KR20060108201A - 불용해 애노드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 도금용 불용해 애노드(1)에 관한 것이다. 더 저렴한 방식으로 제조될 수 있고 더 경제적으로 사용될 수 있는 애노드(1)를 제공하기 위하여, 본 발명은 이상 또는 다상이고, 한편으로는 애노드 기본 몸체(2) 및 다른 한편으로는 스크린(3)으로 이루어지며, 상기 애노드 기본 몸체(2)는 단일 편으로 이루어지고 강철, 스테인리스 강 또는 니켈로 이루어지는 전기도금용 불용해 애노드(1)를 제공한다.

전기도금, 불용해, 애노드, 기본몸체, 단일편, 스크린

Description

불용해 애노드{Insoluble anode}

도 1은 본 발명에 따른 판 형상 애노드의 개략적인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 막대 형상 애노드의 개략적인 단면도이다.

*주요 도면 부호의 설명*

1 : 애노드 2 : 애노드 기본 몸체

3 : 스크린 4 : 폴리프로필렌 티슈

5 : 금속 티슈 A : 거리

본 발명은 전기 도금용 불용해 애노드에 관한 것이다.

애노드 특히 전기 도금을 위한 불용해 애노드는 당해 기술 분야에 잘 알려져 있으며, 이와 같은 사실은 여기서 입증할 필요 없이 별도의 기록을 이루고 있다.

예를 들어, 구리 도금, 니켈 도금, 아연 도금 또는 주석 도금과 같은 전해 도금 방법은 용해 또는 불용해 애노드에 의하여 수행된다.

활성 애노드 시스템이라고도 불리는 용해 애노드의 경우에는 상기 애노드가 전해 동안 용액에 투입된다.

불활성 애노드 시스템이라고 불리는 불용해 애노드는 전해 동안 용액에 투입되지 않는다. 불용해 애노드는 한편으로는 캐리어 물질과 그 위에 적층된 활성층으로 불리는 코팅으로 구성된다. 여기서, 통상 티타늄, 니오븀 또는 다른 반응 캐리어 금속이 캐리어 물질로서 사용되지만, 상기 물질들을 사용하는 어떠한 경우에도 이들은 전해 조건하에서 부동이 된다. 상기 활성층 물질로서는 보통 플라티늄, 이리듐 또는 다른 값비싼 금속들과 같은 전자 전도 물질들, 이러한 성분들의 혼합 산화물 또는 이러한 성분들의 화합물이 사용된다. 여기서, 상기 활성층은 상기 캐리어 물질의 표면상에 직접 도포되거나 또는 상기 활성 물질에 대하여 이격되어 있는 기판상에 위치되도록 할 수 있다. 기판으로서는 예를 들어 티타늄, 니오븀 등과 같은 캐리어 물질로 사용가능한 물질들이 사용될 수 있다.

당해 기술 분야에 있어서, 예를 들어 브라이트너로 기능하는 첨가제를 사용하여 전기 도금 방법을 수행하고 강도 및/또는 분산을 증가시키는 것이 알려져 있다. 여기서, 첨가제로서 바람직하게는 유기 화합물들이 사용된다.

전기 도금을 수행하는 동안 예를 들어 산소나 염소와 같은 가스가 불용해 애노드에서 발생된다. 이와 같은 가스들은 전기 도금 배스 내에 함유되어 있는 첨가제의 산화를 촉진할 수 있으며, 이러한 산화는 상기 첨가제들의 부분적인 또는 심지어 완전한 분해를 야기할 수 있다. 이러한 상황은 이중적인 결점이 된다. 한편으로 상기 첨가제는 연속적으로 대체되어야하고, 다른 한편으로는 상기 첨가제의 열화 생성물이 전기도금 배스를 자주 재생 또는 순화하거나 새롭게 사용하도록 하는 문제점을 야기하며, 이는 비경제적이고 더욱이 생태학적으로도 비합리적이다.

이와 같은 문제점을 해결하고자 유럽 특허등록 제1 102 875 B1호에는 이온 교환막을 통해 캐소드로부터 상기 불용해 애노드를 분리하는 것이 이미 제안되어 있다. 이러한 디자인은 유기 화합물이 애노드로부터 격리될 수 있다는 이점을 가지며 이에 따라 첨가제의 산화를 거의 방지할 수 있게 된다. 그러나, 상기와 같은 디자인의 결점은 더 많은 장치를 필요로 한다는 것인데, 이는 전기 도금 배스가 애노드 주위로 애노드액을 보유하고 캐소드 주위로 캐소드액을 보유하는 밀폐 박스를 필요로 하기 때문이다. 그 외에도, 더 높은 텐션을 필요로 하는 점이 상기 디자인의 경제적 효율을 의심하게 한다. 그러나 무엇보다도 결정적인 결점은 유럽 특허등록 제1 102 875 B1에 의하여 제안된 용액은 예를 들어 튜브의 내부 코팅에 있어서와 같이 그 형태 내에서 애노드가 사용되는 모든 케이스에 대하여 전혀 사용될 수 없다는 것이다.

그러므로, 독일 특허공개 제102 61 493 A1호에는 애노드 기본 몸체와 스크린으로 구성되는 전기 도금을 위한 애노드를 제공하는 것이 이미 제안되어 있는데, 상기 애노드 기본 몸체는 캐리어 물질 및 활성층을 가지는 기판으로 구성되고, 상기 애노드 기본 몸체의 스크린은 애노드 기본 몸체에 거리를 두고 고정되어 있으며 상기 애노드 기본 몸체로 들어가고 나가는 성분 이동을 감소시킨다. 유럽 특허등록 제1 102 875 B1호에 따른 디자인과 대비하여, 그와 같은 애노드는 필요한 장치를 줄일 수 있도록 하며 또한 전기 도금 배스에 포함되어 있는 첨가제가 상당할 정도로 산화되지 않는다는 이점도 가진다.

그러나, 독일 특허공개 제102 61 493 A1으로부터 알려진 애노드의 결점은 매 우 비싸다는 것이다. 상기 애노드의 기본 몸체는 두 부분으로 형성되는데, 이는 제조를 위한 많은 노력을 필요로 하기 때문에 비싸다. 상기 애노드 기본 몸체는 한편으로는 캐리어 물질로 다른 한편으로는 활성층으로 구성되며, 여기서 바람직하게는 티타늄이 캐리어 물질로서 사용된다. 상기 활성층을 위한 물질로서 특히 플라티늄, 이리듐, 플라티늄 금속의 혼합 산화물 또는 다이아몬드가 사용될 수 있다. 또한 상기한 바와 같은 이유로 독일 특허공개 제102 61 493 A1호로부터 알려진 애노드는 상대적으로 비싼 것이 입증되어 있으므로, 이와 같은 애노드를 이용한 전기 도금 방법의 경제적 효율은 의심스럽다. 그러므로 현재까지의 기술에는 개선이 필요하다.

본 발명은 독일 특허공개 제102 61 493 A1호로부터 알려진 애노드에 기초하고 있지만, 본 발명의 목적은 보다 값싸게 제조되므로 더욱 경제적으로 사용될 수 있는 애노드를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적은 본 발명이 제공하는 이상(bi-phase) 또는 다상(multiphase)이고, 한편으로는 애노드 기본 몸체를 포함하고 다른 한편으로는 스크린을 포함하며, 상기 애노드 기본 몸체는 하나의 단일 편으로 제조되고 강철, 스테인리스 강 또는 니켈로 이루어지는 전기 도금용 불용해 애노드에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 애노드는 이상 또는 다상이며 한편으로는 애노드 기본 몸체 및 다른 한편으로는 스크린으로 이루어진다. 여기서, 독일 특허공개 제102 61 493 A1호로부터 알려진 애노도와 대비하여, 상기 애노드 기본 몸체는 두 부분, 즉, 캐리어 물질 및 활성층으로 구성되지 않고, 오히려 하나의 단일 편으로 제조되며, 강철, 스테인리스 강 또는 니켈로 이루어진다. 이에 따라, 본 발명에 따른 애노드는 유리하게도 제조 비용이 훨씬 저렴하고, 이에 따라 특히 알칼리 아연 또는 아연 합금 배스를 이용하는 경우 더욱 경제적인 운전이 가능하다.

놀랍게도, 알칼리 아연 및 아연 합금 배스와 또한 금 배스, 은 배스, 주석 배스, 주석 합금 배스 및 청동 배스는 활성 물질 및 활성층으로 구성된 이편(two-piece) 애노드를 필요로 하지 않으며 강철, 스테인리스 강 또는 니켈로 구성되고 단일 편으로 제조되는 애노드 기본 몸체를 가지는 상대적으로 단순한 애노드에 의하여 우수한 코팅 결과가 얻어질 수 있음이 밝혀졌다. 따라서, 본 발명에 따른 애노드의 사용은 독일 특허공개 제102 61 493 A1호로부터 알려진 애노드와 비교하여 더욱 경제적이라는 것이 입증된다.

본 발명에 따른 애노드는 이가 주석 또는 다른 용이하게 산화하는 성분들을 갖는 전해질뿐만 아니라 예를 들어 또한 고속 장치를 위한 불활성 애노드와 작동하는 전해질에 적합하다. 본 발명에 따른 애노드의 특별한 이점은 전해질에 포함되어 있는 첨가제 또는 성분들이 덜 산화되거나 전혀 산화되지 않는다는 것이며, 여기서 이가 주석의 경우에는 주석(Ⅱ) 또는 주석(Ⅳ)의 해로운 산화가 방지된다.

본 발명에 있어서 "이상 또는 다상" 애노드는 한편으로는 애노드 기본 몸체 및 다른 한편으로는 상기 애노드 기본 몸체를 위한 스크린으로 구성되는 애노드를 의미한다. 여기서, 상기 애노드 기본 몸체는 제1 상이고 상기 스크린이 제2 상이 다.

상기 애노드의 스크린은 바람직하게는 애노드 기본 몸체에 대하여 이격되어 있으며, 바람직하게는 유리 섬유 또는 미네랄 섬유인 비전도성 물질, 플라스틱 또는 금속으로 구성된다. 상기 스크린은 바람직하게는 티슈, 그리드, 네트워크 등으로 형성된다. 제1 실시예에 있어서, 상기 스크린은 티타늄으로 제조되는 그리드 또는 네트 워크로 구성된다. 제2 실시예에 있어서, 상기 스크린은 폴리프로필렌으로 제조되는 티슈로 형성된다. 바람직하게는, 두 부분으로 된 스크린이 사용되는데, 여기서 상기 스크린의 제1 부분은 티타늄으로 제조된 그리드 또는 네트워크로 형성되는 반면 상기 스크린의 제2 부분은 폴리프로필렌으로 제조되는 티슈로 형성된다. 여기서, 폴리프로필렌으로 제조되는 티슈는 한편으로는 애노드 몸체와 다른 한편으로는 티타늄으로 제조되는 그리드 또는 네트워크 사이에 위치한다. 두 부분으로 된 스크린을 가지는 애노드는 삼상(three-phase)이다.

상기 이상 또는 다상 전극 시스템은 산소에 의한 전해질의 지나친 오염 및 이에 따른 시약의 지나친 소모를 방지한다. 따라서, 본 발명에 따른 애노드와 작동하는 전기 도금 배스는 특별히 경제적이라는 것이 입증된다.

더욱이, 상기 첨가제는 예를 들어 활성 탄소 처리 또는 고전적인 산화 처리에 의하여 매우 적은 양의 산소와의 산화에 의하여 적은 정도만으로 파괴되며, 이는 상기 전해질에 필요한 순화를 상당히 지연시킨다. 이와 관련하여 수행된 테스트는 당해 분야에 알려진 전기 도금 배스와 대비하여 본 발명에 따른 애노드가 장착된 전기 도금 배스의 운전 시간이 300% 까지 증가할 수 있음을 보여준다.

본 발명은 또한 상기 언급한 특징을 제공하는 애노드가 사용되는 전기 도금 방법을 제공한다. 여기서, 석출은 바람직하게는 직류에 의하여 수행된다. 이에 따라, 특별히 미세한 결정 구조가 얻어질 수 있으며, 이는 석출된 층의 물리적인 성질을 향상시킬 수 있다. 여기서, 상기 방법은 수평 및 수직 장치 내에서 사용될 수 있다. 직류 대신에, 상기 석출은 또한 펄스류 또는 펄스 역류에 의하여 수행될 수도 있다.

본 발명은 또한 상기 언급한 특징에 따른 애노드를 구비하는 전기 도금 배스 특히 알칼리 전기 도금 배스를 제공한다. 일련의 비최종적인 실시예들로서 알칼리 아연 및 아연 합금 배스, 금 배스, 은 배스, 주석 배스, 주석 합금 배스 및 청동 배스가 전기 도금 배스로서 사용될 수 있다.

도면을 참조하는 다음의 설명에 의하여 본 발명의 다른 이점들 및 특징들을 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 판 형상 애노드의 개략적인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 막대 형상 애노드의 개략적인 단면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 애노드(1)의 부분 단면 모습을 개략적으로 나타내는 것이다. 애노드(1)는 판 형상을 가지며 스크린(3) 뿐만 아니라 애노드 기본 몸체(2)를 포함한다.

도 1에서 알 수 있듯이, 상기 스크린(3)은 상기 애노드 기본 몸체에 대하여 이격되어 있고 여기서 애노드 기본 몸체(2) 및 스크린(3) 사이의 거리는 "A"로 표시되어 있다. 적용 여하에 따라서는 애노드 기본 몸체(2) 및 스크린(3) 사이의 거 리 A는 0.01mm 및 100mm 사이로 구성될 수 있고, 바람직하게는 0.05mm 및 50mm, 더욱 바람직하게는 0.5mm 및 10mm 사이로 구성될 수 있다.

도 1의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 스크린(3)은 이편으로 형성된다. 이는 한편으로는 폴리프로필렌 티슈(4)로 다른 한편으로는 플라티늄으로 제조되는 금속 티슈(5)로 이루어진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 폴리프로필렌 티슈(4)는 한편으로는 상기 애노드 기본 몸체(2) 및 다른 한편으로는 상기 금속 티슈(5) 사이에 위치한다. 상기 금속 티슈(5)는 애노드 기본 몸체(2)에 전기적으로 전도되는 방식으로 연결될 수 있지만, 보다 명확한 도시를 위하여 도 1에는 표현하지 않았다.

도 1에 보여지는 애노드(1)는 삼상이다. 제1 상은 애노드 기본 몸체(2)에 의하여 제공된다. 제2 및 제3 상은 스크린(3)에 의하여 얻어지며, 여기서 제2 상은 상기 폴리프로필렌 티슈(4)에 의하여 형성되고 제3 상은 상기 금속 티슈(5)에 의하여 형성된다.

도 1의 예시적인 실시예에 따르면, 스크린(3)은 애노드 기본 몸체(2)의 일측 면에만 위치한다. 스크린(3)이 다른 측면, 즉, 도 1의 시트 면에 대하여 애노드 기본 몸체(2)의 좌측 상에 위치될 수 있음은 당연하다.

도 2는 본 발명에 따른 애노드(1)의 다른 예시적인 실시예를 위에서 바라본 개략적인 단면도이다. 도 2의 애노드(1)는 또한 도 1에 따른 예시적인 실시예에 대응하여 애노드 기본 몸체(2) 및 스크린(3)으로 구성되어 있다. 도 1의 예시적인 실시예와 대비하여, 도 2에 따른 애노드(1)는 판으로 형성되지 않으며 막대와 같이 단면이 원형으로 형성된다. 스크린(3)은 애노드 기본 몸체(2)를 봉투 형상으로 완 전히 둘러싸고 있다. 도 1의 예시적인 실시예와 대비하여, 도 2의 예시적인 실시예에 따른 스크린(3)은 단일 상이고 예를 들어 금속 티슈 또는 플라스틱 티슈로 구성된다. 애노드 기본 몸체(2) 및 스크린(3) 사이의 거리 A는 도 1의 예시적인 실시예에 따른 거리 A에 대응된다.

두 가지 예시적인 실시예들은 애노드 기본 몸체(2)가 단일 편으로 제조되는 공통점을 가지며, 이는 강철, 스테인리스 강 또는 니켈로 이루어진다.

본 발명에 따른 애노드는 보다 값싸게 제조되므로 더욱 경제적으로 사용될 수 있다.

Claims (17)

1. 이상 또는 다상이고,

   애노드 기본 몸체(2)와 스크린(3)을 포함하며,

   상기 애노드 기본 몸체(2)는 하나의 단일 편으로 제조되고 강철, 스테인리스 강 또는 니켈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 도금용 불용해 애노드(1).
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스크린(3)은 상기 애노드 기본 몸체(2)에 대하여 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 도금용 불용해 애노드.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스크린(3)은 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 도금용 불용해 애노드.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스크린(3)은 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 도금용 불용해 애노드.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스크린(3)은 전기적으로 비전도성 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 도금용 불용해 애노드.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스크린(3)은 상기 애노드 기본 몸체(2)에 전기적으로 전도되는 방식으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전기 도금용 불용해 애노드.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스크린(3)은 그리드, 네트워크 또는 티슈로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 도금용 불용해 애노드.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 스크린(3)은 이편으로 구성되며, 제1 편(4)이 플라스틱으로 제조되고 제2 편(5)이 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 도금용 불용해 애노드.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 스크린(3)은 이편으로 구성되며, 티타늄으로 제조되는 그리드, 네트워크 또는 티슈(5), 폴리프로필렌으로 제조되는 그리드, 네트워크 또는 티슈(4)를 포함하고, 상기 폴리프로필렌으로 제조되는 그리드, 네트워크 또는 티슈(4)는 상기 애노드 기본 몸체(2) 및 상기 티타늄으로 제조되는 그리드, 네트워크 또는 티슈(5) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기 도금용 불용해 애노드.
10. 제 1 또는 제 2 항에 따른 애노드(1)가 사용되는 전기 도금 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    직류, 펄스류 또는 펄스역류에 의하여 석출을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 방법.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 애노드(1)를 포함하는 알칼리 전기 도금 배스.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 배스는 아연 배스, 아연 합금 배스, 금 배스, 은 배스, 주석 배스, 주석 합금 배스 또는 청동 배스인 것을 특징으로 하는 알칼리 전기 도금 배스.
14. 제 13 항에 따른 알칼리 전기 도금 배스를 전기 도금용으로 사용하는 방법.
15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 스크린(3)은 폴리프로필렌으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 도금용 불용해 애노드.
16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 스크린(3)은 티타늄으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 도금용 불용해 애노드.
17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 스크린(3)은 유리 섬유 또는 미네랄 섬유 티슈로 제조되는 것을 특징으로 하는 전기 도금용 불용해 애노드.

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