KR101666461B1 - 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피도금 소재의 에지 영역의 과도금을 방지를 위한 전기 도금 장치로서, 소재를 사이에 두며, 소재의 상부와 하부에 이격되어 배치되는 셀(cell); 및 셀의 가장자리에 배치되어, 셀의 가장자리에 소재로 향하는 전류의 흐름을 방해하는 가상 애노드 유닛, 또는 가장자리에서 슬라이딩 되며 이동하는 에지 커튼 유닛을 포함하여, 상부 및 하부 셀의 양 측부에 배치된 가상 애노드 유닛이 발생되는 전류가 소재의 측면으로 향하는 것을 저지하여, 판상 소재의 측면에 과전류의 흐름을 방지하는 효과를 제공한다.

Description

에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치{ELECTRO-PLATING APPARATUS FOR PREVENTING EDGE AREA OF PLATE FROM BEING OVERCOATED}

본 발명은 금속 판상 소재의 에지부의 과도금을 방지하기 위한 전기 도금 장치에 관한 것이다.

일반적으로 얇은 판상으로 제작되는 강판은 소둔 공정을 거친 후, 소정의 목적에 따라 부식을 방지하기 위하여 전기 아연 도금 공정을 가지게 된다.

도 1은 판상의 금속 소재를 전기 아연 도금하는 장치를 도시한 측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 소재(1)의 상부에 양극(anode)을 형성하는 상부 셀(10a)과, 소재(1)를 중심으로 상부 셀(10a)과 대칭하도록 형성되고 이 역시 양극(anode)을 형성하는 하부 셀(10b)이 배치되며, 이들 상부 및 하부 셀(10) 사이로 음극을 형성하는 판상 소재(1)가 통과하며, Zn을 함유한 H2SO4 용액의 Zn 양이온이 음극화된 판상 소재(1)에 흡착하면서 도금이 이루어지게 된다.

도 2는 종래 전기 아연 도금 장치의 상부 셀의 하면을 도시한 것이며, 도 3은 판상 소재의 에지 영역에 과전류가 형성된 것을 도시한 종래 전기 아연 도금 장치의 정단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 셀(10)은 개별 소자(11)들의 복수로 구성되는데, 이러한 개별 소자들은 IrO₂ 층(11a), Ta 층(11b), 그리고 Ti 베이스 층(11c)으로 구성되어, 양의 전극을 띄게 되며, 도 3에 도시된 바와 같이, 이들 상부 및 하부 셀(10)은 이들 사이를 통과하는 판상 소재(1)의 폭 보다 넓은 범위에 걸쳐서 존재하게 된다.

상술한 바와 같이, 상부 및 하부 셀(10)로부터 전류는 시작되어, 판상 소재(1)로 향하게 되는데, 이러한 전류는 도 3에 도시된 바와 같이, 판상 소재(1)의 에지 영역에 과전류가 흐르는 현상이 흔히 관찰되었으며, 이러한 현상으로 인해, 판상 소재(1)의 표면 보다는 에지 영역에 Zn이 과도금되는 문제점을 야기하게 되었다.

도 4(a)는 판상 소재의 에지 영역에 과도금이 발생한 것을 도시한 SEM(scanning electron microscope) 사진이며, 도 4(b)는 판상 소재의 에지 영역에 과도금이 발생하지 않은 경우의 것을 도시한 SEM 사진이다.

상술한 바와 같이, 판상 소재(1)의 에지 영역에 과도금 현상이 발생하면, 도 4(a)와 같이, 돌출부의 성장이나 정상적으로 증착되지 못한 Zn 파우더를 생성시키며, 이러한 비정상적인 도금물질은 상부 및 하부 셀(10) 통과 후, 쉽게 이탈하여 롤러(2) 등에 압착되는 문제점을 수반하게 된다.

이러한 에지 영역의 과전류의 발생은 상부 및 하부 셀(10)의 측면에 위치하는 개별 소자(11)의 수명에 악영향을 끼치게 되며, 이로 인해 셀(10)의 표면의 전체 전계의 편차를 유발하게 된다.

이러한, 판상 소재(1)의 에지 영역의 전류 과밀화 현상을 개선하기 위한 기술적인 시도는 많이 존재하였다.

예시적인 특허 문헌으로는 "에지 과도금을 방지하기 위한 전기도금장치(출원 번호: 10-2013-0038912, 이하 '선행기술1')" 및 "가상전극을 이용한 전기 도금 장치(출원 번호: 10-2011-0132558, 이하 '선행기술2')"가 존재한다.

이들 선행기술1 및 2는 에지 부분의 과전류를 방지하기 위한 가상 전극 등이 소재의 측면 옆에 근접 배치되는바, 소재와의 충돌 등의 위험이 존재하며, 이러한 충돌 방지를 위하여 접근 거리의 한계가 존재하여, 실질적으로 과전류 발생을 방지하는데는 한계가 존재하는 문제점이 존재하였다.

한국 공개특허공보 제10-2014-0122768호(2014.10.21.) 한국 공개특허공보 제10-2013-0065940호(2013.6.20.)

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치는 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 판상 소재와의 물리적인 충돌을 방지하면서, 동시에 판상 소재의 에지 영역의 과도금 현상을 방지할 수 있는 전기 도금 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치는 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치는 피도금 소재의 에지 영역의 과도금을 방지를 위한 전기 도금 장치로서, 상기 소재를 사이에 두며, 상기 소재의 상부와 하부에 각각 이격되어 배치되는 한 쌍의 셀(cell); 및 상기 셀의 가장자리에 배치되어, 상기 셀의 가장자리로부터 상기 소재로 향하는 전류의 흐름을 방해하는 가상 애노드 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치의 상기 가장자리는, 상기 셀의 표면 중 상기 소재를 대면하지 않는 부분인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치의 상기 가상 애노드 유닛은, 상기 셀의 가장자리에서 불연속적으로 교차 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치의 상기 가상 애노드 유닛은, 복수 개의 층을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치의 상기 가상 애노드 유닛은, 상기 소재를 향하여 배치되는 FRP 층(fiber reinforced plastic layer); 및 상기 FRP 층에 적층되는 티타늄 베이스 층(titanium base layer)을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치는 피도금 소재의 에지 영역의 과도금을 방지를 위한 전기 도금 장치로서, 상기 소재를 사이에 두며, 상기 소재의 상부와 하부에 각각 이격되어 배치되는 한 쌍의 셀(cell); 및 상기 셀의 표면의 가장자리에 접촉하며 배치되고, 상기 가장자리에서 슬라이딩 되며 이동하여, 상기 셀의 가장자리로부터 상기 소재로 향하는 전류의 흐름을 방해하는 에지 커튼 유닛을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치의 상기 가장자리는, 상기 셀의 표면 중 상기 소재를 대면하지 않는 부분인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치의 상기 에지 커튼 유닛은, 상기 소재의 길이 방향으로 소정의 구간을 반복하여 전후 이동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치의 상기 에지 커튼 유닛은, 상기 소재의 이동 속도와 동일한 속도로 이동하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치의 상기 이동 속도는, 0.9 내지 1.1cm/s인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치의 상기 에지 커튼 유닛은, 상기 셀 측으로부터 상기 소재 측으로 관통하는 복수 개의 홀이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치는, 상기 에지 커튼 유닛의 전후 이동을 관장하는 모터부; 상기 소정의 구간의 양 종단에 각각 배치되어, 상기 에지 커튼 유닛의 접촉을 감지하는 한 쌍의 센서부; 및 상기 한 쌍의 센서부 중 일 센서부로부터 상기 에지 커튼 유닛의 접촉 정보를 센싱하여, 상기 에지 커튼 유닛이 타 센서부로 이동하도록 상기 모터부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 상부 및 하부 셀의 양 측부에 배치된 가상 애노드 유닛이 발생되는 전류가 소재의 측면으로 향하는 것을 저지하여, 판상 소재의 측면에 과전류의 흐름을 방지하는 효과를 제공한다.

둘째, 상부 및 하부 셀의 양 측부에 배치된 가상 애노드 유닛은 이동하는 판상 소재와의 충돌이 방지되어, 판상 소재의 표면에 스크레치의 발생을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 판상의 금속 소재를 전기 아연 도금하는 장치를 도시한 측면도이다.
도 2는 종래 전기 아연 도금 장치의 상부 셀의 하면을 도시한 것이다.
도 3은 판상 소재의 에지 영역에 과전류가 형성된 것을 도시한 종래 전기 아연 도금 장치의 정단면도이다.
도 4(a)는 판상 소재의 에지 영역에 과도금이 발생한 것을 도시한 SEM(scanning electron microscope) 사진이며, 도 4(b)는 판상 소재의 에지 영역에 과도금이 발생하지 않은 경우의 것을 도시한 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른, 가상 애노드 유닛이 장착된 상부 및 하부 셀의 표면이다.
도 6은 도 5의 가상 애노드 유닛의 장착 후, 판상 소재의 에지 영역에 과전류가 차단된 것을 도시한 전기 아연 도금 장치의 정단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 에지 커튼 유닛이 장착된 것을 도시한 상부 및 하부 셀의 표면이다.
도 8은 도 7의 에지 커튼 유닛의 작동 상태도이다.

본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치를 상세히 설명하고자 한다.

도 5는 본 발명에 따른, 가상 애노드 유닛이 장착된 상부 및 하부 셀의 표면이다. 도 6은 도 5의 가상 애노드 유닛의 장착 후, 판상 소재의 에지 영역에 과전류가 차단된 것을 도시한 전기 아연 도금 장치의 정단면도이다. 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 에지 커튼 유닛이 장착된 것을 도시한 상부 및 하부 셀의 표면이다. 도 8은 도 7의 에지 커튼 유닛의 작동 상태도이다.

본 발명에 따른, 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치는 피도금 소재(1)의 에지 영역의 과도금을 방지를 위한 전기 도금 장치로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 셀(10 또는 10a, 10b); 및 가상 애노드 유닛(100)을 포함한다.

먼저, 셀(10)은 소재(1)의 상부와 하부에 각각 이격되어 배치되며, 개별 소자(11) 들의 집합으로 이루어지되, 양극을 가지게 되고, 이에 대응하여 소재(1)는 음극을 띄어, 이들 소재(1)와 셀(10) 사이에 존재하는 Zn을 함유한 H₂SO₄ 용액의 Zn양이온이 소재(1)에 도금되도록 하는 것이다.

종래의 기술과 도 3에 도시된 바와 같은, 소재(1)의 에지 영역에 집중되는 과전류는 셀(10)의 영역중 소재(1)와 대면하는 부분과 그렇지 못한 부분의 양극이 소재(1)의 에지 부분으로만 집중적으로 몰리기 때문에 일어나는 현상인바, 소재(1)와 대면하지 않는 가장자리 부분에 전류의 흐름을 방해하여, 소재(1)와 대면하지 않는 셀(10)로부터 소재(1)로 향하는 전류의 양을 제한할 필요가 있다.

이를 위하여, 가상 애노드 유닛(100)은 실제로는 양극의 역할이 아니지만 양극과 같은 위치에 있는 의미에서, 셀(10)의 가장 자리 즉, 셀(10)의 표면 중 소재(1)와 마주하지 않는 부분에 배치되어, 셀(10)의 가장자리로부터 소재(1)로 향하는 전류의 흐름을 방해하게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 가상 애노드 유닛(100)은 소재(1)와 마주하지 않는, 셀(10)의 부분 즉, 가장자리에 위치하여, 셀(10)의 가장자리에서 소재(1)로 향하는 전류의 흐름을 방해하게 된다.

가상 애노드 유닛(100)은 이러한 전류의 흐름을 완전히 차단한다면, 소재(1)의 측면을 도금할 수 없게 되는바, 가상 애노드 유닛(100)이 가장자리에 전면(全面) 배치되는 것은 바람직하지 않다.

따라서, 가상 애노드 유닛(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 셀(10)의 가장 자리에서 불연속적으로 교차하게 배치되는 것이 바람직하다.

가상 애노드 유닛(100)은 이러한 배치를 통해, 도 6에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 전류 흐름처럼, 전류의 흐름이 약하게 되어, 가장 자리로부터 소재(1)의 측면을 향하는 전하량은 줄어들게 되어, 과전류의 흐름이 방지되게 된다. 이로써, 소재(1)의 측면과 소재(1)의 표면에 도금되는 층이 일정(uniform)하게 되도록 할 수 있는 것이다.

가상 애노드 유닛(100)은 기존의 셀 개별 소자(11)와 크기가 동일한 것이 바람직하며, 내산, 내열 소재로 구성되는 것이 바람직하며, 전류의 흐름을 방해하기 위하여 절연체를 포함하는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 가상 애노드 유닛(100)은 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 절연층인 FRP(fiber reinforced plastics) 층(110); 및 티타늄 베이스(titanium base) 층(120)을 포함할 수 있다.

FRP 층(110)은 소재(1)를 향하여 배치되는 층에 해당하며, 티타늄 베이스 층(120)은 FRP 층(110)에 적층되는 것으로서, FRP 층(110)의 베이스를 이루게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치는 도 7에 도시된 바와 같이, 에지 커튼 유닛(200)을 포함한다.

도 7 역시, 한 쌍의 셀(10 또는 10a, 10b)를 포함하는데, 이는 상술한 바와 같으므로, 반복적인 설명은 생략하도록 한다.

에지 커튼 유닛(200) 역시 가상 애노드 유닛(100)처럼, 가장 자리로부터 소재(1)로 향하는 전류의 흐름을 방해하는 기능을 구비하는바, 절연체를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

가상 애노드 유닛(100)과는 달리, 에지 커튼 유닛(200)은 고정되지 않고, 전후 이동을 반복하는 구성이다.

에지 커튼 유닛(200)은 셀(10)의 표면에 접촉되며, 셀(10)의 표면에 슬라이딩하며 일정 구간을 반복하여 전후 이동하는데, 이러한 전후 이동의 방향은 소재(1)의 길이 방향에 해당한다.

에지 커튼 유닛(200)은 그 이동하는 속도가 조정될 수 있으며, 소재(1)의 이동시에 이동하면서, 소재(1)의 측면에 집중될 수 있는 과전류를 예방하게 된다.

에지 커튼 유닛(200)은 소재(1)의 이동 속도가 통상적으로 0.9 내지 1.1cm/s 바람직하게는 1.0cm/s에 해당하는바, 이러한 속도에 맞추어 전후 이동하는 것이 바람직하다.

에지 커튼 유닛(200)은 무한정 이동하는 것이 아니라, 언급한 바와 같이, 일정 구간을 반복하여 소재(1)의 길이 방향으로 전후 이동하는데, 이러한 일정 구간은 소재(1)의 길이와 소재(1)를 도금하는 셀(10)의 길이에 맞추어, 그 반복 이동에 따라 방해할 수 있는 전류의 흐름의 양을 조절하여, 소재(1)의 표면에 과전류가 흐르지 않고, 소재(1)의 표면으로 흐르는 전류밀도의 실질적으로 동일하도록 맞추는 것이 바람직하다.

에지 커튼 유닛(200)은 도 7에 도시된 바와 같이, 그 표면에는 복수 개의 홀(hole, 201)을 구비하는 것이 바람직한데, 이러한 홀(201)은 셀(10)의 표면으로부터 소재(1)의 표면으로 관통하는 방향으로 형성되는 것이 바람직한데, 이러한 홀(201)들은 국부적인 전류의 집중과 양극의 편마모를 방지하는 기능을 수행하게 된다.

에지 커튼 유닛(200)의 이러한 반복 이동을 위하여, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른, 에지 영역 과도금 방지를 위한 전기 도금 장치는 모터부(210); 센서부(220); 및 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

우선 모터부(210)는 에지 커튼 유닛(200)으 전후 이동을 관장하는 구성으로서, 에지 커튼 유닛(200)의 전후 이동을 위한 동력을 제공한다.

도 8에서는 명확하게 도시되어 있지 않으나, 모터부(210)를 구체적으로 구성하는 다양한 모터(motor)는 회전력을 발생시키고, 이러한 회전력은 기어나 벨트 등에 의해 타 구성으로 전달되며, 이러한 동력은 에지 커튼 유닛(200)의 구간 반복을 위한 동력으로 활용하는 것은 통상적인 기술적인 상식으로 충분히 구현할 수 있는바, 이정도의 자세한 부품이나 장치등은 생략하여 주된 기술적 사상을 중심으로 설명도록 한다.

센서부(220)는 언급된 반복 이동을 위한 일정 구간의 양 끝에 각각 하나씩 배치되는 구성이다.

센서부(220)는 일정 구간의 일단에는 제 1 센서(221)가 배치되며, 일정 구간의 타단에는 제 2 센서(222)가 배치되어, 에지 커튼 유닛(200)의 접촉, 즉 센서부(220)에 도달하였는지 여부를 감지하게 된다.

제어부(미도시)는 이들 센서부(220)로부터 에지 커튼 유닛(200)의 접촉 여부를 센싱하고, 이러한 접촉 여부에 대한 정보를 전송하게 된다.

센서부(220)로부터 에지 커튼 유닛(200)이 접촉한 것을 인식하면, 제어부는 모터부(210)를 제어하여, 에지 커튼 유닛(200)의 이동 방향을 전환시키게 된다.

보다 자세하게 설명하면, 에지 커튼 유닛(200)이 전진 방향 즉, 소재(1) 진행 방향으로 이동하여 일정 구간의 일단에 위치한 제 1 센서(221)에 접촉하면, 제 1 센서(221)는 접촉에 대한 정보를 제어부로 전송하고, 이에 제어부는 모터부(210)를 제어하여, 에지 커튼 유닛(200)이 후진 방향 즉, 소재(1)의 진행 방향에 역방향으로 이동하도록 조절한다.

이후, 에지 커튼 유닛(200)이 일정 구간의 타단에 위치한 제 2 센서(222)에 접촉하면 제 2 센서(222)는 접촉에 대한 정보를 제어부로 전송하고, 이에 제어부는 마찬가지로 모터부(210)를 제어하여, 에지 커튼 유닛(200)이 전진 방향으로 이동하도록 제어한다.

본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.

1: 소재(강판) 2: 롤러
10a: 상부 셀(cell) 10b: 하부 셀(cell)
11: 셀 개별 소자 11a: IrO₂ 층
11b: Ta(Tantalum) 층 11c: Ti 베이스 층
12: 오목 부분
100: 가상 애노드 유닛(virtual anode unit)
110: FRP(fiber reinforced plastics) 층
120: 티타늄(Ti) 베이스 층
200: 에지 커튼 유닛
201: 홀(hole)
210: 모터부
220: 센서부

Claims (11)

1. 피도금 소재의 에지 영역의 과도금을 방지를 위한 전기 도금 장치에 있어서,
   상기 소재를 사이에 두며, 상기 소재의 상부와 하부에 각각 이격되어 배치되는 한 쌍의 셀(cell); 및
   상기 셀의 가장자리에 배치되어, 상기 셀의 가장자리로부터 상기 소재로 향하는 전류의 흐름을 방해하는 가상 애노드 유닛을 포함하되,
   상기 가상 애노드 유닛은,
   상기 셀의 가장자리에서 불연속적으로 교차 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 가장자리는,
   상기 셀의 표면 중 상기 소재를 대면하지 않는 부분인 것을 특징으로 하는 전기 도금 장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

Images