KR20190061799A

KR20190061799A - 전주 도금 장치

Info

Publication number: KR20190061799A
Application number: KR1020170160541A
Authority: KR
Inventors: 이동은; 이재곤; 김종권; 정관호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-06-05
Also published as: TW201925547A; WO2019107740A1; KR102045630B1; TWI666346B

Abstract

본 발명은 전해액을 원활히 공급하는 공급기구를 포함하는 전주 도금 장치를 제공하는 것으로, 일실시예로 금속박을 전착시키는 드럼형상의 회전 음극, 상기 회전 음극의 원주면 형상을 따라서 배치되는 양극, 및 상기 회전 음극 하부에서 전해액을 공급하는 전해액 공급기구를 구비하는 전주 도금 장치로서, 상기 전해액 공급기구는 전해액이 공급되는 공급부 위쪽에 폭방향으로 연장하는 가이드를 구비하며, 상기 가이드는 공급부 중앙에서 상방으로 연장하는 제 1 연장부와 상기 제 1 연장부에 연결되며 상기 회전 음극과 상기 양극 사이의 유통로의 상류측 및 하류측으로 연장하는 제 2 연장부를 포함하는 전주 도금 장치를 제공한다.

Description

전주 도금 장치{Electroforming Device}

본 발명은 전주 도금 방식으로 금속박판을 연속적으로 제조하는 장치에 관한 것이다.

금속박판은 판재상태의 금속을 원하는 두께까지 연속적으로 압연하거나 또는 금속이온을 회전하는 음극 드럼에 전착시키는 방법을 통해 제조된다. 압연을 통해 금속박판을 제조하는 경우, 두께를 더이상 얇게 만들 수 없는 한계가 존재하는 반면, 전주도금 방식은 20μm 이하의 초극박 생산이 가능하므로 금속이온을 음극 드럼에 균일하게 전착시킬 수 있다면 압연 방식으로는 제조가 불가능한 초극박의 금속 시트를 생산할 수 있다.

도 1은 전주도금 방식으로 금속박판을 연속적으로 제조하는 설비의 개략도인데, 드럼형의 회전 음극(1)과 동심 원호의 양극(2)이 일정 간격으로 배치되고, 전해조(7) 안에서 하나 이상의 금속이온(철, 구리, 니켈, 크롬 등)들이 일정한 비율로 혼합된 도금 전해액이 공급관(3) 및 공급기구(4)를 통해 음극(1)과 양극(2) 사이의 공간으로 공급되면 전해반응에 의해 음극 표면에 금속이온이 전착되어 금속 박판(10)이 형성되며 이렇게 형성된 금속박판은 박리롤(8)에 의해 회전 음극 표면에서 분리된다. 금속이온이 음극 표면에 균일하게 전착되기 위해서는 음극(1)과 양극(2) 사이의 공간인 전해액 유통로(6)에 전해액을 원활하게 공급하여야 한다.

도 2 에는 종래의 전해액 공급기구(4)가 도시되어 있다. 공급기구(4)에 공급되는 전해액이 유통로(6)로 공급된다. 공급기구(4)의 상부판과 양 측판 사이에서 수직 방향에 대하여 소정의 분사각도(θ)를 가지는 간극(20,21)을 통해 전해액을 유통로(6)의 상류측과 하류측 출구까지 지속적으로 공급한다. 하지만, 양쪽 간극(20,21)을 통해 분출되는 전해액이 음극재 표면에 각각 충돌하는 지점(a,b) 사이의 영역(D)에서는 지속적으로 새로운 전해액이 공급되지 못하고 유동이 정체되는 구간이 존재하게 되어 이 영역에서 전착되는 금속이온은 이외의 영역과는 농도가 달라져서 최종 생산된 금속박판의 두께방향 중심부에서는 금속 성분이 불균일한 문제점을 갖게 된다. 금속박판 내부에서 성분이 불균일한 영역을 최소화하기 위해서는 전해액 분사각도(θ)를 줄여야 하는데, 분사각도가 작아질수록 음극재 표면에 충돌하는 압력이 증가하여 유통로(6)를 따라 전해액의 원활한 공급이 이루어지지 않게 된다.

한편, 도 3 과 같은 종래의 공급기구(4)도 개시된 바 있다. 도 3 의 공급기구(4) 상부에 분사구(22)를 만들고 전해액을 음극재에 수직으로 분사하는 경우에 도 2 와 같은 유동정체구간이 존재하지 않는 반면에 전해액이 음극재와 강하게 충돌한 후 수직방향으로 떨어지기 때문에 분출된 전해액이 유통로 상류 및 하류 방향으로 균일하게 흘러가기 어렵다는 문제가 있다.

(특허문헌 1) JP2008-121033 A

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전해액을 원활히 공급하는 공급기구를 포함하는 전주 도금 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 전주 도금 장치를 제공한다.

본 발명은 일실시예로, 금속박을 전착시키는 드럼형상의 회전 음극, 상기 회전 음극의 원주면 형상을 따라서 배치되는 양극, 및 상기 회전 음극 하부에서 전해액을 공급하는 전해액 공급기구를 구비하는 전주 도금 장치로서, 상기 전해액 공급기구는 전해액이 공급되는 공급부 위쪽에 폭방향으로 연장하는 가이드를 구비하며, 상기 가이드는 공급부 중앙에서 상방으로 연장하는 제 1 연장부와 상기 제 1 연장부에 연결되며 상기 회전 음극과 상기 양극 사이의 유통로의 상류측 및 하류측으로 연장하는 제 2 연장부를 포함하는 전주 도금 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에서 상기 제 1 연장부는 상기 제 2 연장부의 중앙에 연결되어 상기 가이드는 전체적으로 T형상을 가질 수 있다.

일실시예에서 상기 제 2 연장부의 하면은 상기 제 1 연장부와 연결되는 중앙부보다 단부 방향이 회전음극에 가깝도록 경사져 있을 수 있으며, 상기 제 2 연장부는 상면은 수평한 상태에서 상기 중앙부에서 상기 단부로 갈수록 두께가 얇아질 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 공급부는 상기 유통로의 상류측 및 하류측의 상기 제 2 연장부의 하면을 향하여 전해액을 공급하도록 전방 및 후방 관통부가 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 제 2 연장부는 상기 공급부 인접부의 상기 회전음극과 상기 양극 사이의 거리의 반보다 작게 상기 회전음극으로부터 떨어져 있을 수 있다.

일실시예에서 상기 전방 및 후방 관통부는 중심의 연장선이 교차할 수 있다.

또한, 상기 공급부는 상기 회전 음극의 폭방향을 따라서 연장하는 원형의 공급파이프를 포함하며, 상기 공급파이프의 단면 상에서 상기 전방 및 후방 관통부의 중심의 연장선은 파이프의 중심과 교차할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 하면은 상기 가이드에 대향하는 상기 회전음극의 접선방향에 대하여 예각으로 경사질 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 공급부는 상기 회전 음극의 폭방향을 따라서 연장하는 사각형의 공급파이프를 포함하며, 상기 전방 및 후방 관통부는 평행할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 전방 및 후방 관통부는 슬릿 또는 복수의 관통공으로 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 공급부는 공급파이프를 포함하되, 상기 공급파이프 내부에는 복수의 관통홀이 형성된 중간판이 배치될 수 있다.

본 발명은 위와 같은 구성 통하여 전해액을 원활히 공급하는 공급기구를 포함하는 전주 도금 장치를 제공할 수 있다.

도 1 은 종래의 전주 도금 장치의 개략도이다.
도 2 는 도 1 의 전주 도금 장치의 확대도이다.
도 3 은 종래의 전주 도금 장치의 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전주 도금 장치의 개략도이다.
도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전주 도금 장치의 공급 기구의 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전주 도금 장치의 공급 기구의 사시도이다.
도 7 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전주 도금 장치의 공급 기구의 사시도이다.
도 8 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전주 도금 장치의 공급 기구의 사시도이다.
도 9 는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 전즈 도금 장치의 개략도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예를 중심으로 본 발명을 설명하도록 한다.

도 4 내지 도 6 에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전주 도금 장치의 개략도, 공급 기구의 단면도 및 공급 기구의 사시도가 도시되어 있다.

도 4 에서 보이듯이, 본 발명의 제 1 실시예의 전주 도금 장치는 종래의 전주 도금 장치와 동일하게 금속박을 전착시키는 드럼형상의 회전 음극(1), 상기 회전 음극(1)의 원주면 형상을 따라서 배치되는 양극(2), 및 상기 회전 음극 하부에서 전해액을 공급하는 전해액 공급기구(100)를 포함한다.

전해액 공급기구(100)는 전해액이 공급되는 공급부(110) 위쪽에 폭방향으로 연장하는 가이드(130)를 구비하며, 상기 가이드(130)는 공급부(110) 중앙에서 상방으로 연장하는 제 1 연장부(131)와 상기 제 1 연장부(131)에 연결되며 상기 회전 음극(1)과 상기 양극(2) 사이의 유통로(6)의 상류측 및 하류측으로 연장하는 제 2 연장부(135)를 포함한다. 이때, 상기 제 1 연장부(131)는 상기 제 2 연장부(135)의 중앙에 연결되어 상기 가이드(130)는 전체적으로 T 형상을 가진다.

공급부(110)는 하방에 공급관(111)이 연결되어 전해액 공급원으로부터 공급부(110)로 전해액이 공급된다. 공급부(110) 내부에는 복수의 관통홀(121)이 형성된 중간판(120)이 배치되어 중간판(120)을 통과한 전해액이 공급부(110) 내부에서 일정한 흐름을 가지도록 한다.

제 1 실시예에서, 상기 공급부(110)는 단면이 원형인 공급파이프로 구성되며, 공급부(110)의 상부 중앙에 상기 가이드(130)의 제 1 연장부(131)가 공급부(110)의 길이방향을 따라서 연결된다.

상기 공급부(110)는 상기 가이드(130)의 제 1 연장부(131)가 연결되는 부분을 중심으로 유통로(6) 상류측 및 하류측으로 각각 관통부(113, 114)가 형성된다. 상기 관통부(113, 114)를 통하여 상기 공급부(110) 내부의 전해액이 공급되며, 상기 관통부(113, 114)를 통과한 전해액은 가이드(130)에 의해서 유통로(6)로 공급된다.

도 4 및 도 5 를 참고하여 본 발명의 제1실시예의 가이드(130)를 상세히 설명한다.

도 4 에서 보이듯이, 본 발명의 제1실시예에서 가이드(130)는 전체적으로 T 형을 가지고 있지만, 상기 제 2 연장부(135)의 상면(134)은 평평하며, 제 2 연장부(135)의 하면(133)은 수평 방향에 대하여 예각을 가지며 경사져 있다. 즉, 상기 하면(133)은 가이드(130)에 대향하는 회전 음극(1)의 일지점의 접선 방향에 대하여 예각을 가지고 경사져 있다. 따라서, 가이드(130)는 공급부(110)를 통과하면서 분기된 전해액이 회전 음극에 강하게 충돌하여 전해액의 흐름이 원활하지 못하게 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 공급부(110)의 전방 및 후방 관통부(113, 114)는 각각 상류측 제 2 연장부의 하면 및 하류측 제 2 연장부의 하면을 향하도록 구성된다. 즉, 도 4 에서 보이듯이, 상기 전방 및 후방 관통부(113, 114)의 중심의 연장선은 상기 하면(133)에 교차하게 관통부(113, 114)가 구성된다. 상기 전방 및 후방 관통부(113, 114)의 중심의 연장선은 소정의 각을 가지고 교차하며, 상기 중심의 연장선의 교차점은 공급부인 원형의 공급파이프의 중심에 일치할 수 있다. 따라서, 전해액은 공급부(110)를 떠나면서 이미 일정 각도로 경사져 배출될 수 있으며, 이러한 구조가 관통부(113, 114)의 가공에 있어서도 유리하다.

제 1 실시예에서 상기 관통부(113, 114)는 공급부(110)의 길이 방향을 따라서 배치되는 복수 개의 관통홀로 구성되는데, 관통홀을 통과한 전해액의 흐름이 합류함으로써 공급부의 길이 방향을 따라서 균일한 전해액의 흐름을 얻을 수 있다.

도 3 을 다시 참고하면, 공급부(110)는 양극(2) 사이에 배치되며, 따라서, 가이드(130)는 상기 유통로(6)로 연장된다. 상기 제 2 연장부(135)가 시작되는 부분, 즉, 제 2 연장부(135)가 제 1 연장부(131)에 연결되는 중앙부로부터 회전 음극(1) 사이의 거리가 회전 음극(1)과 양극(2) 사이의 거리(H)의 반보다 작게 떨어지게 된다. 즉, 제 2 연장부(135)는 유통로(6)의 중간 이상에 배치되게 되며, 제 2 연장부(135)에 의해서 가이드되는 전해액이 회전 음극(1)에 부딪히는 지점(a, b) 사이의 거리(D)는 감소되며, 이는 전해액의 정체 영역을 감소시켜 전주 도금 품질을 향상시키게 된다.

제 1 실시예에서, 공급관(111)을 통과한 전해액은 관통홀(121)이 형성된 중간판(120) 및 관통부(113, 114)이 형성된 공급부(110)를 통과한 후 가이드(130)에 의해서 전해액이 유통로(6)로 공급된다. 공급되는 전해액은 가이드(130)의 제 1 연장부(131)에 의해서 상류측 및 하류측 전해액이 섞이지 않고 유통로 상류/하류로 공급되게 되며, 제 2 연장부(135)에 의해서 유통로(6)의 방향으로 안내된다. 이때, 제 2 연장부(135)의 하면이 경사짐으로써, 전해액 정체 구간이 감소되며, 전해액의 회전 음극의 충격도 완화된다. 따라서, 전주 도금 장치로 얻어지는 금속 박판 내부의 성분 편차가 개선된다.

도 7 및 도 8 에는 본 발명의 다른 실시예들이 도시되어 있다. 도 7 에는 본 발명의 제 2 실시예의 공급 기구(100)의 사시도가 도시되어 있으며, 도 8 에는 본 발명의 제 3 실시예의 공급 기구(100)의 사시도가 도시되어 있다.

제 2 실시예와 제 3 실시예 모두 공급 기구(100)를 제외하고는 제 1 실시예와 동일하므로, 설명을 생략하도록 한다.

제 2 실시예의 경우에 제 1 실시예와 공급부(110)의 중간판(120)의 관통홀의 형상 및 가이드(130)의 형상이 상이한 것을 제외하고는 동일하다. 제 2 실시예에서 공급부(110)의 중간판(120)에는 원형의 관통홀(121)이 형성되는 것이 아니라, 길이 방향으로 긴 슬릿형상의 관통홀(121)이 형성된다. 관통홀의 형상은 전해액의 유량에 따라서 선택될 수 있다.

한편, 제 2 실시예에서, 가이드(130)는 제 1 실시예와 같이 전체적으로 T 자형상을 가지는 것이 아니라, Y 자 형상을 가진다. 본 발명의 제 2 실시예에서도 가이드(130)의 제 2 연장부(135)의 하면(133)은 상기 제 1 연장부(131)와 연결되는 중앙부보다 단부 방향이 회전 음극에 가깝도록 경사져 있으며, 따라서, 관통부(113, 114)를 통하여 공급되는 전해액이 상기 제 2 연장부(135)에 의해서 안내될 수 있다.

도 8 의 제 3 실시예는 제 2 실시예와 가이드(130)의 형상은 동일하나, 공급부(120)의 관통부(113, 114)의 형상이 상이하다. 본 발명에서 관통부(113, 114)의 형상은 제 1, 2 실시예와 같이 원형의 관통홀의 형상을 가질 수 있으나, 제 3 실시예와 같이, 슬릿 형상을 가지는 것도 가능하다. 이 경우에도 관통 슬릿(116)의 중심의 연장선은 상기 제 2 연장부(135)의 하면에 교차하도록 구성되어, 관통 슬릿(116)을 통과한 전해액이 상기 가이드(130)에 의해서 안내되게 구성된다.

도 9 에는 본 발명의 제 4 실시예가 도시되어 있다.

도 9 에서도 제 1 내지 제 3 실시예와 동일하게 금속박을 전착시키는 드럼형상의 회전 음극(1), 상기 회전 음극(1)의 원주면 형상을 따라서 배치되는 양극(2), 및 상기 회전 음극 하부에서 전해액을 공급하는 전해액 공급기구(100)를 포함한다. 제 4 실시예에서 공급 기구(100)의 공급부(110')는 제 1 내지 제 3 실시예와는 달리 단면이 사각형인 공급파이프로 구성될 수 있다.

또한, 공급부(110')의 상면 중앙에는 가이드(130)의 제 1 연장부(131)가 연결되며, 상기 제 1 연장부(131)를 중심으로 유통로 상류측/하류측에는 관통부(113, 114)가 각각 배치된다. 이때, 관통부(113, 114)는 복수의 원형 관통홀 혹은 관통 슬릿으로 구성될 수 있으며, 관통부(113, 114)는 제 2 연장부(135)의 아래에서 상기 공급부의 상면에 수직한 방향으로 형성된다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 본 발명에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.

본 발명에서 가이드(130)의 경우에 유동의 흐름을 방해하지 않도록 제 1 연장부(131)와 제 2 연장부(135)의 연결면 혹은 모서리가 곡면으로 처리될 수 있으며, 이는 가이드(130)와 공급부(110)의 연결부에서도 동일하다.

또한, 본 발명에서 관통홀/관통부의 형상은 필요에 따라서 변경될 수 있음은 물론이며, 중간판(121)의 관통홀 형상도 동일하다.

1: 회전 음극 2: 양극
100: 공급 기구 110: 공급부
120: 중간판 130: 가이드
131: 제 1 연장부 133: 하면
134: 상면 135: 제 2 연장부

Claims

금속박을 전착시키는 드럼형상의 회전 음극, 상기 회전 음극의 원주면 형상을 따라서 배치되는 양극, 및 상기 회전 음극 하부에서 전해액을 공급하는 전해액 공급기구를 구비하는 전주 도금 장치로서,
상기 전해액 공급기구는 전해액이 공급되는 공급부 위쪽에 폭방향으로 연장하는 가이드를 구비하며,
상기 가이드는 공급부 중앙에서 상방으로 연장하는 제 1 연장부와 상기 제 1 연장부에 연결되며 상기 회전 음극과 상기 양극 사이의 유통로의 상류측 및 하류측으로 연장하는 제 2 연장부를 포함하는 전주 도금 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 연장부는 상기 제 2 연장부의 중앙에 연결되어 상기 가이드는 전체적으로 T형상을 가지는 것을 특징으로 하는 전주 도금 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 연장부의 하면은 상기 제 1 연장부와 연결되는 중앙부보다 단부 방향이 회전음극에 가깝도록 경사져 있는 것을 특징으로 하는 전주 도금 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 2 연장부는 상면은 수평한 상태에서 상기 중앙부에서 상기 단부로 갈수록 두께가 얇아지는 것을 특징으로 하는 전주 도금 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 공급부는 상기 유통로의 상류측 및 하류측의 상기 제 2 연장부의 하면을 향하여 전해액을 공급하도록 전방 및 후방 관통부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전주 도금 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 연장부는 상기 공급부 인접부의 상기 회전음극과 상기 양극 사이의 거리의 반보다 작게 상기 회전음극으로부터 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 전주 도금 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 전방 및 후방 관통부는 중심의 연장선이 교차하는 것을 특징으로 하는 전주 도금 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 공급부는 상기 회전 음극의 폭방향을 따라서 연장하는 원형의 공급파이프를 포함하며, 상기 공급파이프의 단면 상에서 상기 전방 및 후방 관통부의 중심의 연장선은 파이프의 중심과 교차하는 것을 특징으로 하는 전주 도금 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 하면은 상기 가이드에 대향하는 상기 회전음극의 접선방향에 대하여 예각으로 경사진 것을 특징으로 하는 전주 도금 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 공급부는 상기 회전 음극의 폭방향을 따라서 연장하는 사각형의 공급파이프를 포함하며, 상기 전방 및 후방 관통부는 평행한 것을 특징으로 하는 전주 도금 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 전방 및 후방 관통부는 슬릿 또는 복수의 관통공으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전주 도금 장치.
제 11 항에 있어서,
상기 공급부는 공급파이프를 포함하되, 상기 공급파이프 내부에는 복수의 관통홀이 형성된 중간판이 배치되는 것을 특징으로 하는 전주 도금 장치.