KR910007407Y1 - 카로젤형 전기도금조장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

카로젤형 전기도금조장치

제1도는 종래의 카로젤형 전기도금조를 나타낸 정면도.

제2도는 본 고안에 의한 카로젤형 전기도금조를 나타낸 정면도.

제3도는 제2도에서 요부를 나타낸 평면도.

제4도는 제1도의 모형에서 노즐로부터의 거리 및 노즐폭방향에 따른 유속측정결과의 그래프.

제5도는 제2도 및 제3도의 모형에서 노즐로부터의 거리 및 노즐폭 방향에 따른 유속측정결과의 그래프.

제6도는 본 고안과 종래의 카로젤형 전기도금조에서 노즐폭방향에 따른 유속분포비교그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6 : 벽

본 고안은 코일상의 강대를 연속적으로 전기도금할수 있는 카로젤형(CAROSEL : Consumable Anode Rotating One-Side Electro plating Line)전기도금장치에 관련된 것으로서, 보다 상세히는 강대의 폭방향으로 균일한 유속을 얻을수 있어 고전류밀도 조업이 가능케되는 카로젤형 전기도금조 장치에 관한 것이다.

통상적으로 전기도금반응은 도금액중의 금속이온이 음극으로 이동하여 음극표면에서 환원반응을 일으켜 금속원자로 되는 것인데, 전체적인 도금반응의 율속단계는 바로 금속이온이 음극으로 이동하는 물질이동단계이다.

즉, 음극표면에서 금속이온이 원자상태로 환원되는 속도보다 이온의 공급속도가 느리게되면, 확산층이 형성되는데, 이 확산층이 두꺼워질수록 한계전류밀도를 낮추게 된다.

전기도금반응의 속도는 가해준 전류밀도에 의해 결정되므로 전류밀도가 높을수록 단위시간당 도금속도가 빨라져 결국은 생산량증대를 피할수 있는 것이다.

따라서, 생산량증대를 위해서는 도금이 이루어질수 있는 최대의 전류밀도 즉, 한계전류밀도 가까이에서 조업하게되며, 이를 증가시키기 위한 많은 기술이 공지되었다.

한계전류밀도를 증가시키기위한 공지기술로는 크게 도금액 온도, 금속이온 농도의 상황 및 전도도가 높은 염을 사용하는 기술과 도금욕을 교반시키는 기술로 구별되며 이들중에서 후자의 방법은 음극계면에 난류를 형성시켜 확산층의 두께를 감소시키는 방법으로써 도금특성은 그대로 유지한 채 한계전류밀도를 상승시킬수 있는 장점이 있다.

특히, 코일상의 강대에 연속적으로 도금시 가능한 욕의 교반방법으로는 유럽특허 제0,246,175호와 미합중국 특허 제4,500,400호등이 있으며 이들은 카로젤형 전기도금조에서 강대의 이동방향과 반대방향으로 도금액을 분사시켜주는 카운터 플로우 노즐장치에 관한 것으로 이들 기술의 요지는 강대의 이동방향과 반대방향으로 도금액을 분사시키는 방법과 도금액을 분사시키기 위한 노즐의 구비요건에 관한 것들이다. 상기 미합중국특허 제4,500,400호는 종래의 카로젤형 전기도금조에 최초로 슬리트형 카운터플로우 노즐을 설치한 것이며, 상기 유럽특허 제0,246,175호는 상기 문제점을 해결하기 위하여 슬리트형 카운터플로우 노즐을 개조하여 개별파이프형 카운터플로우노즐에 관한 것으로, 강대의 양가장자리부에서 균일한 상대유속을 부여하게되어 에저버어닝결함의 발생을 감소시키는 효과가 어느정도 인정은 되지만 이 방법을 기존의 설비에 적용하기 위해서는 노즐 및 배관의 교체가 필요하므로 적용이 용이하지않은 단점이 있었다.

상기 미합중국특허 제4,500,400호는 제1도와 같이 음극인 콘덕터롤(conductor roll. 1)에 강대(2)가 감기어 이동하면서 마주보고있는 양극대(3)와의 전해반응에 의해 강대(2)에 도금이 이루어진다.

여기서 양극대(3)는 콘덕터롤(1)과 일정거리를 유지하기 위하여 활형태로 휘어져 있으며 강대(2)가 도금조로 들어오는 방향과 강대(2)가 도금조에서 빠져나가는 방향의 양쪽으로 양극대받침(4)에 의해 받쳐진 양극대(3)가 설치되어 있다.

이때 상부와 하부에 설치된 노즐중에서 상부에 설치된 노즐을 엄격한 의미의 카운터 플로우 노즐(5)이라 하는데 이는 강대(2)가 도금조로 들어가는 방향에서는 자연적인 난류(Turbulent Flow)가 형성되지만 강대(2)가 도금조에서 빠져나오는 방향에서는 도금액이 강대와 함께 이동하여 충류(Laminar Flow)가 형성되므로 이 충류를 난류로 바꾸기 위해서는 카운터플로우가 필요하기 때문이다.

실제 공정에서도 상부노즐과 하부노즐로 분사시키는 유량의 비율은 7:3 정도로 차이를 두어 상부의 카운터 플로우의 효과를 증가시키고 있다.

이러한 카운터플로우시스템에서는 노즐에서 분사된 카운터플로우가 어느 정도의 깊이까지 영향을 미치며 그 영향이 강대(2)의 폭방향에서 얼마나 균일할수 있는가가 가장 중요한 사항으로 대두된다.

그러나, 이러한 종래의 카로젤형 전기도금조정장치는 음극계면에서 난류를 형성시킴으로 확산층을 감소시켜 한계전류밀도를 상승시키는 효과는 있으나, 노즐폭방향의 유속분포가 균일하지 않고 양강대(2)의 가장자리부위의 유속이 중심부에 비해 낮을경우에는 강대(2)의 양 가장자리부의 확산층이 중심부의 확산층보다 두터워져서 강대(2)의 양 가장자리부의 한계 전류밀도가 중심부보다 낮게된다.

중심부의 한계전류밀도의 범위에서 전기도금을 실시하면, 강대의 양가장자리부의 부분에 도금이 제대로 이루어지지 않는 에지 버어닝(dedge burning)등의 결함이 발생되기 쉽게되며, 이를 방지하기 위해서는 도금시 전류밀도를 강대(2)의 양 가장자리부근의 한계전류밀도 범위로 낮추어 작업해야하므로 카운터플로우 노즐(5)의 효과를 충분히 발휘할수 없는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 바와같은 종래의 제반문제점들을 해소하기위해 안출한 것으로서, 그 목적은 강대의 폭방향으로 균일한 유속을 갖게하여 강대의 양가장자리의 한계전류밀도가 증가되고 이로인해 강대의 양가장자리부위에 에지버어닝등의 결함이 감소되어 생산성이 향상되는 카로젤형 전기도금조정장치를 제공함에 있다.

본 고안에 의하여 상기 목적을 달성하기위한 구성은 콘덕터롤과 양극대 사이의 공간인 양극격(Anode gap)의 양단부위에 비전도성 물질로된 벽을 마련함에 의한다.

이하에서 본 고안을 첨부된 도면에 의거, 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 고안은 제2도 및 제3도에 도시한 바와같이 콘덕터롤(1)과 양극대(3) 사이의 공간인 양극격의 양단부위에 비전도성물질로된 벽(6)이 카운터 플로우노즐(5)의 양측면에 장착되어 있다.

상기 벽(6)은 도금액의 온도에서 변형이 없어야하고 카운터플로우에 의한 진동에 견딜수 있는 정도의 강도를 갖는 비전도성물질이면 충분하다.

또, 상기 벽(6)은 길이가 양극대(3)의 길이와 같거나 길게되면 도금반응중 발생되는 기포가 빠져나갈수 없게 되므로 기포가 양극격내에 정체되어 도금반응을 저해하는 것인 바, 벽(6)의 길이는 제2도와 같이, 양극대(3)의 길이보다 짧아야 한다.

또한, 벽(6)의 설치위치는 제3도와 같이 벽(6)의 외단이 콘덕터롤(1)의 양단과 일치되게하고 벽(6)의 내단이 강대(2)의 최대폭보다는 바깥쪽에 위치되어야 한다.

이는 강대(2)의 용접부등이 통과하는 것을 고려하게되면 벽(6)과 콘덕터롤(1)의 간격을 넓혀주어야하므로 본 고안의 효과를 저하시키기 때문이다.

상기 벽(6)과 콘덕터롤(1)간의 간격은 콘덕터롤(1)의 진동을 고려하여 2-3㎜ 정도가 적절하며 그 이상이 되면, 콘덕터롤(1)과 벽(6) 사이에 틈이 커져 본 효과를 기대할수 없게된다.

이하, 실시예를 통하여 본 고안의 효과를 설명하면 다음과 같다.

실제 전기도금조에서는 설비특성상 카운터플로우노즐(5)에서 분출되는 유체의 흐름을 관찰하거나 실제 유속을 측정하는 것이 불가능하므로, 카로젤형 전기도금조를 1/3으로 축소한 투명 아크릴제의 모형도금조를 이용하여 본 고안의 효과를 조사하였다.

모형도금조는 모든 제원을 1/3으로 축소하였으므로 실제 도금조내에서 일어나는 것과 거의 같은 현상을 기대할 수 있으며 특히 카운터 플로우 노즐(5)로부터의 거리는 무차원거리(Dimensionless Distance : 카운터플로우 노즐(5)로부터의 거리/카운터플로우노즐(5)의 폭)로 표현되므로 모형도금조에서 얻은 결과를 그대로 실제도금조에서 적용시킬수 있다.

또한, 피로우튜브(Pitot Tube)를 설치하여 카운터플로우노즐(5)로부터의 거리및 카운터플로우노즐(5) 폭방향에서의 실제 유속을 측정할수 있다.

제4도는 종래 카로젤형 도금조의 모형에서 실제유속을 측정한 결과이다.

카운터플로우노즐로부터의 거리는 무차원거리로 표시하였고 카운터플로우노즐(5)의 폭방향에서는 한쪽 가장자리(가)와 중심부(나), 카운터플로우노즐(5) 폭의 1/4부위(다)의 3부위에서 유속을 측정하였다.

제4도에서 볼수 있듯이 가장자리부위는 중심부나 1/4부위에 비해 유속이 현저히 낮으며 카운터플로우가 영향을 미치는 깊이 또한 매우 적은 것을 볼수 있다.

이는 육안으로 관찰한 바에 의하면 카운터플로우노즐(5)에서 분출된 유체가 부채살형태로 퍼져나가기 때문에 유속이 낮은 양 가장자리부위에서는 카운터플로우가 영향을 미치지 못하는 것으로 판단되었다.

제5도는 본 고안의 경우로 카운터플로우노즐(5)에서 분출된 유체가 터널형태의 통로를 통해 이동되므로 가장자리부위에서도 중앙부와 거의 비슷한 수준의 유속을 얻을수 있음을 보여준다.

이는 분출된 유체가 부채살 형태로 빠져나가는 것을 방지해주고 유체가 양극의 끝까지 빠져나갈수 있는 통로를 만들어 주었기 때문이며, 이로 인해 양 가장자리부위에 고질적으로 발생되는 에지 버어닝등의 결함을 감소시키는데 큰 효과가 기대된다.

제6도는 본 고안의 효과를 종래의 도금조와 비교하기위하여 카운터플로우노즐(5)로부터의 거리를 일정하게 두고 카운터플로우노즐(5) 폭방향의 유속분포를 나타낸 것이다.

벽(6)의 설치에 의해 폭방향의 유속편차가 거의 없어졌으며 또한 카운터플로우의 영향을 받을수 있는 깊이도 증가되는 효과를 인지할 수 있다.

상술한 바와같이 본 고안에 의하면 종래의 카로젤형 전기도금조를 간단하게 고안개조하므로서, 강대(2)의 폭방향으로 균일한 유속을 갖게하여 강대(2)의 양가장자리의 한계전류밀도를 증가시키고 강대(2)의 양가장자리부위에 에지버어닝등의 결함이 감소되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또, 양극대(3)의 폭이 콘덕터롤(1)보다 넓지만 벽(6)에 의해 콘덕터롤(1)의 폭보다 외부측에 있는 양극대(3)는 용해되지 않으므로 불필요한 양극대(3)의 용해를 감소시킬수 있는 효과도 있다.

Claims (1)

1. 카로젤형 전기도금조에 있어서, 콘덕터롤(1)과 양극대(3) 사이의 공간인 양극경영단부위에 비전도성물질로된 벽(6)이 카운터플로우노즐(5)의 양측면으로 장착됨을 특징으로 하는 카로젤형 전기도금조장치.