KR20190002552A

KR20190002552A - 전기 도금 강판의 제조 방법 및 그 제조 장치

Info

Publication number: KR20190002552A
Application number: KR1020187033908A
Authority: KR
Inventors: 겐타로 다케다; 요시미치 히노; 소시 요시모토; 히데유키 다카하시
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2019-01-08
Also published as: KR102219717B1; US20190161880A1; EP3470553A1; US11365489B2; CN109312487A; CN109312487B; EP3470553A4; WO2017213021A1

Abstract

전기 도금 셀간에서의 강판 상에 잔존하는 도금액의 부착량을 균일하게 함으로써, 최종적으로 얻어지는 도금 두께를 균일하게 하고, 또한 미려한 표면 외관을 얻는 것을 목적으로 한다. 강판에 연속해서 전기 도금을 실시하여 전기 도금 강판을 제조하는 방법으로서, 전기 도금 셀의 강판 출측에, 강판의 폭보다 긴 폭의 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐을 강판 폭 방향으로 형성하고, 슬릿 가스 노즐로부터 강판을 향해 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.

Description

전기 도금 강판의 제조 방법 및 그 제조 장치

본 발명은, 전기 도금 강판의 제조 방법에 관한 것으로, 도금 두께가 균일하고 표면 외관이 미려한 전기 도금 강판의 제조 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.

전기 도금 강판의 제조에 있어서, 일반적인 강판의 전기 도금의 방식으로는, 수평형이나 수형 (竪型) 의 플로 셀 방식과 래디얼 셀 방식이 알려져 있다.

수평형 플로 셀 방식의 셀 구조는, 도 7 과 같이, 스트립 (강판) (1) 의 입측과 출측에는 통전 롤 (2) 이, 스트립 (1) 의 표리면에는 애노드 전극 (3) 이 각각 설치되는 구조이다. 스트립 (1) 을 수평 방향 (화살표의 방향) 으로 주행시키고, 스트립 (1) 과 애노드 전극 (3) 사이의 갭에 도금액 (4) 을 공급하여, 캐소드인 스트립 (1) 의 표리면과 애노드 전극 (3) 사이에서 통전함으로써 도금된다.

수형 플로 셀 방식의 셀 구조는, 도 8 과 같이, 스트립 (1) 을 수평 방향 (화살표의 방향) 으로 주행시키고, 스트립 (1) 의 입측에 설치되는 통전 롤 (2) 에 의해 주행 방향을 하향으로 변경한 후, 싱크 롤 (6) 에 의해 스트립 (1) 의 주행 방향을 상향으로 변경하고, 스트립 (1) 의 출측에 설치되는 통전 롤 (2) 에 의해 스트립 (1) 의 주행 방향을 수평 방향으로 변경하는 구조이다. 통전 롤 (2) 과 싱크 롤 (6) 사이에서 스트립 (1) 의 표리면에 애노드 전극 (3) 이 각각 설치되고, 스트립 (1) 과 애노드 전극 (3) 사이의 갭에 도금액 (4) 을 플로 노즐 (5) 에 의해 공급하여, 캐소드인 스트립 (1) 의 표리면과 애노드 전극 (3) 사이에서 통전함으로써 도금된다.

래디얼 셀 방식의 셀 구조는, 도 9 와 같이, 스트립 (1) 을 수평 방향 (화살표의 방향) 으로 주행시키고, 스트립 (1) 의 입측에 설치되는 통판 롤 (7) 에 의해 주행 방향을 하향으로 변경한 후, 통전 롤 (2) 에 의해 스트립 (1) 의 주행 방향을 상향으로 변경하고, 스트립 (1) 의 출측에 설치되는 통판 롤 (7) 에 의해 스트립 (1) 의 주행 방향을 수평 방향으로 변경하는 구조이다. 통전 롤 (2) 에 스트립 (1) 을 감아 도금액 (4) 중에 침지하고, 스트립 (1) 과 대향하는 원주 상에 설치된 활형의 애노드 전극 (3) 사이의 갭에 도금액 (4) 을 플로 노즐 (5) 에 의해 공급하여, 캐소드인 스트립 (1) 의 도금면과 애노드 전극 (3) 사이에서 통전함으로써 도금된다.

플로 셀 방식은, 강판 표리면을 동시에 도금할 수 있다는 이점이 있다. 래디얼 셀 방식은 편면 도금식이 된다. 그러나, 래디얼 셀 방식은 통전 롤에 스트립을 감아 주행시킴으로써, 스트립의 도금면과 애노드 전극의 거리를 가깝게 할 수 있다. 이 때문에, 전기 도금에 있어서의 저항은 작아져, 저전압으로 고전류 밀도가 얻어진다는 이점이 있다.

전기 도금에서 대표적인 전기 아연 도금의 경우, 통상적으로 5 ∼ 15 셀을 직렬로 배치시켜, 강판을 통판시키면서 연속적으로 도금 처리를 한다. 1 셀당의 도금 부착량은 1 ∼ 5 g/㎡ 으로 얇고, 이것을 적층시키는 도금 방법이고, 라인 속도나 판 폭에 따라 전류를 제어하면 되기 때문에, 폭 방향이나 길이 방향의 부착량 분포는 0.5 ∼ 1 g/㎡ 이내로 균일하게 할 수 있고, 또한 미려한 외관을 얻을 수 있는 것도 큰 특징이다. 한편, 어닐링과 아연 도금을 동일 라인에서 실시하는 연속 용융 아연 도금과 비교하면, 어닐링과 아연 도금이 다른 라인에서 처리되는 전기 도금 강판은, 가격이 비싸지기 쉽다.

그래서 최근, 전기 도금 라인의 생산성을 향상시키기 위해서, 도금 전류 밀도를 높이는 노력이나 균일성의 향상을 달성하기 위한 여러 가지의 검토가 이루어지고 있다. 통상적으로는 pH 1.5 ∼ 2.0 정도의 도금액을 사용하고, 전류 밀도는 최대 100 A/d㎡ 정도로 제조된다.

특허문헌 1 에서는, 애노드와 강판 사이의 도금액의 흐름이 폭 방향으로 균일해지도록, 강판 진행 방향과 역방향으로 도금액을 분사함과 함께, 전극의 입출측에서 도금액을 강판면에 분출하여 유출하는 도금액을 시일하면서 도금액을 강판을 향해 분사하여 도금하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2 에서는, 쿠션형의 노즐 내부를 폭 방향으로 분할하여 도금액 유량 분포를 부여하여 균일 도금을 가능하게 하는 전기 도금 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 3 에서는, 도금액을 공급하는 노즐 슬릿구가, 판 폭 중앙으로부터 판 폭 단부를 향해 서서히 커지도록 하여, 도금액의 유속을 균일하게 하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 4 에는, 전류 밀도를 상승시키기 위해서, 도금액의 pH 를 낮추어, 도금액 온도나 액 유속을 소정 조건으로 설정하는 방법이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 소59-85891호 일본 공개특허공보 소59-96293호 일본 공개특허공보 소61-099695호 일본 공개특허공보 평06-136594호

그러나, 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 방법에서는, 도금 셀 내에서의 도금 부착량을 균일하게 할 수 있어도, 셀간의 비도금 범위에 있어서 강판 표면에 잔존하는 도금액의 부착량이 불균일하면, 그 잔존하는 도금액에 의해 도금 피막이 용해되어, 도금 두께가 불균일해져 버리고, 그 결과, 최종적으로 얻어지는 도금 두께도 불균일해져 버린다. 동시에, 도금 피막의 결정 방위도 불균일해져, 외관 불균일 (백색도의 불균일) 의 원인이 된다.

또, 특허문헌 4 와 같이, 보다 전류 밀도를 높이기 위해서 도금액의 pH 를 낮추면, 셀간의 비도금 범위에 있어서, 잔존하는 도금액에 의한 도금 피막의 용해량이 증가하여, 최종적으로 얻어지는 도금 두께의 불균일과 외관 불균일이 보다 현저해진다.

본 발명은, 상기 실정을 감안하여, 전기 도금 셀간에서의 강판 상에 잔존하는 도금액의 부착량을 균일하게 함으로써, 최종적으로 얻어지는 도금 두께를 균일하게 하고, 또한 미려한 표면 외관을 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 요지는, 이하와 같다.

［1］강판에 연속해서 전기 도금을 실시하여 전기 도금 강판을 제조하는 방법으로서, 전기 도금 셀의 강판 출측에, 강판의 폭보다 긴 폭의 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐을 강판 폭 방향으로 형성하고, 상기 슬릿 가스 노즐로부터 강판을 향해 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.

［2］상기 전기 도금 셀은 수평형 플로 셀이며, 강판의 출측에 설치되는 통전 롤보다 하류측의 강판 표리면에 상기 슬릿 가스 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는［1］에 기재된 전기 도금 강판의 제조 방법.

［3］상기 전기 도금 셀은 수형 플로 셀이며, 강판의 출측에 설치되는 통전 롤의 상류측의 강판 표리면에 상기 슬릿 가스 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는［1］에 기재된 전기 도금 강판의 제조 방법.

［4］상기 전기 도금 셀은 래디얼 셀이고, 통전 롤의 하류측의 강판 표리면에 상기 슬릿 가스 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는［1］에 기재된 전기 도금 강판의 제조 방법.

［5］강판에 연속해서 전기 도금을 실시하여 전기 도금 강판을 제조하는 방법으로서, 전기 도금 셀의 강판 출측에, 스프레이 노즐을 강판 폭 방향으로 형성하고, 상기 스프레이 노즐로부터 pH 4 ∼ 7 의 용액을 강판을 향해 분사하고, 추가로 상기 스프레이 노즐의 하류측에, 강판의 폭보다 긴 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐을 강판 폭 방향으로 형성하고, 상기 슬릿 가스 노즐로부터 강판을 향해 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.

［6］상기 전기 도금 셀은, 수평형 플로 셀 또는 수형 플로 셀의 어느 것이고, 강판의 출측에 설치되는 통전 롤의 하류측의 강판 표리면에, 상기 스프레이 노즐 및 상기 슬릿 가스 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는［5］에 기재된 전기 도금 강판의 제조 방법.

［7］상기 전기 도금 셀은 래디얼 셀이고, 통전 롤의 하류측의 강판 표리면에, 상기 스프레이 노즐 및 상기 슬릿 가스 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는［5］에 기재된 전기 도금 강판의 제조 방법.

［8］상기 슬릿 가스 노즐은, 노즐 슬릿 갭이 0.3 ∼ 2.0 ㎜, 노즐 선단과 강판의 거리가 5 ∼ 100 ㎜, 분사 압력이 1 ∼ 10 ㎪ 인 것을 특징으로 하는［1］∼［7］중 어느 하나에 기재된 전기 도금 강판의 제조 방법.

［9］도금액의 pH 가 ―0.5 ∼ 1.0 인 것을 특징으로 하는［1］∼［8］중 어느 하나에 기재된 전기 도금 강판의 제조 방법.

［10］전류 밀도가 150 ∼ 1200 A/d㎡ 인 것을 특징으로 하는［1］∼［9］중 어느 하나에 기재된 전기 도금 강판의 제조 방법.

［11］전기 도금 셀 내를 연속적으로 주행하는 강판에 전기 도금을 실시하는 전기 도금 강판의 제조 장치로서, 상기 전기 도금 셀의 강판 출측에, 강판의 폭보다 긴 폭의 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐을 강판 폭 방향으로 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 장치.

［12］전기 도금 셀 내를 연속적으로 주행하는 강판에 전기 도금을 실시하는 전기 도금 강판의 제조 장치로서, 상기 전기 도금 셀의 강판 출측에, pH 4 ∼ 7 의 용액을 강판을 향해 분사하는 스프레이 노즐을 강판 폭 방향으로 구비하고, 추가로 스프레이 노즐의 하류측에, 강판의 폭보다 긴 폭의 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐을 강판 폭 방향으로 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 장치.

본 발명에 의하면, 전기 도금 셀간에서의 강판 상에 잔존하는 도금액의 부착량을 균일하게 제어할 수 있기 때문에, 최종적으로 얻어지는 도금 두께를 균일하게 하고, 또한 미려한 표면 외관을 얻는 것이 가능해진다. 또, 본 발명에 의하면, 저 pH 의 도금액을 사용하여 고전류 밀도로 도금해도, 최종적으로 얻어지는 도금 두께를 균일하게 하고, 또한 미려한 표면 외관을 얻는 것이 가능해진다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 수평형 플로 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 수형 플로 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 래디얼 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 수평형 플로 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 수형 플로 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 래디얼 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 종래의 수평형 플로 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 종래의 수형 플로 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다.
도 9 는, 종래의 래디얼 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다.

이하, 도 1 ∼ 3 을 참조하여, 본 발명의 전기 도금 방법에 대해 설명한다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 스트립 (강판) (1) 의 일방의 면을 표면, 다른 일방의 면을 이면으로 편의적으로 칭한다. 또, 본 실시형태에 있어서, 상류 (혹은 하류) 란, 강판 반송 방향에 대해 상류 (하류) 인 것을 말한다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 수평형 플로 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다. 스트립 (1) 을 수평 방향으로 주행시키고, 스트립 (1) 과 애노드 전극 (3) 사이의 갭에 도금액 (4) 을 공급하여, 캐소드인 스트립 (1) 의 도금면과 애노드 전극 (3) 사이에서 통전하여 전기 도금한다.

스트립 (1) 의 출측에, 스트립 (1) 의 폭보다 긴 폭의 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐 (8) 이 스트립 (1) 을 향해 강판 폭 방향으로 설치되어, 스트립 (1) 을 향해 가스를 분사한다.

스트립 (1) 의 출측에 설치되는 통전 롤 (2) 에 의해, 대부분의 도금액 (4) 은 막힌다. 그러나, 강판 형상이 나쁜 (예를 들어 이파상 (耳波狀) (edge wave) 등) 경우나 통전 롤 (2) 의 마모에 의해, 도금액 (4) 이 스트립 (1) 출측의 통전 롤 (2) 을 빠져나가는 경우가 있다. 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 전기 도금 셀간의 비도금 범위에 있어서, 강판 표면에 잔존하는 산성의 도금액의 부착량이 불균일하면, 그 잔존하는 도금액에 의해 도금 피막이 용해되어 도금 두께가 불균일해져 버린다. 그 결과, 최종적으로 얻어지는 도금 두께도 불균일해져 버리는 것을 알 수 있었다. 동시에, 도금 피막의 결정 방위도 불균일해져, 외관 불균일 (백색도의 불균일) 의 원인이 되는 것을 알 수 있었다.

그래서 본 발명에서는, 스트립 (1) 의 출측에 슬릿 가스 노즐 (8) 을 설치함으로써, 통전 롤 (2) 의 하류측에서 강판 표면의 도금액의 부착량을 저감시켜 균일하게 할 수 있다. 그 결과, 전기 도금 셀간의 비도금 범위에 있어서 강판 표면에 잔존하는 도금액의 액막을 균일하게 할 수 있다. 따라서, 최종적으로 얻어지는 도금 두께를 균일하게 할 수 있음과 함께, 미려한 표면 외관을 얻을 수 있다.

슬릿 가스 노즐 (8) 은, 스트립 (1) 의 폭보다 긴 폭의 분사구를 갖는다. 이것은, 스트립 전체 폭의 도금액의 액막을 균일하게 하기 위해서 필요하기 때문이다.

애노드 전극을 사이에 둔 컨덕터 롤간은, 도금액으로 채워져 있기 때문에, 슬릿 가스 노즐 (8) 은, 스트립 (1) 의 출측에 설치되는 통전 롤 (2) 보다 하류측에 설치하는 것이 바람직하다. 또, 슬릿 가스 노즐 (8) 은, 스트립 (1) 의 표리면에 각각 설치하는 것이 바람직하다. 스트립 (1) 의 표면측에 설치하는 슬릿 가스 노즐 (8) 이, 스트립 (1) 의 이면측에 설치하는 슬릿 가스 노즐 (8) 과 대향하는 위치에 있으면, 스트립 (1) 의 폭 방향 외측에 있어서, 상하의 슬릿 가스 노즐 (8) 로부터 분사되는 가스의 충돌에 의해, 도금액 (4) 이 광범위하게 비산되기 쉽다. 이 때문에, 슬릿 가스 노즐 (8) 을 스트립 (1) 의 표리면에 각각 설치하는 경우, 스트립 (1) 의 표면측에 설치하는 슬릿 가스 노즐 (8) 과 이면측에 설치하는 슬릿 가스 노즐 (8) 은, 스트립 (1) 의 길이 방향으로 100 ㎜ 이상 오프셋 (위치를 어긋나게 하여 배치) 시키는 것이 바람직하다.

도 2 는, 본 발명의 실시형태에 관련된 수형 플로 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다. 스트립 (1) 의 주행 방향을 통전 롤 (2) 에 의해 하향으로 변경하고, 스트립 (1) 과 애노드 전극 (3) 사이의 갭에, 플로 노즐 (5) 을 통하여 도금액 (4) 을 공급하여, 캐소드인 스트립 (1) 의 도금면과 애노드 전극 (3) 사이에서 통전하여 전기 도금한다.

스트립 (1) 의 출측의 도금액면보다 높은 위치에, 스트립 (1) 의 폭보다 긴 폭의 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐 (8) 이 스트립 (1) 을 향해 강판 폭 방향으로 설치되어, 스트립 (1) 을 향해 가스를 분사한다.

스트립 (1) 의 출측에 설치되는 통전 롤 (2) 에 대한 도금액 (4) 의 부착을 줄이기 위해, 통전 롤 (2) 보다 상류측에 슬릿 가스 노즐 (8) 을 설치하는 것이 바람직하다. 그러나, 슬릿 가스 노즐 (8) 의 설치 스페이스를 확보할 수 없으면, 통전 롤 (2) 보다 하류측이어도 상관없다. 또, 슬릿 가스 노즐 (8) 은, 스트립 (1) 의 표리면에 각각 설치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 강판 표리면에 설치하는 슬릿 가스 노즐 (8) 은, 상하의 슬릿 가스 노즐 (8) 로부터 분사되는 가스의 충돌에 의한 도금액의 비산을 방지하기 위해서, 스트립 (1) 의 길이 방향으로 100 ㎜ 이상 오프셋시키는 것이 바람직하다.

도 3 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 래디얼 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다. 통전 롤 (2) 에 스트립 (1) 을 감아 주행시키고, 스트립 (1) 과 애노드 전극 (3) 사이의 갭에, 플로 노즐 (5) 을 통하여 도금액 (4) 을 공급하여, 캐소드인 스트립 (1) 의 도금면과 애노드 전극 (3) 사이에서 통전하여 전기 도금한다.

슬릿 가스 노즐 (8) 은, 통전 롤 (2) 의 하류측에 설치하는 것이 바람직하다. 여기서, 스트립 (1) 의 출측에 설치되는 통판 롤 (7) 에 대한 도금액 (4) 의 부착을 줄이기 위해서, 통판 롤 (7) 보다 상류측, 즉, 통전 롤 (2) 과 스트립 (1) 의 출측에 설치되는 통판 롤 (7) 사이에 슬릿 가스 노즐 (8) 을 설치하는 것이 바람직하다. 그러나, 슬릿 가스 노즐 (8) 의 설치 스페이스를 확보할 수 없으면, 스트립 (1) 의 출측에 설치되는 통판 롤 (7) 보다 하류측이어도 상관없다. 또, 슬릿 가스 노즐 (8) 은, 스트립 (1) 의 표리면에 각각 설치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 강판 표리면에 설치하는 슬릿 가스 노즐 (8) 은, 상하의 슬릿 가스 노즐 (8) 로부터 분사되는 가스의 충돌에 의한 도금액의 비산을 방지하기 위해서, 스트립 (1) 의 길이 방향으로 100 ㎜ 이상 오프셋시키는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서는, 스트립 (1) 과 슬릿 가스 노즐 (8) 사이에 스프레이 노즐 (9) 을 설치하고, 스프레이 노즐 (9) 로부터 pH 4 ∼ 7 의 용액을 스트립 (1) 을 향해 분사하는 것이 바람직하다 (제 2 실시형태).

본 발명에서는, 스트립 (1) 의 출측에서, 스트립 (1) 과 슬릿 가스 노즐 (8) 사이에 스프레이 노즐 (9) 을 설치하고, 스프레이 노즐 (9) 로부터 pH 4 ∼ 7 의 용액을 스트립 (1) 을 향해 분사함으로써, 스트립 (1) 에 잔존하는 강한 산성의 도금액의 산성의 정도를 약하게 하여, 스트립 (1) 의 도금면을 약산성 상태로 유지한다. 이로써, 도금액에 의한 도금 피막의 용해를 억제한다. 또한, 스프레이 노즐 (9) 의 하류측에 강판의 폭보다 긴 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐 (8) 을 설치하고, 스트립 (1) 을 향해 슬릿 가스 노즐 (8) 로부터 가스를 분사함으로써, pH 4 ∼ 7 의 용액이 분사된 후의 스트립 (1) 의 표면에 부착되어 있는 잔존하는 액 (이하, 간단히 잔존액이라고 칭하는 경우도 있다. 또한 잔존액은, 스프레이 노즐 (9) 에 의해 분사되는 pH 4 ∼ 7 의 용액과, 산성의 정도가 약해진 도금액의 양방을 포함하는 액이다) 의 막 두께를 균일하게 한다. 강판 상에 잔존하는 액은 산성인 채이기 때문에, 방치해 두면 도금이 용해되어 버린다. 그 때문에, 도금 피막의 용해량이 편중되는 것을 방지하기 위해, 슬릿 가스 노즐 (8) 로부터 가스를 분사한다. 그 결과, 전기 도금 셀간의 비도금 범위에 있어서 강판 표면에 잔존하는 도금액의 액막을 균일하게 할 수 있다. 따라서, 최종적으로 얻어지는 도금 두께를 균일하게 할 수 있음과 함께, 미려한 표면 외관을 얻을 수 있다.

도 4 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 수평형 플로 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다. 스트립 (1) 을 수평 방향으로 주행시키고, 스트립 (1) 과 애노드 전극 (3) 사이의 갭에 도금액 (4) 을 공급하여, 캐소드인 스트립 (1) 의 도금면과 애노드 전극 (3) 사이에서 통전하여 전기 도금한다.

스트립 (1) 의 출측에, pH 4 ∼ 7 의 용액을 스트립 (1) 을 향해 스프레이하는 스프레이 노즐 (9) 이 폭 방향으로 복수 개 형성되어 있다. 스프레이 노즐 (9) 의 더욱 하류측에는, 스트립 (1) 의 폭보다 긴 폭의 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐 (8) 이 스트립 (1) 을 향해 강판 폭 방향으로 설치되어, 스트립 (1) 을 향해 가스를 분사한다.

스트립 (1) 에 분사하는 용액은, 스트립 (1) 에 잔존하는 산성의 도금액의 산성의 정도를 약하게 하여, 도금 피막의 용해를 방지하는 기능을 가질 필요가 있다. 따라서, 스트립 (1) 에 분사하는 용액의 pH 는 4 ∼ 7 로 한다. pH 가 4 미만에서는, 산성의 도금액의 산성의 정도를 약하게 하는 효과가 적다. 한편, pH 가 7 을 초과하면, 도금액 중의 금속 이온이 수화 (水和) 되어 수산화물이 스트립 (1) 의 표면에 생성되어, 눌린 압흔 등을 발생시킬 가능성이 높다.

스트립 (1) 에 분사하는 용액의 양은, 스트립 (1) 에 부착된 분사 후의 용액의 pH 가 1 을 초과하도록 설정할 필요가 있다. 스트립 (1) 에 부착된 분사 후의 용액의 pH 는 높은 편이 바람직하지만, 도금액 중의 금속 이온이 수화되어 수산화물이 스트립 (1) 의 표면에 생성되는 pH 보다 낮게 할 필요가 있다. 또, 슬릿 가스 노즐 (8) 에 의해 저감되는 잔존액의 양과 잔존액의 비산 상태를 고려하여, 분사하는 용액의 양을 결정할 필요가 있다.

또한, 스트립 (1) 의 표면에 남는 분사한 pH 4 ∼ 7 의 용액은 소량이기 때문에, 연접한 도금 셀 중, 하류측의 도금 셀에서 스트립 (1) 이 전기 도금될 때에는, 도금액 조성이나 pH 에 미치는 영향은 거의 무시할 수 있다.

스프레이 노즐 (9) 은, 스트립 (1) 의 전체 폭에 pH 4 ∼ 7 의 용액이 분사되면 되므로, 스트립 (1) 의 폭 방향으로 복수 설치해도 된다. 또, 스프레이 노즐 (9) 및 슬릿 가스 노즐 (8) 은, pH 4 ∼ 7 의 용액이 셀 내에 혼입되는 것을 방지하기 위해, 스트립 (1) 의 출측에 설치되는 통전 롤 (2) 보다 하류측에 설치하는 것이 바람직하다. 또, 스프레이 노즐 (9) 은, 스트립 (1) 의 표리면에 각각 설치되는 것이 바람직하고, 스트립 (1) 의 길이 방향으로 100 ㎜ 이상 오프셋시키는 것이 바람직하다.

슬릿 가스 노즐 (8) 은, 스트립 (1) 의 폭보다 긴 폭의 분사구를 갖는다. 스트립 전체 폭의 잔존액의 액막을 균일하게 하기 위해서 필요하기 때문이다.

또, 슬릿 가스 노즐 (8) 은, 스트립 (1) 의 표리면에 각각 설치하는 것이 바람직하다. 스트립 (1) 의 표면측에 설치하는 슬릿 가스 노즐 (8) 이, 스트립 (1) 의 이면측에 설치하는 슬릿 가스 노즐 (8) 과 대향하는 위치에 있으면, 스트립 (1) 의 폭 방향 외측에 있어서, 상하의 슬릿 가스 노즐 (8) 로부터 분사되는 가스의 충돌에 의해, 도금액 (4) 이 광범위하게 비산되기 쉽다. 이 때문에, 슬릿 가스 노즐 (8) 을 스트립 (1) 의 표리면에 각각 설치하는 경우, 스트립 (1) 의 표면측에 설치하는 슬릿 가스 노즐 (8) 과 이면측에 설치하는 슬릿 가스 노즐 (8) 은, 스트립 (1) 의 길이 방향으로 100 ㎜ 이상 오프셋 (위치를 어긋나게 하여 배치) 시키는 것이 바람직하다.

도 5 는, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 수형 플로 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다. 스트립 (1) 의 주행 방향을 통전 롤 (2) 에 의해 하향으로 변경하고, 스트립 (1) 과 애노드 전극 (3) 사이의 갭에, 플로 노즐 (5) 을 통하여 도금액 (4) 을 공급하여, 캐소드인 스트립 (1) 의 도금면과 애노드 전극 (3) 사이에서 통전하여 전기 도금한다.

스트립 (1) 의 출측에 스프레이 노즐 (9) 을 강판 폭 방향으로 설치하고, 스프레이 노즐 (9) 로부터 pH 4 ∼ 7 의 용액을 스트립 (1) 을 향해 분사한다. 또한, 스프레이 노즐 (9) 의 하류측에 강판의 폭보다 긴 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐 (8) 을 설치하고, 스트립 (1) 을 향해 가스를 분사한다. 스프레이 노즐 (9) 에 의해, 스트립 (1) 에 잔존하는 강한 산성의 도금액의 산성의 정도를 약하게 하여, 스트립 (1) 의 도금면을 약산성 상태로 유지하여, 도금액 (4) 에 의한 도금 피막의 용해를 억제한다. 또한, 스트립 (1) 을 향해 슬릿 가스 노즐 (8) 로부터 가스를 분사함으로써, 스트립 (1) 의 표면에 부착되어 있는 잔존액의 막 두께를 균일하게 한다. 그 결과, 전기 도금 셀간의 비도금 범위에 있어서 강판 표면에 잔존하는 도금액의 액막을 균일하게 할 수 있다. 따라서, 최종적으로 얻어지는 도금 두께를 균일하게 할 수 있음과 함께, 미려한 표면 외관을 얻을 수 있다.

또한, 스트립 (1) 에 분사하는 용액의 pH 에 대해서는, 상기 서술한 수평형 플로 셀 방식의 경우와 마찬가지로 4 ∼ 7 로 하고, 또, 용액량은 분사 후에 스트립 (1) 에 부착된 액의 pH 가 1 을 초과하도록 설정한다.

또, 스트립 (1) 의 출측의 스트립 (1) 의 표면측 (스트립 (1) 을 수평 방향으로 주행시킨 경우의 강판 상면) 에 설치되는 스프레이 노즐 (9) 의 바로 앞 (상류측) 에는, pH 4 ∼ 7 의 용액이 셀 내에 혼입되는 것을 방지하기 위해, 별도 롤 (10) 을 설치해도 된다.

또, 슬릿 가스 노즐 (8) 은, 스트립 (1) 의 표리면에 각각 설치하는 것이 바람직하다. 강판 표리면에 설치하는 슬릿 가스 노즐 (8) 은, 상하의 슬릿 가스 노즐 (8) 로부터 분사되는 가스의 충돌에 의한 도금액의 비산을 방지하기 위해서, 스트립 (1) 의 길이 방향으로 100 ㎜ 이상 오프셋시키는 것이 바람직하다.

도 6 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 래디얼 셀 방식의 전기 도금의 셀 구조를 나타내는 도면이다. 통전 롤 (2) 에 스트립 (1) 을 감아 주행시키고, 스트립 (1) 과 애노드 전극 (3) 사이의 갭에, 플로 노즐 (5) 을 통하여 도금액 (4) 을 공급하여, 캐소드인 스트립 (1) 의 도금면과 애노드 전극 (3) 사이에서 통전하여 전기 도금한다.

스프레이 노즐 (9) 은, 스트립 (1) 의 전체 폭에 pH 4 ∼ 7 의 용액이 분사되면 되므로, 스트립 (1) 의 폭 방향으로 복수 설치해도 된다. 또, 스프레이 노즐 (9) 및 슬릿 가스 노즐 (8) 은, pH 4 ∼ 7 의 용액이 셀 내에 혼입되는 것을 방지하기 위해, 스트립 (1) 의 출측에 설치되는 통판 롤 (7) 보다 하류측에 설치하는 것이 바람직하다. 또, 스프레이 노즐 (9) 은, 스트립 (1) 의 표리면에 각각 설치되는 것이 바람직하고, 스트립 (1) 의 길이 방향으로 100 ㎜ 이상 오프셋시키는 것이 바람직하다.

또한, pH 4 ∼ 7 의 용액의 종류는, 도금액 (4) 의 종류에 맞추는 것이 바람직하다. 예를 들어, 황산계의 도금액이면, pH 4 ∼ 7 로 조정한 황산을 사용하면 된다.

슬릿 가스 노즐 (8) 의 가스로는, 공기가 비용이나 환경 대책 면에서 바람직하다. 질소 가스 등의 불활성 가스의 사용도 가능하다.

슬릿 가스 노즐 (8) 의 노즐 갭 (노즐 슬릿 갭) 은, 0.3 ∼ 2.0 ㎜ 로 하는 것이 바람직하다. 0.3 ㎜ 미만이면, 도금액량 저감의 효과를 충분히 얻을 수 없게 되고, 또 비산된 도금액에 의한 노즐 막힘도 일어나기 쉬워진다. 또, 노즐 갭을 2.0 ㎜ 초과로 하면, 잉여인 가스를 분사하게 되어, 도금액이 비산되기 쉬워져, 오히려 표면 외관을 악화시켜 버린다. 또, 노즐 갭은 0.3 ∼ 1.5 ㎜ 로 하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 있어서, 슬릿 가스 노즐 (8) 의 선단과 스트립 (1) 의 거리는 5 ∼ 100 ㎜ 로 하는 것이 바람직하다. 거리가 5 ㎜ 미만이면, 슬릿 가스 노즐 (8) 과 스트립 (1) 이 접촉할 가능성이 있다. 또, 슬릿 가스 노즐 (8) 과 스트립 (1) 의 거리를 100 ㎜ 초과로 하면, 충분한 도금액 감소 효과를 얻을 수 없게 된다. 또, 슬릿 가스 노즐 (8) 과 스트립 (1) 의 거리는, 하한은 5 ㎜ 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 상한은 50 ㎜ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

슬릿 가스 노즐 (8) 의 분사 압력은, 1 ∼ 10 ㎪ 로 하는 것이 바람직하다. 1 ㎪ 보다 낮으면 도금액량 저감의 효과를 충분히 얻을 수 없게 된다. 또, 10 ㎪ 를 초과하면, 도금액이 비산되기 쉬워져, 오히려 표면 외관을 악화시켜 버린다. 슬릿 가스 노즐 (8) 의 분사 압력은, 라인 속도에 따라 변화시키는 것 (저속시는 저압, 고속시는 고압) 이 보다 바람직하다.

본 발명은, 통상적인 도금액 (pH = 1.5 ∼ 2.0) 이어도 도금 균일성이나 외관 불균일에 효과가 있다. 그러나, 전류 밀도를 보다 높게 하기 위해서, 전기 도금에 있어서의 도금액의 pH 를 ―0.5 ∼ 1.0 으로 하면, 본 발명의 효과가 보다 명확하게 나타난다.

본 발명에 있어서, 전기 도금에 있어서의 통전시의 전류 밀도는 150 ∼ 1200 A/d㎡ 인 것이 바람직하다. 전류 밀도가 150 A/d㎡ 미만이면, 통판 속도를 충분히 올릴 수 없어, 도금 셀간의 비도금 영역을 통과하는 시간이 길어져, 외관 불량이나 부착량 분포의 악화를 초래하기 쉽다. 한편, 전류 밀도가 1200 A/d㎡ 를 초과하면, 도금 피막 결정의 배향성이 변화됨으로써 도금 표면이 검어지는 "도금 버닝" 이 발생한다.

또한, 플로 셀 방식의 경우, 전류는 강판 내부를 길이 방향으로 (애노드 전극으로부터 통전 롤을 향해) 흐르기 때문에, 강판 발열의 한계라는 점에서 전류 밀도는 최대로 400 A/d㎡ 까지 상승시키는 것이 가능해진다. 또, 래디얼 셀 방식의 경우, 전류는 강판 내부를 판 두께 방향으로 흐르기 때문에, 강판 온도 상승은 거의 발생하지 않고, 전류 밀도는 최대로 1200 A/d㎡ 까지 상승시키는 것이 가능해진다.

실시예 1

이하에 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 기술적 범위는 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

도 1 ∼ 3 에 나타내는 구성을 구비하는 전기 도금 셀을 사용한 예를 본 발명예로 하여 전기 도금을 실시하여, 전기 도금 강판을 제조하였다. 스트립 (1) 은 두께 0.5 ㎜ × 폭 1000 ㎜ 의 냉연 강대를, 1.83 ∼ 5.0 m/s 의 라인 스피드로 주행시켰다. 애노드 전극 (3) 은 티탄이고, 통전면은 산화이리듐 피막이 실시되어 있고, 스트립 (1) 을 대체로 덮는 폭을 가지고 있다. 도금액 (4) 은 pH 가 상이한, 황산아연 농도가 400 g/ℓ 인 액을 60 ℃ 로 유지하여 사용하였다. 도금 부착량은, 편면의 하한을 20 g/㎡ 으로 한 조건을 설정하였다. 도금 두께는, 폭 방향 3 점을 길이 방향으로 10 회 측정한 평균치를 산출함과 함께, 도금 부착량 (g/㎡) 의 분포 (최대 ― 최소) 를 산출하였다. 도금 부착량의 분포가 2.0 g/㎡ 이내를, 도금 두께가 균일하다고 하였다.

표면 외관은, 측색계를 사용하여 부착량 측정과 동일한 지점의 L 치로 평가하고, 백색도가 높고 편차가 적은 경우를 5 (양호), 백색도가 낮고 편차가 큰 것을 1 (열등) 로 하여 5 단계로 평가하였다. 5 단계 중, 4 이상을 합격으로 하였다.

도금 조건 및 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 1 의 결과로부터, 본 발명의 전기 도금 셀을 사용하여 전기 도금을 실시한 경우, 도금 두께가 균일함과 함께, 미려한 표면 외관을 갖는다.

실시예 2

도 4 ∼ 6 에 나타내는 구성을 구비하는 전기 도금 셀을 사용한 예를 본 발명예로 하여 전기 도금을 실시하여, 전기 도금 강판을 제조하였다. 스트립 (1) 은 두께 0.5 ㎜ × 폭 1000 ㎜ 의 냉연 강대를, 2.07 ∼ 5.0 m/s 의 라인 스피드로 주행시켰다. 애노드 전극 (3) 은 티탄이고, 통전면은 산화이리듐 피막이 실시되어 있어, 스트립 (1) 을 대체로 덮는 폭을 가지고 있다. 도금액 (4) 은 pH 가 상이한, 황산아연 농도가 400 g/ℓ 인 액을 60 ℃ 로 유지하여 사용하였다. 도금 부착량은, 편면의 하한을 20 g/㎡ 으로 한 조건을 설정하였다. 스프레이 노즐 (9) 로부터 분사하는 액은, pH 를 적절히 조정한 황산을 사용하였다.

도금 두께는, 폭 방향 3 점을 길이 방향으로 10 회 측정한 평균치를 산출함과 함께, 도금 부착량 (g/㎡) 의 분포 (최대 ― 최소) 를 산출하였다. 도금 부착량의 분포가 2.0 g/㎡ 이내인 것을, 도금 두께가 균일하다고 하였다.

표면 외관은, 측색계를 사용하여 부착량 측정과 동일한 지점의 L 치로 평가하고, 백색도가 높고 편차가 적은 경우를 5 (양호), 백색도가 낮고 편차가 큰 것을 1 (열등) 로 하여, 5 단계로 평가하였다. 5 단계 중, 4 이상을 합격으로 하였다.

도금 조건 및 결과를 표 1 에 나타낸다.

표 2 의 결과로부터, 본 발명의 셀을 사용하여 전기 도금을 실시한 경우, 도금 두께가 균일함과 함께, 미려한 표면 외관을 갖는다.

1 : 스트립 (강판)
2 : 통전 롤
3 : 애노드 전극
4 : 도금액
5 : 플로 노즐
6 : 싱크 롤
7 : 통판 롤
8 : 슬릿 가스 노즐
9 : 스프레이 노즐
10 : 롤

Claims

강판에 연속해서 전기 도금을 실시하여 전기 도금 강판을 제조하는 방법으로서, 전기 도금 셀의 강판 출측에, 강판의 폭보다 긴 폭의 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐을 강판 폭 방향으로 형성하고, 상기 슬릿 가스 노즐로부터 강판을 향해 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 도금 셀은 수평형 플로 셀이며, 강판의 출측에 설치되는 통전 롤보다 하류측의 강판 표리면에 상기 슬릿 가스 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 도금 셀은 수형 (竪型) 플로 셀이며, 강판의 출측에 설치되는 통전 롤의 상류측의 강판 표리면에 상기 슬릿 가스 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 도금 셀은 래디얼 셀이고, 통전 롤의 하류측의 강판 표리면에 상기 슬릿 가스 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.
강판에 연속해서 전기 도금을 실시하여 전기 도금 강판을 제조하는 방법으로서, 전기 도금 셀의 강판 출측에, 스프레이 노즐을 강판 폭 방향으로 형성하고, 상기 스프레이 노즐로부터 pH 4 ∼ 7 의 용액을 강판을 향해 분사하고, 추가로 상기 스프레이 노즐의 하류측에, 강판의 폭보다 긴 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐을 강판 폭 방향으로 형성하고, 상기 슬릿 가스 노즐로부터 강판을 향해 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 전기 도금 셀은, 수평형 플로 셀 또는 수형 플로 셀의 어느 것이고, 강판의 출측에 설치되는 통전 롤의 하류측의 강판 표리면에, 상기 스프레이 노즐 및 상기 슬릿 가스 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 전기 도금 셀은 래디얼 셀이고, 통전 롤의 하류측의 강판 표리면에, 상기 스프레이 노즐 및 상기 슬릿 가스 노즐을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬릿 가스 노즐은, 노즐 슬릿 갭이 0.3 ∼ 2.0 ㎜, 노즐 선단과 강판의 거리가 5 ∼ 100 ㎜, 분사 압력이 1 ∼ 10 ㎪ 인 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
도금액의 pH 가 ―0.5 ∼ 1.0 인 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
전류 밀도가 150 ∼ 1200 A/d㎡ 인 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 방법.
전기 도금 셀 내를 연속적으로 주행하는 강판에 전기 도금을 실시하는 전기 도금 강판의 제조 장치로서,
상기 전기 도금 셀의 강판 출측에, 강판의 폭보다 긴 폭의 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐을 강판 폭 방향으로 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 장치.
전기 도금 셀 내를 연속적으로 주행하는 강판에 전기 도금을 실시하는 전기 도금 강판의 제조 장치로서,
상기 전기 도금 셀의 강판 출측에, pH 4 ∼ 7 의 용액을 강판을 향해 분사하는 스프레이 노즐을 강판 폭 방향으로 구비하고,
추가로 스프레이 노즐의 하류측에, 강판의 폭보다 긴 폭의 분사구를 갖는 슬릿 가스 노즐을 강판 폭 방향으로 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 도금 강판의 제조 장치.