KR100609068B1 - Apparatus for electrodepositing thin film and the method for electrodepositing low Nickel base permalloy thin film using the same apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수위차를 이용하여 교반하는 전착에 의한 박판제조장치 및 그 장치를 이용하여 연자성 재료로 사용되는 퍼멀로이 합금박판을 전착에 의해 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin plate manufacturing apparatus by electrodeposition by stirring using a water level difference and a method for producing permalloy alloy thin plates used as soft magnetic materials by electrodeposition using the apparatus.
본 발명은 전해액이 수용되며 내부바닥에 양극이 설치된 전해조와, 상기 전해조의 바닥과 이격되도록 상기 전해조의 내부에 설치되며 상기 양극과 대향되는 위치에 음극이 설치되는 보조용조 또는 드럼형 음극와 상기 양극과 상기 음극사이에 설치되는 전류장치와 상기 전해조와 상기 보조용조가 형성하는 공간에 설치되는 전해액 순환장치부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전착에 의해 박판을 제조하는 장치를 제공한다.The present invention is an auxiliary bath or drum-type negative electrode and the positive electrode and the positive electrode is installed in the interior of the electrolytic cell to be spaced apart from the bottom of the electrolytic cell, the electrolyte is accommodated and the bottom of the electrolytic cell is installed; It provides a device for producing a thin plate by electrodeposition, characterized in that the current device is provided between the cathode and the electrolyte circulator unit is installed in the space formed by the electrolytic bath and the auxiliary bath.
또한 본 발명은 저니켈계 퍼멀로이 합금박판을 제조하는 방법에 있어서, 전해조에 보조용조 또는 드럼형 음극이 일부분 잠기도록 전해액을 담고, 전해액 순환장치부에 의하여 일측의 풀로부터 타측의 풀로 상기 전해액을 이송시켜 양극과 음극 사이에 전해액의 플로우를 형성하여 음극에 합금박판을 형성하는 것을 특징으로 하는 전착에 의해 저니켈계 퍼멀로이 합금박판을 제조하는 방법을 제공하며, 이와 같은 장치 및 방법에 의해 균일한 두께의 저니켈계 퍼멀로이 합금박판재를 생산할 수 있다.In another aspect, the present invention is a method for producing a low nickel-based permalloy alloy plate, containing an electrolyte so that the sub-bath or drum-type negative electrode is partially immersed in the electrolytic cell, the electrolyte circulating unit transfers the electrolyte from the pool on one side to the pool on the other side By forming a flow of the electrolyte between the positive electrode and the negative electrode to form an alloy thin plate on the negative electrode provides a method for producing a low nickel-based permalloy alloy thin plate, the uniform thickness by such an apparatus and method Can produce low nickel-based permalloy alloy sheet materials.
전해조, 합금 박판, 음극, 도금, 전착Electrolyzer, Alloy Sheet, Cathode, Plating, Electrodeposition
Description
도 1a은 본 발명의 전착에 의한 박판의 제조장치의 개략도, Figure 1a is a schematic diagram of a manufacturing apparatus of a thin plate by electrodeposition of the present invention,
도 1b는 도 1a의 D-D' 절단면도,1B is a cross-sectional view taken along the line D-D 'of FIG. 1A;
도 2는 본 발명의 전착에 의한 박판의 제조장치의 타 실시예의 제조장치의 개략도,Figure 2 is a schematic view of a manufacturing apparatus of another embodiment of the apparatus for manufacturing a thin plate by electrodeposition of the present invention,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 수위차에 의해 유로에 발생하는 층류의 전산모사도,3 is a computer simulation diagram of laminar flow generated in a flow path due to a water level difference according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 타 실시예에 의한 수위차에 의해 유로에 발생하는 층류의 전산모사도이다.4 is a computer simulation diagram of laminar flow generated in a flow path due to a level difference according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 음극 2 : 전류장치 3 : 양극1
4 : 전해액 6 : 펌프 8 : 전해조4: electrolyte solution 6: pump 8: electrolytic cell
9 : 보조용조 10 : 전해액 순환장치 21 : 드럼형 음극9: auxiliary bath 10: electrolyte circulator 21: drum type negative electrode
22 : 아치형 양극 23 : 양극받침 31 : 박판22: arcuate anode 23: anode support 31: sheet
32 : 롤 33 : 코일러 32: roll 33: coiler
A, B : 풀 C : 유로A, B: Pool C: Euro
본 발명은 수위차를 이용하여 교반하는 전착에 의한 박판제조장치 및 그 장치를 이용하여 연자성 재료로 사용되는 퍼멀로이 합금박판을 전착에 의해 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin plate manufacturing apparatus by electrodeposition by stirring using a water level difference and a method for producing permalloy alloy thin plates used as soft magnetic materials by electrodeposition using the apparatus.
전착에 의한 동박판제조에 관한 특허인 에디슨의 미합중국특허 1,417,464호 및 맥코드의 미합중국특허 1,543,861호에 개시되어 있듯이 기본적인 전착의 원리는 당업계에서 이미 잘 알려져 있다. The basic principles of electrodeposition are well known in the art, as disclosed in Edison, U.S. Patent No. 1,417,464, which is a patent for copper plate manufacturing by electrodeposition, and U.S. Patent No. 1,543,861, McCord.
일반적으로 금속박은 적어도 일부가 전해액 중에 잠겨있는 음극과 양극사이의 전류가 흐르도록 구성된 장치에 의해 상기의 음극의 표면에서 형성되고, 음극표면에 전착된 금속박은 박리되어 제품이 된다. 이 때 균질의 박판재를 생산하기 위해 음극과 고정양극 사이의 거리가 일정하게 유지되어야 한다. In general, the metal foil is formed on the surface of the negative electrode by a device configured to flow a current between the negative electrode and the positive electrode at least partially submerged in the electrolyte, and the metal foil electrodeposited on the negative electrode surface is peeled off to become a product. At this time, the distance between the cathode and the fixed anode should be kept constant to produce a homogeneous sheet material.
Powers 등의 미합중국 특허 3,652,442(발명의 명칭: 전해액을 층류로 교반하기 위한 수단이 구비된 전착장치)에는 단면이 삼각형이고 전후방향으로는 날카로운 모서리를 구비하고, 위쪽으로도 비교적 날카로운 모서리를 구비하는 전해액을 교반하기 위한 패들을 구비한 전해조가 개시되어 있으며, Ambrosia 등의 미합중국특허 3,505,547호, Kovac 등의 미합중국특허 3,716,464호 등에는 퍼말로이합금(Permalloy alloys)을 전착에 의해 제조할 때의 전해조의 조성액이 기재되어 있다. US Patent No. 3,652,442 to the Powers et al. (Invention: Electrodeposition Device with Means for Stirring Electrolyte Solution in Laminar Flow) has a triangular cross section and has sharp edges in the anteroposterior direction and a relatively sharp edge upwards. An electrolytic cell is provided with a paddle for agitation, and US Pat. No. 3,505,547 to Ambrosia et al., US Patent No. 3,716,464 to Kovac et al. It is described.
그러나 상기의 특허들은 특정 형상의 패들에 의해 용액의 교반이 이루어지는 방식이며, Fe-80중량%Ni 조성의 고니켈계 퍼멀로이의 제조에 관해 국한되어 있다. However, the above patents are a method in which the stirring of the solution is performed by a paddle of a specific shape, and is limited to the preparation of high nickel-based permalloy having a Fe-80 wt% Ni composition.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자들은 연구를 거듭한 결과 기존의 장치와는 다른 획기적인 장치를 개발하게 되었으며, 기존의 합금박을 위시한 박막을 제조하는 장치와는 달리 수위차를 이용하는 새로운 개념의 장치를 제공하고, 특히 전착에 의해 고니켈계 퍼멀로이합금을 제조하는 장치와는 달리 교반하는 방식으로 퍼멀로이합금을 제조할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have developed a groundbreaking device different from the existing device, and, unlike the existing device for producing a thin film including an alloy foil, uses a new water level difference device. It is an object of the present invention to provide an apparatus of the present invention, and in particular, an apparatus capable of producing permalloy alloy by stirring, unlike an apparatus for producing a high nickel-based permalloy alloy by electrodeposition.
본 발명의 다른 목적은 상술한 장치를 이용하여 균일한 조성 및 두께를 갖는 저니켈계 퍼멀로이 합금박판을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention to provide a method for producing a low nickel-based permalloy alloy thin plate having a uniform composition and thickness using the above-described device.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 전해액이 수용되며 내부바닥에 양극이 설치된 전해조와, 상기 전해조의 바닥과 이격되도록 상기 전해조의 내부에 설치되며 상기 양극과 대향되는 위치에 음극이 설치되는 보조용조와 상기 양극과 상기 음극사이에 설치되는 전류장치와 상기 전해조와 상기 보조용조가 형성하는 공간에 설치되는 전해액 순환장치부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전착에 의해 박판을 제조하는 장치를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention includes an electrolytic cell in which an electrolyte is accommodated and an anode is installed at an inner bottom thereof, and an auxiliary is installed inside the electrolytic cell so as to be spaced apart from a bottom of the electrolytic cell and installed at a position opposite to the anode. Provided is a device for producing a thin plate by electrodeposition, characterized in that consisting of a molten metal, a current device provided between the anode and the cathode, and an electrolyte solution circulator installed in the space formed by the electrolytic cell and the auxiliary bath.
또한, 본 발명은 전해액이 수용되며 내부바닥에 양극이 설치된 전해조와 상기 전해조의 바닥과 이격되도록 상기 전해조의 내부에 설치되며 회전가능한 드럼형 음극과 상기 양극과 상기 음극사이에 설치되는 전류장치와 상기 전해조와 상기 드럼형 음극이 형성하는 공간에 설치되는 전해액 순환장치부와 상기 드럼형 음극으로부터 박판을 분리하여 연속적으로 제조하는 박판제조부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전착에 의해 박판을 제조하는 장치를 제공한다.In addition, the present invention is an electrolytic cell containing the electrolyte is installed in the inner bottom of the electrolytic cell and the electrolytic cell spaced apart from the bottom of the electrolytic cell and the rotatable drum-type negative electrode and the current device is installed between the anode and the cathode and the It provides an apparatus for producing a thin plate by electrodeposition, characterized in that consisting of an electrolytic solution circulator unit installed in the space formed by the electrolytic cell and the drum-type negative electrode and a thin plate manufacturing unit to separate the thin plate from the drum-type negative electrode continuously. do.
또한 본 발명은 저니켈계 퍼멀로이 합금박판을 제조하는 방법에 있어서, 전해조에 보조용조 또는 드럼형 음극이 일부분 잠기도록 전해액을 담고, 전해액 순환장치부에 의하여 일측의 풀로부터 타측의 풀로 상기 전해액을 이송시켜 양극과 음극 사이에 전해액의 플로우를 형성하여 음극에 합금박판을 형성하는 것을 특징으로 하는 전착에 의해 저니켈계 퍼멀로이 합금박판을 제조하는 방법을 제공한다. In another aspect, the present invention is a method for producing a low nickel-based permalloy alloy plate, containing an electrolyte so that the sub-bath or drum-type negative electrode is partially immersed in the electrolytic cell, the electrolyte circulating unit transfers the electrolyte from the pool on one side to the pool on the other side It provides a method for producing a low nickel-based permalloy alloy thin plate by electrodeposition, characterized in that to form a flow of the electrolyte between the positive electrode and the negative electrode to form an alloy thin plate on the negative electrode.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 장치에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the apparatus of this invention is demonstrated with reference to drawings.
도 1a은 본 발명의 전착에 의한 박판의 제조장치의 개략도, 도 1b는 본 발명의 전착에 의한 박판의 제조장치의 측면단면 개략도이다.1A is a schematic view of the apparatus for producing a thin plate by electrodeposition of the present invention, and FIG. 1B is a side cross-sectional schematic view of the apparatus for manufacturing a thin plate by electrodeposition of the present invention.
도 1a에서 나타낸 바와 같이, 전해액(4)이 수용되며 내부바닥에 양극(3)이 설치된 전해조(8)와, 상기 전해조(8)의 바닥과 이격되어 상기 전해조(8)의 내부에 설치되며 상기 양극(3)과 대향되는 위치에 음극(1)이 설치되는 보조용조(9)와 상기 양극(3)과 상기 음극(1) 사이에 설치되는 전류장치(2)와 상기 전해조(8)와 상기 보조용조(9)가 형성하는 양 공간에 설치되어 전해액을 순환하는 전해액 순환장치부(10)로 이루어진다.As shown in FIG. 1A, an
도 1b에서 보듯이 보조용조(1)가 측면으로는 전해조(8)와 밀접되어 있고, 전해액(4)이 흘러나가지 않도록 한다.As shown in FIG. 1B, the
음극(1)은 표면처리되어 적당한 표면거칠기를 갖도록 하며 양극(3)을 음극에 대응된 길이로 형성하고 음극(1)의 표면의 어느 면에서나 일정한 거리, 예를 들면 3 내지 40㎜ 등의 거리를 유지하도록 하면서 이격시켜 배치한다. 이격거리는 보조용조(9)의 위치에 의해 조절될 수 있다. The
그리고 상기 음극(1)과 양극(3) 사이에는 전류밀도를 임의로 조절할 수 있는 전류장치(2)를 설치하고 이 전류장치(2)를 사용하여 음극(1)과 양극(3) 사이에 전류를 흐르게 한다. 즉, 전원의 (-)극에 접속되어 음극(1)과, 전원의 (+)극에 접속되는 양극(3) 상에 전류를 흐르게 한다.A current device (2) capable of arbitrarily adjusting the current density is installed between the cathode (1) and the anode (3), and the current is supplied between the cathode (1) and the anode (3) using the current device (2). Let it flow In other words, a current flows through the
또한, 전해액 순환장치부(10)는 펌프(6)와 전해액을 흡입하는 흡입파이프(5)와 전해액을 배출하는 배출파이프(7)로 이루어질 수 있으며, 전해액(4)에 의해 부식되지 않는 내식성 재료로 형성하며, 전착도금이 잘 이루어지지 않는 부도체나 내산성 펌프로 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the
도 2는 본 발명의 전착에 의한 박판의 제조장치의 타 실시예의 제조장치의 개략도이다. 도 1a와 공통되는 구성요소는 동일한 도면부호를 사용한다. 2 is a schematic view of a manufacturing apparatus of another embodiment of the apparatus for manufacturing a thin plate by electrodeposition according to the present invention. Components common to those in FIG. 1A use the same reference numerals.
도 2는 회전하는 드럼형 음극(21)을 사용하여 박판을 연속적으로 제조하는 장치를 나타내는 도면이다. 드럼형 음극(21)을 사용하는 장치는 도 1a의 보조용조(9)를 사용하는 장치와 원리는 동일하나 음극과 양극의 형상이 상이하고 보조용조(9)를 드럼형 음극(21)이 대신하며 양극은 드럼형 음극(21)의 형상에 맞추 어 아치형 양극(22)이 설치되며 아치형 양극(22)의 하부에는 이를 지지하는 양극받침(23)이 설치될 수도 있다. 그리고 드럼형 음극(21)에 형성된 전착층을 박리시켜 박판(31)을 제조하고 이 박판(31)을 안내하는 롤(32)과 감는 코일러(33)로 형성되는 박판제조부(30)가 추가되어 연속적인 조업이 가능하다. 드럼형 음극(21)의 재질은 도 1a의 음극(1)의 재질과 동일하다.FIG. 2 is a view showing an apparatus for continuously producing a thin plate using the rotating
이하, 본 발명의 장치의 작용을 자세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the apparatus of the present invention will be described in detail.
전해조(8)의 내부에 보조용조(9) 또는 드럼형 음극(21)를 설치하고 그 내부에 전해액(4)을 넣으면 전해조(8)에는 보조용조(9) 또는 드럼형 음극(21)에 의해 좌우에 두 개의 풀(Pool) A 및 B가 형성된다. 이 두 풀 사이에 펌프(6)에 의해 B 풀에서 흡입파이프(5)를 거쳐 전해액을 흡입하여 배출파이프(7)를 거쳐 전해액을 A풀로 배출함으로써 양 풀 사이에는 수위차가 생기게 된다. 이 때 수위차로 인하여 전해조(8) 바닥과 보조용조(9) 바닥 사이에 유로(C)가 형성되며 이 유로(C)에 수위가 높은 풀 (A)에서 수위가 낮은 풀 (B)로 흐르는 전해액의 층류가 발생하게 된다. When the
이 때 음극과 양극사이가 통전되면 음극(1) 또는 드럼형음극(21)의 표면에 금속박판이 전착되어 예를들면 저니켈계 퍼멀로이 합금 박판층을 형성하게 된다. 전착층의 두께는 전류장치에서 흘려보내는 전류량과 통전시간으로 조절할 수 있다.At this time, when the cathode and the anode are energized, a metal thin plate is electrodeposited on the surface of the
도 1a의 실시예의 경우에는 음극(1)의 표면에 형성되는 소정 두께의 전착 도금된 금속박판층을 음극(1)의 표면에서 박리시켜 금속박판을 제조하고, 도 2의 실시예의 경우에는 드럼형음극(21)으로부터 박판(25)을 박리하여 코일러(26)로 감으면서 연속적으로 박판을 제조할 수 있다.In the case of the embodiment of FIG. 1A, the electrodeposited metal plated layer having a predetermined thickness formed on the surface of the
이하, 이상에서 설명한 본 발명에 의한 전착박판 제조장치에 의해 저 니켈계 퍼멀로이 즉, Ni성분이 36~55중량%인 Fe-Ni 합금박판을 제조하는 경우를 설명하도록 한다.Hereinafter, a case of manufacturing a low nickel-based permalloy, ie, a Fe-Ni alloy thin plate having a Ni component of 36 to 55% by weight, by the apparatus for manufacturing an electrodeposited thin plate according to the present invention described above will be described.
상술한 본 발명의 전착박판장치는 모든 금속박판의 제조에 사용될 수 있으나, 특히 니켈이 36~55중량%인 저니켈계 퍼멀로이 합금박판의 제조에 유효하다.The electrodeposition thin plate apparatus of the present invention described above may be used for the production of all metal thin plates, but is particularly effective for the production of low nickel-based permalloy alloy thin plates of 36 to 55% by weight of nickel.
즉, 저니켈계퍼멀로이 합금박판을 제조하는 방법에 있어서, 전해조(8)에 보조용조(1) 또는 드럼형 음극(21)이 일부분 잠기도록 전해액(4)을 담고, 전해액 순환장치부(10)에 의하여 일측의 풀(B)로부터 타측의 풀(A)로 상기 전해액을 이송시켜 양극과 음극 사이에 전해액의 플로우를 형성하여 음극에 저니켈계 퍼멀로이 합금박판을 제조할 수 있다.That is, in the method of manufacturing a low nickel-based permalloy alloy plate, the
저니켈계 퍼멀로이 합금박판을 제조하기 위해서는 음극에 전착 도금된 전착층을 용이하게 박리시킬 수 있어야 하는데, 이를 위해서는 전착 공정의 제조건이 합당해야 하며, 특히 음극의 재질과 표면상태(표면거칠기)가 중요한 인자가 된다. 상기의 제조건 중 어느 하나라도 합당하지 않을 경우에는 음극의 표면에 전착 도금되는 저니켈계 퍼멀로이 합금박판층이 음극의 표면으로부터 용이하게 박리되지 않거나 너무 쉽게 박리되어 원하는 두께의 저니켈계 퍼멀로이 합금박판을 형성할 수 없게 된다.In order to manufacture the low nickel-based permalloy alloy thin plate, the electrodeposition layer electrodeposited and plated on the cathode should be easily peeled off. For this purpose, the conditions of the electrodeposition process must be reasonable, and the material and surface condition (surface roughness) of the cathode may be It is an important factor. If any one of the above conditions is unsuitable, the low-nickel permalloy alloy thin layer electrodeposited and plated on the surface of the negative electrode is not easily peeled off or too easily peeled from the surface of the negative electrode so that the low-nickel-based permalloy alloy thin plate of desired thickness Cannot be formed.
음극의 재질과 표면상태(표면거칠기)는 음극의 표면에 전착 도금되는 저니켈계 퍼멀로이 합금박판층과의 접착력에 직접적인 영향을 미치며, 이에 따라 음극의 표면에 전착 도금된 저니켈계 퍼멀로이 합금박판층을 용이하게 박리시키기 위해서 는 음극재료로서 전해액과 거의 반응하지 않는(전해액에 의해 부식되지 않는)내식성이 강한 재질의 금속재료를 사용하는 동시에 합금구성에 따라 그 표면거칠기가 달라질 수 있다.The material and surface condition (surface roughness) of the negative electrode directly affect the adhesion with the low nickel-based permalloy alloy thin layer electrodeposited and plated on the surface of the negative electrode, and thus the low nickel-based permalloy alloy thin layer electrodeposited and plated on the negative electrode surface. In order to easily peel off, a metal material of a high corrosion resistance material which hardly reacts with the electrolyte (not corroded by the electrolyte) is used as the cathode material, and the surface roughness may vary depending on the alloy composition.
이를 위해 음극으로 전해액에 대한 내식성이 강하면서 전기전도성이 우수한 금속재료인 스테인레스강, 예를 들어 JIS규격 SUS 300 계열의 스테인레스강이나 티타늄 또는 티타늄 합금을 사용하는 것이 적합하고, 음극의 표면은 0.3 ㎛이상의 표면거칠기를 갖도록 한다For this purpose, it is suitable to use stainless steel, which is a metal material having high corrosion resistance to electrolyte and excellent electrical conductivity, for example, stainless steel, titanium, or titanium alloy of JIS standard SUS 300 series, and the surface of the cathode is 0.3 μm. Have more surface roughness
상기와 같이 전류장치에 의해 음극(1)과 양극(3) 사이에 전류를 흘러보내어 음극(1)의 표면에 저니켈계 퍼멀로이 합금박판층을 전착 도금할 때에는 전기분해에 의해 음극(1)에서는 수소가 발생하게 된다. 이와 같이 음극(1)에서 발생하는 수소를 신속하게 제거하지 않으면 전착 도금된 저니켈퍼멀로이 합금박판층에 얼룩이 생기고 심하면 전착 도금이 이루어지지 않는다.As described above, when the current flows between the
따라서 본 발명에는 전해액(4)을 교반하고, 이에 의해 음극(1)에 발생되는 수소를 제거하기 위해 수위차에 의한 층류의 흐름이 생기게 하였다. 이 수위차는 전해액 순환 장치(10)에 의해 발생되며 펌프의 용량으로 수위차의 조절이 가능하다. 그리고 이 수위차에 의해 층류의 속도가 결정된다.Therefore, in the present invention, the
도 3a는 보조용조를 이용하여 두 개의 풀을 만들고 수위차를 주었을 때의 개념도이다. 도3b와 도 3c는 이때 유로속으로 전해액이 들어가는 부분과 전해액이 유로에서 나오는 부분에서 발생하는 층류의 형상을 전산모사하여 그린 것이다.3A is a conceptual diagram when two pools are made using the auxiliary bath and water level difference is given. 3B and 3C are computer simulations of the shape of the laminar flow generated at the portion into which the electrolyte flows into the flow passage and the portion of the electrolyte flow out from the flow passage.
도 4a는 드럼형 음극을 이용하여 두 개의 풀을 만들고 수위차를 주었을 때의 개념도이다. 도4b 와 도 4c는 이때 유로속으로 전해액이 들어가는 부분과 전해액이 유로에서 나오는 부분에서 발생하는 층류의 형상을 전산모사하여 그린 것이다.4A is a conceptual diagram when two pools are made using a drum type negative electrode and the water level difference is given. 4B and 4C are computer simulations of the shape of the laminar flow occurring at the portion into which the electrolyte flows into the flow passage and the portion of the electrolyte flowing out of the flow passage.
저니켈계 퍼멀로이 합금박판의 전착제조공정에 사용되는 전해액은 그 조성이 염화니켈(니켈클로라이드:Nickel Chloride) 100 내지 120g/ℓ와 황산철(Iron Sulfate) 12 내지 50g/ℓ와 붕산(boron acid) 20 내지 30g/ℓ와, 나트륨 라우릴 설페이트(Na Lauryl Sulfate) 0.2 내지 0.4g/ℓ와 사카린나트륨(Na Saccharin) 3.2 내지 9.9g/ℓ와 염화나트륨(NaCl) 25 내지 39g/ℓ 및 구연산나트륨(Na Citrate) 3.5 내지 7.0g/ℓ를 함유한 용액이다. 이때, 전해액의 산도는 pH 1.5 내지 3.0 정도로 조절한다.The electrolytic solution used in the electrodeposition manufacturing process of low nickel-based permalloy alloy thin plates is composed of 100 to 120 g / l of nickel chloride (Nickel Chloride), 12 to 50 g / l of iron sulfate and boric acid. 20 to 30 g / l, 0.2 to 0.4 g / l sodium lauryl sulfate, 3.2 to 9.9 g / l sodium saccharin, 25 to 39 g / l sodium chloride (NaCl) and sodium citrate (Na Citrate) solution containing 3.5 to 7.0 g / l. At this time, the acidity of the electrolyte is adjusted to pH 1.5 to 3.0.
상술한 전해액의 조성의 수치한정이유는 다음과 같다.The reason for numerical limitation of the composition of the above-mentioned electrolyte solution is as follows.
1) 염화니켈 : 100~120g/ℓ 및 황산철(Iron Sulfate) 12~50g/ℓ1) Nickel chloride: 100 ~ 120g / ℓ and Iron Sulfate 12 ~ 50g / ℓ
상기 조성은 저니켈퍼멀로이 합금박판의 조성을 결정하는 것으로서 하한의 미만치 상한치를 초과하면 적절한 성분을 얻을 수 없다.The above composition determines the composition of the low nickel permalloy alloy thin plate, and if the upper limit of the lower limit of the lower limit is exceeded, no appropriate component can be obtained.
2) 붕산 : 20~30g/ℓ2) Boric acid: 20 ~ 30g / ℓ
붕산은 전해액의 산도를 조절하는 것으로서 20 미만에서는 성분제어가 어렵고 30을 초과하면 녹이는데 에너지손실이 심하고 녹이는데 걸리는 시간에 철이 산화되는 등의 복잡한 문제를 야기한다.Boric acid regulates the acidity of the electrolyte, and it is difficult to control the composition at less than 20. When boric acid is more than 30, the boric acid causes a complicated problem such as severe energy loss and iron oxidation at the time of melting.
3) 나트륨 라우릴 설페이트 0.2~0.4g/ℓ3) Sodium Lauryl Sulfate 0.2 ~ 0.4g / L
나트륨 라우릴 설페이트는 계면활성제로 0.2 미만에서는 수소제거가 어렵고, 0.4를 초과하면 거품의 발생량이 많아 작업에 어려움이 따른다.Sodium lauryl sulfate is a surfactant is difficult to remove the hydrogen below 0.2, and if more than 0.4 there is a large amount of foaming is difficult to work.
4) 사카린나트륨 : 3.2~9.9g/ℓ4) Sodium saccharin: 3.2 ~ 9.9g / ℓ
사카린 나트륨은 응력완화제로 3.2 미만에서는 응력이 많이 발생하여 합금박판의 제조가 어렵고, 9.9를 초과하면 합금 박판의 물성에 악영향을 끼친다.Saccharin sodium is a stress-relaxing agent, which causes a lot of stresses below 3.2, making it difficult to manufacture alloy thin plates, and when it exceeds 9.9, it adversely affects the physical properties of the alloy thin plates.
5) 염화나트륨 : 25~39g/ℓ 5) Sodium Chloride: 25 ~ 39g / ℓ
염화나트륨은 25 미만에서는 합금박판의 두께분포가 균일하지 못하고, 39를 초과하면 녹이는데 에너지손실이 심하고 녹이는데 걸리는 시간에 철이 산화되는 등의 복잡한 문제를 야기한다.If the sodium chloride is less than 25, the thickness distribution of the alloy thin plate is not uniform, and if it exceeds 39, it causes a complex problem such that the energy loss is severe and the iron is oxidized at the time of melting.
6) 구연산나트륨 : 3.5~7.0g/ℓ6) Sodium Citrate: 3.5 ~ 7.0g / ℓ
구연산나트륨은 3.5 미만에서는 합금박판의 두께분포가 균일하지 못하고, 7.0를 초과하면 녹이는데 에너지손실이 심하고 녹이는데 걸리는 시간에 철이 산화되는 등의 복잡한 문제를 야기한다.Sodium citrate is less than 3.5, the thickness distribution of the alloy thin plate is not uniform, and exceeds 7.0 causes a complex problem, such as a strong energy loss to melt and the oxidation of iron at the time it takes to melt.
7) 산도 : pH 1.5~3.0 7) Acidity: pH 1.5 ~ 3.0
산도 1.5 미만에서는 전착이 제대로 되지 않고, 3.0를 초과하면 산도의 변화가 심해 산도를 조절하기 위해 수산화나트륨이나 술폰산을 넣어주어야 하는 문제가 발생한다.If the acidity is less than 1.5, electrodeposition is not properly performed, and if it exceeds 3.0, the acidity is severely changed so that sodium hydroxide or sulfonic acid must be added to control the acidity.
상기 조성의 전해액은 전착공정이 진행됨에 따라 그 조성에 변화 생기는데, 전해액이 일정한 조성을 유지하도록 하기 위해 전해액을 보충해 주는 것은 일반적인 방법에 따르면 된다.The electrolyte of the composition changes in its composition as the electrodeposition process proceeds, and the electrolyte may be replenished according to a general method to maintain the constant composition.
전착공정 중 온도는 20 내지 80℃, 바람직하게는 45℃이상으로 유지하는 것이 전착공정에서의 음극의 표면에 대한 저니켈계 퍼멀로이 합금박판층의 전착 도금 이 잘 이루어지는 것으로 확인되었다. 이때, 전착공정 중의 온도범위가 80℃를 넘어설 경우에는 증발에 따른 전해액의 낭비가 심한 동시에 전해액의 조성이 변화될 가능성이 높아서 원하는 조성의 저니켈계 퍼멀로이 합금박판층의 형성이 어렵게 되며 20℃ 미만에서는 합금박판층에 응력이 많이 걸려 합금박판을 제조하기가 어렵다.It was confirmed that the electrodeposition plating of the low nickel-based permalloy alloy thin layer on the surface of the negative electrode in the electrodeposition process was well maintained at a temperature of 20 to 80 ° C., preferably 45 ° C. or higher during the electrodeposition process. At this time, when the temperature range during the electrodeposition process exceeds 80 ℃, the waste of the electrolyte solution due to evaporation is severe and the composition of the electrolyte solution is highly likely to change, making it difficult to form a low nickel-based permalloy alloy thin layer having a desired composition. If less than a high stress on the alloy thin layer it is difficult to manufacture the alloy thin plate.
한편, 음극과 대향하여 설치되는 양극은 음극의 표면과 양극 사이의 거리가 음극과 양극의 어느 면에서나 항상 3 내지 40㎜, 바람직하게는 10㎜ 정도로 유지되도록 이격시켜 배치하는 것이 전착공정에서 음극의 표면에 대한 저니켈계 퍼멀로이 합금박판층의 전착도금이 잘 이루어지는 것으로 확인되었는데, 3mm 미만에서는 적은 수위차에도 유속이 커져 유속조절이 어렵고, 40mm를 초과하면 유로가 높아져 유속을 높이는데 어려움이 있다.On the other hand, the positive electrode which is provided opposite the negative electrode is disposed so that the distance between the surface of the negative electrode and the positive electrode is always maintained at about 3 to 40 mm, preferably 10 mm on either side of the negative electrode and the positive electrode of the negative electrode in the electrodeposition process It was confirmed that the electrodeposition plating of the low nickel-based permalloy alloy thin layer on the surface is well performed, but the flow rate is difficult to control the flow rate even if the water level difference is less than 3mm, and the flow path is higher than 40mm, it is difficult to increase the flow rate.
한편 전류장치(2)에 의해 흘려보내는 전류밀도(㎃/cm2)는 80내지 150으로 하는 것이 음극의 표면에 대한 저니켈계 퍼멀로이 합금박판층의 전착 도금에 유리하다. 이때, 상기 전류밀도와 전착속도는 비례관계를 가지고 있는 바, 상기한 전류밀도의 범위에서는 전류밀도를 크게 할수록 전착속도(㎛/min)를 1.2내지 2.25의 범위 내에서 빠르게 할 수 있고, 따라서 전착 도금시간을 줄일 수 있으며, 특성이 우수한 저Ni계 퍼멀로이 합금박판을 생산할 수 있었다. 상기한 전류밀도의 범위를 벗어날 경우, 즉 전류밀도가 80㎃/㎠ 미만일 경우에는 전착속도가 너무 느려지므로 생산성이 떨어지며, 전류밀도가 150㎃/㎠를 초과할 경우에는 수소발생이 과다하게 되 어 전착이 잘 이루어지지 않게 된다.On the other hand, the current density (㎃ / cm 2 ) flowing by the
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the Example of this invention is described in detail.
(실시예 1)(Example 1)
염화니켈 109g/ℓ와, 황산철 35g/ℓ와, 붕산 25g/ℓ와, 나트륨 라우릴 설페이트(Na Lauryl sulfate) 0.2g/ℓ와, 사카린나트륨 7.2g/ℓ와, 염화나트륨 30g/ℓ 및 구연산나트륨 5.0g/ℓ을 함유하는 동시에, 산도가 pH 2.5로 조절된 전해액(4)을 전해조(8)에 채우고, 이 전해액(4)의 온도를 대략 65℃ 로 유지한다.109 g / l nickel chloride, 35 g / l iron sulfate, 25 g / l boric acid, 0.2 g / l sodium lauryl sulfate, 7.2 g / l sodium saccharin, 30 g / l sodium chloride and sodium citrate The
SUS 316 steel을 사용하여 제조한 폭 50㎜, 길이 500㎜의 음극(1)이 있는 보조용조(9)를 넣어 전해조(8)와의 이격간격을 6㎜가 되게 하여 유로를 만들고 또한 두 풀이 생성되게 한다. 수위차에 의한 유속은 120㎝/s 하고 전해액 온도를 65℃로 하여 Fe-37중량%Ni 합금박판을 제조할 수 있었다.Subsidiary bath (9) with cathode (1) of 50mm in width and 500mm in length, made of SUS 316 steel, was placed so that the gap between the electrolytic bath (8) was 6mm and the flow path was created. do. A flow rate of 120 cm / s due to the difference in water levels and an electrolyte temperature of 65 ° C. could produce a Fe-37 wt% Ni alloy thin plate.
본 실시예에 따라 최적화한 전류밀도와 전착속도에 따른 Fe-Ni 합금박판의 두께와 성분을 나타내면 다음 표 1과 같다.Table 1 shows the thickness and composition of the Fe-Ni alloy thin plate according to the current density and electrodeposition speed optimized according to the present embodiment.
상기 실시예에 따라 저니켈계 퍼멀로이 합금박판의 제조 가능성과, 합금 성분이 원하는 구성비, 즉 Ni 37wt%, Fe 63wt%인지 여부 및 적용 전류밀도 범위의 적정성 등을 확인할 수 있었다. 이는 열팽창계수가 0에 가까운 인바(invar) 합금으로 알려진 Fe-36중량%Ni 합금과 동일하게 적용할 수 있는 조성의 범위에 속한다.According to the above embodiment, the possibility of manufacturing a low nickel-based permalloy alloy thin plate, an alloy component having a desired composition ratio, that is, 37 wt% of Fe, 63 wt% of Fe, and appropriateness of the applied current density range could be confirmed. It is in the same range of composition as the Fe-36 wt% Ni alloy known as an invar alloy whose coefficient of thermal expansion is close to zero.
(실시예 2)(Example 2)
드럼형 음극(21)의 폭 및 지름 : 1000㎜ 및 100㎜Width and diameter of the drum type cathode 21: 1000 mm and 100 mm
전류밀도 : 100㎃/㎝2 Current density: 100 mA / cm 2
제조된 연속박판의 두께 : 13㎜Thickness of Manufactured Continuous Thin Plate: 13㎜
염화니켈 109g/ℓ와 황산철 25g/ℓ와, 붕산 25g/ℓ와, 나트륨 라우릴 설페이트 0.2g/ℓ와, 사카린나트륨 7.2g/ℓ와, 염화나트륨 30g/ℓ 및 구연산나트륨 5.0g/ℓ을 함유하는 동시에 산도가 pH 2.5로 조절된 전해액(4)을 전해로(8)에 채우고 이 전해액(4)의 온도를 대략 45℃로 유지한다.It contains 109 g / l nickel chloride, 25 g / l iron sulfate, 25 g / l boric acid, 0.2 g / l sodium lauryl sulfate, 7.2 g / l sodium saccharin, 30 g / l sodium chloride and 5.0 g / l sodium citrate At the same time, the
SUS 316 steel을 사용하여 제조한 폭 100㎜ 지름 1000㎜의 드럼형 음극(21)을 지지롤러에 의해 회전가능하게 지지시키고, 드럼형 음극(21)의 축이 전해액에 접촉되지 않을 정도의 길이로 드럼형 음극(21)을 상기 전해액(4)내에 잠기게 한다. 전해액 순환장치(10)를 이용하여 두 풀에 수위차를 140㎜로 하고 전해액 온도를 45℃로 하여 다음 표 2와 같은 Fe-50중량%Ni 합금박판을 연속적으로 제조할 수 있었다.The drum-shaped
이상 본 발명에 의하면 기존의 교반방식 대신에 수위차를 이용한 층류로 교반하는 원리를 이용함으로써 별다른 교반장치 없는 효율적인 전착장치를 제공할 수 있으며, 균일한 두께와 균일한 조성을 갖는 저니켈계 퍼멀로이, 즉 Ni의 조성이 36~55wt%인 Fe-Ni 합금박판을 용이하게 그리고 효율적으로 제공할 수 있다.According to the present invention by using the principle of stirring with a laminar flow using a water level difference instead of the conventional stirring method, it is possible to provide an efficient electrodeposition apparatus without a special stirring device, that is, a low nickel-based permalloy having a uniform thickness and uniform composition, that is It is possible to easily and efficiently provide a Fe-Ni alloy sheet having a composition of Ni of 36 to 55 wt%.
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