KR20170107494A - 바의 연속 크롬 도금을 위한 생태학적 방법 및 관련 장치 - Google Patents

Abstract

금속 바, 튜브형 요소 및 유사물의 연속 크롬 도금용 방법 및 플랜트로서, 크롬 도금될 바가 노드-셀 자체를 통해 전방으로 이동하는 동안에 바 상에 크롬 도금을 형성하기 위해 고밀도의 전류와 함께 전해액이 유입되는 튜브식 톡스(torx) 형을 갖는 복수의 크롬 도금 애노드 셀을 포함하는 크롬 도금 탱크 없이 크롬 도금 장치 내서 신속하게 전방으로 이동되고, 본 장치는 축방향으로 분포된 유동으로 그리고 크롬 도금 애노드를 통해 제어되는 난류의 전해질 순환 상태로 전해액을 공급하고, 상기 플랜트는 또한 응고점강하 열 단계의 액체 제트에 의한 바의 많은 각 스테이션을 더 포함하고, 배스(bath)의 실링은 하모닉 강 스프링에 의해 보강되는 플라스틱 재료의 개스킷에 의해 보장된다. 본 플랜트는 REACH의 지침에 따라 6가 크롬 대신 3가 크롬을 사용하기에 적합한 재료(티타늄) 및 기술로 구성도는 것을 특징으로 한다. 본 플랜트는 낮은 에너지 소비의 폐쇄 사이클을 생성하므로 탁월한 패럿 효율을 생성한다.

Description

바의 연속 크롬 도금을 위한 생태학적 방법 및 관련 장치

본 발명은 6가 크롬 대신 3가 크롬의 전해 침착에 의해 바(bar)와 같은 기다란 금속 피스(piece) 상에 경질의 두꺼운 크롬을 침착하는 것에 관한 것이다.

더 구체적으로 본 발명은 환형 애노드 내부로 금속 피스를 전진시킴과 동시에 환형 애노드 내부에서 3가 크롬의 전해액을 난류로 강제 순환시키면서 연속 크롬 도금하는 공정에 관한 것이다.

크롬 도금은 철 또는 강 제품을 부식으로부터 보호하기 위해 철 또는 강 제품 상의 크롬 코팅이며, 전착된 크롬의 높은 경도로 인해 제품에 높은 내마모성을 부여한다.

본질적으로 상기 크롬 도금의 특성은 주어진 거리에 대한 미시적 균열의 수에 의존한다. 일반적으로, 고밀도의 균열을 가진 구조가 바람직한데, 응력이 낮고, 윤활력이 더 높고, 내마모성이 우수하고, 내부식성이 더 우수하기 때문이다.

또한, 각각의 크롬층의 미시적 균열의 일치의 가능성이 0이 되는 경향이 있기 때문에 균열의 불일치는 부식에 대한 더 우수한 보호 및 피복물의 더 낮은 투과성을 제공한다.

피복물의 균열의 불일치 및 더 낮은 투과성을 얻기 위해, 복수의 중첩된 침착물 또는 다층 크롬 도금이 사용된다.

현재 금속 바의 다층 크롬 도금은 6가 크롬을 사용하는 복수의 연속 공정에 의해 실현된다.

상기 공정은 크롬 도금될 피스가 침지되는 전해액이 탱크 내에 수용되어 있는 정적 유형, 또는 캐소드의 역할을 하는 크롬 도금될 바를 연속적으로 통과시키도록 되어 있는 하나 이상의 환형 애노드의 내부에서 전해액이 연속적으로 순환되는 동적 유형일 수 있다.

후자 유형의 공정의 일례는 특허 출원 MI98A002595에 보고되어 있으며, 이 특허 출원은 일련의 특정 중공 애노드의 사용을 제공하며, 이를 통해 동적으로 그리고 비난류 상태로 전진하는 바에 대해 축방향으로 전해액이 공급된다. 상기 특허 출원에서 이러한 유형의 공급 및 이러한 유형의 전극으로 인해 약 300 암페어/dm²의 전류 밀도를 사용하는 것이 가능하다고 한다.

전술한 플랜트에서 사용되는 애노드는 환형 유형이며, 평온한 주위 환경(전해액)을 결정하는 3 개의 시리즈의 구멍이 크라운을 따라 천공되어 있다.

어쨋든, 본 출원인에 의해 수행된 시험은 제 2 애노드 및 제 3 애노드에서 갈바니 프로세스는 전류 밀도가 300 암페어/dm²로부터 70 암페어/dm²로 감소된 경우를 제외하고 표시된 전류 밀도에서 활성화되지 않는 반면에 상기 높은 전류 밀도에 대해 작용하는 것은 제 1 애노드뿐임을 보여준다.

본 출원인은 6가 크롬을 사용하는 다른 공정에서와 같이 납으로 실현되는, 그리고 크롬 도금 납 셀에서 동작하는 3 개의 모든 애노드에 대해 300 암페어/dm² 이상의 전류 밀도가 사용되는 경우, 불과 1 개월 후에 고밀도의 전류에 기인되어 생성되는 고열로 인해 애노드가 변형되고, 애노드와 캐소드(바) 사이에 단락의 위험이 있으며, 3 개의 애노드가 직렬인 경우의 작업에 대해 50 암페어/dm²의 낮은 전류 밀도를 사용해야 한다는 것을 발견하였으며, 더 낮은 전류 밀도가 특정 두께의 침착에 대해 크롬 도금 애노드를 통한 바의 낮은 전진 속도를 의미하고, 이에 따라 작업 속도를 더디게 하므로 이는 상당한 제조 상의 결점을 시사함이 분명하다. 3 개의 애노드를 사용하는 것과 하나의 애노드의 사용하는 것 사이의 생산성 차이는, 실현될 수 있는 바와 같이, 66%의 산업 생산성의 감소를 의미한다.

또한, 전술한 특허 출원에 기술된 공정은 다른 공지된 공정과 마찬가지로 6가 크롬 전해액의 사용에 기초하며, 이는 한편으로 우수한 크롬 도금의 결과를 결정하며, 다른 한편으로 상당한 환경 오염을 나타낸다.

따라서, 연속 크롬 도금의 부문에서, 산업 생산성의 면에서 효율적이고, 동시에 높은 환경 지속가능성을 갖기 위해 6가 크롬의 사용을 제거하는 경질 크롬 침착 공정을 찾아야 팔 필요성이 매우 높다.

특히, 많은 국가의 법규(REACH 및 EPA)는, 입법자가 막대한 재정 부담과 점진적인 상당한 체적의 감소를 방지하기 위해 일정 기간 동안 그 사용의 연장을 허용할 수 있다고 하더라도, 2017년을 크롬 삼산화물이 금지되어야 하는 최종기한으로 설정하였다.

3가 크롬이 크롬 박막(1 마이크론 미만)의 침착을 제공하는 일부의 장식용 크롬 도금 공정을 위해 실제로 사용되지만, 오늘날 출원인에게 알려진 것에 대해서는 경질 크롬의 품질 관련 침착(약 50-60 마이크론의 두께)을 수행하는 것이 불가능하였다.

본 발명의 범위는 높은 산업 생산성 및 낮은 환경 영향 하에서 높은 전류 밀도로 동작될 수 있는 공정 및 플랜트를 제공하는 종래기술의 결점을 적어도 부분적으로 극복하는 것이다.

이 범위 및 기타 범위는 첨부된 독립 청구항 1에 기술된 특징을 갖는 본 발명에 따른 플랜트에 의해 얻어진다.

본 발명의 유리한 실시형태는 종속 청구항에 나타나 있다.

본 발명의 목적은, 바(bar)와 같은 기다란 금속 피스 상에 두꺼운 경질 크롬 피복물을 얻기 위해, 납 중공 애노드 대신에, 예를 들면, 메시 또는 미세 천공 네트(net)와 같이 고도로 천공되거나 미세 천공된 하나 이상의 백금도금된 티타늄 애노드 내에서 난류로 강제 순환되는, 크롬 전해 침착을 수반하는 Cr³⁺ 전해액의 사용에 관한 것이다. "백금도금된 티타늄"은 니오븀 또는 기타 귀금속을 사용한 도금을 포함하여 티타늄에서 수행될 수 있는 모든 유형의 도금을 말한다.

본 출원인은 고도로 천공된 백금도금된 티타늄으로 천공된 납 애노드를 대체하면 MI98A002595의 것과 같은 300 암페어/dm² 이상의 전류 밀도에서 동작되는 플랜트의 3 개의 애노드를 제조할 수 있수 있음을 발견하였다.

또한, 백금도금된 티타늄 애노드 상에서 Cr³⁺의 자발적 산화는 발생되지 않는다. 6가 크롬을 기반으로 하는 종래의 공정에서 납 또는 납과 Sn 또는 Sb의 합금에 의해 구성된 애노드는 이산화납(폴류팅 머드(polluting mud))을 이용한 산화에 의해 캐소드에서 생성되는 Cr³⁺ 이온의 크롬산(Cr⁶⁺)으로의 산화를 결정하고, 이것은 최적 침착물을 얻기 위해 Cr³⁺ 이온을 특정 값 내에 유지하기 위해 필요하다.

실질적으로 Cr³⁺의 산화를 방해하는 전극 전위를 유지할 수 있는 불용성 애노드와 함께 3가 크롬 및 불화물 촉매를 기반으로 하는 배스(bath)를 사용하는 것이 예상된다.

또한, MI98A002595와 같은 공지된 공정에서, 크기가 작은 따라서 면적이 작은 애노드가 사용되는 경우, 애노드 전류 밀도가 높아지면, 낮은 효율의 전류에서 3가 크롬의 재산화가 발생되므로, 전해질 내의 Cr³⁺의 양은 산화를 위해 점차 증가되어 최적 침착물을 악화시킨다. 이것은 애노드가 이산화납 층으로 덮이기 때문에 발생된다. 이 막이 형성되지 않으면, 그대신 3가 크롬의 재산화를 허용하지 않는 특성을 갖는 납 크로마이드 층이 나타난다.

백금도금된 티타늄 애노드는 환경 영향(Pb는 독성임)의 감소, 높은 전류 밀도 및 이에 따라 높은 침투력에서의 탁월한 작업성과 같은 일련의 장점을 제공한다.

실제로, 백금도금된 티타늄 애노드는 공지된 납 애노드보다 훨씬 더 높은 전류 밀도를 문제없이 견딜 수 있으므로 크롬 도금 배스의 더 높은 침투력을 획득하기 위해 필요한 높은 전류 밀도에서 동작하는 것이 가능하다.

또한, 백금도금된 티타늄 애노드는 공지된 납 애노드와 대조적으로 높은 전류 밀도에 대해 기하학적 형상을 변화시키지 않으므로 캐소드/애노드의 거리가 변화되지 않으며, 따라서 단락 문제 없이 애노드/캐소드의 공간을 감소시킬 수 있고, 이로써 더 균일한 침착물을 결정할 수 있다.

물화물 촉매를 함유하는 배스에서, 니오븀 백금도금된 애노드의 더 우수한 사용이 검증되었다.

백금도금된 티타늄 애노드의 사용의 추가의 장점은 미세 천공 또는 메시 형성으로 인한 구멍의 더 높은 표면 밀도에 기인되어, 높은 전류 밀도에서 동작되는 경우에 다량으로 생성되는 수소가 더 많이 배출될 수 있고, 이로써 정상적으로 요구되는 탈수소화 단계가 불필요하다는 사실에 있다.

크롬 도금 공정에서 수소의 생성이 많은 것은 캐소드의 2차 반응 때문이며, 이것은 또한 침착물과 금속 염기의 양자 모두에서 수소의 흡수를 유발하는 용액의 에어로졸의 생성을 유발하고, 본 발명에 따른 공정에서는 더 이상 필요하지 않은 추가의 탈수소화 공정(강의 탈탄)을 필요로 하는 크롬 처리된 생성물의 텐셔닝(tensioning)을 생성한다.

또한, 전술한 백금도금된 티타늄 애노드의 사용이 크롬(III) 염기의 전해액의 난류 순환과 조합하여 제공되는 것이 바람직하다는 사실로 인해 수소의 배출이 더 도움을 받는다.

실제로 높은 전류 밀도가 침착 효율 및 침착 속도를 좌우하는 배스의 온도의 즉각적 증가를 결정하므로 배스의 온도 제어가 얼마나 중요한지를 예측할 수 있다. 본 출원인은 MI98A002595에서 확인된 것과 대조적으로 천공된 전극의 내부에서 용액의 강력한 난류의 순환은, 전해액의 난류가 열교환을 향상시키기 위한 효과적 냉각을 일으키고, 후속하여 온도를 감소시키고 조절한다는 사실로 인해, 크롬의 균일한 침착을 발생시킨다는 것을 발견하였다.

250 A/dm²의 전류 밀도로 실시된 출원인에 의해 수행된 시험에서, 50℃의 온도에서, 약 2 m/s 이상의 전해질의 순환 속도가 채용될 수 있다면, 5 m/s의 전해질의 순환 속도가 적절하다는 것이 밝혀졌다.

전술한 속도는 새로운 기술의 300 A/dm²에 대조되는 50 A/dm²의 밀도의 한계 전류를 갖는 종래의 또는 전통적인 장치에서 얻어지는 속도보다 약 6 배 더 높다.

본 출원인은 온도 제어가 없으므로 특허 MI98A002595 에서 인용된 성능에 도달될 수 없다는 것을 발견하였다. 실제로, 인라인 전류가 인가되는 일련의 바는 줄(Joule) 효과로 인해 가열되고, 공기만에 의한 냉각은 시스템의 성능을 허용불가능한 방식으로 감소시키는 것을 제외하고는 약 50℃의 온도에 도달하도록 열을 신속하게 소산시키기에 충분하지 않다.

또한, 전해질의 강제 순환은 수행되는 급속 냉각 덕분에 애노드-캐소드 거리의 감소에 유리하며, 결과적으로 계면의 옴 저항의 감소를 결정한다.

이론에 국한되지 않고, 난류가 크롬 이온 또는 공정 증기의 충돌로 인한 성장 단계에서 코팅의 강력한 타격을 결정한다고 추측할 수 있다. 이 타격은 외견상으로 코팅으로부터 완벽하게 부착되지 못하게 하고, 복합체 내에서 코팅을 기계적으로 압축하여 결함이 없는 부착 코팅의 형성에 도움이 된다.

용액으로서, 3가 크롬 염기는 6가 크롬 염기로 이들을 치환하는 경향이 있고, 예를 들면, 300g/l의 Cr⁺³ 불화물 촉매를 함유한 용액, 예를 들면, 황산 스트론튬(SrSO₄) 및 칼륨 플루오로실리케이트와 같은 소량의 염에 대해 약 1.5 중량%의 농도로 나트륨 알루미늄 처리된 불화물 촉매(Na₃AlF₆ - 크리올라이트)가 첨가된 300g/l의 Cr⁺³의 용액을 들 수 있다. 촉매로서 작용하는 이들 염은 크롬의 침착을 위한 이상적 농도에 대응하는 황화물 이온 및 불화물 이온의 농도를 제공하기 위해 크롬산에서 용해도를 갖는다. 이들 염의 용해도는 크롬산의 온도 및 농도의 함수임을 염두에 두어야 한다. 이들 2 개의 파라미터는 양호한 전착 결과를 허용하기에 충분히 큰 규정된 간격 내에서 변화될 수 있다. 이러한 특징으로 상기 자동 조절 배스는 SRHR(self-regulating high speed)이라 불린다. 이는 모두 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니므로 다른 크롬(III) 기재의 배스가 사용될 수도 있다.

캐소드 상에서 생성되는 전해질 내의 3가 크롬(III)의 정확한 농도를 유지하고, 낮은 애노드 전위에 기인된 새로 산화된 3가 크롬의 백금도금된 티타늄 애노드의 무능력을 극복하기 위해, 크롬 도금 셀의 상류에 주석-안티모니 합금(Pb-Sn-Sb)의 하나 이상의 희생성 애노드가 제공되었고, 이것의 측면에는 전류의 인가로 인해 납 과산화물 흡수의 인시츄 형성과 동시에 Pb 희생성 애노드의 용해를 허용하는 수산화물 이온의 화학적 침전을 허용하기 위해 낮은 전류(50 A/dm²)에서 동작되는 독립적 정류기가 배치된다. 실제로 전류를 인가하면 희생성 애노드에서 과산화물 이온이, 그리고 캐소드에서 수소 기체가 생성된다.

수산화물 이온은 이산화납의 애노드 산화 공정을 활성화하고, 하류에 배치된 백금도금된 티타늄 애노드를 여기시켜 전기분해를 돕는다. 전해질에 첨가된 소량의 납은 납 과산화물(PbO₂)로서 백금도금된 티타늄 애노드 상에 침착되고, 이 것은 크롬산 내의 Cr³⁺의 산화를 촉매한다.

실제로 희생성 애노드에 고밀도의 전류를 인가하면 용해가 일어난다(Pb + 2H₂O → PbO₂ + 4H+ + 4e).

각각의 전류 밀도에 대해 크롬을 침착시키기 위한 최적 온도가 존재함에 주목해야 한다. 고온에서 전류 밀도를 증가시키면 경도의 증가가 나타나고, 저온에서 전류 밀도를 증가시키면 경도가 상당히 감소된다.

백금도금된 티타늄 애노드, 난류 및 3가 크롬을 사용하여 양호한 품질의 두꺼운 경질 크롬 침착을 얻을 수 있는 전기분해 조건의 바람직한 일례는 다음과 같다.

- 배스 온도 50 - 60℃;

- 전류 밀도 200 내지 500 A/dm²;

- 전해질 순환 속도 5 m/s.

특히, 300 g/l의 Cr³⁺ 및 촉매를 함유한 용액으로 모든 전류 값에 대해 얻어질 수 있는 최대 경도는 T=50℃에서 발생된다. 55℃의 온도에서, 경도는 모든 전류 밀도의 값에 대해 동등한 높이를 갖는다.

본 발명의 추가의 특징은 첨부된 도면에 도시된 순수하게 예시적인, 따라서 비제한적인 실시형태에 언급된 다음의 상세한 설명에서 더 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전체적인 크롬 도금 플랜트의 개략도이고;
도 2는 도 1의 플랜트에 설치된 개스킷의 (a) 정면도, (b) 수직 단면도, 및 (c) 사시도를 도시하고;
도 3은 본 발명에 따른 애노드의 구조의 제 1 실시형태의 확대도를 도시하고;
도 4는 도 3의 4-4 선을 따른 확대 단면도이고;
도 5는 도 1의 플랜트의 바의 투입구 및 배출구와 대응되도록 제공된 실링 시스템의 수직 단면(우측)의 개략도이고;
도 6은 도 1의 플랜트의 바의 탈지 섹션의 개략 확대도이고;
도 7은 크롬 도금될 바의 연결 접합부의 제 1 실시형태를 도시하는 종단면도이고;
도 8은 크롬 도금될 바의 연결 접합부의 제 2 실시형태를 도시하는 종단면이고;
도 9는 본 발명에 따른 애노드의 제 2 실시형태의 부분적으로 차단된 사시도이고;
도 10은 본 발명에 따른 애노드의 제 3 실시형태의 부분적으로 차단된 사시도이다.

이하에서 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 방법 및 장치(플랜트)의 특징을 설명한다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 이 플랜트는 주로 경사지거나 평면인 저면을 가질 수 있는 크롬 도금 체임버(30)를 포함하며, 이것은 체임버 자체의 내부에 위치하는, 그리고 전체적으로 참조 번호 17로 표시된, 예를 들면, 3 개의 크롬 도금의 애노드로부터 배출되는 전해액을 수집하고, 이것은 도관(36)을 통해 크롬 도금 장치의 애노드(17)로의 전해질의 공급 및 연속적 재순환을 허용하기에 충분한 양의 전해액을 수용하는 보관 리저버(29)로 운반된다.

보관 리저버(29) 내에 수용된 전해질은 리저버(29) 내의 전해질을 사전선택된 온도로 유지하기 위해 개입하는 열교환기(29')를 제어하는 온도계(T1)에 의해 감지되는 크롬 도금에 적합한 일정한 온도에 유지된다. 체임버(30)는 하나 이상의 측벽 상에는 이 체임버의 내부에서 발생되는 바의 크롬 도금 공정을 볼 수 있도록 투명 재료로 폐쇄된 넓은 윈도우가 구비되어 있고, 적절한 워터 제트는 전해질의 분출로부터 윈도우를 청정하게 유지한다.

리저버(29)에 초기에 수용된 전해질은 불화물에 의한 촉매성인 300g/l의 Cr⁺³를 함유하는 Cr(III)을 기반으로 하는 용액에 의해 구성되며, Cr(III) 기재의 다른 용액, 예를 들면, 아토테크(Atotech)의 "TriChrome? Plus" 또는 코벤티야(Coventya)의 "Tristar?"가 또한 본 플랜트 및 공정에서 사용될 수도 있다.

각각의 애노드(17)는 유입 도관(37)을 갖는 각각의 펌프(31)에 의해 전해질 용액에 공급되며, 분리된 도관을 갖는 보조 펌프(28)는 크롬 도금의 애노드(17)에 대해 각각 상유에서 크롬 도금의 체임버(30)의 입구에 배치된 주석 안티모니 및 납의 희생성 애노드(16)에 전해액을 공급하는 것을 허용하여 전해액 자체에 의해 후술하는 방식으로 애노드(17)를 통해 전해 침착 공정 중에 바 자체에의 크롬의 부착을 촉발시키는 바(27)의 애노드 활성화(전해 활성화는 공지의 공정에서 사용되는 전류의 반전과 혼동되지 않아야 함)를 유발한다.

유리하게는 상기 희생성 애노드(16)는 내부 크라운(crown) 상에 축방향 구멍을 갖는 Pb 링 형상의 구조로 실현된다.

크롬 도금 체임버(30)는, 자체의 투입벽(26) 및 자체의 바 배출벽(33)에 대응하여, 동결 플랜트로부터 오는 동결점의 하강을 수반하는 워터 제트에 의해 바의 냉각 간극 및 습하고 약산성인 공기를 포함하는 활성화 제트를 갖는 간극을 더 구비한다.

특히, 동결점 하강을 수반하는 물에 의한 전방 냉각 간극 (12), 주위 온도에서 전기분해를 위한 습하고 약산성인 에어 제트가 배치된 간극(13), 및 각각 물(저온 플랜트로부터 옴) 및 공기를 포함하는 냉각 제트를 구비하는 2 개의 후방 간극(19, 20)이 제공된다.

크롬 도금 체임버(30)의 입구측 및 출구측의 양측 상에서 바(27)를 냉각시키고, 크롬 도금를 위해 적합한 일정한 온도, 예를 들면, 50 내지 55℃의 온도에 이것을 유지하고, 바 자체에서 순환되는 전류에 의해 발생되는 줄 효과의 경우에 바(27)가 과열되는 것을 방지하기 위해 다양한 워터 제트 및 에어 제트가 적합하다.

크롬 도금 탱크(30)의 상류에서, 본 장치는 개략적으로 도시된 바 지지 롤러(24)를 포함하며, 이것에 의해 중간 접합부(70)(이하에서 상세히 설명됨)에 의해 서로 적절히 연결된 바(27)는 전방으로 이동됨과 동시에 크롬 도금 애노드(17)를 통해 전방으로 이동하는 바 상의 크롬 침착 공정의 균일성을 향상시키기 위해 회전된다.

롤러(24)에 대응하여 연속적 전류 에너지 원의 음극(캐소드 콘택)에 바를 연결하는 장치(10)가 제공되며, 이는 이동, 회전 및 전기적 연결 그룹에 의해 이동되는 전류-전송 클램프에 의해 구성되며, 이는 임의의 공구의 동시적 병진이 일정한 단계에서 수행되고, 바의 이동 중의 하나의 전기적 콘택은 이동 중인 다른 전기적 콘택이 분리된 경우에도 작동하는 "펠레그리노의 파소(Passo of the Pellegrino)"의 기계적 개념으로 작동한다.

따라서, 탈지 탱크(15) 및 바가 크롬 도금 체임버(30) 내에 진입하기 전에 탈지 용매 및/또는 표면활성제의 흔적을 제거하기 위해 물을 이용한 헹굼 탱크(14)가 배치된다.

캐소드 클램프(10)의 전방 운동은 랙 및 피니언 시스템에 의해 실행된다. 피니언은 회전 운동에 사용되는 트랜스미션 샤프트로부터 전자기 커넥터 및 풀리에 의해 운동을 수취한다. 트랜스미션 샤프트는 주파수 변환 그룹에 의해 공급되는 3상 비동기 모터에 의해 제어된다. 전류는 커넥터에 연결된 구리 클램프에 의해 크롬 도금될 바에 전송되고, 전류는 커넥터에 고정된 구리 클래딩에 의해 커넥터로 전송된다. 클램프의 폐쇄 압력은 공압식 실린더에 의해 제어된다.

이 시스템의 장점은 70 A/dm²를 초과하는 전류를 견딜수 있는데 비해, 예를 들면, 특허 MI98A002595의 것과 같은 공지된 슬라이딩 콘택은 70 A/dm²를 초과하는 전류를 견딜 수 없다는 사실에 의해 제공된다. 실제로, 더 높은 밀도, 예를 들면, 300 A/dm²에서 불안정한 연결에 기인되어 전기 아크가 형성되며, 이것은 모터의 구리 브러시(슬라이딩 콘택)와 강 바(27)의 접합을 유발하며, 이로써 제품을 완전히 손상시킨다.

본 출원인은 "펠레그리노의 파소"의 기계적 개념 및 전술한 내용으로 작동되는 구리 클램프를 이용한 연결로 인해 스파크, 분산, 표면 손상이 방지되며, 하나 이상의 콘택은 고정되어 있고, 다른 하나는 이동되고, 연속 전류에 연결된 콘택은 슬라이딩하지 않는다는 사실로 인해 높은 전류 밀도로 작동가능하다는 것을 발견하였다.

도 1에서 참조 번호 11에 의해 또한 회전 전진 콘택(10)에 대응하는 바용 냉각 에어 제트가 도시되어 있다.

크롬 도금 체임버(30)의 간극(12)의 상류에는 간극 내에 배치된 바(27)와 일선으로 보호망과 함께 표면 처리용 섹션(90)(도 1 및 도 5)이 제공된다. 상기 표면 처리는 기계식 암 및 연마제(3M Scotch-Brite^TM)를 포함한 PVC제 회전 수단(주변 속도 30m/sec)의 원형 운동 및 전기연마용 액적 공급장치에 의해 수행된다. 상기 표면 처리는 물에 0.1%로 용해된 트라이에탄올아민 85%(C₆H₁₅NO₃)에 의해 항산화 기능을 갖는 연마제에 의한 기계적 재생을 제공한다.

이 시스템의 장점은 바(27)가 환경 친화적 방법으로 크롬 도금의 라인의 외부에서 활성화(준비)됨으로써 희생성 애노드(16)가 애노드 탱크에서 단순히 하류에 배치된 백금도금된 티타늄 애노드(17)의 전기분해를 촉발시키는 기능만을 가지도록 한다는 사실에 의해 표현된다.

크롬 도금 체임버(30)의 하류에서 바의 출구 직후에는 저온 플랜트로부터 오는 워터 제트를 구비한 세척 장치(21), 제 2 전기 연결 장치(23), 및 배출되는 크롬 도금된 바를 지지하기에 적합한 제 2 롤러(34)가 구비되고, 후속 마무리 처리를 위해 적합한 약 50-70℃의 온도까지 바를 냉각시키기에 충분한 시간 동안 저온 냉각 스테이션(35) 내에 각각의 크롬 도금된 바(27)를 도입하기 위해 풀림(unscrewing) 또는 맞물림해제를 허용한다.

옴의 법칙에 따르면, 양단의 전압이 V인 전류 I의 경우, 전력 P = V*I이고, 이것은 열로 변환된다(줄 효과). 각각의 일련의 바의 동일 라인 상의 전기 콘택(23, 10)의 밀착 접촉 상태에서, 7 볼트의 약 5,000 A(총 10,000 A)가 방전되며, 이것은 저항에 의해 처리된 직경에 따라 100℃를 훨씬 초과하는 온도까지 바의 외면(외피)을 가열시키는 정도의 열량을 생성한다.

바의 온도가 수용되어야 하므로, 우리가 염두에 두는 갈바니 프로세스의 필요성을 위한 최대 50 ℃가 55℃에서 발생되며(추가의 공기 냉각 스테이션은 11 지점 및 22 지점에 배치됨), 저온 냉각수를 사용하면 온도와 함께 증가되는 열화 속도를 저하시킬 수 있고, 그 결과 공기 냉각에 비해 더 효율적이고 신속한 냉각이 얻어진다.

본 발명에 따른 크롬 도금 체임버(30) 및 장치의 추가의 특징을 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이, 체임버(30)는, 예를 들면, 증기 및 전해액의 배출을 방지하기 위해 주변 벽에 의해 완전히 실링된다. 이를 위해, 크롬 도금 체임버(30)는 리저버(29) 내에서 포화 증기 내에 포함된 크롬 전해질을 재순환시키는 퓸(fume)을 차단하는 세정기로 안내하는 도관에 의해 흡인 장치(18)에 연결된다.

크롬 도금 체임버(30)는 저면 벽(32)에 더하여 전방 벽(26) 및 후방(출구) 벽(33)을 구비하며, 이 벽은 바(27)를 통과시키기 위해 축방향으로 정렬된 넓은 개구를 구비한다. 유사한 개구들이 간극(12, 13, 19, 20)의 전방 벽에 축방향으로 정렬된 위치에 형성되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 간극과 체임버(30)의 벽 내의 바의 통과용 개구의 각각에는 바(27)의 통과를 허용하기 적합하고, 이로써 크롬 도금액의 외부로의 배출을 방지하는 충분한 실링을 보장하는 가요성 개스킷(25) 형태의 적절한 실링 수단이 제공된다.

본 장치가 상이한 직경의 바를 처리할 수 있으므로, 도 5의 실시례에 도시된 바와 같은 도 2의 실링 개스킷(25)은 추출가능한 개스킷 유지 그룹(41) 내에 배치되며, 체임버(30)의 벽에 고정된, 그리고 간극(12, 13, 19,20)(워터 제트/에어 제트가 배출되는 구멍을 개략적으로 도시하는 도 5에 도시된 구멍)에 대해 기능하는 외부 플랜지(42)에 의해 유지된다.

이러한 방식으로, 통로를 구성하는, 그리고 상이한 직경의 바를 실링하는 새로운 개스킷 팩(pack)으로 개시킷(25)을 대체하기 위해 각각의 개스킷(25)과 함께 개스킷 바디(41)를 추출할 수 있다. 각각의 "개스킷 팩"은 최대 10 가지 상이한 직경에 대해 작동할 수 있다.

도 2에 도시된 실링 개스킷은 PVC 플라스틱으로 실현되며, 개스킷 자체에 결합되는, 그리고 크롬 도금될 바의 상이한 단면에 적응되는 편리한 형상을 갖는 방사상 탄성 수단, 예를 들면, 하모니 강 스프링에 의해 편리하게 보강된다.

특히, 개스킷(25)은 가압되어 서로 접합된 2 매의 시트의 연질 PVC(101)에 의해 구성되며, 이들 사이에는 상이하게 배치되는 그리고 중심 개구를 향해 배향된 굴곡 스프링용 강 형태의 방사상 탄성 보강 수단(102, 102')이 고정된다.

각각의 개스킷(25)은 실질적으로 반경 방향을 향하는 틈새에 의해 형성된 가요성 실링 윙(wing)을 제공하며, 윙의 내연부는 바 자체의 단면보다 작은 크기의 바의 통로를 형성한다.

실질적으로 개스킷(25)의 팩은 바 또는 유사물의 연속 크롬 도금 탱크에 적합한 실링 장치를 구성한다.

상기 개스킷은 크롬 도금 탱크의 벽 상의 바아의 통로 개구에 대응하여 배치된다.

그러므로, 상기 개스킷(25)은 전해질의 난류를 허용하는 투입구 및 배출구의 양자 모두에서 셀/애노드의 실링 기관으로서 배치된다.

본 출원인에 의해 도입된 이 개스킷 시스템의 장점은 전해질 뿐만 아니라 용액으로 포화된 퓸이 작업 환경에서 누출이 없도록 완벽하게 유지되는 점이다. 예를 들면, MI98A002595에 기술된 것과 같이 종래기술에서 사용되는 "셔터(shutter)"의 유지는 크롬 도금 탱크를 완전히 실링하지 못하고, 환경 문제를 유발한다.

이하, 도 3, 도 4, 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 크롬 도금 애노드(17)의 특징을 더 상세히 설명한다.

전술한 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 참조 번호 17로 그 복합체로 표시된 크롬 도금 애노드의 구조는 바(27)의 슬라이딩 방향으로 종방향으로 연장되는 튜브형 요소(45)를 포함한다.

크롬 도금 애노드의 튜브형 요소(45)는 백금도금된 티타늄(이하, Ti Pl로 나타냄)으로 실현되고, 여기서 일반적으로 백금의 표준 두께는 5 마이크론이고, 애노드가 응력을 받는 곳에서는 20 마이크론의 백금의 두께가 보고되어 있다.

상기 튜브형 요소(45)의 저면 벽 상에는 전해액 유입용 복수의 구멍(46)이 구비되고, 이들은 크롬 도금 애노드의 전체 길이에 대해 균일하게 분포된다.

동시에, 튜브형 요소(45)의 상벽은 전해액 배출용 복수의 구멍(47)을 구비하고, 이들은 크롬 도금 애노드의 전체 길이에 대해 균일하게 배치된다.

도면에서는 구멍(46, 47)의 수가 제한되어 있으나, 실제로 구멍(46, 47)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 미세천공된 또는 망상(메시)의 튜브형 요소를 얻도록 수와 배열에서 균일하게 분포된다.

크롬 도금 애노드의 환형 요소(45)는 그 하부에서 도관(37)에 의해 리저버(29)의 펌프(31)에 연결되어 있는 전해질 흐름 분배 및 압력 균등화 체임버(48)에 의해 둘러싸여 있다. 이 체임버(48)는 튜브형 요소(45)와 유사하게 티타늄 시트에 의해 구성되고, 전류를 애노드 자체에 전달하는 양의 극성을 갖는 구리 바(49)에 연결된다.

더 구체적으로, 도시된 실시례에서, 튜브형 요소(45)는 2 개의 횡방향 격벽(50)에 의해 지지되며, 이 격벽은 크롬 도금 애노드의 튜브형 요소(45) 내의 전해액 유입 구멍(46)으로 전해액을 분배하는 하부의 폐쇄 체임버(48)와 상부 체임버를 분리하며, 상부 체임버는 상방으로 개방되어 있고, 자체의 벽 상에 튜브형 요소 자체를 넘어서 크롬 도금액의 충분한 수두(head)를 형성하기 위한 오버필링 홀(overfilling hole; 52)을 구비한다.

상부 체임버(51)가 튜브형 요소(45)의 상부 구멍(47)으로부터 배출되는 전해액을 수집하고, 크롬 도금 체임버(30)의 저면 상의 오버필링 홀(52)을 통한 오버플로에 기인되어 이것을 배출하도록 작동되지만, 하부 체임버(48)는 전해액을 유입 구멍(46)으로 균일하게 분배할 수 있으며, 이로 인해 애노드의 전체 길이에 대해 전해액이 유지될 수 있고, 흐름이 애노드 자체의 횡방향으로 저면으로부터 상면까지, 즉 바의 2 개의 반대면을 감싸도록 바(27)의 슬라이딩 방향에 실질적으로 직각인 방향으로 균일하게 안내된다. 타일과 같은 형상의 편향체(53)가 우선 흐름(preferential flow) 내로 유입되는 흐름을 편향시키기 위해, 그리고 우선 흐름의 발생을 방지하기 위해 체임버(48) 내부에 배치되어 있고, 온도계(T2)는 애노드를 통해 흐르는 전해질의 온도를 제어한다.

전해액의 분배 체임버(48)의 내부 압력, 유입 구멍(46) 및 유출 구멍(47)의 수 및 크기는 경우에 따라 변화될 수 있고, 전해액의 난류 도입 및 결과적으로 튜브형 요소(45)의 내부에서 균일한 분배를 갖는 방식으로 적절히 계산된다. 크롬 도금 전해 공정에 의해 유발되는 수소 기포가 생성될 수 있는 방향으로 저면으로부터 상면으로의 전해질의 흐름은 어쨋든 다수의 상부 구멍(47)(공지된 애노드보다 고밀도의 구멍)을 통해 기포 자체의 저항 및 배출을 완화시킨다.

백금도금된 티타늄 애노드는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 튜브형 실시례의 대안으로서 별형 톡스(starred torx; 도 10 참조)로 실현될 수 있다.

이 경우 애노드는 "2"도(degree)의 DIN 3.7035의 완전한 프레임을 구비한 인장(pulled) 시트 형태의 티타늄 지지체로 구성된다.

실질적으로 전술한 플랜트에서 사용되는 애노드는 전해액의 난류가 상기 애노드를 횡단하는 것을 보장하도록 크라운을 따라 고도로 천공된 환형 유형의 것이다.

플랜트의 재료와 관련하여, 리저버에 더하여 모든 회로부, 애노드 셀의 구조는 티타늄이다. 이것은 높은 과압 레벨 또는 높은 진공 레벨을 사용하는 경우에 더 우수한 안전성을 보장한다.

대신에 6가 크롬을 사용하는 플랜트는 대기압에 근접하는 작동 압력에서 납 셀, 납 애노드, 파이버글라스 및 PVC의 도관 및 리저버를 사용한다.

이하에서 전술한 장치에 의해 실행가능한 본 발명에 따른 연속 크롬 도금 방법을 설명한다.

크롬 도금될 바(27)는 이 바(27)의 양단부에 배치된 대응하는 나사 구멍(도 7 및 도 8)에 나사체결될 수 있는, 예를 들면, 중간 접합부에 의해 기계적 및 전기적으로 서로 연결되고, 이러한 방식으로 바는 크롬 도금 장치를 향해 전방으로 이동될 수 있으므로, 크롬 도금될 바 자체의 크기 및/또는 직경에 따라 사전결정되는 이동 속도 및 회전 속도로 그 종축선을 중심으로 회전시킨다.

이러한 방식으로 바는 일정한 속도로 전방으로 이동하여, 캐소드 콘택(10)을 통과한 다음에 탈지 스테이션(15)을 통과하고, 이곳에서 바는 세정액, 예를 들면, 표면활성제를 함유한 물, 바람직하게는 탈지 용액 LHC/3(Low Heat Cleaner 3)의 제트에 의해 세척된 다음에 헹굼 탱크(14)를 통과한다.

사용되는 탈지 용액은 3% 내지 8%의 LHC/3를 함유하지만 배스는 LHC/3의 농도가 10%일 때 고갈에 도달한다. 표면활성제로부터 오일의 분리는 잔류 표면활성제의 pH를 생물분해가능한 6.5 내지 8.5로 변화시키는 산 분해(acid rupture)에 의해 실행된다.

일반적으로 탈지 스테이션(15)은 2,000 리터의 전체 용량을 갖는 절연된 inox 강 AISI 304로 구성된다.

탈지 용액의 표면으로부터 부유하는 타르(tar)를 연속적으로 추출할 수 있는 오버필링 추출기가 또한 제공된다. 또한, 용액으로부터 탈지 수단을 분리하기 위한 필터가 또한 제공된다. 6 kW 출력의 일부의 저항(도면에 도시되지 않음)은 서모스탯으로 조절되는 80 ℃의 작동 온도까지 탈지 용액을 시동 시에 가열하기 위해 제공되며, 냉각 서펜틴(serpentine; 67)은 저온 스테이션에 연결된다.

세척 스테이션(14)에는 2 개의 바 헹굼 탱크를 갖는 전체 생산 범위를 커버하는 정도의 직경을 갖는 원주 상에 90° 마다 배치된 60° 개구를 갖는 4 개의 블레이드-형상의 노즐이 제공되고, 각각의 하나에는 역류로 공급되는 액위 제어용 플로팅(floating) 펌프가 제공된다.

특히, 도 6에 도시된 바와 같이, 탈지 스테이션(15)은 저면 상에 일정량의 탈지 용액(61)을 수용하는 폐쇄된 탱크(60)로 구성되는 것이 바람직하고, 탈지 용액은 펌프(62) 및 도관(63)에 의해 바(27)의 상측에 위치된 분사 헤드(64)에 의해 공급된다. 바(27)는 크롬 도금 체임버(30) 내의 바의 통로 개구에 대해 축방향으로 정렬된 2 개의 측벽 상에 형성된 적절한 개구를 통해 탈지 탱크(60)에 출입하고, 적절한 실링 개스킷(65, 66)(도 6)이 개스킷(25)과 동일할 수 있거나, 예를 들면, 펠트(felt)로 실현되는 종래의 개스킷일 수 있음을 예견할 수 있다.

전술한 바와 같이, 바(27)는 크롬 도금 단계에 적합한 온도로 바를 유지하기 위해 바 자체에서 순환되는 전류에 기인되는 과도한 과열을 방지하기 위해 열적으로 조절되어야 하므로 탈지 스테이션(15) 전에 냉각 에어 제트(11)가 배치된다.

또한, 탈지 액체(61)의 온도가 위험하다고 간주되는 값을 초과하여 상승하는 경우, 탈지 탱크(60)의 내부에는 액체(61) 내에 침지되는 적절한 냉각 서펜틴(67)이 제공되고, 이 서펜틴 내로 냉각 유체, 예를 들면, 적절한 수단, 예를 들면, 유체(61)의 온도를 제어하는 열 음향(thermal sound)을 갖는 유체 원(68)(저온 스테이션의 도관)으로부터의 물이 순환된다.

탈지 스테이션(15) 이후에 바(27)는 세척 탱크(14)를 통과하게 되고, 여기서 바에 워터 제트가 충돌되고, 워터 제트는 트라이에탄올아민 85%(C₆H₁₅NO₃)에 의해 항산화제 기능을 갖는 기계적 표면 재생(마모성 3MScotch-Brite^TM를 사용함)에 의해 수행되는 표면 처리(90) 전에 바를 완전히 세정시킨다. 탱크(30)의 외부의 이러한 처리는 전류 반전에 의해 일반적으로 수행되는 전해 에칭(캐소드 대신 애노드처럼 작용하는 바를 이용한 30-120 초 동안의 애노드 에칭)과 다른 물리-화학 에칭(이것은 전해 활성화가 아닌 화학적-물리적이 강조됨)으로 규정될 수 있다. 얻어진 모든 액체는 (주위 온도에서) 크롬 리저버에서 재순환된다.

장기간에 걸쳐 Cr(VI)의 염기를 갖는 종래의 크롬 도금 배스에서 극성의 반전은 전해질의 오염을 유발하고, 이것은 배스의 전도율 감소 및 침착 피처(feature)의 열화에 기인되어 전류의 수율 저하를 초래함에 주목해야 한다.

본 발명의 공정에서 대신에 양호한 부착(에칭)을 위한 조건을 생성하기 위한 바의 강의 표면 러프닝(roughening)이 바(27)의 극성 반전을 사용하지 않고 유리하게 얻어진다.

자체의 운동을 지속하면서 바(27)는 간극(12) 내에 배치된 물에 의한 저온 냉각 후에 간극(13)의 내부에서 수행되는 습하고 약산성인 공기를 이용한 표면처리를 받는다.

후속하여, 크롬 도금 체임버(30)의 내부에서, 바(27)는 축방향 구멍을 갖는 환형 희생성 애노드(16)에 펌프에 의해 공급된 전해액의 제트에 의해 처음으로 타격을 받고, 캐소드 보호를 완벽하게 하는, 그리고 후속하는 백금도금된 티타늄 애노드(17)에서 전기 분해의 촉발을 촉진하는 백금도금된 티타늄 애노드보다 덜 귀한 재료(납)로 실현된다.

또한, 바(27)에 타격되는 미세하게 세분된 전해액의 제트는, 화학적-물리적 에칭(90) 및 제트 자체의 압력의 효과와 함께, 크롬의 제 1 층이 본 장치의 애노드 또는 제 1 애노드(17)의 내부에 침착되는 경우에 이 크롬의 제 1 층의 안정한 고착을 허용하기 위해 필요한 바의 표면 활성화를 유발한다.

바의 재료의 성질은 변화될 수 있고, 전해액의 화학적 성질 외에도 표면 부식 처리가, 예를 들면, 크롬 도금될 바의 표면에 접촉하는 다양한 제트의 충격 압력 및 액체 자체의 온도와 같은 다른 요인에도 좌우될 수 있으므로 펌프(28)에 의해 공급되는 액체의 압력 및/또는 공급을 변화킬 뿐만 아니라 정확하게 제어된 온도 조건을 유지하기 위한 적절한 수단이 제공되어야 한다.

표면 활성화 영역 이후에, 바는 애노드(17) 내로 또는 일련의 애노드(17) 중 제 1 애노드 내로 진입되고, 그 각각에서 전기 갈바니 효과로 인해, 바 자체의 직경과 크롬 도금 애노드의 튜브형 요소(45)의 내경 사이의 비율 뿐만 아니라 애노드 자체에 의해 바에 공급되는 표면의 전류 밀도에 따라, 크롬 층이 실질적으로 크롬 도금 공정의 파라미터에 따라, 특히 바(27)의 전방 운동의 선속도에 따라 침착된다.

이를 위해, 예를 들면, 150 내지 500 A/dm² 이상의 높은 전류 밀도로 작동할 수 있도록, 그리고 동시에, 예를 들면, 10 내지 30 미터/시의 바의 높은 슬라이딩 속도를 유지할 수 있도록, 튜브형 요소(45)의 내경은 바(27)의 외경보다 약간(예를 들면, 5 내지 20% 이상) 큰 것이 적합한데, 이것은 바와 애노드 사이의 거리가 과도하면 크롬 도금 공정에 부정적인 결과가 얻어지기 때문이다.

바(27)의 표면과 크롬 도금 애노드의 튜브형 요소(45) 사이의 거리가 감소되면, 더 높은 암페어 및 바의 더 높은 슬라이딩 속도로의 작업이 가능한 것에 더하여, 전해액의 흐름이 저면으로부터 상면으로의 방향을 유지하는 크롬 도금 애노드의 전체 길이에 걸쳐 균일하게 분포되므로 더 규칙적인 크롬의 침착이 가능해지고, 가변 용량 공급 펌프(31)에 의해 전해액의 공급을 조절하거나 변화시킴으로써 제어된 방식으로 얻어지는 바의 냉각 효과로 인해 결국 크롬 도금 조건 및 생산성이 향상될 수 있다.

보상 체임버(전해질 유입)(46) 내부의 전해액의 압력이 대기압에 비해 훨씬 더 높으므로, 이러한 방식으로 크롬 도금 애노드의 내부의 전해액의 난류 순환이 얻어지며, 이것은 크롬의 규칙적 침착을 유발한다.

구멍(47)을 통해 튜브형 요소(45)로부터 배출되는 전해액은 오버필링 체임버(51) 내에 수집되고, 구멍(오버필링)(52)으로 넘쳐서 크롬 도금 체임버(30)의 저면 상에 수집되어 보관 리저버(29) 내로 새롭게 복귀된다.

크롬 도금 애노드 또는 크롬 도금 애노드(17)의 복합체 후에, 자체의 전방 슬라이딩을 실행하는 바(27)는 후방 간극(19) 내로 진입하여, 이곳에서 바를 냉각시킬 뿐아니라 바 자체에 부착된 잔류 전해액의 막을 분리시키는 워터 제트의 타격을 받는다.

이 간극(19)의 출구에서 바는 공냉을 위해 간극(20)을 통과하며, 이에 따라 건조된다.

바(27)는 전방으로 이동하여 환형 스프레이에 의해 저온 플랜트로부터 오는 워터 제트에 의한 냉각 스테이션(21) 내로 진입되고, 그러므로 콘택 스테이션(23) 내로 진입하기 전에 에어 제트(22)에 의해 건조되고, 공기(22)로 더 냉각되고, 그러므로 본 장치(23)(캐소드 콘택)는 전진 그룹에 의해 이동되는 전류 공급 클램프에 의해 구성되는 직류 에너지원의 음극(캐소드 콘택)에 바를 연결하는 장치(10)와 평행하다.

다음에 바는 배출 롤러(34) 상에서 전진하고, 이로부터 냉각 뱅크(bank; 35) 상에서 횡방향으로 언로딩(unloading)된다.

도 1의 일반적 구성에서, 서로 직렬로 배치된 3 개의 크롬 도금 전극(17)을 사용하는 것이 도시되어 있다. 어쨋든 전극의 수는 도시된 것으로부터 변경될 수 있다. 약 33 cm 길이의 3 개의 전극을 사용하면 바 자체의 궁극적인 굴곡에 의해 초래되는 바(27)와의 접촉의 위험이 감소되므로 일반적으로 유리하다는 것이 입증된다. 따라서 사용되는 애노드의 수에 따라 하나 이상의 중첩된 크롬 층의 침착을 단일 통로 내에서 얻을 수 있고, 크롬 층의 두께는 애노드 또는 각각의 애노드를 횡단하는 전해액의 온도 또는 공급 조건 뿐만 아니라 애노드 자체의 튜브형 요소의 내경에 실질적으로 의존한다. 그러므로, 사용의 필요성에 따라, 본 장치는 각 애노드에서 전해질의 온도 및 흐름을 충분히 조절하도록 설정될 수 있으며, 예를 들면, 바의 냉각 조건 및 크롬 도금의 조건을 변화시키는 방식으로 펌프(31)의 공급을 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 단일 통과에 의해 더 많은 층 상에 연속 크롬 도금을 수행하는 가능성은 매우 중요한데, 이는 크롬 층의 침착물에 생성될 수 있는 미시적 균열이 후속 크롬 침착물에 의해 폐쇄 및 차폐되기 때문이다. 또한, 상기 가능성은 더 두꺼운 크롬 도금 두께를 얻기 위한 공지 유형의 장치에서 필요한 바와 같은 크롬 도금 장치를 통해 동일한 바에 대해 후속 통과를 수행할 필요가 없으므로 공정 시간이 대폭적으로 감소된다.

또한, 본 발명은, 종래의 장치에 비해, 종래의 크롬 도금 장치에서 필요한 수천 리터의 전해액에 비해 분당 수십 리터 정도로 극히 적은 양의 전해액을 순환적으로 유지하는 장점을 제공한다. 이러한 방식으로 상당한 에너지 비용 및 극단적으로 감소된 공정 비용이 달성된다.

따라서, 첨부된 도면에 도시된 것으로부터, 바가 애노드 및/또는 애노드 자체를 통해 전진 하는 중에 동일 바 상에 하나 이상의 크롬 도금 층의 제어된 침착을 위해 크롬 도금 조건의 정확한 제어를 허용하도록 애노드의 원래 구조를 사용하는 극히 융통성이 큰 금속 바, 튜브형 요소 및 유사물을 위한 연속 크롬 도금 방법 및 플랜트가 제공됨이 분명하다. 전해액이 각각의 크롬 도금 애노드 내에서 저면으로부터 상면까지 횡단방향으로 흐르는 동안에 전해액의 제어된 순환 및 종방향 분배에 의한 임의의 애노드의 내부에서 바 냉각 조건 또는 크롬 도금 조건의 제어 가능성은 종래의 플랜트에서 가능했던 것보다 더 높은 전류 밀도로 작동할 수 있게 하여 생산성을 증가시킨다.

이를 위해, 본 발명의 다른 양태에 따라 크롬 도금될 표면 1 dm² 당 150 내지 500 A로 변할 수 있는 값을 갖는 본 발명에 따른 방법 및 장치에서 가능하게 되는 높은 전류 밀도를 고려하여, 넓은 표면에 걸친 전기 콘택 및 크롬 도금의 높은 전류 밀도를 허용하기에 적합한 후속 바들 사이의 특정의 기계적 및 전기적 연결 접합부가 배치되고, 또한 설명된 이 접합부는 연결된 바의 트리밍(trimming)에서 최종 평탄도 결함(planarity defect)을 보상할 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 융착 문제 및 크롬 도금될 바의 말단부에의 후속되는 접합을 종종 초래하는 종래의 접합부의 과열과 관련된 일반적인 문제가 해결된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 2 개의 바를 기계적 및 전기적으로 연결하기 위해, 변형가능한 금속 재료, 예를 들면, 크롬 도금될 바의 경도보다 어느 정도 작은 경도를 갖는 구리, 알루미늄 또는 기타 적합한 재료의 바의 단부와 접촉하는 표면을 포함하는 변형가능한 금속 재료의 중간 접합부가 사용된다.

실질적으로 접합부는 크롬 도금될 바와 동일한 직경을 갖는 원통 코어로 구성되며, 그 양단부에는 접합될 바의 대향 단부에 제공되거나 형성된 대응하는 접합 수단에 회전가능하게 착탈가능한 적절한 접합 수단이 제공된다.

이 접합 수단은 임의의 적절한 유형일 수 있고, 가능한 실시형태는 도 7의 실시례로 표시되어 있다.

도 7에서 크롬 도금될 2 개의 바(27', 27")를 연결하기 위한 본 발명에 따른 접합부(70)가 도시되어 있다. 이 접합부(70)는 바(27', 27")와 동일한 직경 또는 동일한 횡방향 치수를 갖는 중심 코어(71)를 포함하고, 이 중심 코어로부터 2 개의 바(27', 27")의 대향 단부에 축방향으로 형성된 대응하는 나사 구멍(74, 75) 내에 나사체결되기에 적합한 오른나사 및 왼나사를 반대측에 구비하는 2 개의 나사 핀(72, 73)이 돌출되어 있다.

접합부의 중심 코어(71)와 2 개의 바(27', 27")의 대향 단부 사이에는 표면들 사이의 적합 및 전기 콘택을 용이화하기 위한 구리, 알루미늄 또는 기차 변형가능한 금속 재료의 각각의 와셔(77, 78)가 설치되어 있다. 어쨋든 상기 와셔의 존재는 본 발명의 범위에 구속되지 않는다.

종래의 연결 시스템에서 바(27', 27")는 지나치게 높은 전류 밀도가 흐르는 제한된 면적의 접촉을 초래하는, 그 결과 바 자체와 접촉하는 2 개의 단부의 높은 국부 과열 및 융착이 초래될 수 있는 자체의 선단부에 대한 트리밍 또는 평탄도의 오류를 때때로 나타낼 수 있으므로, 본 발명에 따르면 접합부의 나사체결 중의 압축에 대해 부분적으로 소성 변형되기에, 그리고 전류를 통전시키기에 적합한, 크롬 도금될 강 바보다 낮은 경도를 갖는, 예를 들면, 구리, 알루미늄 또는 기타 재료의 연질 재료의 중심 코어(71)를 포함하는 접합부가 사용되므로 접합될 2개의 바의 외면에 대해 밀착 접촉되어 적응될 수 있다.

체결의 개시 및 마무리를 용이화하기 위해, 중심 코어(71) 내에 체결 공구와 맞물림되는 그루브(밀링)(76)가 형성될 수 있다. 어쨋든 동일한 결과를 얻기 위한 다른 해결책도 가능하다.

도 7에는 중심 코어와 연결될 바의 단부 사이의 나사에 의한 연결이 도시되어 있다. 어쨋든 다른 기계적 및 전기적 접촉 시스템을 제공하기 위한 다른 해결책도 가능하다.

연결될 바가, 예를 들면, 6 내지 60 mm의 소직경인 경우에, 도 7과 관련하여 설명된 것과 동등한 2 개의 바(27', 27")의 양단부에 축방향으로 형성된 대응하는 나사 구멍(74, 75) 내에 나사체결되기에 적합한 왼나사 및 오른나사를 서로 반대측에 구비한 도 8의 단일 나사 핀(72)을 연결 접합부로서 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 장점은 상당하며, 특히 다음을 포함한다.

- Cr⁶⁺ 대신 Cr³⁺를 사용함에 따른 더 높은 환경 안전성;

- 기생성 수소 반응의 제어된 통제 및 공정의 덤프 및 잔여 폐기물의 제거로 인한 완전한 환경 안정성;

- 더 높은 전류 밀도를 한 더 우수한 전류 효율(패러데이 효율);

- 더 높은 패러데이 효율 및 더 빠른 코팅 속도에 기인된 더 낮은 에너지 비용;

- 수소 포획에 기인할 수 있는 강의 취약성 없이 코팅 형태의 제어, 일정하고 균일한 제품 품질의 제어 촉진 및 우수한 내부식성으로 인한 더 높은 침착 품질;

- 더 낮은 애노드-캐소드 거리 및 이에 따라 난류의 강제 순환에 기인된 계면에서의 더 낮은 옴 저항.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 바와 같은 위에서 설명된 특정 실시형태에 제한되지 않으며, 첨부된 청구항에 정의된 바와 같이, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자의 수준에서 다양한 세부의 변경이 실시될 수 있다.

Claims (13)

1. 금속 바(27), 튜브형 요소 및 유사물의 연속 크롬 도금용 플랜트로서,
   - 상기 바의 자체의 운동 방향에서 축방향으로 정렬된 상기 바의 투입구 및 배출구를 갖는 크롬 도금 체임버(30);
   - 상기 크롬 도금 체임버(30)를 통해 전방으로 상기 바를 이동시키기 위한 수단(24);
   - 크롬 도금될 바의 경로와 축방향으로 정렬된 하나 이상의, 바람직하게는, 3 개 이상의 튜브형 크롬 도금 애노드(17) ― 상기 애노드(17)의 각각은 복수의 표면 구멍을 구비하고, 상기 크롬 도금 체임버(30) 내에 배치됨 ―;
   - 축방향 노즐용 구멍을 구비한 희생성 애노드(16);
   - 상기 튜브형 애노드(17) 및 상기 축방향 노즐을 구비한 희생성 환형 애노드(16)의 각각의 내부에서 독립적으로 크롬 도금 전해액(37, 28')을 강제 순환시키기 위한 수단(28, 31);
   - 상기 전해액(37, 28')을 수용하는 보관 리저버(29)를 포함하고,
   상기 리저버 내에 수용된 상기 전해액은 3가 크롬 염기 용액이고,
   상기 크롬 도금 체임버(30) 내에 배치된 상기 애노드(17)의 내부에서 상기 크롬 도금 전해액을 순환시키기 위한 적어도 상기 수단(31)은 상기 용액을 난류로 순환시키기에 적합하고,
   상기 크롬 도금 애노드(17)는 백금도금된 티타늄이고, 납이거나 또는 납과 Sn 또는 Sb과의 합금인 상기 희생성 애노드(16)는 상기 크롬 도금 체임버(30)의 투입구에 배치되는,
   연속 크롬 도금용 플랜트.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 크롬 도금 체임버(30) 내에 수용된 상기 백금도금된 티타늄 애노드(17)는 3 개이고, 각각은 상기 전해액의 각각의 순환 수단(31)에 의해 독립적으로 공급받는,
   연속 크롬 도금용 플랜트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 희생성 애노드(16)는 상기 전해액의 각각의 순환 수단에 의해 상기 백금도금된 애노드(17)에 의해 독립적으로 공급받는,
   연속 크롬 도금용 플랜트.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전해액의 상기 순환 수단(28) 및/또는 상기 순환 수단(31)은 가변 용량 펌프의 형태인,
   연속 크롬 도금용 플랜트.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 희생성 애노드(16)의 하류 및 상기 크롬 도금 체임버(30)의 상류에는 응고점강하를 동반하는 워터 제트에 의해 상기 바의 냉각 간극(12, 19, 20)이 제공되고, 습하고 약산성인 공기를 갖는 활성화 제트 간극(13)이 상기 냉각 간극(12)에 인접하여 제공되는,
   연속 크롬 도금용 플랜트.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 희생성 애노드(16)는 링 형상이고, 내부 크라운(crown) 상에 축방향으로 분포된 복수의 구멍을 구비하는,
   연속 크롬 도금용 플랜트.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 백금도금된 티타늄 애노드(17)는 상기 희생성 애노드(16)의 구멍의 표면 분포에 비해 절대적으로 더 높은 구멍(47)의 표면 분포를 갖는,
   연속 크롬 도금용 플랜트.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 백금도금된 티타늄 애노드(17)는 메시(mesh)로 실현되며, 원형, 타원형 또는 톡스-스텔라형(torx-stellar)의 횡단면을 갖는,
   연속 크롬 도금용 플랜트.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 크롬 도금 체임버(30), 상기 냉각 간극(12, 19, 20) 및 상기 약산성 활성화 간극(13)은 도관에 의해 흡인 장치(18)에 접속되는,
   연속 크롬 도금용 플랜트.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 크롬 도금 체임버(30), 상기 냉각 간극(12, 19, 20) 및 상기 약산성 활성화 간극(13)의 전방 벽들의 축방향으로 정렬된 부분에서, 상기 바의 입구 및 출구와 대응하여, 반경방향 탄성 수단에 의해 보강된 적어도 가요성 개스킷(25)을 포함하는 실링 요소가 제공되는,
    연속 크롬 도금용 플랜트.
11. 바 또는 유사물의 연속 크롬 도금 탱크용 실링 장치(25)로서,
    크롬 도금 탱크(30)의 벽(26; 33) 상의 바의 통로 개구에 대응하는 실링 개스킷을 포함하고, 각각의 개스킷(25)은 서로 접합된 연질 플라스틱 재료의 2 매의 시트(101)로 구성되고, 중심 개구 및 가요성 실링 윙(sealing wing)을 구비하며, 상기 실링 윙은 실질적으로 반경 방향으로 향하는 틈새에 의해 형성되며, 상기 윙의 내연부는 상기 바 자체의 단면보다 더 작은 크기의 상기 바의 통로를 형성하며, 각각의 개스킷(25)은 상기 중심 개구를 향하여 배향된 굴곡 스프링의 형태의 탄성 보강 수단을 포함하는,
    연속 크롬 도금 탱크용 실링 장치.
12. 금속 바(27), 튜브형 요소 및 유사물의 연속 크롬 도금 방법으로서,
    전해액이 유입되는 제 1 항 내지 제 11 항에서 한정된 바와 같은 적어도 튜브형 및 중공형의 크롬 도금 애노드(17)를 통해 크롬 도금될 바를 전방으로 운동시키는 단계를 포함하고, 상기 크롬 도금 애노드(17)에 난류로 순환되는 상기 전해액을 공급하고, 상기 전해액은 6가 대신 3가 크롬 염기인,
    연속 크롬 도금 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 플랜트로서,
    상기 크롬 도금될 바는 접합될 바들의 대향 단부의 나사 구멍(74) 내에 나사체결되도록 축방향으로 연장되는 중간 접합부(70) 또는 나사 핀(72)에 의해 서로 기계적 및 전기적으로 연결되고, 상기 중간 접합부 또는 나사 핀은 전도성 금속, 예를 들면, 구리로 실현되는,
    플랜트.

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