KR20190121944A - 도금 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도금 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 시편의 내부에 전극을 배치하고, 상기 시편과 상기 전극에 전원을 공급하며, 상기 시편의 내부로 도금 용액을 순환시켜 상기 시편의 내부를 도금하는, 도금 장치를 제공한다.

Description

도금 장치 및 방법{PLATING APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 도금 장치 및 방법에 관한 것이다.
도금은 물건의 표면 상태를 개선할 목적으로 다른 물질의 얇은 층으로 피복하는 일로서, 통상적으로 금속이나 비금속의 표면에 금, 은, 구리, 크롬 등의 금속이온을 전착시켜 완성하는 것이다.
도금 방법으로는 전기 도금이 주로 사용된다. 이러한, 전기 도금은 도금하고자 하는 금속을 음극으로 설정하고, 전해 석출하고자 하는 금속을 양극으로 하여 전착시키고자 하는 금속의 이온을 함유한 전해액 속에 넣고 통전하여 전해함으로써, 전해석출된 소재의 금속이온이 모재의 표면에 전착되는 것을 이용한다.
종래의 전기 도금 공정은 도금조 내부에 도금용 전해액이 충전되어 있고 전해액 속에는 양극과 연결된 전극, 음극과 연결된 모재가 이격된 상태로 내장되어 전극과 모재에 전류를 공급하면 도금용 전해액의 금속 이온이 전해석축되며 모재의 표면에 전착되는 것이다.
그러나 상기와 같은 전기 도금 공정에 의해 형성된 도금층은 모재의 단부, 즉 가장자리부분에서 중앙부보다 두꺼운 도금층이 형성될 수 있으며, 모재의 단부에는 그 내부보다 고전류의 표면전류가 흐르게 되므로 상대적인 고전류에 의해 금속이온의 전착량이 증대되어 불균일한 두께의 도금층이 형성된다.
이처럼 불균일한 두께의 도금층을 형성하는 종래의 전기 도금 공정은 고온이 발생하는 연소기의 내부를 도금할 경우 금속 모재와 도금층의 열팽창 계수 차이에 의한 박리 문제를 유발할 수 있다.
한국공개특허공보 제10-2001-0077732호(2001.08.20.)
본 발명은 불균일한 도금 두께로 인해 금속 모재와의 열팽창 계수 차이에 따른 박리 문제를 해결하는 도금 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시편의 내부에 전극을 배치하고, 상기 시편과 상기 전극에 전원을 공급하며, 상기 시편의 내부로 도금 용액을 순환시켜 상기 시편의 내부를 도금하는, 도금 장치를 제공한다.
또한, 상기 도금 장치는, 도금 용액을 저장하는 용액조, 상기 용액조에 저장된 도금 용액을 순환시키는 용액 순환부, 상기 시편을 고정하고 상기 용액 순환부로부터 도금 용액을 공급받아 상기 시편의 내부로 도금 용액을 순환시켜 상기 시편의 내부를 도금하는 도금부, 및 상기 도금부에 전원을 공급하는 정류기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 도금부는, 상기 시편을 고정시키는 하부 지그 및 상부 지그, 상기 시편의 내부에 배치되고 상기 시편의 내부의 도금 부위와 동일한 간격을 유지하기 위하여 상기 시편의 내부의 도금 부위와 동일한 형상으로 형성되는 전극, 상기 하부 지그 및 상기 상부 지그 각각에 설치되어 상기 전극을 고정시키는 하부 전극 홀더 및 상부 전극 홀더, 상기 시편과 상기 하부 지그 및 상기 상부 지그 사이를 밀봉하는 하부 가스켓 및 상부 가스켓, 및 상기 하부 지그 및 상기 상부 지그 각각에 형성되어 상기 용액 순환부와 연결되는 용액 공급부 및 용액 배출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극은, 서로 결합이 가능한 제1 전극 몸체 및 제2 전극 몸체와, 상기 제1 전극 몸체 및 상기 제2 전극 몸체 각각에 결합되는 제1 결합봉 및 제2 결합봉을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전극 몸체 및 상기 제2 전극 몸체 각각은 상기 시편의 내부의 도금 부위와 동일한 간격을 유지하기 위하여 상기 시편의 내부의 도금 부위와 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 용액 순환부는, 상기 용액조와 상기 도금부를 연결하는 용액공급라인, 상기 용액조에서 상기 도금부로 도금 용액을 순환시키는 펌프, 상기 펌프의 후단에 장착되어 도금 용액을 필터링하는 필터, 및 상기 필터와 연결되어 도금 용액의 유량을 측정하는 유량계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 도금 장치는, 상기 도금부에 수세액, 탈지액, 산세액 각각을 공급하기 위하여 상기 용액조를 복수로 구비하고, 상기 복수의 용액조 각각과 상기 도금부를 연결하도록 상기 용액 순환부를 복수로 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 시편을 전처리한 후 상기 시편의 내부에 전극을 배치하고, 상기 시편과 상기 전극에 전원을 공급하며서 상기 시편의 내부로 도금 용액을 순환시켜 상기 시편의 내부를 도금하는, 도금 방법을 제공한다.
또한, 상기 도금 방법은, 상기 시편을 전처리하는 전처리 공정, 상기 시편을 도금하는 도금 공정, 및 도금된 시편을 후처리하는 후처리 공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전처리 공정은, 상기 시편의 표면을 연마하는 연마 공정, 상기 시편을 고정시키는 도금부를 설치하는 도금부 설치 공정, 상기 시편 내부로 증류수를 순환시키면서 상기 시편의 내부를 수세하는 제1 수세 공정, 상기 시편 내부에 탈지액을 채워 상기 시편의 내부를 탈지하는 탈지 공정, 상기 시편 내부로 미리 설정된 온도의 증류수를 순화시키면서 탈지된 상기 시편의 내부를 온수세하는 제2 수세 공정, 상기 시편 내부에 산세액을 채워 상기 시편의 내부를 산세하는 산세 공정, 및 상기 시편 내부로 증류수를 순환시키면서 산세된 상기 시편의 내부를 수세하는 제3 수세 공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 도금 공정은, 도금부에 용액 순환부를 연결하고 시편 및 전극에 전원을 인가한 후 준비된 도금 용액을 시편의 하부에서 상부로 순환시키면서 상기 시편의 내부면에 도금층을 형성할 수 있다.
또한, 상기 후처리 공정은, 상기 도금부를 분리하는 도금부 분리 공정, 및 도금된 상기 시편을 열처리하는 열처리 공정을 포함할 수 있다.
본 발명은 순환되는 도금 용액을 이용하여 시편에 도금층을 형성함으로써, 금속 모재와 도금층의 열팽창 계수 차이에 의한 박리 문재를 해소할 수 있다.
또한, 본 발명은 하나의 장치에서 복수의 공정을 수행함으로써 비용 및 시간을 절감하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 시편의 내부에만 도금 용액이 흐르기 때문에 마스킹이 필요하지 않고, 외부 형상의 영향을 받지 않으면서 도금할 수 있다.
또한, 본 발명은 도금 용액을 순환시켜 사용하기 때문에 침지 도금 방식보다 적은 양의 도금 용액을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 도금 용액을 순환시키기 때문에 별도의 교반 작업을 수행할 필요가 없다.
또한, 본 발명은 하부 지그 및 상부 지그를 이용하여 시편의 양단부를 막고 도금하기 때문에 전해 도금시 전류 집중에 의한 도금 두께 불균일의 문제를 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치의 전면의 부분단면을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치의 측면의 부분단면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치의 도금부의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도금 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 도 5의 전처리 공정을 상세하게 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 5의 후처리 공정을 상세하게 나타내는 순서도이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로 이에 의해 본 발명의 권리범위가 축소되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치의 전면의 부분단면을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치의 측면의 부분단면을 나타내는 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치는 시편(310)의 내부에 전극(320)을 배치하고, 시편(310)과 전극(320)에 전원을 공급하며, 시편(310)의 내부로 도금 용액을 순환시켜 시편(310)의 내부를 도금할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치는 하우징(50)에 수납되거나 결합된 용액조(100), 용액 순환부(200), 도금부(300) 및 정류기(400)를 포함할 수 있다.
하우징(50)은 용액조(100), 용액 순환부(200), 도금부(300) 및 정류기(400)를 보호하기 위하여 이들을 수납하거나 이들과 결합할 수 있다.
용액조(100)는 도금 용액을 저장하여 미리 설정된 온도로 유지시킬 수 있다. 구체적으로, 용액조(100)는 내화학 처리된 열선 및 온도 컨트롤러(TC)가 장착되어 약 80℃ 이상으로 도금 용액의 온도를 유지할 수 있다. 이러한 용액조(100)는 도금 용액의 종류에 따라 하나 이상이 구비될 수 있다. 또한, 용액조(100)는 사용자의 설정에 따라 도금 용액의 조성도 관리할 수 있다.
용액 순환부(200)는 용액조(100)에 저장된 도금 용액을 도금부(300)를 거쳐 순환시킬 수 있다. 이러한 용액 순환부(200)는 용액조(100)와 도금부(300)를 연결하는 용액공급라인(210)과, 용액조(100)에서 도금부(300)로 도금 용액을 순환시키는 펌프(220)와, 펌프(220)의 후단에 장착되어 도금 용액을 필터링하는 필터(230)와, 필터(230)와 연결되어 도금 용액의 유량을 측정하는 유량계(240)를 포함할 수 있다.
용액공급라인(210)은 Cr 용액에 의한 부식을 방지하기 위하여 테프론 또는 PVC로 형성되거나 코팅될 수 있다.
또한, 펌프(220)는 마그네틱 펌프로 구비되며, Ni 용액의 온도가 약 50℃ 미만으로 저하되면 인산의 결정화로 인해 고장이 발생하므로 Ni 용액의 지속적인 순환을 유지시키도록 작동되어야 한다. 여기서, 펌프(220)는 용액공급라인(210)과 마찬가지로 Cr 용액이 닿는 부분이 모두 테프론 또는 PVC로 형성되거나 코팅될 수 있다.
본 발명에서는 Cr 및 Ni의 도금을 위하여 Cr 용액을 저장하는 Cr 용액조 및 Ni 용액을 저장하는 Ni 용액조가 구비하고, Cr 용액조 및 Ni 용액조 각각에 연결된 용액 순환부(200)를 구비할 수 있다.
유량계(240)는 도금 상태를 관리하기 위해서 유량을 측정할 수 있다. 여기서, 유량계(240)를 사용하는 이유는, 펌프(220)로 순환시킨 도금 용액이 유량에 따라 유속이 변화하며, 유속이 변화된 도금 용액에 의해 시편(310)의 도금 부위에 전착되는 도금 상태가 변화될 수 있기 때문이다.
도금부(300)는 시편(310)을 고정하고 용액 순환부(200)로부터 도금 용액을 공급받아 시편(310)의 내부로 도금 용액을 순환시켜 시편(310)의 내부를 도금할 수 있다.
이를 위하여, 도금부(300)는 시편(310)을 고정시키는 하부 지그(312) 및 상부 지그(314)와, 시편(310)의 내부에 배치되는 전극(320)과, 하부 지그(312) 및 상부 지그(314) 각각에 설치되어 전극(320)을 고정시키는 하부 전극 홀더(332) 및 상부 전극 홀더(334)와, 시편(310)과 하부 지그(312) 및 상부 지그(314) 사이를 밀봉하는 하부 가스켓(342) 및 상부 가스켓(344)과, 용액 공급부(350) 및 용액 배출부(360)를 포함할 수 있다.
하부 지그(312) 및 상부 지그(314) 각각은 시편(310)의 상부 및 하부에 배치되고, 시편(310)을 고정시킬 수 있다. 여기서, 하부 지그(312) 및 상부 지그(314)는 볼트 등의 결합 부재를 이용하여 체결될 수 있다.
전극(320)은 시편(310)의 내부에 마련된 전극(320)을 수용하는 공간에 배치될 수 있다. 여기서, 전극(320)은 시편(310)의 도금 부위와 유사한 형상으로 형성될 수 있다.
특히, 도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 시편(310)이 연소기일 경우, 전극(320)은 시편(310)인 연소기 내부면의 도금 부위와 일정한 간격을 유지하는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 전극(320)은 유선형 또는 모래시계 형태의 도금 부위와 일정한 간격을 유지하기 위하여 유선형 또는 모래시계 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 전극(320)의 도금 부위와 유사한 형상으로 형성되는 이유는, 전극(320)에서 시편(310)까지의 거리가 동일해야 전류를 인가했을 때 전류밀도가 실질적으로 동일하게 유지되어 균일한 두께로 도금층을 형성할 수 있기 때문이다.
만약, 전극(320)과 시편(310) 사이의 거리가 불균일할 경우에는 거리가 먼 부분에서 전류밀도가 낮아져 도금 두께가 얇아지고, 거리가 가까운 부분에서 전류밀도가 높아져 도금 두께가 두꺼워지는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 전극(320)은 불용성 양극으로서, Ti 소재에 Ir 코팅된 전극으로 형성될 수 있다.
또한, 전극(320)은 시편(310)의 도금 부위의 내부에 삽입하기 위하여 복수의 파트로 분할될 수 있다.
구체적으로, 도 를 참조하면, 전극(320)은 서로 결합이 가능한 제1 전극 몸체(322) 및 제2 전극 몸체(324)와, 제1 전극 몸체(322) 및 제2 전극 몸체(324) 각각에 결합되는 제1 결합봉(326) 및 제2 결합봉(328)을 포함할 수 있다.
제1 전극 몸체(322) 및 제2 전극 몸체(324) 각각은 시편(310)의 내부의 도금 부위와 동일한 간격을 유지하기 위하여 시편(310)의 내부의 도금 부위와 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 전극 몸체(322) 및 제2 전극 몸체(324) 각각은 일단으로부터 타단까지 직경이 점점 작아지는 원기둥 또는 수직 단면이 사다리꼴 형태인 원기둥으로 형성될 수 있다. 이러한, 제1 전극 몸체(322) 및 제2 전극 몸체(324)는 일단부가 서로 결합될 수 있다.
여기서, 전극(320)이 제1 전극 몸체(322)와 제2 전극 몸체(324)로 분할되는 이유는 시편(310)의 도금 부위가 유선형으로 형성되어 길이 방향의 각 부위에 따라 직경이 달라지므로 전극(320)을 일방향으로 삽입하여 배치할 수 없기 때문에 두 부분으로 나누어서 결합시키기 위함이다.
제1 결합봉(326) 및 제2 결합봉(328) 각각은 제1 전극 몸체(322) 및 제2 전극 몸체(324)에 결합될 수 있다. 이러한 제1 결합봉(326) 및 제2 결합봉(328) 각각은 하부 전극 홀더(332) 및 상부 전극 홀더(334)에 결합될 수 있다. 이를 통해, 제1 결합봉(326) 및 제2 결합봉(328) 각각은 제1 전극 몸체(322) 및 제2 전극 몸체(324)를 시편(310)의 내부에 배치할 수 있다.
용액 공급부(350)는 하부 지그(312)에 형성되어 용액공급라인(210)이 연결될 수 있다. 또한, 용액 공급부(350)는 펌프(220)에 의해 공급되는 도금 용액을 시편(310)의 내부로 공급할 수 있다.
용액 배출부(360)는 상부 지그(314)에 형성되어 용액공급라인(210)이 연결될 수 있다. 또한, 용액 배출부(360)는 시편(310)을 거쳐 상부 지그(314)로 배출되는 도금 용액이 펌프(220)에 의하여 지속적으로 순환되도록 용액조(100)로 배출할 수 있다.
여기서, 용액 공급부(350)와 용액 배출부(360) 각각은 하부 지그(312) 및 상부 지그(314)에 통공으로 형성될 수 있다. 또한, 도금시 발행하는 가스를 원활하게 배출할 수 있도록 용액 배출부(360)의 단면적이 용액 공급부(350)의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
정류기(400)는 도금을 위한 직류전원장치로, 시편(310) 및 전극(320)에 전원을 공급할 수 있다. 예를 들면, 정류기(400)는 입력 전원이 3 페이즈의 약 220V, 출력 전원이 직류전류 약 500A 및 전압 20V, 특수기능으로 스파크 저감 시스템이 채용되어 일체형 연소기에 적용 가능한 고용량 정류기로 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치는 도금부에 수세액, 탈지액, 산세액 각각을 공급하기 위하여 용액조(100)를 복수로 구비하고, 상기 복수의 용액조 각각과 상기 도금부를 연결하도록 용액 순환부를 복수로 구비할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도금 장치는 수세 공정, 탈지 공정, 산세 공정 각각에서 도금부(300)에 수세액, 탈지액, 산세액을 공급하기 위한 수세 용액조, 탈지 용액조, 산세 용액조와, 수세 용액조, 탈지 용액조, 산세 용액조 각각에 개별적으로 연결된 용액 순환부와, 개별 용액 순환부와 도금부(300)를 연결하여 용액을 전달하는 매니폴드(250)를 구비할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치는 복수의 용액조 및 복수의 용액 순환부를 구비하여 설정된 순서대로 도금부에 용액을 공급함으로써 수세 공정, 탈지 공정, 산세 공정, 전기 도금 공정을 포함하는 도금 공정을 하나의 장치에서 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치는 시편의 양 단부를 막고 시편 내부로 도금 용액을 주입하되, 시편의 하부에서 상부로 용액이 순환하도록 도금 용액을 주입하여 시편의 내부를 도금할 수 있다. 여기서, 시편의 하부에서 상부로 도금 용액을 순환시키는 것은 도금시 발생하는 기포를 빠르게 배출시키기 위해서이다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치는 시편의 내부에 전해도금용 전극을 배치하여 시편의 내부를 균일하게 도금할 수 있다.
이러한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치는 순환되는 도금 용액을 이용하여 시편에 도금층을 형성함으로써, 금속 모재와 도금층의 열팽창 계수 차이에 의한 박리 문재를 해소할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치는 하나의 장치에서 복수의 공정을 수행함으로써 비용 및 시간을 절감하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치는 시편의 내부에만 도금 용액이 흐르기 때문에 마스킹이 필요하지 않고, 외부 형상의 영향을 받지 않으면서 도금할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치는 도금 용액을 순환시켜 사용하기 때문에 침지 도금 방식보다 적은 양의 도금 용액을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치는 도금 용액을 순환시키기 때문에 별도의 교반 작업을 수행할 필요가 없다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치는 하부 지그 및 상부 지그를 이용하여 시편의 양단부를 막고 도금하기 때문에 전해 도금시 전류 집중에 의한 도금 두께 불균일의 문제를 해소할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 방법을 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 방법은 시편의 하부에서 시편의 상부로 도금 용액을 순환시키면서 도금층을 형성할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 방법은 시편을 전처리한 후 시편의 내부에 전극을 배치하고, 시편과 전극에 전원을 공급하면서 시편의 내부로 도금 용액을 순환시켜 시편의 내부를 도금할 수 있다.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 방법은 시편을 전처리하는 전처리 공정(S100), 시편을 도금하는 도금 공정(S200), 도금된 시편을 후처리하는 후처리 공정(S300)을 포함할 수 있다.
전처리 공정(S100)에 앞서, 시편을 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
시편 준비 단계에서는, 시편이 도금할 수 있는 상태인지 육안 검사를 실시할 수 있다. 예를 들면, 시편의 경우 도금 면의 최대 깊이 약 0.2 mm까지의 흠집은 허용할 수 있다. 연소실 형상을 지닌 시편의 경우 외부 표면에 최대 깊이 약 0.25 mm로 작은 긁힘(scratches), 홈(nicks), 흠집(dent)의 불규칙적인 결함은 허용할 수 있다. 내벽 표면에 노즐 목으로부터 양쪽으로 약 40 mm 길이까지 최대 깊이 약 0.1 mm로 유사한 무작위 결함은 허용할 수 있다. 또한, 벽면의 다른 표면에 최대 깊이 0.2 mm의 결함은 허용할 수 있다.
도 6을 참조하면, 전처리 공정(S100)은 연마 공정(S110), 도금부 설치 공정(S120), 제1 수세 공정(S130), 탈지 공정(S140), 제2 수세 공정(S150), 산세 공정(S160), 제3 수세 공정(S170)을 포함할 수 있다.
연마 공정(S110)에서는, 약 150RPM의 회전 상태에서 시편의 표면 상태에 따라 탄화규소 페이퍼 도금 장치 및 방법800 ~ 도금 장치 및 방법4000을 이용하여 시편의 표면을 연마할 수 있다. 이때, 연마 공정(S110)에서는 도금될 면에 흠집, 버, 크랙, 기공, 벗겨짐, 홈, 슬래그와 같은 결함이 없도록 시편의 표면을 연마해야 한다.
도금부 설치 공정(S120)은 하부 지그, 전극, 시편, 상부 지그의 순으로 설치하고, 하부 지그와 상부 지그를 볼트로 체결하여 시편과 하부 지그 및 상부 지그를 고정시킬 수 있다.
여기서, 전극이 제1 전극 몸체 및 제2 전극 몸체로 구성된 경우, 먼저 제1 전극 몸체를 설치하고, 시편을 설치한 후 제2 전극 몸체를 설치할 수 있다.
제1 수세 공정(S130)에서는 시편 내부로 증류수를 순환시키면서 시편의 내부를 수세하고, 증류수를 2~3회 교환하면서 수세를 진행할 수 있다.
탈지 공정(S140)에서는 시편 내부에 약 35℃ ~ 약 55℃의 탈지액을 채우고 약 10분간 유지하여 시편의 내부를 탈지할 수 있다.
제2 수세 공정(S150)에서는 시편 내부로 미리 설정된 온도, 약 35℃ ~ 약 55℃의 증류수를 순환시키면서 탈지된 시편의 내부를 온수세하고, 증류수를 2~3회 교환하면서 수세를 진행할 수 있다.
산세 공정(S160)에서는 시편 내부에 약 15℃ ~ 약 35℃의 산세액을 채우고 10분간 유지하여 시편의 내부를 산세할 수 있다.
제3 수세 공정(S170)에서는 시편 내부로 증류수를 순환시키면서 산세된 시편의 내부를 수세하고, 증류수를 2~3회 교환하면서 수세를 진행할 수 있다.
상기와 같은 전처리 공정(S100)에서 연마 공정(S110)을 제외한 나머지 공정들은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치에서 수행할 수 있다.
다음, 도금 공정(S200)은 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 장치의 도금부에 용액 순환부를 연결하고 시편 및 전극에 전원을 인가한 후 준비된 도금 용액을 시편의 하부에서 상부로 순환시키면서 시편의 내부면에 도금층을 형성할 수 있다.
이때, 도금 용액이 Ni인 경우 도금부에 인가하는 전원은 약 50A(약 8ASD = 인가전류/도금면적 = 50A/6.3dm2)로 설정하고 약 8시간 동안 공급할 수 있다. 또한, 도금 용액이 Cr인 경우 도금부에 인가하는 전원은 약 30ASD를 인가하기 위하여 약 200A(약 30ASD = 인가전류/도금면적 = 200A/6.3dm2)로 설정하고 약 6시간 동안 공급할 수 있다.
이러한 도금 공정(S200)에서는 도금 용액을 시편의 하부에서 상부로 순환시켜 도금 용액에 의한 거품 발생을 최소화하고, 시편과 전극 사이의 공간에서 균일한 전류밀도를 이용하여 시편의 내부에 균일한 두께로 도금층을 형성할 수 있다.
다음, 도 7을 참조하면, 후처리 공정(S300)은 도금부를 분리하는 도금부 분리 공정(S310) 및 도금된 시편을 열처리하는 열처리 공정(S320)을 포함할 수 있다.
도금부 분리 공정(S310)에서는 도금부 설치 공정(S120)의 역순으로, 하부 지그와 상부 지그를 고정하는 볼트를 분리한 후 상부 지그, 시편, 전극, 하부 지그의 순으로 분리할 수 있다.
여기서, 전극이 제1 전극 몸체 및 제2 전극 몸체로 구성된 경우, 먼저 제2 전극 몸체를 분리하고, 시편을 분리한 후 제1 전극 몸체를 분리할 수 있다.
열처리 공정(S320)에서는 도금 응력 제거를 위하여 수소 분위기 약 500℃, 가스 유량 약 50l/h의 조건으로 열처리를 진행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 도금 방법은 순환되는 도금 용액을 이용하여 시편에 도금층을 형성함으로써, 금속 모재와 도금층의 열팽창 계수 차이에 의한 박리 문재를 해소할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 도금 방법은 하나의 장치에서 복수의 공정을 수행함으로써 비용 및 시간을 절감하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
50: 하우징
100: 용액조
200: 용액 순환부
300: 도금부
400: 정류기

Claims (12)

  1. 시편의 내부에 전극을 배치하고, 상기 시편과 상기 전극에 전원을 공급하며, 상기 시편의 내부로 도금 용액을 순환시켜 상기 시편의 내부를 도금하는, 도금 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도금 장치는,
    도금 용액을 저장하는 용액조;
    상기 용액조에 저장된 도금 용액을 순환시키는 용액 순환부;
    상기 시편을 고정하고 상기 용액 순환부로부터 도금 용액을 공급받아 상기 시편의 내부로 도금 용액을 순환시켜 상기 시편의 내부를 도금하는 도금부; 및
    상기 도금부에 전원을 공급하는 정류기;
    를 포함하는, 도금 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 도금부는,
    상기 시편을 고정시키는 하부 지그 및 상부 지그;
    상기 시편의 내부에 배치되고 상기 시편의 내부의 도금 부위와 동일한 간격을 유지하기 위하여 상기 시편의 내부의 도금 부위와 동일한 형상으로 형성되는 전극;
    상기 하부 지그 및 상기 상부 지그 각각에 설치되어 상기 전극을 고정시키는 하부 전극 홀더 및 상부 전극 홀더;
    상기 시편과 상기 하부 지그 및 상기 상부 지그 사이를 밀봉하는 하부 가스켓 및 상부 가스켓; 및
    상기 하부 지그 및 상기 상부 지그 각각에 형성되어 상기 용액 순환부와 연결되는 용액 공급부 및 용액 배출부;
    를 포함하는, 도금 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극은,
    서로 결합이 가능한 제1 전극 몸체 및 제2 전극 몸체와, 상기 제1 전극 몸체 및 상기 제2 전극 몸체 각각에 결합되는 제1 결합봉 및 제2 결합봉을 포함하는, 도금 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 전극 몸체 및 상기 제2 전극 몸체 각각은 상기 시편의 내부의 도금 부위와 동일한 간격을 유지하기 위하여 상기 시편의 내부의 도금 부위와 동일한 형상으로 형성되는, 도금 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 용액 순환부는,
    상기 용액조와 상기 도금부를 연결하는 용액공급라인;
    상기 용액조에서 상기 도금부로 도금 용액을 순환시키는 펌프;
    상기 펌프의 후단에 장착되어 도금 용액을 필터링하는 필터; 및
    상기 필터와 연결되어 도금 용액의 유량을 측정하는 유량계;
    를 포함하는, 도금 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 도금 장치는,
    상기 도금부에 수세액, 탈지액, 산세액 각각을 공급하기 위하여 상기 용액조를 복수로 구비하고, 상기 복수의 용액조 각각과 상기 도금부를 연결하도록 상기 용액 순환부를 복수로 구비하는, 도금 장치.
  8. 시편을 전처리한 후 상기 시편의 내부에 전극을 배치하고, 상기 시편과 상기 전극에 전원을 공급하며서 상기 시편의 내부로 도금 용액을 순환시켜 상기 시편의 내부를 도금하는, 도금 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 도금 방법은,
    상기 시편을 전처리하는 전처리 공정;
    상기 시편을 도금하는 도금 공정; 및
    도금된 시편을 후처리하는 후처리 공정;
    을 포함하는, 도금 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전처리 공정은,
    상기 시편의 표면을 연마하는 연마 공정;
    상기 시편을 고정시키는 도금부를 설치하는 도금부 설치 공정;
    상기 시편 내부로 증류수를 순환시키면서 상기 시편의 내부를 수세하는 제1 수세 공정;
    상기 시편 내부에 탈지액을 채워 상기 시편의 내부를 탈지하는 탈지 공정;
    상기 시편 내부로 미리 설정된 온도의 증류수를 순화시키면서 탈지된 상기 시편의 내부를 온수세하는 제2 수세 공정;
    상기 시편 내부에 산세액을 채워 상기 시편의 내부를 산세하는 산세 공정; 및
    상기 시편 내부로 증류수를 순환시키면서 산세된 상기 시편의 내부를 수세하는 제3 수세 공정;
    을 포함하는, 도금 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 도금 공정은, 도금부에 용액 순환부를 연결하고 시편 및 전극에 전원을 인가한 후 준비된 도금 용액을 시편의 하부에서 상부로 순환시키면서 상기 시편의 내부면에 도금층을 형성하는, 도금 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 후처리 공정은,
    상기 도금부를 분리하는 도금부 분리 공정; 및
    도금된 상기 시편을 열처리하는 열처리 공정;
    을 포함하는, 도금 방법.

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