KR940007440B1 - 고속전기도금용 도금액분사장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고속전기도금용 도금액분사장치

제 1 도는 종래의 고속전기도금용 도금액분사장치의 사시도.

제 2 도는 제 1 도의 A-A선을 따르는 단면도.

제 3 도는 제 2 도의 B-B선을 따르는 단면도.

제 4 도는 제 2 도의 C-C선을 따르는 단면도.

제 5 도는 제 2 도에 상응하는 본 발명의 고속전기도금용 도금액 분사장치의 단면도.

제 6 도는 제 5 도의 D-D선을 따르는 단면도.

제 7 도는 제 5 도의 E-E선을 따르는 단면도.

제 8 도는 튜브단면적 비율(튜브단면적/내부파이프 단면적)에 따른 분사장치의 두께방향에서의 유속분포개념도.

제 9 도는 내부파이프에 삽입되는 튜브의 길이에 따른 분사형태를 나타내는 사진.

제10도는 튜브의 단면적비율(튜브단면적/내부파이파단면적)에 따른 분사장치의 폭방향에서의 분출유속분포를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 20 : 분사장치 11, 21 : 분사수단

12, 22 : 내부파이프 111, 211 : 수용부

112, 212 : 분사부 112a, 212a : 분사구

121 : 분사홀 221 : 튜브

본 발명은 냉간압연 강판등에 연속적으로 전기도금을 실시하는데 있어서 생산성을 높일 수 있는 고속전기 도금용 도금액분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 원통형 전해조에 효과적으로 적용될 수 있는 고속전기도금용 도금액분사장치에 관한 것이다.

1980년 이후 자동차 및 가전산업으로부터 고내식성 표면처리강판의 수요에 부용하여 아연 및 아연합금의 전기도금강판의 생산이 급증하고 있다. 연속전기도금 설비는 강판이 전해조를 통과하는 방향에 따라 수직형, 수평형 및 원통형으로 구분하고 있으며, 각 종류별로 장단점이 있어 제조회사마다 고유의 기술로 관리하고 있다.

연속전기도금에서 제품의 품질과 함께 가장 중요한 항목은 바로 생산성 즉 단위시간당 제품의 생산능력이라 할 수 있다. 생산성을 높이기 위해서는 단위시간당 가해주는 전기량을 증가시켜야하며, 이는 단순히 정류기의 용량만을 증가시켜서 해결되는 문제는 아니다.

전기화학 기본이론에 따르면, 음극반응의 율속단계는 대개 음극에서 환원될 이온이 용액에서 전극과 용액의 계면으로 이동하는 단계이며, 이온의 공급이 완활치 못할 경우에는 전류밀도를 높여도 그에 상당하는 도금반응이 일어나지 못하고 가스발생등의 유해한 부반응이 일어난다. 즉, 어느 임계전류밀도이상에서는 정상적인 도금반응이 일어나지 못하게 되는데, 그 전류밀도를 한계전류밀도라 하며, 이는 도금종류, 도금조의 구조, 도금조건등에 따라 큰 영향을 받는다.

따라서 생산성을 높이기 위해서는 고전류밀도를 부가할 수 있어야 하므로 도금반응의 한계전류밀도를 높일 수 있는 방안이 강구되어야 한다. 이에는 도금액의 온도를 높이거나 금속이온농도를 증가시키거나 전도성이 좋은 이온을 선택하는 등이 방법도 있으나, 이와같은 도금조건의 조정은 도금성을 고려할 때 곧 한계에 도달하게 되므로, 가장 보편적으로 사용되는 기술은 도금액의 교반을 증강시켜, 금속이온을 음극에 보다 많이 공급해 주는 방법이다. 이 교반방법을 이동하는 강판에 적용시킨 것이 바로 도금액 분사방법이며, 전해조 형태에 따라 여러가지 종류의 분사장치가 개발되었는데, 본 발명은 원통형 전해조에 적용할 수 있는 고속전기도금용 도금액 분사장치에 관한 것이므로, 이하에서는 원통형 전해조에 적용될 수 있는 고속전기도금용드금액 분사장치에 대하여 설명한다.

원통형 전해조에 적용될 수 있는 도금액 분사장치의 대표적인 예로서는 미국특허제 4, 500, 400호와 유럽특허제 0, 246, 175호를 들 수 있다.

상기 미국특허제 4, 500, 400호는 원통형 전해조에 드금액분사장치를 최초로 적용한 것이며, 유럽특허제 0, 246, 175호는 상기한 분사장치의 문제점중의 하나인 기포의 혼입을 방지할 수 있도록 개량한 것이다.

본 발명자들의 검토에 의하면, 미국특허제 4, 500, 400호의 분사장치는 폭방향의 유속분포가 불균일한 문제점이 있고, 유럽특허 제 0, 246,175호의 분사장치는 도금액이 인입되어 분출되기까지의 경도가 복잡하여 펌프에 가해지는 부하가 크게 걸리는 문제점이 있다.

본 발명자들은 상기한 종래분사장치의 문제점을 해결하기 위하여 연구를 행하고, 그 결과에 근거하는 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 분사경로를 단순화하여 압력손실을 최대한 줄이면서 폭방향으로 균일하게 분사가 이루어질 뿐만 아니라 분사깊이가 깊어 양극의 하부까지도 양향을 미칠 수 있는 향상된 고속전기도금용 드금액분사장치를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 도면에 의해 상세히 설명한다.

제 1 도-제 4 도에 나타난 바와같이, 종래의 고속전기도금용분사장치(10)는 분사수단(11)과 내부파이프(12)를 포함하여 구성된다.

상기 분사수단(11)은, 제 3 도 및 제 4 도에 나타난 바와같이, 상기 내부파이프(12)를 수용하기 위한 수용부(111)와 도금액을 분사하기 위한 분사부(112)로 구성되며, 상기 분사부(112)의 내부에는 분사구(112a)가 형성되어 있다.

상기 내부파이프(12)는, 제 2 도에 나타난 바와같이, 다수개의 분사홀(121)을 구비하여 상기 분사장치(11)의 수용부(111)에 삽입되며, 내부파이프(12)의 양단을 통해 도금액이 유입되어 분사홀(121) 및 분사부(112)를 통해 분사된다.

본 발명은, 제5-7도에 나타난 바와같이, 상기한 종래의 고속전기도금용 분사장치의 내부파이프(12)를 개량한 것으로서, 이에 대하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명의 고속전기도금용 분사장치(20)에 있어서의 내부파이프(22)는 종래의 내부파이프(12)에서와 같이 분사홀(121)을 구비하는 대신에 다수개의 튜브(221)를 구비하여 구성된다.

본 발명의 내부파이프(22)는 종래의 내부파이프(12)와 같이 분사장치(21)의 수용부(211)에 삽입되며, 그 양단을 통해 도금액이 유입되고, 유입된 도금액은 상기 튜브(221)를 통해 분사장치(21)의 수용부(211)로 분사되며, 분사된 도금액은 수용부(211) 및 분사부(212)를 거쳐 분사부(212)의 분사구(212a)를 통해 전해조(도시되어 있지 않음)에 분사된다.

상기 튜브(221)의 길이는 내부파이프(22)의 직경의 1/4-1/2 정도가 바람직한데, 그 이유는 튜브(221)의 길이가 내부파이프 직경의 1/4이하인 경우에는 종래의 분사홀(121)에서와 같이 분출되는 도금액이 중앙으로 편중되어 폭방향의 분사정도를 불균일하게하고, 직경의 1/2이상인 경우에는 과다한 압력이 걸리므로 압력손실이 발생하여 동일한 펌프의 용량에서 분출되는 도금액의 유량이 감소되기 때문이다.

또한, 상기 튜브(221)의 단면적은 일정한 단면적비율(튜브의 단면적/내부파이프 단면적)을 갖는 것이 바람직한데, 이는 동일유량이 인입되어 동일한 단면적으로 분사됨에도 분출유속에 다르다는데 근거한 것이다.

즉, 분사장치의 두께방향의 유속분포는 제 8 도의(가) 및 (나)의 경우처럼 될 수 있으며, 분사되는 유량이 일정하므로 곡선의 적분면적은 동일하게 된다. 이때, 유속분포가 (나)의 경우처럼 되면 분사되는 도금액 분사부(212)의 분사구(212a)두께방향의 중심선상의 유속이 크므로 분사깊이가 증가되는데, 본 발명에서 삽입튜브(221)의 단면적을 증가시킴에 따라 분사형태가 (나)의 형태로 되어 동일한 유량에서도 중심선상의 유속은 크게되어 분사효율이 증가하게 된다.

본 발명에 있어서 상기 단면적 비율이 50% 이하에서는 유속분포가 (나)형으로 될 수 없고 (가)형으로 유지됨으로서 분출되는 유량에 비해 분사유속을 크게할 수 없고, 그 비율이 75%이상인 경우에는 튜브(221)의 삽입효과가 나타나지 않고 폭방향의 분사정도에 큰 편차가 발생하므로 50-75%로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 튜브(221)는, 제 5 도에 나타난 바와같이 내부파이프(22)의 양단으로 부터 중앙을 향해 일정거리만큼은 2열로 삽입(형성)시키는 것이 바람직한데, 이는 내부파이프의 중앙보다는 양단의 압력이 낮아 분사유량이 낮기 때문이다.

또한, 상기 튜브(221)는 제 6 도 및 제 7 도에 나타난 바와같이 시일링을 위하여 내부파이프(22)의 외부로 일정거리만큼 돌출되도록 삽입되는 것이 바람직하며, 이 돌출거리는 시일링에 적합하도록 결정된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

[실시예 1]

내부파이프에 튜브가 삽입되지 않고 분사홀이 형성되어 있는 경우[종래예, 제 9 도a], 튜브길이가 내부 파이프 직경의[비교예, 제 9 도b], 1/4[발명예(1), 제 9 도c], 및 1/2[발명예(2), 제 9 도d]인 분사장치를 사용하여 도금액을 분사할 시 내부파이프(22)에 삽입된 튜브(221)에서 분사되는 형태를 관찰하고, 그 결과를 제 9 도에 나타내었다.

제 9 도에 나타난 바와같이, 튜브가 삽입되지 않거나(종래예), 튜브가 삽입되더라도 튜브의 길이가 본 발명의 범위보다 적은 경우(비교예)에는 분출되는 도금액이 중앙으로 편중되어 폭방향의 분사정도가 불균일하게 되는 반면에, 튜브의 길이가 본 발명의 범위에 부합되는 경우[발명예(1) 및 (2)]에는 분출되는 도금액이 균일하게 폭방향의 분사정도가 균일하게 됨을 알 수 있다.

[실시예 2]

내부파이프에 튜브가 삽입되지 않고 단면적비율이 37%가 되도록 분사홀이 형성되어 있는 경우(종래예), 튜브의 단면적 비율이 52%[발명예(1)], 70%[발명예(2)], 및 85%(비교예)인 분사장치를 사용하여 도금액을 분사하였다.

이때, 단면적비율에 따른 분사장치의 분사구(212a)폭방향에서의 분출유속분포를 관찰하고 그 결과를 제10도에 나타내었다.

제10도에 나타난 바와같이, 내부파이프에 튜브가 삽입되지 않고 분사홀이 형성되어 있는 경우(종래예)에는 분사깊이가 깊지 않음을 알 수 있다.

튜브의 단면적이 본 발명에 부합되는 단면적 비율을 갖는 경우[발명예(1) 및 (2)]에는 분사깊이가 깊을 뿐만 아니라 폭방향의 분사정도에 큰 편차가 발생되지 않는 반면에, 튜브의 단면적이 본 발명의 범위를 벗어나는 경우(비교예)에는 분사깊이도 상기한 발명예(1) 및 (2)보다 깊지않을 뿐만 아니라 폭방향의 분사정도에 큰 편차가 발생함을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 내부파이프에 적절한 길이 및 단면적을 갖는 다수개의 튜브를 삽입하므로서 종래의 분사장치에 비해 폭방향의 분사정도가 균일하고, 압력손실을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 동일한 인입 유량에서 분사되는 중심선상의 유속을 최대화함으로서 분사깊이를 깊게할 수 있는 향상된 고속전기도금용 도금액 분사장치를 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 양단을 통해 도금액이 유입되는 내부파이프 및 내부파이프를 통해 유입된 도금액을 전해조로 분사하는 분사수단을 포함하여 구성되는 고속전기도금용 분사장치에 있어서, 상기 내부파이프가 일정간격을 갖는 다수개의 튜브(221)를 구비하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고속전기도금용 도금액분사장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브(221)의 길이가 상기 내부파이프 직경의 1/4-1/2의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 고속전기도금용 도금액분사장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 튜브(221)의 단면적이 55-75%의 단면적 비율(튜브의 단면적/내부파이프의 단면적)을 갖는 것을 특징으로 하는 고속전기도금용 도금액 분사장치.