KR20150141270A - 초음파 도금 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 도금 시스템에 관한 것으로서, 도금을 수행하는 과정에서 도금의 특성을 향상시키고 도금의 두께편차 등이 최소화될 수 있도록 초음파 발생장치를 이용하여 교반의 특성을 극대화할 수 있도록 한 초음파 도금 시스템을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 전해액이 채워지는 도금조; 상기 도금조 내 전해액 속에 설치되고 피도금물을 포함하는 음극; 상기 도금조 내 전해액 속에 설치되고 피도금물에 덮어씌울 도금물질로 이루어진 금속판을 포함하는 양극; 및 상기 도금조 내 전해액 속에 설치되고 초음파를 발생시키는 초음파 발생장치;를 포함하고, 상기 음극 및 양극, 초음파 발생장치가 도금조 내에서 수평방향으로 정해진 거리를 두고 배치되며, 상기 초음파 발생장치가 피도금물을 향해 초음파를 발생시키도록 초음파 발생장치와 피도금물이 서로 마주보도록 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 도금 시스템이 개시된다.

Description

초음파 도금 시스템{Ultrasonic electroplating system}
본 발명은 초음파 도금 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도금을 수행하는 과정에서 도금의 특성을 향상시키고 도금의 두께편차 등이 최소화될 수 있도록 초음파 발생장치를 이용하여 교반의 특성을 극대화한 초음파 도금 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 도금(plating)은 물체의 표면 상태를 개선할 목적으로 다른 물질의 얇은 층으로 피복하는 것을 말하며, 보통 물체의 표면을 매끄럽게 하거나 마모 혹은 부식 등으로부터 보호하기 위하여 또는 외관, 전기적, 전자적, 물리적, 화학적 성능을 향상시키기 위하여 도금을 실시한다.
예로, 금속이나 플라스틱의 표면에 순 금속이나 합금 등 다른 금속의 얇은 층을 입혀 도금을 하고 있으며, 오늘날 보통 도금이라고 하면 전기도금(electroplating)을 가리킨다.
이러한 도금은 전자부품 및 자동차부품 등에 있어서 매우 중요한 기술로, 도금의 특성은 부품의 품질을 좌우하게 된다.
전기도금은 도금할 물체인 피도금물을 음극으로, 덮어씌울 금속을 양극으로 하여 두 전극을 전해액에 담그고 전원공급장치를 연결하여 실시하는데, 이때 전해액은 덮어씌울 금속을 이온으로 포함하는 용액을 사용한다.
전기도금의 방법에는 배치 플레이팅(batch plating) 방법과 배럴 플레이팅(barrel plating) 방법 등이 있으며, 배치 플레이팅 방법은 전해조 내부의 전해액으로서 도금용액에 양극과 음극을 설치하고 전원공급장치로부터 도금용 전류를 양극으로 흘려줌에 의해 음극의 표면에 원하는 도금층을 전착시키는 방법이다.
이 방법에서는 전해액의 교반 방법에 의존적이므로 교반 방법에 따라 도금층의 표면 특성 및 도금층 물성이 달라지며, 교반 효과의 불균일이 가장 큰 문제점으로 알려져 있고, 적합한 교반장치를 찾기가 어렵다.
반면, 배럴 플레이팅 방법은 음극 자체를 회전시켜 교반을 하는 방법으로, 전해조에 설치된 양극이 원통형으로 구비되어 그의 내부에 회전 구동되는 음극이 내장되어 있는 구조를 가지며, 양극의 내부와 외부에서 전해액의 유동이 원활하지 못해 전해액의 농도 구배가 발생하는 문제점이 알려져 있다.
한편, 도금의 품질을 좌우하는 요소 중의 하나는 도금을 위한 장비, 즉 전기도금 시스템으로, 전기도금 시스템은 전원공급장치와 전극, 그리고 교반장치를 포함하며, 이 중에서 교반장치는 도금의 속도 및 균일성과 물성을 좌우하는 매우 중요한 구성요소이다.
종래의 교반장치로는 피도금물 아래에 공기를 공급하거나 노즐 등을 통해 액을 공급하여 교반하는 장치가 널리 사용되고 있다.
그러나, 종래의 교반장치에서는 아래에서 위로 공기 또는 액을 공급하게 되므로 전해조 내 하부와 상부에서 교반의 차이가 발생할 수 있고, 그로 인해 피도금물의 상하 부분 사이에 도금의 불균일 현상이 발생할 수 있다.
또한, 액의 교반을 강하게 하면 피도금물의 흔들림 현상 등으로 인해 도금의 균일성이 저하될 수 있고, 액의 교반 부적합 등으로 인해 도금 표면에 피트(pit) 등의 결함이 발생할 수 있다.
액을 하부에서 상부 방향이 아닌 피도금물 방향으로 직접 공급하여 교반하는 방법이 있지만, 액이 분사되어 피도금물에 직접 닿게 되면 액이 닿는 부분과 그렇지 않은 부분 사이에 도금 물성의 차이가 발생하는 문제가 있다.
또한, 초음파를 조사하는 방법이 있으며, 초음파를 이용하는 방법은 초음파를 피도금물의 아래에서 상방으로 조사하게 되므로 공기 또는 액을 공급하는 교반 방법과 동일한 문제점을 가진다.
그 밖에 피도금물을 강하게 회전시켜 이 와류를 이용하여 교반의 효과를 극대화시키는 방법이 있으나, 이는 피도금물의 회전을 위한 부가적인 장치 구성이 추가로 필요하며, 전극의 설계도 다시 해야 할 뿐만 아니라 설비가 매우 고가라는 문제점을 가지고 있다.
전기도금 시스템과 관련한 선행기술문헌으로서, 한국 공개특허 제10-2002-0068915호(2002.8.28.공개)에는 내부에 도금체가 수납되는 배럴과, 배럴을 도금 용액 내부에서 소정의 속도로 회전시키기 위한 회전수단과, 배럴 내에 도금체와 동시에 수납되어 도금용액과 함께 교반혼합되는 다수개의 더미 전극을 포함하여 이루어진 배럴형 전기 도금장치 및 이를 이용한 도금방법을 개시하고 있다.
또한, 한국 공개특허 제2003-0033421호(2003.5.1.공개)에는 전해조 내부의 전해액에 양극과 음극을 설치하고 전원공급장치로부터 도금용 전류를 양극으로 흘려주어 음극의 표면에 원하는 도금층을 전착시킬 때 전해액을 물리적 교반과 초음파를 동시에 사용하여 교반하는 초음파를 이용한 전기도금장치 및 그 방법을 개시하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 도금을 수행하는 과정에서 도금의 특성을 향상시키고 도금의 두께편차 등이 최소화될 수 있도록 초음파 발생장치를 이용하여 교반의 특성을 극대화할 수 있도록 한 초음파 도금 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 도금된 피도금물의 품질 향상과 도금의 전류밀도를 상승시켜 생산성을 향상시킬 수 있고, 도금 두께편차 등의 최소화를 통하여 도금의 원가절감 및 환경부하를 줄일 수 있도록 한 초음파 도금 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 도금에 있어서 피도금물의 다양한 형상 및 크기에 대응할 수 있고, 다양한 도금 제품에 적용 가능한 초음파 도금 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예에 따르면, 전해액이 채워지는 도금조; 상기 도금조 내 전해액 속에 설치되고 피도금물을 포함하는 음극; 상기 도금조 내 전해액 속에 설치되고 피도금물에 덮어씌울 도금물질로 이루어진 금속판을 포함하는 양극; 및 상기 도금조 내 전해액 속에 설치되고 초음파를 발생시키는 초음파 발생장치;를 포함하고, 상기 음극 및 양극, 초음파 발생장치가 도금조 내에서 수평방향으로 정해진 거리를 두고 배치되며, 상기 초음파 발생장치가 피도금물을 향해 초음파를 발생시키도록 초음파 발생장치와 피도금물이 서로 마주보도록 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 도금 시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 상기 도금조는 음극과 양극, 초음파 발생장치 간의 수평방향 거리가 조절될 수 있도록 양극과 초음파 발생장치의 위치를 수평방향으로 이동 및 조절 가능하게 고정하는 위치조절구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 위치조절구조는, 상기 도금조의 양 측벽 내측면에 상하로 길게 형성되고 도금조 내 수평방향으로 일정 간격 배치되는 복수 개의 가이드홈으로 구성되고, 상기 초음파 발생장치에서 초음파 진동자가 고정된 지지판과, 양극에서 도금물질의 금속판이 고정된 지지판의 양 측단부위가 상기 복수 개 가이드홈 중 선택된 가이드홈에 삽입되어 결합됨으로써 초음파 발생장치와 양극의 위치 조절 및 고정이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양극의 지지판 상단부가 폭 방향으로 확장된 구조로 되어 있고, 상기 확장된 부분이 도금조 양 측벽 위에 걸리어 지지되는 상태로 확장된 부분 하측의 지지판 양 측단부위가 가이드홈 내측에 삽입되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도금조 내 일측으로부터 수평방향을 기준으로 음극, 초음파 발생장치, 양극의 순으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도금조 내 일측으로부터 수평방향을 기준으로 음극, 양극, 초음파 발생장치의 순으로 배치되고, 상기 음극과 초음파 발생장치 사이에 배치되는 양극은 초음파 발생장치로부터 발생한 초음파가 통과하여 음극의 피도금물에 도달할 수 있도록 메쉬망 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 초음파 발생장치는 도금조에 탈부착 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도금조에는 산화방지코팅층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산화방지코팅층은 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말을 도금조에 코팅하여서 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 초음파 도금 시스템에 의하면, 도금을 수행하는 과정에서 초음파 발생장치를 음극의 피도금물과 마주보도록 배치함으로써 교반의 특성을 극대화할 수 있고, 도금의 물성 향상과 도금 두께편차 등의 최소화를 달성할 수 있게 된다.
또한, 도금된 피도금물의 품질 향상은 물론 도금의 전류밀도를 상승시켜 생산성을 향상시킬 수 있고, 도금 두께편차 등의 최소화를 통하여 도금의 원가절감 및 환경부하를 줄일 수 있게 된다.
또한, 초음파 발생장치를 탈부착 방식으로 도금조 내에 설치하므로 도금에 있어서 피도금물의 다양한 형상 및 크기에 대응할 수 있고, 나아가 다양한 도금 제품에 적용 가능하므로 설비 투자비 또한 절감하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 도금 시스템을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 도금 시스템의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 도금 시스템의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 도금 시스템의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 도금 시스템에서 양극을 도시한 사시도이다.
도 6a, 도 6b, 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 도금 시스템의 평면도, 선 'A-A'를 따라 취한 단면도, 선 'B-B'를 따라 취한 단면도이다.
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 초음파 도금 시스템을 적용하였을 때 도금 두께 변화를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 도금을 수행하는 과정에서 도금의 특성을 향상시키고 도금의 두께편차 등이 최소화될 수 있도록 초음파 발생장치를 이용하여 교반의 특성을 극대화할 수 있도록 한 초음파 도금 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 도금된 피도금물의 품질 향상과 도금의 전류밀도를 상승시켜 생산성을 향상시킬 수 있고, 도금 두께편차 등의 최소화를 통하여 도금의 원가절감 및 환경부하를 줄일 수 있도록 한 초음파 도금 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 도금에 있어서 피도금물의 다양한 형상 및 크기에 대응할 수 있고, 다양한 도금 제품에 적용 가능한 초음파 도금 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
이를 위해, 본 발명에서는 초음파 발생장치와 피도금물을 마주보게 배치하여 교반 특성이 극대화될 수 있도록 하고, 초음파 발생장치를 도금조에서 탈부착 가능한 구조로 설치한다.
이와 더불어, 도금조 내에서 구성요소들 간 거리, 즉 초음파 발생장치와 양극(anode), 음극(cathode) 사이의 거리를 도금 조건에 따라 조절할 수 있도록 초음파 발생장치와 양극의 위치를 수평방향으로 이동 및 조절 가능하게 고정하는 위치조절구조를 구비한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 도금 시스템을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 도금 시스템의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 도금 시스템의 정면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 도금 시스템의 측면도이다.
또한, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 도금 시스템에서 양극을 도시한 사시도이다.
또한, 도 6a, 도 6b, 도 6c는 초음파 발생장치와 양극의 위치 이동 및 조절을 통해 초음파 발생장치와 양극, 음극 사이의 거리를 조절할 수 있도록 하는 도금조 내 위치조절구조를 좀더 명확히 보여주기 위한 도면으로, 도 6a는 초음파 도금 시스템의 평면도, 도 6b는 도 6a의 선 'A-A'를 따라 취한 단면도, 그리고 도 6c는 도 6a의 선 'B-B'를 따라 취한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 초음파 발생장치(130), 양극(120), 음극(110)이 설치되고 전해액인 도금액이 채워지는 도금조(101)가 구비되며, 도금조와 함께 도금된 피도금물의 제품을 수세하기 위해 물이 채워지는 수세조(102)가 구비된다.
도금조(101)에는 내부의 전해액을 펌프를 통해 흡입하여 배관을 통해 다시 도금조로 순환시키는 순환시스템(103), 그리고 순환되는 전해액을 여과하기 위한 여과기(104), 순환되는 전해액을 노즐을 통해 분사하여 물리적으로 도금조 내 전해액을 교반하기 위한 액공급기(도 6a 및 도 6c에서 도면부호 105임)가 구비된다.
여과기(104)는 전해액이 순환되는 배관에 설치되는 것으로, 전해액으로부터 이물질을 제거하기 위한 여과부재를 내장하고 있으며, 펌프를 통해 도금조(101)로부터 흡입되어 압송되는 전해액이 상기 여과기(104)를 통과하여 여과된 후 도금조로 재공급된다.
이때, 전해액은 배관을 통해 액공급기(105)로 공급된 뒤 액공급기의 노즐을 통해 도금조(101) 내 아래에서 상방으로 분사되어 재공급되며, 이러한 전해액의 분사 및 공급을 통해 도금조 내 전해액의 유동을 발생시켜 전해액인 도금액을 물리적으로 교반시키고, 이를 통해 전해액을 균일하고 일정하게 유지시킨다.
한편, 피도금물(113)에 덮어씌울 도금물질로 이루어진 금속판(123)을 포함하는 양극(120), 초음파 발생장치(130), 그리고 피도금물(113)을 포함하는 음극(110)이 도금조(101) 내에서 도금 조건에 따라 정해지는 거리를 두고 배치된다.
즉, 도금조(101) 내에서 그 일측으로부터 수평방향을 기준으로 피도금물(113)이 고정된 음극(110), 초음파 발생장치(130), 도금물질의 금속판(123)을 포함하는 양극(120)의 순으로 배치되고, 이때 음극(110)과 초음파 발생장치(130), 양극(120)이 도금 조건에 따라 수평방향으로 필요한 거리를 두고 배치되는 것이다.
특히, 본 발명에 따른 초음파 시스템에서 교반의 특성이 극대화될 수 있도록 초음파 발생장치(130)와 음극(110)의 피도금물(113)이 서로 마주보게 배치된다.
상기 양극(120)은 도 5에 나타낸 바와 같이 전해액에 대해 불용성인 지지판(121), 지지판(121) 상단에 결합되는 급전 부스바(122), 그리고 피도금물에 덮어씌울 금속의 도금물질로 이루어지고 지지판(121)에 고정되는 금속판(123)이 조립된 구성을 가진다.
상기 양극(120)의 급전 부스바(122)는 전원공급장치(미도시)가 연결되는 부분으로, 상기 급전 부스바(122)를 통해 전원공급장치로부터 전류를 인가받을 수 있도록 되어 있다.
이와 함께 음극(110) 역시 지지판(111), 지지판(111) 상단에 결합되는 통전 부스바(112), 그리고 지지판(111)에 고정되는 피도금물(113)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 음극(110)은 도금조(101) 내 일측에 고정 설치되며, 양극(120)과 마찬가지로 전해액에 담겨진 상태에서 전원공급장치가 연결될 수 있도록 지지판(111)의 상단부에 통전 부스바(112)가 설치된다.
또한, 초음파 발생장치(130)는 지지판(131)에 초음파 진동자(132)가 설치되어 전원 인가시 초음파를 발생시킬 수 있도록 구성되며, 초음파를 음극(110)의 피도금물(113)을 향해 발생시키도록 설치된다.
위에서 도금조(101) 내에 음극(110), 초음파 발생장치(130), 양극(120)의 순으로 배치됨을 설명하였으나, 도 6a 내지 도 6c와 같이 음극(110), 양극(120), 초음파 발생장치(130)의 순으로 설치하는 것도 가능하며, 이 경우 초음파 발생장치(130)에서 발생한 초음파가 양극(120)을 통과하여 음극(110)의 피도금물(113)까지 원활하게 도달할 수 있도록 초음파 발생장치(130)와 음극(110) 사이에 위치되는 양극(120)은 메쉬(mesh)망 구조로 구성될 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 초음파 발생장치와 음극의 피도금물을 서로 마주보도록 대향 배치하여 초음파 발생장치에서 발생한 초음파가 음극의 피도금물의 도금면에 작용할 수 있도록 한다.
한편, 초음파 발생장치(130)와 양극(120)은 도금조(101) 내에서 수평방향으로 위치를 이동시켜 고정할 수 있도록 되어 있는데, 도금조(101) 내에서 초음파 발생장치 및 양극의 위치 이동과 조절을 통하여 초음파 발생장치(130)와 양극(120), 음극(110) 사이의 수평방향 거리가 도금 조건에 따라 임의로 조절 및 설정될 수 있도록 되어 있다.
초음파 발생장치(130)와 양극(120)의 위치 조절을 위한 위치조절구조에 대해 설명하면, 초음파 발생장치와 양극의 위치 조절을 위한 위치조절구조는 도금조(101)의 마주보는 양 측벽 내측면에 복수 개의 가이드홈(101a)들을 상하로 길게 형성하여서 구성될 수 있다.
상기 가이드홈(101a)들은 초음파 발생장치(130)와 양극(120)의 지지판(131,121) 양 측단부위가 슬라이드 방식으로 삽입되어 결합될 수 있도록 형성되며, 특히 도금조(101) 내 수평방향을 따라 일정 간격으로 배치되도록 형성된다.
이때, 양극(120)의 지지판(121) 상단부는 폭 방향으로 확장된 구조로 형성될 수 있으며, 확장된 부분(121a)이 도금조(101) 양 측벽 위에 걸리어 지지되는 상태로 확장된 부분 하측의 지지판(121) 측단부위가 가이드홈(101a) 내측으로 삽입 및 하방으로 슬라이드되어 결합될 수 있도록 되어 있다.
이러한 방식으로 초음파 발생장치(130)와 양극(120)이 복수 개의 가이드홈(101a) 중 선택된 가이드홈에 결합되면 그 위치가 조절된 상태로 도금조(101) 내에 고정될 수 있게 된다.
도금 조건에 따라 초음파 발생장치(130)와 양극(120), 음극(110) 간의 거리를 고려하여 가이드홈(101a)을 선택한 후, 선택된 각각의 가이드홈(101a)에 초음파 발생장치(130)의 지지판(131) 양 측단부위와 양극(120)의 지지판(121) 양 측단부위를 삽입하여 도금조(101) 내에 설치하는 것이다.
또한, 초음파 발생장치(130)를 상기와 같이 가이드홈(101a)을 통해 도금조(101) 내에 탈부착 가능하게 설치하게 되면, 피도금물의 크기 및 형상에 따라 초음파 발생장치를 용이하게 교체할 수 있는 이점이 있다.
이와 같이 초음파 발생장치(130)를 도금조(101)에 탈부착 방식으로 조립할 수 있도록 할 경우, 피도금물의 다양한 형상 및 크기에 대응할 수 있으며, 나아가 다양한 도금 제품에 적용 가능해지므로 설비의 투자비를 절감하는 것이 가능해진다.
이러한 방법으로 초음파 발생장치(130)와 양극(120)을 도금조(101) 내에서 수평방향 위치를 임의로 조절하여 고정하며, 이를 통해 초음파 발생장치(130)와 양극(120), 음극(110) 사이의 거리를 도금 조건에 따라 원하는 만큼 조절할 수 있게 된다.
물론, 도금시에는 초음파 발생장치(130)와 양극(120), 음극(110)을 서로 간의 거리가 조절된 상태로 도금조(101) 내 전해액 내에 위치시킨 뒤, 양극(120)과 음극(110)에 전원공급장치를 연결하여 양극(120)을 통해 도금용 전류를 인가하고, 이와 동시에 초음파 발생장치(130)의 초음파 진동자(132)에도 구동 전원을 인가하여 초음파를 발생시킬 수 있도록 한다.
도금이 이루어지는 동안 전원공급장치를 통해 도금용 전류를 인가해주면, 양극(120)에서는 지지판(121)에 고정된 금속판(123)의 물질이 산화되어 금속 이온이 전해액으로 용출되고, 음극(110)에서는 모여 있던 전자와 전해액의 금속 이온이 만나 환원 반응이 일어나면서 피도금물이 도금물질의 얇은 층으로 덮히게 되는 도금이 이루어지게 된다.
이때, 초음파 발생장치(130)에서 발생하는 초음파 에너지에 의해 도금의 특성(도금의 물성 및 두께편차 등)이 향상될 수 있으며, 더불어 초음파 에너지에 의해 미세한 기포가 제거되거나 도금의 밀착력이 향상될 수 있다.
또한, 초음파 발생장치(130)에서 발생하는 초음파는 피도금물(113)의 도금면 굴곡에 따라 도금이 되는 균일 전착성이 향상될 수 있도록 하는데, 본 발명에서는 초음파 발생장치(130)를 양극(120) 및 음극(110)과 대향되게, 즉 서로 마주보도록 설치함으로써 피도금물(113)의 도금면에 대하여 전체적으로 일정 거리에서 균일하게 초음파를 전달할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에서 도금조(101) 내에 상하 수직방향으로 삽입되는 초음파 발생장치(130)의 지지판(131)에 초음파 진동자(132)를 부착하여 피도금물(113)의 도금면과 마주보면서 위치하도록 배치함으로써 초음파의 캐비테이션에 의한 도금 표면의 활성을 최대화할 수 있고, 도금의 두께편차 등이 최소화되면서 도금의 원가 절감 및 환경부하를 줄이는데 기여할 수 있게 된다.
참고로, 도 7과 도 8은 본 발명에 따른 초음파 도금 시스템(100)을 적용하였을 때 도금 두께 변화를 측정한 결과를 나타내는 도면으로, 도 7은 도금 시간에 따른 도금 두께 변화를 나타내고 있으며, 도 8은 초음파 교반 유무, 즉 동일한 도금 조건에서 초음파 발생장치(130)의 온/오프에 따른 도금 두께 변화를 나타내고 있다.
한편, 바람직한 실시예에서, 도금조(101)의 표면, 적어도 도금조의 내측면에는 산화방지코팅층을 형성시킬 수 있다.
도금조(101)에 세라믹 코팅을 하는 이유는 부식 방지가 주목적이다. 세라믹 코팅은 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다.
이 코팅층은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 도금조(101)에 코팅된다.
산화크롬(Cr2O3)은, 금속 내부로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(Passivity Layer)의 역할을 함으로써 녹이 잘 슬지 않도록 하는 역할을 한다.
이산화티타늄(TiO2)은, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아서 백색안료로 많이 이용된다. 또한 굴절율이 높아서 고굴절율의 세라믹스에도 많이 이용되고 있다. 그리고 광촉매적 특성과 초친수성의 특성을 갖는다. 이산화티타늄(TiO2)은, 공기정화 작용, 항균작용, 유해물질 분해작용, 오염방지 기능, 변색 방지기능의 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다. 이러한 이산화티타늄(TiO2)은, 코팅층이 도금조(101)에 확실하게 피복되도록 하며, 도금조에 부착된 이물질을 분해, 제거하여 도금조의 손상을 방지시킨다.
여기서, 산화크롬(Cr2O3)과 이산화티타늄(TiO2)을 혼합하여서 사용할 경우, 이들의 혼합 비율은, 산화크롬(Cr2O3) 96∼98중량%에 이산화티타늄(TiO2) 2∼4중량%가 혼합되는 것이 바람직하다.
산화크롬(Cr2O3)의 혼합비율이 96∼98중량%보다 적을 경우, 고온 등의 환경에서 산화크롬(Cr2O3)의 피복이 파괴되는 경우가 종종 발생되었으며, 이에 따라 도금조(101)에 대한 녹방지 효과가 급격이 저하되었다.
이산화티타늄(TiO2)의 혼합비율이 2∼4중량%보다 적을 경우, 이를 산화크롬(Cr2O3)에 혼합하는 목적이 퇴색될 정도로 이산화티타늄(TiO2)의 효과가 미미하였다. 즉, 이산화티타늄(TiO2)은 도금조(101)에 부착되는 이물질을 분해, 제거하여서 도금조(101)가 부식되거나 손상되는 것을 방지시키는데, 그 혼합비율이 2∼4중량%보다 작을 경우, 부착된 이물질을 분해하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
따라서 도금조(101)에 내산화성이 뛰어난 코팅층이 형성되므로 도금조(101)가 산화되는 것이 방지되고, 도금조(101)의 산화 방지에 의해 도금 시스템의 수명이 연장되어서 유지 보수비가 절감되는 효과가 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
100 : 초음파 도금 시스템 101 : 도금조
101a : 가이드홈 102 : 수세조
103 : 순환시스템 104 : 여과기
105 : 액공급기 110 : 음극
111 : 지지판 112 : 통전 부스바
113 : 피도금물 120 : 양극
121 : 지지판 121a : 확장된 부분
122 : 급전 부스바 123 : 금속판
130 : 초음파 발생장치 131 : 지지판
132 : 초음파 진동자

Claims (4)

  1. 전해액이 채워지는 도금조;
    상기 도금조 내 전해액 속에 설치되고 피도금물을 포함하는 음극;
    상기 도금조 내 전해액 속에 설치되고 피도금물에 덮어씌울 도금물질로 이루어진 금속판을 포함하는 양극; 및
    상기 도금조 내 전해액 속에 설치되고 초음파를 발생시키는 초음파 발생장치;를 포함하고,
    상기 음극 및 양극, 초음파 발생장치가 도금조 내에서 수평방향으로 정해진 거리를 두고 배치되며,
    상기 초음파 발생장치가 피도금물을 향해 초음파를 발생시키도록 초음파 발생장치와 피도금물이 서로 마주보도록 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 도금 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 도금조는 음극과 양극, 초음파 발생장치 간의 수평방향 거리가 조절될 수 있도록 양극과 초음파 발생장치의 위치를 수평방향으로 이동 및 조절 가능하게 고정하는 위치조절구조를 가지고;
    상기 위치조절구조는,
    상기 도금조의 양 측벽 내측면에 상하로 길게 형성되고 도금조 내 수평방향으로 일정 간격 배치되는 복수 개의 가이드홈으로 구성되며, 상기 초음파 발생장치에서 초음파 진동자가 고정된 지지판과, 양극에서 도금물질의 금속판이 고정된 지지판의 양 측단부위가 상기 복수 개 가이드홈 중 선택된 가이드홈에 삽입되어 결합됨으로써 초음파 발생장치와 양극의 위치 조절 및 고정이 이루어지도록 하며;
    상기 양극의 지지판 상단부가 폭 방향으로 확장된 구조로 되어 있고, 상기 확장된 부분이 도금조 양 측벽 위에 걸리어 지지되는 상태로 확장된 부분 하측의 지지판 양 측단부위가 가이드홈 내측에 삽입되도록 한 것을 특징으로 하는 초음파 도금 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 도금조 내 일측으로부터 수평방향을 기준으로 음극, 초음파 발생장치, 양극의 순으로 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 도금 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 도금조 내 일측으로부터 수평방향을 기준으로 음극, 양극, 초음파 발생장치의 순으로 배치되고, 상기 음극과 초음파 발생장치 사이에 배치되는 양극은 초음파 발생장치로부터 발생한 초음파가 통과하여 음극의 피도금물에 도달할 수 있도록 메쉬망 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 도금 시스템.
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