KR950007171B1 - 다공성 금형의 전주(電鑄)형성 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

다공성 금형의 전주(電鑄)형성 방법

제1도는 본 발명의 전주 방법을 도시한 개략도.

제2도는 본 발명의 다공성 금형의 전주형성 장치도.

* 도면의 주요부분에에 대한 부호의 설명

1 : 주탱크 2 : 보조탱크

3 : 연결관 4 : 순환펌프

5 : 주입관 6 : 주입로

본 발명은 전주법에 의해 형성되는 다공성인 성형용 금형의 제법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성형시 발생되는 가스 및 공기의 배출로 인해 생기는 미성형부의 금형을 다공성으로 하여 가스 및 공기의 배출구로 형성시켜 배출되게 하므로서 미성형부를 없이하여 복잡하고 미세한 모양도 정교하고 양호한 전사를 얻기 위해, 금형에 임의로 다공성을 부여하는 전주방법을 응용한 다공성 금형의 전주 형성 방법에 관한 것이다.

이의 한 예로서 진공성형용 다공질 금형 성형방법을 설명하면, 이 방법은 여러 방법이 소개되었지만, 최근에는 전주방법을 이용하는 시공법이 개발되었다. 즉, 주로 이용되던 다공성 금형의 제조법은 전주법에 의해 성형된 금형에 송곳 등으로 천공하거나 또는 레이저광선을 이용하여 천공하는 방법등이 있으며, 최근에 이르러 전주시에 미리 다공성을 형성하여 그 다공을 성장시키면서 전주하는 다공성 전주법등이 개발되었다. 이러한 방법은 전착하고자 하는 마스터(型) 표면에 전도층을 만들어 주고 전도층에 많은 미소한 비전도 부를 형성하여 비전도부에 비전착층을 발생케하여 전주진행으로 전착부를 성장시켜서 다공질을 형성케하는 방법이 소개된바 있으며, 또한 비전도부 형성을 락카 및 내산성 수지를 이용한 스프레이 분사 방법과 필름에 의한 노광 및 레이저노광방법을 이용하여 비전도부의 넓이를 조절하는 방법과, 도금액의 전해에 의한 기포생성 부착방법인 전기화학적 원리를 이용하여 전주진행과 동시에 다공질을 성장시키는 전주법에 의한 다공금형 성형 방법이 일본국 특허공보 평 2-14434호로 소개된 것이 있다.

본 발령에서는 전해액의 기포생성 부착으로 비전도부를 형성시키는 방법을 개선함에 있어서, 전주 전해액에서 종래는 사용하지 않는 계면활성제 미량을 혼가하여 전주피복력을 증가시키면서도, 다공(핀홀)이 봉쇄되지 않도록 하는 전해액을 사용하며, 또 종래의 정지욕 선주방법(전착물 및 전해액을 정지상태로 하여 전주하는 방법)으로 오는 전해전류에 의한 전해액의 부분적인 차이에 의한 폐단을 개선한 전해액의 오버 플로우(Over flow) 방식인 새로운 공법과 그 장치를 제공하고자 안출된 것으로, 특히 종래방법으로 생산된 다공성 금형일지라도 대형 다 굴곡 및 대량 양산에 문제점을 가져서 그대로 사용할 수 없을때에는 이의 수정·보완을 위해 재입조하여 4mm 이상의 후판으로 제조할수도 있도록하는 방법을 제공하는 발명인 것이다.

먼저, 본 발명의 상기한 전해액 조성에 대하여 설명한다.

① 종래의 다공성 전주법에 사용되는 전해액은 계면활성제를 사용하지 않았는데, 그 까닭은 계면활성제를 사용하면 금형에 도금 피복력은 증대되지만 이 계면활성제의 양이 많으면 구멍(핀홀)이 봉쇄되어 다공성을 얻지 못하는 폐단이 있기 때문이었으며, 본 발명에서는 핏트 방지제(pittless-S.N.P.A) 1∼2cc/l의 미량을 혼가하므로서 핀홀이 봉쇄되지 않고 오히려 피복력도 증대되는 가장 적절한 것임을 알게되었는데, 전해액을 니켈 설파메이트 350g/l·염화니켈 5g/l·붕산 40g/l에 핏트방지제1-2cc/l를 혼합하며 pH 조절제(pH상승제로서는 설파민산, 하강제는 탄산니켈)을 가하여 조절하여 pH 2∼4로 하고, 용액의 수온은 40∼55℃가 가장 적절하였다.

② 또한, 본 발명의 전주방법에서 전해액의 오버플로우(over flow) 방법인 전해조는 제1도에 도시된 바와같이 전해조가 내장된 주탱크(1)와 전해액 보조탱크(2) 및 전해액 순환점프(4)로 연결순환되게 구성하여, 전해조내의 +극에 니켈을 걸고 -극에 원형을 걸어 전착을 하되, 전해액은 주탱크(1)내에 전해액 배출구쪽에 설치된 격벽을 넘어 오버플로우 되면, 보조탱크(2)에 연결되는 연결관(3)을 따라 보조탱크에 흐르도록 하고, 보조탱크 하위쪽 펌프(4) 연결관으로 펌프(4)에 흐르며, 펌프(4)는 유속 약 5∼30l/1분 정도(유속이 빨리지면 액조건의 안정성은 상승되지만 H₂기포가 교반되어 다공성 조성이 곤란하고, 역으로 유속이 느려지면 H₂기포의 안정성을 증대시키지만 전해액조건이 불량하여 전주 전착이 불량하여 진다)로 주탱크(1) 상방에 설치된 주입관(5)을 통하여 압입하고, 주탱크 저면에서 주입로(6)와 전해조가 통공되게 설치된 격벽을 통하며 전해액이 전해조 하방으로 정숙하게 주입되면 주입된 량만큼 주탱크 배출구 배출관(3)쪽으로 오버플로우(over flow)하게되어, 원형에 부착된 H₂기포의 안정을 기하면서 전해 전주에서의 부분적인 전류파의 차를 해소하여 다공성이면서도 금형전면에 균일한 전착을 이룰 수 있도록 한다.

또한, 이러한 다공성 전주금형은 대개 그 두께가 약 2mm 정도라서 이것을 성형용 금형으로 사용할 때 대형금형이나 굴곡이 복잡한 금형 또는 대량 생산용 금형으로는 부적당하므로 이것을 다공(핀홀) 그대로를 유지하면서 그 두께를 두배 이상으로 하는 후판으로 성형하여야 하기 때문에 후판조성을 위해 재입조방법을 취하였다.

③ 이 재입조는 상기와 같이 된 성형금형을 비도체물질, 예를 들어 파라핀·수지류등 용해될 수 있는 용해성 수지류등을 다공(핀홀)에 충만시키고, 잔여부인 니켈 전착부는 전주 전착이 용이하도록 활성화 처리하여 이를 다시 -극에 걸고 일반적 도금장치에서처럼 +극은 니켈로 한 본 도금장치로 금속(니켈) 전착층을 성장시키면 약 4mm 정도의 후관으로 금속 전주층이 두껍게 성장된다.

이와같이 도금된 후판을 들어내어 세척하고, 다공(핀홀)속에 충진된 비전도물을 용해 제거하면 다공성 후판의 성형용 전주제품 금형을 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예들을 기술하면 다음과 같다.

[실시예 1]

전착하고자 하는 마스터(原型)가 비전도체일때 그 표면을 통상의 방법으로 은경 처리한 후(전도체인 경우에는 은경처리 없이), 비전도물질로 다공화를 위해 비전도부를 형성하여 전착한다.

이러한 도전성 마스터를 제1도에 도시하는 전주조의 -극에 걸고, +극에는 니켈을 걸어 설파민산 니켈 350g/ι·염화니켈 5g/ι·붕산 40g/ι 핏트방지제(pittless-S.N.P.A) 1cc/ι로 조성된 전해액을 pH 2로 하여 전해조에 채우며 용액온도는 50℃로 하고, 제1도에 도시된 펌프(4)로 가압하여 전해조 배출구(3)에서 측정하여 오버 플로우(over flow)되는 량이 최초에는 1분에 5τ, 점차 증가하여 4분후에는 30l가 되게하고, 전력은 초기 전류를 마스터(原型)면적 dm²(10cm×10cm)당 0.5A인 저전류를 흘려서 전착 응력에 의한 뒤틀림이 없이 일정형 (핀홀형성)이 터잡아지면 점차 단계적으로 전류 암페어를 15A/dm²까지 높여준다.

[실시예 2∼3]

실시예 1과 동일한 방법 및 조건들과 동일하게 하고 다만 하기 표 1에 나타낸 조건만을 변경하여 실시를 한다.

[표 1]

상기 실시예들에서 전해액의 조성비는 1986년 8월판 금속처리 (Metal Finishing)지의 발표(George A DiBari)에 따른 기준 내에서 동일 조건으로 실시된 것이고, 본 발명은 그 일요부인 핏트방지제의 함량 및 pH 조건만을 조절하여 실시하였다.

[비교예 1∼2]

실시예 1과 동일한 방법 및 조건들과 동일하게 하고 다만 하기 표 2에 나타낸 조건만을 변경하여 실시를 한다.

[표 2]

위와같이 저유속 저전압으로 전주를 시작하면, 마스터(原型) 표면에 미세 H₂가스 기포가 무수히 부착되어 기포가 부착된 곳은 비전도부가 되고 H₂가스 기포가 부착되지 않은 부분에는 니켈이 점착되어, 이 점착이 성장하면서 돌출부가 되고, H₂가스 기포 부착부가 핀홀인 요부를 형성하는 다공성을 형성하게 되는 것이며, 이리하여 전주 전착두께가 약 2mm 정도가 되면 전주작업을 중지하고 마스터(原型)를 전해조에서 들어내어 세정 건조한다.

상기 조건하에 실시된 실시예 및 비교예들을 육안관찰에 의해 비교하면 표 3과 같다.

[표 3]

관찰 결과 핏트방지제의 첨가량이 2cc/l를 넘어서면 H₂기포의 발생이 저지되어 핏트가 전혀 발생되지 않으며, pH가 높을수록 전착이 양호해 지나 핏트발생을 저지함을 알수 있다.

게다가, 종래의 방식인 압축공기 교반 또는 전극을 기계적으로 젓어주는 교반방식에 의하면 발생된 기포의 제거로 부분적으로 핏트가 메꾸어지는 현상이 발생되나, 본 발명의 오버 플로우방식은 전해액이 정숙한 상태에서 계속적으로 교체되어 액성분의 균일성이 항상 유지되므로 전주효율 향상 및 핏트발생에 가장 바람직한 상태를 이루게 된다.

상기 방법으로 전주된 다공성 전주 전착 금형을 수세 건조하여 가용성수지 염화비닐락카용액에 담궈 천공된 핀홀을 수지로 채우고 금형 표면에 부착된 염화비닐락카수지를 제거하고, 상기 도금처리액으로 세정하여건조하여 -극에 걸고 +극에 니켈을 걸어, 본 발명의 장치로에서 음극교반방식으로 전착을 하여 전착두께 4mm의 후판을 얻어 이를 세정건조하여 다공성인 성형용 금형을 얻었다.

또한 이 성형용 금형을 압인용 금형으로 사용할때는 수지용액에 침적하여 다공은 물론 금형 전후면이 수지피복으로 보강되게 하거나, 또는 금형 이면에 수지층을 접착하는 등으로 보강하여 압인용 금형으로도 성형할 수 있다.

본 발명의 다공성 금형은 전사시에 발생하는 공기 및 가스등의 배출이 용이하여 복잡하고 미세한 모양의 전사 시에도 미성형부가 생기지 않아 정교하고 전사표면이 미려한 전사가 되는 효과는 물론, 전사 시에도 내마모성이 높아 대량생산이 가능하며, 내충격성 ·내식성이 우수하고, 또한 다공성 동공이 형 뒷면 쪽으로 과대되어 있어 통기가 우수하고 청소도 용이하며, 열전도성도 양호하여 성형용 금형 이용 범위를 진공성형 ·사출성형 Blow ·발포형, 금속주조형 ·세라믹 성형 유리 금형 CALENDER등 다 방면에 사용될 수 있도록 하는 등의 효과를 가진다.

Claims (3)

1. 다곡면 원형을 다공성인 성형용 금형으로 하기위해, 원형이 비전도체일때는 은경처리후 세정하고 전주 전해액을 설파민산 니켈 350∼360g/l·붕산 40∼42g/l·염화니켈 4∼6g/l로 전주하여 금형을 성형함에 있어서, 상기 전주액에 핏트방지제1∼2cc/l를 첨가하여 pH 2∼4로 조절하고 액온 40∼55℃로 하여 사용하고, 전해조에서 5∼30l/분(min)의 유속으로 오버 플로우(over flow)시키면서 최초 전압을 0.5∼1A/dm²로 통전하여 마스터(原型) 은경면에 무수한 H₂기포를 형성시켜 기포접착부로 Ni비전착부를 조성시키고, 기타부에는 Ni이 전착되어 다공성의 전착을 이루면 전착 전압을 10∼15A/dm²까지 높여서 전착층을 성장시켜 다공성 전주금형을 성형하고, 이를 수거 세정한 후, 재입조에 의해 전착두께를 성장시킴을 특징으로 하는 다공성 금형의 전주형성방법.
2. 제1항에 있어서, 전해액이 주탱크(1)내에 전해액 배출구쪽에 설치된 격벽을 넘어 오버플로우 되어 보조탱크(2)에 연결되는 연결관(3)을 따라 보조탱크에 흐르도록 하고, 보조탱크 하위쪽 펌프(4) 연결관으로 펌프(4)에 흘러서 펌프(4)가 가압시켜 주탱크(1) 상방에 설치된 주입관(5)을 통하여 압입되고, 주탱크 저면에서 주입로(6)와 전해조가 통공되게 설치된 격벽을 통하여 전해조 하방으로 주입되면 주입된 량만큼 주탱크 배출구 배출관(3)쪽으로 오버 플로우(over flow)하게 이루어진 전주장치를 사용함을 특징으로 하는 다공성 금형의 전주형성방법.
3. 제1항에 있어서, 박판인 다공성 전주금형을 가용성 수지에 침적하여 다공(핀홀)을 가용성 수지로 충진하여 비도층을 유지하고, Ni전착층을 세정하여 일반 전주방법으로서 Ni전착층을 성장시켜 4mm 정도의 후판으로 한후, 핀홀(다공)에 충진된 가용성 수지를 용해 제거하여 다공성 금형으로 하는 재입조방법을 사용하며, 필요에 따라 상기 과정을 반복하여 더욱 후판으로 함을 특징으로 하는 다공성 금형의 전주형성방법.