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문제 정의
- 본 연구에서는 전주 도금기술과 고속도금 기술을 병합하여 고순도 동판재 생산을 하기 위한 연속 동도금 공정의 개발과 더불어 장치를 개발하고자 하였다. 이러한 연구 목표달성을 위해 먼저 동도금 연속 장치를 구성하고, 황산동 도금욕을 이용하여 조건별 테스트를 통하여 따른 최적의 동판재 생산을 위한 공정을 조건을 설정하였다.
제안 방법
- 3. 양극과 음극 간격 사이로 도금액이 flow 되도록 보조 flow 시스템을 설치하여 도금액이 음극드럼을 타고 흐르는 방식으로 flow 구조를 개선.
- 개선된 실험 장치를 이용하여 전류밀도 80A/dm2에서 제작된 판재 시편의 위치별 도금두께를 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다. 표에서 알 수 있는 바와 같이 아래영역이 다소 두께가 얇게 나타는 것을 확인할 수 있으며, 도금두께의 편차가 80㎛ 기준으로 ±5% 이내임을 확인할 수 있었다.
- 연속 판재 생산을 위한 고속 동도금 공정 개발을 진행하였고, 연속 판재 생산에 적합한 고속 동도금 장치를 고안하였다. 고속 동도금을 위해서 최적의 용액관리와 더불어 전류밀도의 증감이 중요하며, 이러한 전류밀도의 확보를 위하여 도금액의 흐름 방향과 속도가 중요한 인자로 작용하였다. 양극의 사용에 있어서는 원활한 전류의 흐름을 유지하기 위해 양극 티타늄 바스켓에 동판을 이용한 보조 전원공급이 더욱 효과적입을 알 수 있었다.
- 알카리욕(시안욕)과 산성욕(황산욕)을 이용하여 사전 물성 테스트를 진행하여 황산동 도금욕에서 도금층의 물성이 적절함을 확인하였다. 도금 조건은 일반적인 광택 황산동 도금 조건을 사용하였고, 공정 변수는 전류밀도와 유속에 대한 변수를 기초하여 실험을 진행하였다.
- 본 연구에서는 그림1과 같은 연속전주 장치를 제작하여 이용하였다. 조의 구성은 음극드럼이 3/5가량 용액에 침적되어 있는 도금조와 flow에 의해 넘친 도금액이 저장되는 보조탱크, 초음파에 수세가 이루어지는 수세조로 구성되어 있다.
- 용액의 온도조절은 보조탱크에서 조절되며, 용액의 불순물과 고형물 제거를 위한 보조탱크를 구성하였다. 수세후 압축공기를 이용하여 생산된 판재의 건조를 진행하도록 구성하였으며, 건조가 끝난 판재는 권취기를 이용하여 지속적이고 일정한 힘으로 판재를 감도록 구성하여 연속적이고 지속적인 판재의 생산이 가능하도록 하였다.
- 연속 판재 생산을 위한 고속 동도금 공정 개발을 진행하였고, 연속 판재 생산에 적합한 고속 동도금 장치를 고안하였다. 고속 동도금을 위해서 최적의 용액관리와 더불어 전류밀도의 증감이 중요하며, 이러한 전류밀도의 확보를 위하여 도금액의 흐름 방향과 속도가 중요한 인자로 작용하였다.
- 음극은 SUS 304 재질로 지름 210mm, 폭 300mm의 크기로 가공 제작하였고, 양극은 티타늄 바스켓을 반원모양으로 음극과 50mm 간격을 유지하도록 제조하였다. 음극의 도금면은 기계적 광연마 방법을 이용하여 광택면이 되도록 하였고, 나머지 부분은 내산성 도장재를 이용하여 마스킹 처리하였다. 양극은 티타늄 바스켓으로 제조하여 내부에 99%이상 순도를 가진 함인동 볼을 넣고 양극포를 제작하여 양극 용해로 생산된 불순물이 도금액에 들어가는 것을 방지하였다.
- 본 연구에서는 전주 도금기술과 고속도금 기술을 병합하여 고순도 동판재 생산을 하기 위한 연속 동도금 공정의 개발과 더불어 장치를 개발하고자 하였다. 이러한 연구 목표달성을 위해 먼저 동도금 연속 장치를 구성하고, 황산동 도금욕을 이용하여 조건별 테스트를 통하여 따른 최적의 동판재 생산을 위한 공정을 조건을 설정하였다.
대상 데이터
- 조의 구성은 음극드럼이 3/5가량 용액에 침적되어 있는 도금조와 flow에 의해 넘친 도금액이 저장되는 보조탱크, 초음파에 수세가 이루어지는 수세조로 구성되어 있다. 용액의 온도조절은 보조탱크에서 조절되며, 용액의 불순물과 고형물 제거를 위한 보조탱크를 구성하였다. 수세후 압축공기를 이용하여 생산된 판재의 건조를 진행하도록 구성하였으며, 건조가 끝난 판재는 권취기를 이용하여 지속적이고 일정한 힘으로 판재를 감도록 구성하여 연속적이고 지속적인 판재의 생산이 가능하도록 하였다.
- 음극은 SUS 304 재질로 지름 210mm, 폭 300mm의 크기로 가공 제작하였고, 양극은 티타늄 바스켓을 반원모양으로 음극과 50mm 간격을 유지하도록 제조하였다. 음극의 도금면은 기계적 광연마 방법을 이용하여 광택면이 되도록 하였고, 나머지 부분은 내산성 도장재를 이용하여 마스킹 처리하였다.
- 본 연구에서는 그림1과 같은 연속전주 장치를 제작하여 이용하였다. 조의 구성은 음극드럼이 3/5가량 용액에 침적되어 있는 도금조와 flow에 의해 넘친 도금액이 저장되는 보조탱크, 초음파에 수세가 이루어지는 수세조로 구성되어 있다. 용액의 온도조절은 보조탱크에서 조절되며, 용액의 불순물과 고형물 제거를 위한 보조탱크를 구성하였다.
성능/효과
- 고속 연속 전주도금 장치의 개발 과정에서 산성동도금의 경우는 알카리 도금욕과 같은 음극의 부동태화는 최대한 방지할 수 있다는 것을 확인하였고 이러한 결과로 지속적인 도금의 형성이 가능하다는 것을 확인할 수 있었으나, 도금속도가 상대적으로 낮아 높은 전류밀도를 필요로 하였다.
- 그림에서 X축은 음극 전류밀도를 나타내고 있으며, Y축은 형성된 도금층의 두께이다. 그림에서 알 수 있는 바와 같이 전류밀도의 증가에 따라 도금층의 두께는 전류밀도와 비례하여 지속적으로 증가함을 알 수 있었다. 음극드럼이 도금액 속에 침지되어 있는 시간이 4분이라는 것을 고려할 경우 도금층의 형성속도는 20㎛/min.
- void가 없는 균일한 면을 관찰할 수 있다. 불순물에 있어서는 Cu를 제외한 다른 불순물의 양이 모두 0.001%이하로 존재함을 확인하였고, 비저항 측정기를 이용하여 측정한 비저항 값에 있어서도 제작된 동 판재의 비저항이 2.2x10-6 ·cm으로 확인되어 고순도의 동판재가 제작됨을 알 수 있었다.
- 알카리욕(시안욕)과 산성욕(황산욕)을 이용하여 사전 물성 테스트를 진행하여 황산동 도금욕에서 도금층의 물성이 적절함을 확인하였다. 도금 조건은 일반적인 광택 황산동 도금 조건을 사용하였고, 공정 변수는 전류밀도와 유속에 대한 변수를 기초하여 실험을 진행하였다.
- 음극의 도금면은 기계적 광연마 방법을 이용하여 광택면이 되도록 하였고, 나머지 부분은 내산성 도장재를 이용하여 마스킹 처리하였다. 양극은 티타늄 바스켓으로 제조하여 내부에 99%이상 순도를 가진 함인동 볼을 넣고 양극포를 제작하여 양극 용해로 생산된 불순물이 도금액에 들어가는 것을 방지하였다. 용액의 교반은 하부 중앙에서 분출되어 드럼면을 타고 방출되도록 구성하였다.
- 고속 동도금을 위해서 최적의 용액관리와 더불어 전류밀도의 증감이 중요하며, 이러한 전류밀도의 확보를 위하여 도금액의 흐름 방향과 속도가 중요한 인자로 작용하였다. 양극의 사용에 있어서는 원활한 전류의 흐름을 유지하기 위해 양극 티타늄 바스켓에 동판을 이용한 보조 전원공급이 더욱 효과적입을 알 수 있었다.
- 개선된 실험 장치를 이용하여 전류밀도 80A/dm2에서 제작된 판재 시편의 위치별 도금두께를 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다. 표에서 알 수 있는 바와 같이 아래영역이 다소 두께가 얇게 나타는 것을 확인할 수 있으며, 도금두께의 편차가 80㎛ 기준으로 ±5% 이내임을 확인할 수 있었다.
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