KR960004269B1 - 금속스트립의 무흠집 전기도금방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

금속스트립의 무흠집 전기도금방법

본 발명은 일련의 전해셀을 거치면서 금속 또는 합금을 도금처리하는 금속스트립에 고사리모양의 흠집이 생기지 않도록 하는 방법에 관한 것으로, 특히 상기 각 전해셀로 스트립이 투입되기 직전 최소한 0.1초동안 도금과정을 거치는 스트립의 표면에다 균일한 전해액막을 형성시켜 흠집이 발생하지 않도록 하는 도금방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속스트립을 전기아연도금함에 있어서는 도금하고자 하는 금속스트립이 연속적으로 배열된 전해셀을 순차로 통과하도록 되어 있는데, 이 과정에 상기 각 전해셀에서 전류는 1개 혹은 여러개의 양극으로부터 아연을 함유하고 있는 전해액을 매개로 콘닥터(conductor)로 흐르면서 금속스트립에 아연 또는 철-아연합금을 입혀(도금)주도록 되어 있다.

그런데 이러한 전해셀의 배열방식은 수평, 수직 및 방사형인 3가지 기본방식이 있는바, 이러한 각 배열방식에 따른 전해셀 사이에는 앞쪽의 전해셀에서 빠져나오는 스트립을 위쪽으로 안내함과 더불어 다시 아래쪽으로 안내해서 다음 전해조속으로 투입시켜주는 즉, 스트립의 투입방향을 안내해주는 안내로울이 구비되어져 있다.

그런데, 상기 스트립이 앞쪽의 전해셀에서 다음 전해조로 진행하면서 대개 이 스트립의 표면에 전해액이 묻혀져 있는데, 물론 이때 스트립을 안내하는 상기 안내로울이 스트립과 접촉해서 대부분의 전해액을 제거하기는 하지만, 이 안내로울이 완전히 평탄하게 되어 있지 않아, 불균일한 전해액막이 스트립에 형성된 채로 안내로울과 스트립사이를 지나서 다음 전해셀로 들어가게 된다.

그 결과 그 원인이 명백히 밝혀지지는 않았지만, 아무튼 상기와 같이 균일하게 전해액막이 형성되지 못함으로 인해 도금이 완료된 후의 금속스트립의 표면에 고사리모양과 비슷한 형상의 흠집이 생기게 되는데, 심한 경우에는 이러한 흠집이 자동차의 차체에 칠하는 두께정도로 도장을 해도 없어지지 않게 되므로서 결국 이 흠집이 도금제품의 질을 떨어뜨리는 원인으로 되고 있다.

따라서 이러한 흠집을 제거하기 위한 여러가지 시도로서 종래에는 대체로 스트립이 이미 앞의 전해셀을 거쳐 나와 다음 전해셀로 들어가기 전에 스트립으로부터 전해액을 직접 제거하도록 하고 있다. 예로서는 미국특허 제2,793,993호에 게재된 바와 같이, 안내로울의 하부가 수조(水糟)에 잠기도록 해서 이 안내로울에 묻은 전해액을 제거하는 방법을 들 수 있고, 또 비록 본 발명과 직접 관련되지는 않지만, 미국특허 제3,563,863호에 게재된 바와 같이, 금속스트립이 상기 안내로울과 접촉하기전과 접촉시켜진 다음에 이 스트립을 물로 스프레이(spray)해주는 방법도 있으며, 또한 상기 안내로울의 앞·뒤에다 압착로울을 설치해서 상기 안내로울에 묻은 전해액을 가늘한한 많이 제거해 주는 방법등을 쓰고 있으나, 이들 어느 방법도 도금된 금속스트립에 흠집이 발생하지 않도록 하지는 못하고 있다.

한편, 여러가지 목적으로 스트립을 안내로울과 접촉하기전에 미리 처리하는 방법도 알려져 있는바, 예컨대 미국특허 제4,401,523호의 제1도에 도시된 바와 같이, 도금부의 앞쪽에 스트립조절스테이션을 설치해 놓고서 이 조절스테이션에서 스트립에다 황화아연을 뿌려 비다공성장해막이 형성되도록 함으로써, 도금하기 전에 세척된 스트립의 표면을 방청처리하고 나서, 이 장해막이 도금공성상의 시드(seed)로 작용하게 하여 도금형성이 강화되어지도록 하는 방법이라던가, 또 미국특허 제3,796,643호에서와 같이, 주석전기도금을 하기 위해 상기 안내로울앞에서 농축되어진 전해액을 공급하면서 상기 안내로울주위가 증기상태를 유지하도록 하는 방법도 있는데 이들 방법 역시 압착로울과 스프레이를 사용하고 있었다.

또한, 여러가지 전기도금공정에서 안내로울앞에 설치된 스프레이로 전해액을 뿌려주는 방법도 알려져 있는바, 즉 본 발명과 직접 관련된 분야는 아니지만, 석판인쇄용의 석판을 제조하기 위해 알루미늄 또는 아연기질(基質)표면을 전기화학적으로 산화시키도록 된 미국특허 제3,691,030호에 게재된 바와 같이, 안내로울을 통과한 스트립에 연마재가 함유된 전해액을 공급해 주는 방법이 있고, 또 미국특허 제3,591,467호와 같이 보호액을 이용해서 도금하지 않을 표면으로부터 전해액을 제거하는 방법이 있다. 한편 본 발명의 방법을 시행하는데 사용된 것과 유사한 헤더장치로서 미국특허 제1,751,960호와 제1,987,962호에 게재된 것이 있다.

(발명의 개요)

본 발명은 일련의 전해셀중 바로 다음 전해셀에서 도금하고자 하는 스트립의 표면이 추가로 공급되는 추가전해액와 충분히 접촉되도록 하여 앞공정의 도금처리과정에서 묻어 따라온 불균일한 전해막을 완전히 제거해 줌으로써, 전기도금으로 순수 아연이나 철-아연합금이 피막된 강판스트립에 흠집이 거의 생기지 않도록 하는 도금방법을 제공함에 그 목적이 있다.

여기서 상기 추가전해액은 스트립이 다음 전해셀로 투입되기 전에 이 전해셀의 표면이 다음의 전해셀속에서 전기적으로 자화된 제1양극과 직접 마주대하게 되는 지점에 도달할 때까지 상기 스트립의 표면과 최소한 0.1초 동안 접촉해 있게 된다.

이러한 본 발명은 황화아연용액을 사용하는 도금공정에 특히 유용하며, 10 내지 20%의 철을 함유하는 아연합금 피막도금에 특별히 적용시킬 수 있다.

제1도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 헤더장치를 갖춘 금속스트립의 전기도금용 방사형전해셀의 측단면도이고,

제2도는 제1도의 장치의 평면도,

제3도는 제1도에 도시한 헤더장치의 확대평면도,

제4도는 제3도의 IV-IV선을 따른 부분측면도,

제5도는 제3도의 V-V선을 따른 부분측면도,

제6도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치의 다른 실시예에 대한 측면도이다.

제1도와 제2도는 종래의 방사형 전해셀을 이용한 전기아연도금장치를 도시한 것으로서, 이는 본 발명 도금방법을 실시하기 위한 헤더장치를 구비하고 있고, 그리고 상기 방사형 전해셀 시스템은 미국특허 제3,483,113호에 게재된 것과 실질적으로 동일한 것으로서, 본 명세서는 상기 미국특허의 내용을 참고로 한다.

즉, 도금하고자 하는 강판스트립(10)은 한쌍의 로울(12,14)사이를 통과해서 주입안내로울(18)에 의해 화살표(16)의 윗쪽방향으로 올려진 다음, 조절로울(20)을 아래쪽으로 감아돌면서 탱크(24)속에 들어있는 전해액의 전해조(22)안에 잠기게 된다. 따라서 상기 스트립(10)은 조절로울(20)에 의해 양극(26)에 아주 근접한 상태로 되어 이동하면서 윗쪽으로 올라가서 배출안내로울(28)을 감아돌아 다시 아래쪽으로 내려와 한쌍의 로울(30,32)사이를 통해 다음 전해셀로 이송되게 된다.

그리고 전기동력은 케이블(34)과 브러쉬(36)에 의해 직류전원의 음극축으로부터 상기 조절로울(20)과 강판스트립(10)으로 공급되고, 상기 양극(26)은 케이블(38)에 의해 직류전원의 양극측과 연결되어 있다.

여기서의 전해용액으로서는, 미국특허 제4,540,472호에 게재된 바와 같이, 강판스트립에 10 내지 20%의 철-아연합금피막을 도금해 주기 위한 황화아연용액 또는 미국특허 제4,451,903호에 게재된 바와 같은 황화아연용액을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 황이나 다른 전해용액이 사용되는 장치에 보다 널리 적용되는 것으로서 방사형 셀방식에만 국한되지는 않는다.

이어 상기 한쌍의 로울(30,32)을 통과한 스트립은 그 도금면(40)이 각 전해조에 구비된 양극(26)과 마주하도록 연속적으로 배열된 그 다음의 방사형 전해셀로 들어가게 된다.

본 발명의 1실시예에 따르면, 스트립이 앞쪽의 전해셀 또는 처리과정을 거치고나서 서로 접촉하고 있는 마지막 로울과 분리된 이후에 다음의 전해셀로 투입되기 이전에 도금하고자 하는 스트립의 도금면(40)에 추가전해액으로 균일한 전해액막이 형성되게 된다. 즉, 전기도금 공정라인에 있는 각각의 모든 전해조에는 제1도에 도시된 바와 같은 위치에 설치된 헤드장치(43)에 의해 추가전해액이 공급된다.

이와같이 도금하고자 하는 도금면(40)이 마지막 로울이나 어떤 다른 부재등에 접촉된 이후에 각 전해셀의 음극과 스트립사이에 들어있는 전해액으로 스트립이 투입되기전에 도금될 도금면(40)에 추가전해액막이 입혀지는 것이 본 발명의 근본적인 특징인 것이다.

또한, 본 발명은 스트립에 충분한 전해액이 접촉하도록 해서 처리장소인 가령 앞공정의 전해셀 또는 도금전의 예비처리장소 같은 속에서 스트립에 묻어 따라온 전해막이 불균일해지지 않도록 하고, 상기 스트립의 도금면이 다음 전해셀에 구비되어 전기적으로 자화되어지는 제1전극과 직접 대하게 되는 지점에 이르기 전에 최소한 0.1초동안, 바람직하기로는 0.3초동안 전해액과 접촉되어 앞공정의 도금처리 과정에서 묻어 따라온 고사리모양의 흠집을 보다 완전히 제거하도록 하는 것이 본 발명의 또 다른 특징이기도 하다.

제1도와 제2도에서 양극(26)이 전해조(22)위로 뻗어 있는데, 이 경우에 추가 전해액막은 상기 양극(26)의 인접한 입구쪽 선단(45)과 직접 대하는 지점(41)에 스트립이 도달하기전에 최소한 0.1초동안 스트립과 접해져 있어야 한다.

그러나 상기 양극(26)은 전해조(22) 수위보다 충분히 낮은 위치로 할 수도 있는데, 이 경우의 접촉시간은 상기 전해조(22)의 수위아래에 위치하게 되는 지점(41)에 대해서까지 계산되어져야 한다.

그리고 상기 전해조(22)속에 조절로울(20)의 원주면을 따라 90°보다 약간 작은 각도로 별개로 된 2개의 양극을 설치할 수도 있는바, 이 경우에는 제1양극에서는 전기작용을 하지 않고 단지 두번째 양극만이 도금용으로 사용되게 되며, 이 경우에서 상기 전해조(22) 자체가 충분한 추가전해액을 공급하게 되어, 양극의 입구쪽선단(45)에 스트립이 도달하기 전에 스트립에 불균일한 전해액막이 거의 생기지 않도록 할 수가 있게 된다.

제3도와 제4도는 본 발명에서의 헤드장치를 도시한 것으로, 이 헤드장치는 양쪽끝이 전해액공급원과 연결된 내부파이프(44)와, 이 내부파이프(44)를 둘러싸고서 양쪽끝이 밀봉되어져 있으면서 전해액방출채널(48)과 연통시켜 주기 위한 슬로트가 구비된 외부파이프(46)로 이루어지면서, 상기 내부파이프(44)의 상기방출채널(48)이 설치된 반대쪽의 뒷벽에는 다수개의 구멍이 뚫려 이 구멍을 통해 내부파이프(44)속에 있는 전해액이 외부파이프(46)로 흘러나가게 되고, 이 외부파이프(46)로 나간 전해액은 상기 방출채널(48)을 통해 스트립의 도금면(40)에 분사되어 균일한 전해박막을 형성시키게 된다.

한편, 상기 헤드장치는 전해액이 스트립의 전체폭에 걸쳐 전해액이 비교적 저속이면서 일정한 속도로 흐르도록 설게되어 있는데, 이 추가전해액은 앞공정의 도금처리과정에서 묻어 따라온 고사리모양의 흠집을 보다 완전히 제거하기 위해 스트립면의 이동방향으로 스트립에 경사지게 초당 43㎝ 내지 76㎝범위의 유속으로 공급되는 것이 바람직하며, 이와같이 스트립표면에 부착되는 추가전해액은 스트립면의 평방미터당 586.7 내지 11734.8 밀리리터, 보다 바람직하기로는 평방미터당 1173.5 내지 5867.4밀리리터정도로 공급하는 것이 적합하다.

또한 스트립이 다음 전해셀로 들어가기 전에 추가전해액이 흘러내려가면서 스트립에 일정한 막을 형성시켜주도록 하기 위해서는 충분한 시간이 필요하게 되는데, 이를 위해 전해액을 전해셀로부터 가능한 한 먼곳에서 공급하는 것이 좋고, 이 경우 사용되는 전해액의 조성과 온도는 고사리모양의 흠집을 보다 완전히 제거하기 위해 각각의 전해조에서 사용하는 것과 본질적으로 같고, 또 54℃에서 71℃범위내의 온도인 것이 바람직하다.

한편 본 발명은 방사형이나 수평 또는 수직전해셀에서 아연 또는 아연합금을 금속스트립에 도금시키는데 적용할 수 있는 것으로서, 특히 방사형 또는 수직 전해셀방식으로 10 내지 20%의 철을 함유하는 철-아연합금의 도금에 유용하게 적용할 수 있다.

또 균일한 전해액막을 형성시키는 기구로서 스프레이라던가 물레방아, 댐(dam)등과 같은 여러가지 방식이 있으나, 어떤 방식이라도 가능하다. 예컨데 제6도에 도시한 바와 같이, 안내로울(18')의 아래에 추가전해액이 담겨진 팬(52)을 설치하여 상기 안내로울(18')의 아래쪽 부분이 팬(52)속에 잠기도록 함으로써, 스트립(10')에 균일한 전해액막이 형성되도록 할 수 있다.

상기 제6도에 도시된 바왁 같은 실시예에서는, 스트립(10')이 조절로울(20')을 감아돌아 전해조(22')를 통과한 다음 배출안내로울(28')쪽으로 올라가게 되는데, 이 실시예에서는 각 전해셀에 1쌍의 전극(26',26'')이 갖추어져 있다.

그리고 상기 팬(52)을 이용하여 전해액을 추가시켜주는 경우에는 스트립의 이동속도가 낮은 경우가 효과적인 바, 대체적으로 600m/min 에서 최대 약 106m/min정도의 범위가 적당하다.

이 경우에는 전해액이 팬(52)으로부터 로울(18')의 표면을 따라 위로 이송되어, 이 로울(18') 표면에서 스트립으로 전달되면서 스트립이 양극(26')에 도달하기전에 이 스트립표면에 균일한 막(40')을 형성시키게 된다.

한편, 제1도와 제2도에서 도시한 실시예의 경우는 스트립의 이동속도가 약 212m/min 혹은 그 이상인 경우에까지 효과적이다.

Claims (7)

1. 스트립표면을 도금하기 위해 스트립(10)을 일련의 전해셀을 순차적으로 통과시키는 단계와, 상기 전해셀에 내장된 최소한 한개의 양극(26)과 도금하고자 하는 스트립표면 사이에 전류가 통하도록 상기 전해셀의 각 전해조(22)에 전해액을 공급하고 스트립(10)이 상기 전해셀중의 최소한 1개의 셀로 투입되기전에 상기 스트립의 도금하고자 하는 표면의 최소한 1개의 로울과 접촉하도록 하는 단계 및, 다음의 인접 전해 셀에서 도금시키고자 하는 도금면(40)에 앞공정에서 묻어 따라온 전해막이 불균일하게 형성되지 않도록 하기 위해 스트립이 다음 전해셀로 들어가기전에 이 스트립의 도금면(40)이 다음 전해셀내에 있는 전기적으로 자화된 제1양극과 직접 마주 대하는 지점에 도달하기 이전까지 충분한 추가전해액으로 상기 스트립의 도금면(40)을 최소한 0.1초에서 0.3초동안 전촉시켜 고사리모양의 흠집을 완전히 제거하도록 하는 접촉단계로 구성되어, 강철스트립에 아연 또는 아연합금피막을 형성하도록 된 금속스트립의 무흠집전기도금방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 전해셀 속에 들어있는 전해액이 황화아연용액이고, 상기 접촉단계가 도금하고자 하는 스트립의 도금면과 접촉하고 있는 마지막 로울의 외부표면에 추가로 황화아연전해액을 공급하는 과정이 포함되어, 이 추가전해액이 상기 로울에 의해 윗쪽으로 묻혀올라가 스트립의 도금하고자 하는 표면에 전달되어지도록 된 것을 특징으로 하는 금속스트립의 무흠집전기도금방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 전해셀이 방사형방식으로 배열되고, 상기 전해셀내에 있는 전해액과 추가되는 전해액이 황화아연용액인 전해액인 것을 특징으로 하는 금속스트립의 무흠집전기도금방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 추가전해액이 앞공정의 도금처리과정에서 묻어 따라온 고사리모양의 흠집을 완전히 제거하기 위해 54℃에서 71℃ 범위내의 온도로 된 것임을 특징으로 하는 금속스트립의 무흠집전기도금방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 전해셀내의 전해액이 황화아연용액으로서, 이 황화아연용액이 상기 접촉단계에서 상기 스트립의 도금면이 인접한 그 다음 전해셀로 투입되기전에 접촉하고 있던 마지막로울과 상기 도금면이 분리되면서 곧바로 상기 스트립의 도금면에 추가로 공급되도록 된 것을 특징으로 하는 금속스트립의 무흠집전기도금방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 추가전해액이 앞공정의 도금 처리과정에서 묻어 따라온 고사리모양의 흠집을 완전히 제거하기 위해 도금하고자 하는 도금면에 평방미터당 586.7 내지 11734.8밀리리터에서 평방미터당 1173.5 내지 5867.4밀리리터의 비율로 공급되는 것을 특징으로 하는 금속스트립의 무흠집전기도금방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 추가전해액이 스트립에 대하여 앞공정의 도금처리과정에서 묻어 따라온 고사리 모양의 흠집을 완전히 제거하기 위해 경사지게 초당 43cm 내지 76cm범위의 유속으로 공급하도록 된 것을 특징으로하는 금속스트립의 무흠집전기도금방법.

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