도물(15)과 치구(16) 사이에 보조양극(18)을 형성하며 상기 보조양극(18)은 양극부(12)에 연결하는 구성을 갖는다. 따라서, 종래에 도금이 잘 이루어지지 않던 피도물(제품)(15)의 오목부위는 그에 인접하게 설치된 보조양극(18)에 의해 양호하게 도금될 수 있는 것이다.
그러나, 이러한 종래의 도금장치에 있어서, 보조양극(18)에 걸리는 전원이 양극부(12)로부터 분기되어 공급되기 때문에 전류가 약하게 되고(즉, 오목부위에 걸리는 전류밀도는 피도물의 표면에 걸리는 전류밀도의 1/3 수준에도 못 미침), 그로 인해 보조양극(18)을 통한 도금능력이 미약하게 된다. 따라서, 피도물(제품)의 내부(즉, 오목부위)를 요구하는 두께로 도금하기 위해서는 장시간 도금을 해야 하는 문제점이 있고, 그렇게 하면 내부는 원하는 두께로 도금이 되겠지만 피도물의외부는 쓸데없이 두껍게 도금층이 형성되는 문제점이 있게 된다.
실험치에 따르면 피도물의 내부의 도금 두께층을, 예를들어 5㎛로 하고자 하면, 그 외부의 도금 두께층은 약 7.5∼8㎛까지 형성되게 된다.
결국, 전체적인 도금시간이 크게 증가하게 되고, 은이나 니켈과 같은 도금금속을 낭비하게 되어 제조원가를 크게 증가시키며, 제품의 불량률도 증가하게 되는 문제점이 발생하는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 도금시 필요부위 이외의 과잉도금으로 인한 도금금속(귀금속)의 손실을 방지하고 도금시간을 단축하여 시간비용을 크게 절감할 수 있도록 한 다수의 전원장치를 구비한 도금장치 및 그를 이용한 도금방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 보조양극의 전류밀도를 주양극의 전류밀도보다 크게 사용함으로써 필요부위의 도금을 단시간내에 실행할 수 있고 도금시간의 단축 및 도금금속(귀금속)의 절감 효과를 얻을 수 있도록 한 다수의 전원장치를 구비한 도금장치 및 그를 이용한 도금방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 도금장치를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 도금장치를 도시한 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 도금장치에서 보조 양극의 형상 및 배치와 음극에 설치되는 제품의 구성 설명을 보다 상세하게 하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 도금장치 및 방법에 의한 도금두께 실험을 하기 위한 별도의 피도물을 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100,200,300,...n : 전원장치110 : 도금조
115 : 전해액120, 120' : 주양극
130 : 음극140 : 도금 금속
150 : 도금용 치구160 : 피도물(제품)
170 : 보조양극180 : 절연체
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다수의 전원장치를 구비한 도금장치는 전해액이 담겨진 도금조, 은이나 니켈등과 같은 도금용 금속을 걸어서 장착하는 한 쌍의 주양극, 도금하고자 하는 피도물(제품)을 걸어서 고정하는 음극, 상기 음극에 걸려 있는 피도물의 내부에 인접하게 설치되는 보조양극, 및 상기 주양극 및 보조양극에 전원을 공급하기 위한 전원장치로 구성된 도금장치에 있어서, 최소한 두 개 이상의 전원장치와 다수의 보조양극을 구비하되, 기본적인 제 1전원장치는 주양극과 음극에 연결되고, 나머지 다른 다수의 전원장치는 다수의 보조양극과 음극에 연결된다.
또한, 본 발명에 따른 다수의 전원장치를 구비한 도금장치를 이용한 도금방법은 주양극과 보조양극에 전류를 공급하여 주양극에 설치된 도금금속을 이온화시켜 음극에 설치된 피도물에 전착시키는 도금방법에 있어서, 제 1전원장치를 통해 상기 주양극에 전류를 공급하고 상기 제 1전원장치와 전위가 다른 제 2전원장치를 통해 상기 보조양극에 전류를 공급하며, 상기 주양극과 보조양극에 흐르는 전류의 전류밀도가 서로 다른 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주양극에 흐르는 전류의 전류밀도보다 상기 보조양극에 흐르는 전류의 전류밀도를 높게 가하는 것을 특징으로 하는데, 특히 상기 주양극에 흐르는 전류의 전류밀도는 0.5A/dm2이하이고, 상기 보조양극에 흐르는 전류의 전류밀도는 0.5∼2 A/dm2인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 다수의 전원장치를 구비한 도금장치 및 그를 이용한 도금방법에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 도금장치를 도시한 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도금장치는 크게 전해액(115)이 담겨진 도금조(110), 은이나 니켈등과 같은 도금용 금속(140)을 걸어서 장착하는 한 쌍의 주양극(120)(120'), 도금하고자 하는 피도물(제품)(160)을 걸어서 고정하는 음극(130), 상기 음극(130)에 걸려 있는 피도물(160)의 내부에 인접하게 설치되는 보조양극(170), 및 상기 주양극 및 보조양극에 전원을 공급하기 위한 최소한 두 개 이상의 전원장치(100)(200)로 구성되어 있다.
이때, 전원장치(100)(200)와 주양극(120)(120') 및 보조양극(170)간의 배선을 살펴보면, 제 1전원장치(100)의 (+)단자와 주양극(120)(120')을 배선을 통해 연결하고 전원장치(100)의 (-)단자와 음극(130)을 연결하며, 제 2전원장치(200)의 (+)단자와 보조양극(170)을 연결하고 제 2전원장치(200)의 (-)단자와 음극(130)을 연결한다.
도시되지는 않았지만, 상기 전원장치는 필요에 따라서 최소한 두 개 이상이 설치될 수도 있는데, 피도물(160)의 형상이나 사용자의 요구에 따라 도금두께층을 상호간에 달리하고자 할 때 다수개의 전원장치(100,200,...,n)를 사용할 수 있는 것이며, 이때 보조양극도 전원장치에 대응하여 다수 개를 구비하게 된다. 즉, 도금 두께층을 두껍게 형성하고자 하는 부분에는 보조양극을 통해 큰 전류밀도의 전류를 흘려주고, 얇게 형성하고자 하는 부분에는 작은 전류밀도의 전류를 흘려주는 것이다. 이렇게 함으로써, 하나의 피도물(제품) 상에서도 부위별로 각기 다른 두께의 도금층을 형성할 수 있는 것이다.
또한, 상기 피도물(160)은 도금용치구(150)를 통해 음극(130)에 설치되게 되며, 상기 도금용치구(150)와 보조양극(170)의 사이에는 그들 사이의 절연을 위해 다수의 절연체(180)가 장착되어 있다.
상기 피도물(160)에 보조양극(170)이 설치되는 것을 보다 상세하게 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 피도물(160)은 다수의 오목부위(피도물의 내부)(160a,160b,160c,...,160n)가 형성되어 있고, 보조양극(170)은 각각의 오목부위(160a,160b,160c,...,160n)에 삽입되는 각각의 분기체(170a,170b,170c,...,170n)로 구성되어 있다. 이때, 상기 보조양극(170) 및 그들의 분기체(170a,170b,170c,...,170n)들은 스테인레스나 티타늄과 같은 재질로 형성되며, 상기 분기체(170a,170b,170c,...,170n)와 상기 오목부위(160a,160b,160c,...,160n) 내벽 사이의 이격거리는 5∼10㎜인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 다수의 전원장치를 구비한 도금장치의 동작 및 도금방법에 대해 상세히 설명한다.
일반적인 도금방법과 마찬가지로 본 발명에 따른 도금장치에서 제 1전원장치(100)로부터 주양극(120)(120')에 전류를 공급하고 제 2전원장치(200)로부터 보조양극(170)에 전류를 공급한다. 그러면, 주양극(120)(120')에 걸려 있는 은이나 니켈과 같은 도금금속(140)이 이온화하여 피도물(160)에 전착하게 된다.
상기에 언급한 바와 같이, 전기도금 자체는 이미 공지된 사실이고 당업계에서는 통상적으로 사용하는 방법이다. 그러나, 본 발명에서는 필요한 부위만을 원하는 두께로 도금함으로써 값 비싼 도금금속의 소비량을 절감하고 전체 도금시간을 단축하고자 하는 데 그 목적이 있는 바, 상기와 같이 다수의 전원장치를 다수의 보조양극에 연결하고 각각 다른 전류밀도를 가진 전류를 공급함으로써 사용자의 요구하는 바에 따른 두께의 도금층을 얻을 수 있는 것이다.
즉, 본 발명에서는 주양극(120)(120')에 걸리는 전류의 전류밀도보다 보조양극(170)에 걸리는 전류의 전류밀도를 더 크게 하여 도금함으로써, 실질적으로 외부보다는 내부(오목부위)의 도금층 두께가 중요한 피도물(제품)(160)을 가장 효율적인 방법으로 얻을 수 있는 것이다.
이러한 도금을 요하는 피도물(제품)(160)로는 RF-필터(Radio Frequency Filter)가 있으며, 그외에도 다양한 곳에 응용될 수 있다.
한편, 여러번의 실험을 통하여 본 발명자는 주양극과 보조양극에 걸어주는 바람직한 전류밀도의 범위를 얻을 수 있었으며, 그 결과치는 다음과 같다.
주양극(120)(120')에 공급되는 전류의 전류밀도는 0.5 A/dm2이하이고, 보조양극(170)에 공급되는 전류의 전류밀도는 0.5∼2 A/dm2인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 주양극(120)(120')에 공급되는 전류의 전류밀도는 0.3 A/dm2이고, 보조양극(170)에 공급되는 전류의 전류밀도는 1.5 A/dm2인 것으로 약 5배의 차이가 나는 것이 좋다.
만약, 보조양극(170)에 걸리는 전류의 전류밀도가 2 A/dm2이상이면, 보조전극에는 과잉전류가 흐르게 되고 도금층이 푸석푸석해지는 무용한 도금이 되고, 너무 작게 걸리면, 본 발명의 목적을 달성하기가 어려워진다.
이와 같은 본 발명에 따른 도금장치 및 도금방법을 이용하여 도금을 실행하게 되면 전체 도금시간도 크게 단축되게 되는데, 예를들어 종래의 방법에 의해 도금을 할 경우에는 내부의 도금층 형성이 잘 안되어 도금시간이 약 30분 정도 걸리는 것에 비하여, 본 발명에 의해 도금을 할 경우에는 내부의 도금층 형성이 빠르게 되어 도금시간이 약 10분 정도 밖에 걸리지 않는 것이다.
하기 표 1에는 동일한 형상의 피도물(제품)을 4개 마련하여 종래의 도금장치 및 방법에 의해 각 위치 별로 도금 두께층을 측정하고, 나머지 3개의 피도물은 본 발명의 도금장치 및 방법에 의해 각 위치 별로 도금 두께층을 측정한 것이다. 도금의 위치는 도 4에 도시된 바와 같다.
종래 도금장치와 본 발명의 도금장치에 의한 도금층 두께의 비교치
측정위치 위치별 도금층 두께(㎛) 비 고
종래 본 발명1 본 발명2 본 발명3
A 5.95 7.18 7.24 7.10 도금조건1.기존방법전류밀도 : 0.69 A/dm2도금시간 : 20분2.개선방법전류밀도도금조 : 0.04 A/dm2보조양극 : 1.07 A/dm2도금시간 : 10분3.사용도금조 : 동일도금조
B 5.97 7.91 8.02 7.84
C 6.14 7.47 7.76 7.42
D 6.09 7.86 8.25 7.63
E 5.67 8.06 8.76 7.85
F 6.37 8.05 8.27 7.87
G 7.09 8.75 9.31 8.21
H 7.00 8.37 8.91 8.10
I 6.91 9.31 9.24 8.98
J 6.88 9.67 9.88 9.25
K 7.42 10.94 11.25 9.96
L 5.54 6.20 6.51 6.13
M 5.63 6.19 6.48 6.05
N 6.06 6.11 6.47 6.03
O 6.26 6.09 6.23 6.07
P 5.80 6.40 6.67 6.26
Q 6.02 6.62 6.92 6.51
R 15.74 8.35 8.59 8.72
S 15.38 8.16 8.21 8.93
T 7.85 5.27 5.35 5.11
U 6.95 5.11 5.27 5.26
V 6.40 5.21 5.41 5.10
상기 표 1을 참조하면, 측정위치 A∼Q까지는 피도물의 내부(오목부위)를, 측정위치 R 및 S는 피도물의 상부면을, 측정위치 T는 피도물의 외측면을, 측정위치 U∼V는 뒷면 중심부를 나타낸 것이다.
각 위치별로 도금층의 두께를 보면 알 수 있듯이, 종래의 도금장치 및 방법에 의해 도금된 피도물은 그 내부(A∼Q)보다 외부 상부면(R,S), 외측면(T) 및 뒷면 중심부(U∼V)의 도금층 두께가 일반적으로 두껍게 나타나고 있다. 즉, 내부만 소정의 두께로 도금되면 되는데도 불구하고, 외부나 다른 부위가 더 두껍게 도금됨으로써 값비싼 도금금속이 낭비되고 도금시간을 길게 하는 것이다.
반면에, 본 발명1, 2 및 3에 따른 도금층의 두께를 살펴보면, 내부의 도금층 두께보다 외부의 도금층 두께가 오히려 적게 나타나는 것을 알 수 있으며, 이는 내부를 소정의 두께로 도금한 상태에서 외부와 같이 도금이 불필요한 부분의 도금층을 보다 얇게 형성함으로써, 도금금속의 소요량을 크게 절감할 수 있고 전체 도금시간을 단축할 수 있는 것이다.
상기에 언급된 바와 같이, 본 발명에 따른 다수의 전원장치를 구비한 도금장치 및 그를 이용한 도금방법에 따르면, 사용자의 필요에 따라 피도물(제품)의 도금 위치별로 서로 다른 크기의 전류밀도를 갖는 전류를 공급함으로써, 도금시 필요부위 이외의 과잉도금으로 인한 도금금속(귀금속)의 손실을 방지하고 도금시간을 단축하여 시간비용을 크게 절감할 수 있도록 한 것이다.
한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 전해액(115)이 담겨진 도금조(110), 은이나 니켈등과 같은 도금용 금속(140)을 걸어서 장착하는 한 쌍의 주양극(120)(120'), 도금하고자 하는 피도물(제품)(160)을 걸어서 고정하는 음극(130), 상기 음극(130)에 걸려 있는 피도물(160)의 내부에 인접하게 설치되는 보조양극(170), 및 상기 주양극 및 보조양극에 전원을 공급하기 위한 전원장치로 구성된 도금장치에 있어서,
    최소한 두 개 이상의 전원장치(100,200,300,...,n)와 다수의 보조양극을 구비하되, 기본적인 제 1전원장치(100)는 주양극과 음극에 연결되고, 나머지 다른 다수의 전원장치(200,300,...,n)는 다수의 보조양극(170)과 음극에 연결되는 것을 특징으로 하는 다수의 전원장치를 구비한 도금장치.
  2. 주양극과 보조양극에 전류를 공급하여 주양극에 설치된 도금금속을 이온화시켜 음극에 설치된 피도물에 전착시키는 도금방법에 있어서,
    제 1전원장치를 통해 상기 주양극에 전류를 공급하고 상기 제 1전원장치와 전위가 다른 제 2전원장치를 통해 상기 보조양극에 전류를 공급하며,
    상기 주양극과 보조양극에 흐르는 전류의 전류밀도가 서로 다른 것을 특징으로 하는 다수의 전원장치를 구비한 도금장치를 이용한 도금방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 주양극에 흐르는 전류의 전류밀도보다 상기 보조양극에 흐르는 전류의 전류밀도를 높게 가하는 것을 특징으로 하는 다수의 전원장치를 구비한 도금장치를 이용한 도금방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 주양극에 흐르는 전류의 전류밀도는 0.5A/dm2이하이고, 상기 보조양극에 흐르는 전류의 전류밀도는 0.5∼2 A/dm2인 것을 특징으로 하는 다수의 전원장치를 구비한 도금장치를 이용한 도금방법.
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