KR20050106637A

KR20050106637A - 고속 도금 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20050106637A
Application number: KR1020040031628A
Authority: KR
Inventors: 엄흥학
Original assignee: 엄흥학
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2005-11-11
Also published as: KR100624167B1

Abstract

본 발명은 도금방법 및 장치와 관련되며, 구체적으로 균일한 표면 도금을 위하여 절연판을 도금욕조 또는 전해조의 도금 용액 내에 설치하고 일정한 각도로 분사통로가 형성된 분사 노즐을 도금욕조의 바닥면에 설치하여 도금하는 방법 및 장치와 관련된다. 본 발명은 따른 장치는 도금이 되는 도금 처리물 및 금속 이온 용액을 포함하는 전해조,표면 전체에 홀(hole)이 균일하게 형성되고 상기 전해조 내의 금속 이온용액 내에 설치되는 적어도 하나의 절연판,상기 전해조의 바닥면에 설치되는 다수 개의 분사노즐을 포함하고, 상기에서 다수 개의 분사노즐을 통하여 금속이온 용액 및 공기가 공급되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 도금 방법은 표면에 다수 개의 홀이 균등하게 분포하는 절연판을 전해조의 도금 용액 내에 설치하는 단계,전해조의 바닥면에 설치된 분사 노즐을 이용하여 도금 용액 및 공기를 하는 단계를 포함하고, 상기에서 분사 노즐에는 전해조 내에서 와류를 형성할 수 있는 분사 홀이 형성되고, 도금 용액과 공기의 공급은 동일한 관을 통하여 이루어지면서 공기의 공급은 간헐적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

고속 도금 방법 및 장치{Method and apparatus for plating with high speed}

본 발명은 도금방법 및 장치와 관련되며, 구체적으로 균일한 표면 도금을 위하여 절연판을 도금욕조 또는 전해조의 도금 용액 내에 설치하고 일정한 각도로 분사통로가 형성된 분사 노즐을 도금욕조의 바닥면에 설치하여 도금하는 방법 및 장치와 관련된다.

일반적으로 도금이라 하면 주로 전기도금을 말하며, 탈수, 연마, 탈지, 화학적 침지 처리, 전기 도금, 후처리, 건조 공정을 포함한다. 공지된 도금 방법으로는 전기 도금, 용해 금속 침지 도금, 용사 분무 도금, 증착 도금법 등이 있다. 상기 전기 도금은 도금하고자 하는 금속을 음극으로 하고 전착을 시키고자 하는 금속을 양극으로 하여, 전착시키고자 하는 금속의 이온을 함유한 전해액 속에 넣고, 전기를 통하도록 하여 금속이온이 도금하고자 하는 금속 표면에 전해 석출되도록 하는 방법을 말한다. 상기와 같이 금속 이온을 함유한 수용액 내에서 금속 표면에 전착되는 성질을 이용하는 금속 도금은 표면의 평활도, 색채와 광택, 경로, 피복의 완전성 등이 문제된다. 또한, 피복의 두께가 균일하고 필요한 범위 내에서 얇을수록 유리하므로 균일성을 가지면서 얇은 도금 표면을 형성하여야 하는 것이 도금 장치에 있어서 중요한 과제가 된다.

전기 도금이 지닌 상기와 문제점을 해결하기 위한 선행기술로는 한국특허공개번호 10-2001-0107788 "도금욕의 진동유동과 펄스상의 도금 전류와의 조합을 이용한 전기도금 방법"이 있다. 상기 제0107788호 발명은 도금욕과 접촉하도록 배치된 표면 도금 물품을 음극으로 하고 상기 도금욕과 접촉하도록 배치된 금속 부재를 양극으로 하여, 상기 음극과 상기 양극과의 사이에 전압을 가한다. 상기 발명의 특징은 진동 발생 수단과 연계해서 도금욕 내에 진동하는 진동봉에 한단 또는 여러단으로 고정시킨 진동깃을 진동시키는 것과 도금 전류가 펄스 상태가 되도록 하여 서로 다른 주기를 가진 펄스가 교대로 통과하도록 한다는 점이다. 또한, 상기 진동 장치을 위한 장치로서 일정한 주파수를 가진 진동모터를 사용하며, 상기 진동 모터의 진동이 진동 깃에 전달되도록 한다. 위와 같은 특징을 가진 상기 선행 발명은 도금 막 두께의 균일성을 향상시키며, 고속으로 도금할 수 있다는 장점을 가진다. 그러나, 다른 한편으로는 모터 등의 장치를 사용함으로서 전해욕조의 자체가 진동으로 인한 소음이 발생할 수 있으며, 진동 깃이 전해조 내부에서 회전함으로서 여전히 보다 높은 균일성을 가진 도금막을 형성할 수 없다는 문제점을 가진다. 뿐만 아니라, 전해 장치가 복잡해진다는 문제점을 가지며, 전해욕조가 대형일 경우에는 적용하기 어려운 경우가 발생할 수 있다.

본 발명은 종래의 전기 도금 방법 및 장치가 지닌 문제점과 상기 0107788호 발명이 지닌 문제점을 해결하기 위한 것이다. 그러므로, 본 발명은 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 첫 번째 목적은 도금되는 처리물의 형상에 관계없이 일정한 전류밀도를 유지하도록 하는 도금 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 일반적으로 전하는 물체의 형상에 의존하여 불균일하게 분포하고, 이러한 전하 밀도의 불균일성은 도금핵의 성장 속도를 방해하게 되어 결국 도금 속도에 영향을 주게된다. 본 발명의 특징에 따르면 도금욕조 또는 전해조의 도금 용액 내에 일정한 형상의 홀(holes)이 균일하게 분포하는 절연판을 설치함으로서 전류밀도가 균일하게 유지되도록 하여 도금 속도가 향상되도록 한다.

본 발명의 두 번째 목적은 도금되는 과정에서 도금액의 농도가 일정하게 유지되는 도금 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 일반적으로, 도금 공정이 진행함에 따라 도금되는 처리물 주위의 도금액 농도와 전해조의 다른 부분에서의 농도가 서로 달라지게 된다. 즉, 금속이온이 도금 처리물에 전착됨으로서 처리물의 거리에 비례적으로 금속 이온의 농도가 낮아지게 된다. 본 발명에 따르면 도금 욕조의 바닥면에 일정한 분사 각을 가진 분사 통로를 포함하는 분사 노즐을 설치함으로서 도금 욕조 내의 금속 이온 농도가 일정하게 유지되도록 하다. 도금 공정 과정에서의 상기와 같은 금속 이온 농도의 유지는 도금막의 균일성이 향상되도록 한다.

본 발명의 세 번째 목적은 펄스의 주입으로 인하여 전해 용액이 진동함으로서 균일하고 미세한 도금이 가능한 도금 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 도금 방법 및 장치에서는 트랜스포머를 이용하여 전해조 내의 용액에 진동을 주입한다. 상기 트랜스포머를 이용한 펄스의 주입은 보다 안정적인 전해 용액의 진동이 가능하도록 한다.

상기와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 도금 방법 및 도금 장치가 아래에서 설명된다.

본 발명에 따르면 도금이 되는 도금 처리물 및 금속 이온 용액을 포함하는 전해조, 표면 전체에 홀(hole)이 균일하게 형성되고 상기 전해조 내의 금속이온용액 내에 설치되는 적어도 하나의 절연판, 상기 전해조의 바닥면에 설치되는 다수 개의 분사노즐을 포함하고, 상기에서 다수 개의 분사노즐을 통하여 금속이온 용액 및 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치가 제공된다. 또한, 본 발명에 따르면 표면에 다수 개의 홀이 균등하게 분포하는 절연판을 전해조의 도금 용액 내에 설치하는 단계, 전해조의 바닥면에 설치된 분사 노즐을 이용하여 도금 용액 및 공기를 하는 단계를 포함하고, 상기에서 분사 노즐에는 전해조 내에서 와류를 형성할 수 있는 분사 홀이 형성되고, 도금 용액과 공기의 공급은 상기 분사 홀을 통하여 이루어지면서 공기의 공급은 간헐적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 도금 방법이 제공된다.

아래에서 위와 같은 본 발명에 따른 도금방법 및 도금장치가 첨부된 도면과 관련하여 제시되는 실시 예를 이용하여 상세히 설명된다. 제시된 실시 예의 설명에서 공지된 장치 또는 자명한 장치나 그와 관련된 사항들은 간략하게 설명되거나 생략되지만 이러한 것들이 본 발명의 범위에서 제외되는 것을 의미하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 도금 장치의 한 가지 실시 예에 대한 사시도를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 도금 장치(1)는 전해조(10) 내의 도금용액 내에 설치된 적어도 하나의 절연판 또는 절연막(11), 바닥면에 설치된 적어도 하나의 도금액 분사 노즐(14), 전해조(10)의 상부에 설치된 음극 부스바(12) 및 양극 부스바(13)를 포함한다. 절연판(11)은 도금 처리물의 형상에 관계없이 일정한 전류밀도를 유지하기 위한 장치로서 본 발명의 특징을 이룬다. 상기 절연판(11)은 얇은 판 형태를 이루며 판의 표면 전체에는 홀(holes)이 일정한 간격으로 균일하게 분포되어 있다. 도 1에는 두 개의 절연판(11)이 도시되어 있지만 전해조(10)의 크기 또는 도금처리물의 형상 등에 따라 하나 또는 다수 개의 절연판(11)이 설치될 수 있다. 절연판(11)의 형상은 도금 처리물의 형상에 따라 원형, 직사각형 또는 육각형 등 다양하게 만들어질 수 있다. 다만 상기 형상은 전류 밀도 또는 전하 분포가 균일하게 되도록 도금처리물의 형상에 따라서 적합한 형상이 되어야 한다. 절연판(11)의 재료는 절연성을 지닌 임의의 물질이 될 수 있지만 염화비닐수지(PVc) 또는 폴리프로필렌(PP) 등이 적절하다. 도 1에는 명백하게 도시되어 아니하지만(아래의 도 2 참조) 상기 절연판(11)은 전해조의 전체 폭을 고려하여 적절한 간격 또는 일정한 간격으로 설치된다. 본 발명에 따른 전기 도금 방법 또는 장치에 있어서 음극에는 도금처리물을 연결하고 절연판(11)은 별도의 고정 장치(도시되지 않음)를 이용하여 설치할 수도 있고, 필요에 따라 음극 부스바(12)와 연결하여 설치할 수도 있다. 그러나, 절연판(11)이 일반적으로 절연물질 또는 유전체로 이루어진다는 점을 고려하면 별도의 고정 장치를 사용하는 것이 유리하다. 즉, 절연판(11)은 도체가 아니므로 전기적으로 연결될 필요가 없으며 또한 별도의 장치를 사용하여 전해조(10) 내에 설치하거나 음극 부스바(12)와 결합된 연결 커넥터(도시되지 않음)을 사용하여 일체형으로 제작할 수도 있다. 상기 상기 음극부스바(12)의 주위로는 양극부스바(13)가 설치되며, 상기 음극 부스바(12)와 양극 부스바(13)는 도 1에는 도시되어 있지 않은 전원과 연결되어 있고, 상기와 같은 연결을 위하여 공지된 방법 또는 장치가 사용될 수 있다.

전해조(10)의 바닥면에는 분사 노즐((14)이 설치된다. 상기 분사 노즐(14)은 도금 용액을 분사시키기 위한 것으로서 전해조(10) 내의 금속 이온 농도를 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 일반적으로 도금 과정이 진행됨에 따라 전해조(10) 내의 금속 이온의 농도는 감소하게 된다. 상기 농도의 감소는 도금 속도를 저하시키는 동시에 도금 처리물의 도금 두께의 균일성을 저하시킨다. 그러므로, 전해조(10) 내의 금속 이온의 농도를 일정하게 유지시키기 위하여 일정한 금속 이온 농도를 지닌 용액을 지속적으로 공급할 필요가 있다. 도 1에 도시된 것처럼 상기 금속 이온의 공급은 도금액 공급관(15)을 통하여 이루어진다. 상기 도금액 공급관(15)은 절연성을 지닌 공지의 관을 사용할 수 있다. 상기 도금액 공급관(15)을 통한 도금 용액의 공급은 순환 펌프(17)를 이용한다. 또한, 순환 펌프(17)와 도금액 공급관(15) 사이에는 도금액 필터(17)가 설치되어 있다. 상기 도금액 필터(18)는 이물질은 제거하기 위한 것으로서 공지된 필터를 사용한다. 이와 같이 도금 용액의 공급은 순환 펌프(17)를 사용하여 도금액 필터(16)를 경유하여 도금액 공급관(15)으로 공급된다. 상기 도금액 공급관(15)은 전해조(10)의 바닥면에 설치된 분사 노즐(14)을 통하여 전해조(10)로 도금 용액을 보충하게 된다. 본 발명의 특징에 따르면 상기 분사 노즐(14)을 통한 도금 용액의 공급은 공기의 공급과 동시에 이루어진다. 도 1에 도시된 것처럼 공기의 공급은 에어 배관(18)을 통하여 이루어지고 전해조(10)의 바닥면으로부터 분사 노줄(14)을 통하여 전해조 내로 공급된다. 상기 공기의 공급은 외부로부터 깨끗한 공기를 전해조(10) 내로 공급하여 도금처리물의 표면에 발생할 수 있는 수소 기체를 제거하고 이온 농도를 균일하게 유지하기 위한 것이다. 상기 에어 배관(18)을 통한 공기의 공급은 필터(도시되지 않음)를 경유할 수 있으며, 공급 압력은 전해조(10)의 압력을 고려하여 결정한다. 상기 공기의 공급은 전해조(10) 내의 압력보다 조금 높은 정도를 유지할 수 있어야 하며 공지된 압력 조절 수단을 사용할 수 있다. 도 1에는 2개의 도금액 공급관(15) 및 에어 배관(18)이 길이 방향으로 도시되어 있고, 또한 각각의 배관에 대하여 4개의 분사노즐(14)이 도시되어 있지만 상기 개수들은 필요에 따라 조절될 수 있다. 다만 분사 노즐(14)을 통한 도금 용액 및 공기의 공급은 전해조(10)의 바닥면에서 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명의 특징에 따르면 분사 노즐(14)을 이용한 도금 용액의 공급은 지속적으로 이루어지지만 공기의 공급은 간헐적으로 이루어진다. 상기 공기의 간헐적 공급은 도금 처리물 표면의 이물질 또는 발생된 수소의 제거는 필요에 따라 간헐적인 공기의 공급으로도 충분히 가능하기 때문이다. 또한, 지속적인 도금 용액의 공급은 도금 과정이 진행됨에 따라 전해조 내의 금속 이온의 농도는 계속적으로 감소되며 이를 효과적으로 보충하기 위해서는 지속적으로 일정한 양의 도금 용액을 보충하는 것이 유리하기 때문이다. 도금 용액의 지속적인 공급은 아래에서 설명하는 전해조 내의 와류 형성과도 관련되며 도 4과 관련하여 상세하게 설명된다.

위에서 설명한 본 발명에 따른 도금장치(1)의 측면도가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에는 2개의 절연판(11a, 11b)이 설치되어 있으며 각각의 절연판은 적당한 고정 장치(도시되지 않음)를 이용하여 전해조(10) 내에 고정된다. 상기 고정 장치는 예를 들어 전해조의 덮개에 홈 또는 걸쇠 등을 이용하여 이루어질 수도 있고 절연판(11a, 11b)의 상부에 연장면을 만들어 측면을 이용하여 고정시킬 수도 있다. 상기 두 개의 절연판(11a, 11b)에서 흰색으로 도시된 부분은 판에 균일하게 분포하는 홀(holes)을 나타낸다. 도금처리물(20)은 음극부스바(12)에 고정되어 있으며 두 개의 절연판(11a, 11b) 사이에 위치한다. 그리고, 절연판(11a, 11b)의 아래쪽에는 분사노즐(14a, 14b)이 위치하고 있다. 도 2에 도시된 각각의 장치들의 설치 위치 및 개수는 예시적인 것이며 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 다만, 절연판(11a, 11b)는 전해조(10) 내에서 균일하게 배치되는 것이 유리하다. 예를 들어, 도 2에 도시된 것처럼 2개의 절연판(11a, 11b)을 설치하는 경우 도 2의 가로 길이에 대하여 전해조(10)의 1/4와 3/4가 되는 지점에 각각 절연판이 설치되는 것이 바람직하다.

위에서 설명한 장치들을 포함하는 본 발명에 따른 도금 방법 및 장치는 절연판(11)의 설치 및 구조와 분사 노즐(14)의 구조 및 작용에 그 특징이 있다. 아래에서 각각에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 절연판의 여러가지 실시 예를 도시한 것이며, 도 3d는 절연판의 단면도를 도시한 것이다.

도시된 것처럼 도 3a는 정사각형(3a), 도 3b는 직사각형(3b), 도 3c는 육각형(3c) 형태의 절연판에 대한 실시 예를 예시한 것이다. 상기와 같은 형태 외에도 원형 또는 마름모 등 다양한 형태의 절연판이 가능하면, 이러한 형태는 도금 처리물의 형태에 의존한다. 즉, 도금이 되어야할 처리물의 외형에 근사한 절연판 형태를 선택하는 것이 적절하다. 절연판의 가로 및 세로 길이 역시 도금처리물의 형태에 의존하여 처리물의 외형에 대한 단면적의 크기보다 조금 더 큰 형태로 만들어지는 것이 적절하다. 각각의 절연판의 표면에는 균일하게 홀(holes)이 분포되어 있다. 홀의 표면 형태는 다양한 형태가 가능하지만 도면에 도시된 것처럼 원형으로 만드는 것이 유리하다. 또한, 홀의 중심과 중심 사이의 세로 길이 및 가로 길이는 각각 20 내지 60 mm가 되는 것이 적절하다. 위와 같은 길이로 형성된 각각의 홀의 반지름은 상기 길이 내에서 임의로 선택될 수 있지만 유리한 형태로는 홀의 가장자리 사이의 최단 거리가 홀의 직경과 동일하게 되도록 하는 것이다. 예를 들어, 홀의 중심 사이의 거리가 40mm가 되는 경우 홀의 반지름은 10mm가 되는 것이 적절하다.

도 3d에 도시된 것처럼 각각의 절연판의 두께는 8 내지 12mm가 되는 것이 적당하다. 절연판(3)에 형성되는 홀(30)의 깊이에 따른 형상은 도 3d에 도시된 것처럼 홀(30)의 입구가 원뿔형으로 형성되고 절연판(3) 두께의 중앙 근처 부분에서는 홀(30)의 입구면의 반지름보다 작은 원통형 또는 실린더형으로 형성된다. 절연판(3)의 내부에 실린더 형으로 형성된 부분은 직경이 약 4φ 내지 11φ가 되는 것이 적당하며 홀(30)의 입구면에서 형성되는 원뿔의 측면각 또는 홀(30) 면취각은 약 30 도 내지 45도가 되도록 하는 것이 유리하다. 상기 직경 또는 측면각은 실험에 의하여 정해진 값으로서 홀(3)이 상기와 같은 조건으로 만들어지는 경우에 전해조 내부에서 가장 효과적으로 균일 밀도가 유지되는 것으로 나타났다. 도 3d에 도시된 것처럼 절연판(3)의 끝 부분 또는 표면에는 다수 개의 옆날개(31a, 31b)가 형성될 수 있다. 상기 옆날개(31a, 31b)는 전해조 내의 용액이 분사노즐(도 1참조)로부터 분사되는 도금용액 또는 공기로 인하여 형성되는 와류의 흐름을 조절하기 위한 것이다. 본 발명의 특징에 따르면 전해조 내에서 금속 이온이 균일하게 분포하도록 와류를 생성시킨다. 상기 와류는 분사노즐에 의하여 형성되며 일반적으로 와류가 형성되면 전해조 내의 용액은 위로 상승하게 된다. 상기와 같은 상승 흐름을 조절하기 위하여 절연판(3) 양끝의 세로면을 따라 다수 개의 옆날개(31a, 31b)를 형성하는 것이 유리하다. 상기 옆날개(31a, 31b)는 절연판(3) 표면의 임의의 장소에 설치될 수도 있고 위에서 설명한 것처럼 세로 면을 따라 형성할 수도 있다. 유리한 설치 위치로는 분사노즐의 바로 위쪽이 되며, 여러 층이 형성되도록 하는 것이 적절하다. 도 3d에서는 2개의 층으로 형성된 옆날개(31a, 31b)의 실시 예가 도시되어 있으며, 일정한 간격으로 2개 이상의 층을 형성할 수도 있다. 옆날개(31a, 31b)는 막대 또는 띠형으로 형성될 수 있으며 길이는 특별히 제한되지 않는다. 유리한 설치 방법으로는 상기 옆날개(31a, 31b)가 도 3d에 도시된 것처럼 끝부분이 바닥면을 향하도록 경사지게 설치하는 것이 유리하며, 특히 상기 경사각은 조절가능하도록 설치하는 것이 유리하다. 상기 옆날개(31a, 31b)의 재질은 절연판과 동일하거나 다른 재질이 될 수 있지만 전기 전도성을 갖지 아니하는 유전체 물질이 되어야 한다. 위에서 상세하게 설명한 절연판(3)은 전해조 내의 도금처리물 표면의 전하 밀도 또는 전류 밀도를 균일하도록 하기 위한 것이다. 아울러, 옆날개와 표면의 홀은 전해조 내의 금속 이온 농도가 균일하게 분포하도록 만든다. 상기, 금속 이온 농도의 균일성은 전해조 바닥면에 설치된 분사노즐과의 상호 작용의 결과이다. 아래에서 분사노즐에 대하여 상세히 설명한다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 분사 노즐의 실시 예들의 평면도를 도시한 것이며, 도 4e는 상기 분사 노즐에서 도금용액 및 공기가 분사되는 형태를 도시한 것이고, 도 4f는 상기 분사노즐의 단면도를 도시한 것이다. 도 4a는 분사판(40a)이 원형, 도 4b는 분사판(40b)이 직사각형, 도 4c는 분사판(40c)이 정사각형, 도 4d는 분사판(40d)이 육각형이 되는 경우를 각각 도시한 것이다. 상기와 같은 분사판(40a,40b,40c,40d) 위에는 각각의 모서리를 따라서 분사홀(41a,41b,41c,41d)이 형성되어 있다. 상기 분사판(40)의 형태는 다양한 형태를 지닐 수 있으며 예를 들어,타원형 등이 될 수도 있다. 또한, 분사홀(41)의 형태는 아래에서 설명하는 것처럼 분사 통로의 형태로 인하여 분사판(41)에서는 타원형태로 나타난다. 상기 분사홀(41a, 41b, 41c, 41d)은 각각의 분사판(40a,40b,40c,40d) 위에 임의의 위치에 설치될 수 있지만 도 4a 내지 도 4d에 도시된 것처럼 가장자리를 따라서 형성되는 것이 유리하다. 도 1과 관련된 실시 예에서 이미 설명한 것처럼 분사노즐(4)을 통하여 도금 용액과 공기가 분사되며, 도 4e에 도시된 것처럼 분사홀(41a)에서 분사되는 상기 도금 용액과 공기는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 분사 흐름(42)을 형성하게 된다. 전해조의 용액 내에서 회전하는 분사 흐름(42)은 와류를 형성하게 되며 전해조 내의 금속이온이 균일하게 분포되도록 한다. 본 발명에 따른 도금 방법 또는 장치에서는 분사노즐(4)을 통하여 계속적으로 일정한 농도의 도금 용액이 분사되지만 공기는 필요에 따라 간헐적으로 분사된다. 그러므로, 분사노즐(4)의 분사 흐름(42)으로 인하여 전해조 내에는 항상 와류가 형성되며 이로 인하여 전해조 전체에 대하여 균일한 금속 이온 분포가 형성된다. 또한, 동시에 분사노즐(4)을 통한 계속적인 금속이온의 보충으로 인하여 항상 일정한 농도가 유지되게 된다. 결국, 전해조 내에서는 전체적으로 균일한 금속이온 농도들이 일정하게 유지되며 이로 인하여 빠른 속도의 도금이 이루어지게 하면서 동시에 도금처리물 표면의 도금 두께가 균일하게 된다. 상기 분사 흐름(42)의 속도는 도금 속도의 함수가 된다. 즉, 도금 속도가 빠르면 더 많은 금속이온의 보충이 요구되고 이에 따라 분사속도가 빨라지게 된다. 또한, 보충되는 도금 용액에 포함된 금속 이온의 농도의 함수가 된다. 농도가 낮을수록 속도가 빨라진다. 그러므로, 도금 속도와 보충되는 금속 용액 속의 금속 이온 농도를 이용하여 일정한 속도의 분사흐름(42)을 유지하는 것도 가능하다. 분사노즐(4)은 전해조의 크기를 고려하여 임의의 크기를 가질 수 있지만, 유리하게는 원형의 분사판(40a)의 경우 직경이 30φ 내지 100φ가 되는 것이 적절하고, 전해조 바닥면으로부터 분사판(40a)의 위쪽 면까지의 높이가 약 30mm 내지 80mm가 되는 것이 적절하다. 육각형의 분사판(40d)의 경우 외접원을 가상할 때 상기 원형의 분사판(40a)과 동일한 직경 및 높이를 가지는 것이 유리하다. 정사각형 분사판(40b)의 경우 한변의 길이가 약 80mm 내지 150mm, 높이가 50mm 내지 130mm가 되는 것이 적당하며, 직사각형 분사판(40c)의 경우는 상기 두 변의 길이를 상기 정사각형 분사판(40b)의 길이 범위 내에서 조정하며, 높이는 동일한 범위를 가지도록 하는 것이 유리하다. 도 4f에 도시된 것처럼 분사홀(41)은 전해조 바닥면 또는 평면에 대하여 경사진 분사통로(411)를 형성하게 된다. 상기 분사통로(411)가 상기 바닥면 또는 평면에 대하여 이루는 각도는 24도 내지 45도 되는 것이 유리하다. 상기와 같은 분사통로(411)의 경사는 위에서 이미 설명한 것처럼 전해조 내의 와류 형성을 위한 것이다. 상기 분사홀(41)이 평면에서의 직경은 약 2.5φ 내지 8.5φ가 되는 것이 유리하다. 분사홀(41)을 통하여 금속 이온의 보충 용액이 계속적으로 분사되고, 간헐적으로 공기가 분사되지만 분사 흐름(42)의 속도가 높지 않거나 전해조 내의 압력이 높은 경우에는 역류가 발생할 수 있다. 그러므로, 상기와 같은 역류를 방지하기 위한 장치가 필요하다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 전해조 내의 역류 방지 장치를 구비한 분사 노즐(5)의 실시 예를 도시한 것이다. 도 5a에 도시된 것처럼 분사노즐(5)은 도금용액 공급관(도 1 참조)과 연결되는 받침대(50)와 상부 고정대(56) 사이에 설치되는 역류방지장치(54)를 포함한다. 상기 받침대(50)에는 도금 용액의 흐름을 유도하기 위한 분사유도로(51)가 형성되어 있다. 역류방지장치(54)는 도 5에 도시된 것처럼 원뿔형태로 만들어지며 꼭지점 부분이 아래쪽으로 향하도록 설치된다. 또한, 역류방지장치(54)의 중간부분 또는 그 위쪽(꼭지점의 반대쪽)의 수평 단면의 직경이 분사유도로(51)의 직경과 일치되도록 한다. 상기와 같은 구성은 도금 용액 또는 공기의 흐름이 없는 경우에는 역류방지장치(54)가 분사유도로(51)의 마개 역활을 할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 상기 역류방지장치(54)는 분사 흐름의 유무에 따라 분사유도로(51)를 개폐한다. 그러므로, 역류방지장치(54)는 상하로 이동할 수 있도록 설치되어야 하며 동시에 분사유도로(51)는 탄력성을 가진 물질로 제작되어야 한다. 역류방지장치(54) 및 분사유도로(51)의 재질은 탄력성을 가진 예를 들어 플라스틱 또는 고무 등의 재질이 유리하다. 그러나, 전도성이 없는 공지된 탄성력을 가진 물질로 제작될 수 있다. 역류방지장치(54)가 일정한 축을 따라 상하로 이동할 수 있도록 하기 위하여 상부고정대(56)에 결합되어 분사유도로(51)의 아래쪽으로 형성된 안내지지대(52)가 설치된다. 도 5a에 도시된 것처럼 안내지지대(52)는 한쪽 끝이 상부고정대(56)에 견고하게 결합되어 있고 다른 쪽 끝은 역류방지장치(54)의 중심을 관통하여 분사유도로(51)의 아래쪽으로 형성되어 있다. 위에서 설명한 것처럼 역류방지장치(54)는 상하로 이동이 가능하도록 안내지지대(52)와 결합된다. 또한, 역류방지장치(54)의 상부면(원뿔의 밑면에 해당한다)에는 적당한 완충장치(55)가 설치되어 역류방지장치(54)가 직접 상부 고정대(56)와 접촉하는 것을 방지한다. 상기 완충장치(55)는 분사흐름의 속도가 높은 경우 충격을 방지하기 위한 것으로서 탄력성이 큰 물질 특히 고무재질 등으로 제작하거나 스프링 등을 이용하여 설치할 수 있다. 분사노즐(5)을 제작하는 경우 받침대(50) 부분과 상부 고정대(56) 부분은 별도로 제작된다. 상기와 같이 별도로 제작된 후 두개의 구성요소 부분을 결합하는 경우에는 결합부분의 외주면에 오링(55)을 설치하여 밀봉시킨다. 또한 받침대(50) 부분에 형성된 분사통로(53)와 상부고정대(56) 부분에 형성된 분사통로(53)가 결합 시 일치되도록 제작하는 것이 유리하다. 상기와 같은 방식으로 제작된 분사노즐(5)은 전해조의 바닥면에 형성된 도금 용액공급관과 결합된다. 상기와 같이 결합된 형태가 도 5b에 도시되어 있다.

도 5b에 도시된 것처럼 분사노즐(5)의 받침대(50)는 도금 용액공급관(15)과 용접을 이용하여 결합하거나 또는 탭을 형성하여 결합된다. 상기 결합은 공지된 임의의 결합 수단을 사용할 수 있다.

도 6a는 본 발명에 따른 도금 장치의 또 다른 실시 예를 도시한 것이다.

도 6a에 도시된 것처럼 전해조(10)의 양쪽 측면에 각각 음극진동장치(60)가 설치된다. 상기 음극진동장치(60)는 음극부스바(12)에 연결되며 절연판(도시되지 않음)을 이용하여 전해조 내에 진동을 전달한다. 상기 진동은 펄스파 형태로 음극진동장치(60) 내에 설치된 트랜스포머(601a,601b)를 통하여 전달되며 상기 펄스는 사각펄스, 톱니파펄스 또는 임의의 형태의 펄스가 될 수 있다. 본 발명에 따른 도금장치에서 전압 또는 전류의 주파수는 약 40 내지 60Hz가 사용된다. 그리고 전류 또는 전압 한 주기에 대하여 발생하는 펄스의 수는 약 8 내지 10개가 된다. 그러므로, 전달되는 펄스의 수는 1초에 약 320 내지 600개가 된다. 상기 음극진동장치(60)는 지지대(61)에 의하여 전해조(10)의 측면에 설치된다. 음극진동장치(60)의 진동으로 인한 전해조(10)의 진동을 방지하기 위하여 지지대(61)와 음극진동장치(60) 사이에는 진동방지고무(64)가 설치된다.

도 6b는 음극진동장치(60)의 상세도를 도시한 것이다.

도 6b에 도시된 것처럼, 트랜스포머(601a,601b)는 펄스가 주입됨에 따라 반발력에 의하여 좌우로 진동하게 된다. 상기 좌우의 진동은 음극진동장치(60)의 상부연결판(603a) 및 하부연결판(603b)의 양끝을 연결하는 두 개의 진동막대(602a, 602b)에 의하여 이루어진다. 상기 두 개의 진동막대(602a, 602b)는 피버글라스 등과 같은 절연물질로 만들어진다. 도 6b에 도시된 것처럼, 각각의 진동막대(602a, 602b)는 좌우로 진동이 가능하도록 각각 상부연결판(603a) 및 하부연결판(603b)에 결합된다. 상기 음극진동장치(60)의 트랜스포머(601a, 601b)를 통하여 주입되는 펄스는 반드시 일정한 주기가 될 필요는 없다. 상기 펄스의 주기는 필요에 따라 서로 다른 주기를 가진 펄스가 될 수 있다. 상기 펄스를 발생시키는 장치 또는 서로 다른 주기를 가진 펄스를 주입하는 장치 등은 공지의 장치가 사용된다. 또한, 발생되는 펄스의 형태는 도금처리물의 종류에 따라 다양한 형태가 될 수 있다. 또한, 도 6b에서 펄스가 주입됨에 따라 좌우 진동이 발생하면 트랜스포머(601a,601b)가 일직선이 되는 지점과 좌우로 벗어난 지점에서 상부연결판(602a)와 하부연결판(602b)의 수직거리가 차이가 발생하게 된다. 상기 수직거리의 차이는 도 6a에 도시된 진동방지고무(64)가 상하로 진동할 수 있도록 함으로서 좌우 진동이 원활이 이루어지도록 할 수 있다. 또 다른 방법으로서 상부연결판(602a)과 음극부스바(12)의 연결지점에서 상부연결판(602a)이 상하로 유동할 수 있도록 설치하는 것을 고려할 수 있다. 위에서 상세히 설명한 것과 같은 음극진동장치(60)는 절연판에 연결되어 절연판의 진동을 유도하고 이로 인하여 도금처리물에 대한 도금두께의 편차를 줄일 수 있도록 한다. 또한, 종래의 발명과는 달리 진동장치로서 모터를 사용하지 않고 트랜스포머를 사용함으로서 소음을 제거할 수 있고 내구성이 향상된다.

위에서 본 발명에 따른 도금장치 및 방법이 실시 예를 이용하여 설명되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것이며, 제시된 실시 예를 이용하여 이 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 상기 변형 및 수정 발명에 대하여 본 발명의 범위는 제한되어서는 아니되며, 다만 아래에서 첨부되는 특허청구범위에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 전해조 내에 절연판을 설치하여 도금처리물 표면의 전하 밀도를 일정하게 유지하여 균일한 도금이 이루어질 수 있도록 할 뿐만 아니라, 전해조 바닥면에 분사노즐을 설치하여 도금 용액을 보충함과 동시에 공기를 주입하면서 전해조 내에 와류를 발생시켜 전해조 내의 모든 부분에서 금속이온농도가 균등하게 분포되도록 한다. 상기와 같은 전해조내의 금속이온의 균일성은 고속도금이 가능하도록 한다. 또한, 전해조 내에 펄스를 주입하는 음극진동장치에는 트랜스포머를 사용함으로서 균일하고 미세한 도금이 이루어지도록 하면서도 소음이 발생하지 않고 내구성이 향상된 도금 장치 및 방법을 제공하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 도금 장치에 따른 실시 예의 하나에 대한 사시도를 도시한 것이다.

도 2는 상기 도 1에 대한 측면도를 도시한 것이다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 절연판의 여러가지 실시 예를 도시한 것이며, 도 3d는 절연판의 실시 예의 하나에 대한 단면도를 도시한 것이다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 분사 노즐의 실시 예들의 평면도를 도시한 것이며, 도 4e는 상기 분사노즐에서 도금용액 및 공기가 분사되는 형태를 도시한 것이고, 도 4f는 상기 분사노즐의 단면도를 도시한 것이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 전해조 내의 역류 방지 장치를 구비한 분사 노즐의 실시 예를 도시한 것이다.

도 6a는 본 발명에 따른 도금 장치의 또 다른 실시 예를 도시한 것이며, 도 6b는 도 6a의 음극진동장치의 상세도를 도시한 것이다.

※ 주요도면부호의 설명

1 : 도금 장치 10 : 전해조 11 : 절연판

12 : 음극부스바 13 : 양극부스바 14 : 분사 노즐

20 : 도금처리물 3 : 절연판 30 : 홀

31a, 31b : 옆날개 4 : 분사 노즐 40 : 분사판

41 : 분사홀 42 : 분사 흐름

5 : 분사 노즐 50 : 받침대 54 : 역류방지장치

60 : 음극진동장치

Claims

음극 부스바 및 양극 부스바를 포함하는 전기 도금 장치에 있어서,

도금이 되는 도금 처리물 및 금속 이온 용액을 포함하는 전해조;

표면 전체에 일정한 크기의 홀(hole)이 균일하게 형성되고 상기 전해조 내의 금속이온용액 내에 설치되는 적어도 하나의 절연판;

상기 전해조의 바닥면에 설치되는 다수 개의 분사노즐을 포함하고,

상기에서 다수 개의 분사 노즐을 통하여 금속이온 용액 및 공기가 공급되는 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 절연판은 사각형,원형 또는 육각형이 되는 것을 특징으로하는 전기 도금 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 절연판의 두께는 8 내지 10mm가 되고, 절연판에 형성된 홀 사이의 중심 거리는 20 내지 60mm가 되며, 홀은 절연판을 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 관통되는 홀의 양쪽 입구면은 원뿔 형태로 형성되고, 상기 원뿔 형태의 옆면이 평면에 대하여 이루는 각은 30 내지 45도가 되는 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 절연판에는 전해조의 바닥면을 향하도록 형성된 적어도 하나의 옆날개가 설치된 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 분사 노즐의 표면은 사각형, 원형 또는 육각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 분사 노줄에는 표면의 가장 자리를 따라 적어도 하나 이상의 분사 홀(hole)이 형성된 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
청구항 7에 있어서,

상기 분사홀은 분사 노즐의 내부로 전해조 바닥면 또는 수평면에 대하여 24도 내지 45도의 각으로 경사진 형태의 분사 통로의 형태로 되는 것을 특징으로 전기 도금 장치.
청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,

상기 분사홀의 직경은 분사노즐의 표면에서 2.5φ 내지 8.5φ가 되는 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 분사 노즐은 역류방지장치를 포함하는 전기 도금 장치.
청구항 10에 있어서,

상기 역류방지장치는 원뿔 형태로서 분사 노즐의 상부에 고정되고 상기 역류 방지 장치를 관통하여 아래쪽으로 형성된 안내 지지대에 의하여 상하로 유동할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 음극부스바는 펄스를 주입하여 절연판을 진동시키기 위한 음극진동장치와 연결된 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
청구항 12에 있어서,

상기 음극진동장치는 펄스의 주입에 따라 좌우로 진동하는 두 개의 트랜스포머, 상기 두 개의 트랜스포머의 좌우 진동을 유지하기 위한 두 개의 진동막대 및 전해조의 진동을 방지하기 위하여 음극진동장치의 아래쪽에 설치된 진동방지고무를 포함하는 전기 도금 장치.
청구항 12에 있어서,

상기 펄스는 1초에 약 320개 내지 600개가 발생되는 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
음극 부스바와 양극 부스바를 포함하는 전기 도금 방법에 있어서,

표면에 다수 개의 홀이 균등하게 분포하는 적어도 하나의 절연판을 전해조의 도금 용액 내에 설치하는 단계;

전해조의 바닥면에 설치된 분사 노즐을 이용하여 도금 용액 및 공기를 공급하는 단계를 포함하고, 상기에서 분사 노즐에는 전해조 내에서 와류를 형성할 수 있는 분사 홀이 형성되고, 도금 용액과 공기의 공급은 상기 분사 홀을 통하여 이루어지면서 공기의 공급은 간헐적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 도금 방법.
청구항 15에 있어서,

상기 음극 부스바에 주기적인 펄스를 주입하기 위한 음극진동장치를 연결하여 상기 절연판이 진동하도록 하는 단계를 포함하는 전기 도금 방법.
청구항 15에 있어서,

상기 음극진동장치를 통한 펄스의 주입은 트랜스포머를 이용하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 방법.