KR102430630B1

KR102430630B1 - 금속파우더 전해도금장치

Info

Publication number: KR102430630B1
Application number: KR1020220079831A
Authority: KR
Inventors: 이진호; 이동욱; 허성훈
Original assignee: 오알오 주식회사
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2042-06-29

Abstract

본 발명은 금속파우더 전해도금장치에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 금속파우더 전해도금장치는 도금조; 상기 도금조 내 구비된 중공의 링 형태의 반응기; 상기 도금조의 일측에 배치되는 양극; 및 상기 반응기 내부에서 순환하는 물질과 접촉하는 음극;을 포함하되, 상기 반응기 상부 면에는 내부로 도금액이 유입 및 배출되며, 반응기 내부의 금속파우더의 유출을 방지하는 메쉬부가 구비되고, 상기 반응기에는, 내부로 공기가 유입되는 제1 유입구 및 제2 유입구와, 외부로 공기를 배출하는 제1 토출구 및 제2 토출구를 포함하고, 상기 제1 유입구 및 상기 제2 유입구와 상기 제1 토출구 및 제2 토출구는 서로 대향하는 위치에 있으며, 상기 제1 유입구 및 제2 유입구 중 하나 이상은, 펌프와 연결되어 상기 반응조 내부에 공기를 펌핑한다.

Description

금속파우더 전해도금장치 {APPARARUS FOR ELECTROPLATING OF METAL POWDER}

본 발명은 금속파우더 전해도금장치에 관한 것이다.

전해도금(electroplating)은 전위를 인가하여 도전성 소재(피도금체) 표면에 도금층을 형성하는 방법으로 소재 표면에 기능성을 부여하거나 외관을 미려하게 개선한다. 구체적으로 전해도금은 금속 이온을 포함하는 도금액에 소재(환원전극)와 양극(산화전극)을 침적시키고 전원을 가하여 일정 수준의 전위(과전위)를 인가하여, 전기화학적 환원 반응에 의해 소재 표면에 도금층을 형성하게 된다.

전해도금의 종류로 바렐(barrel)도금 방법이 널리 사용되고 있다. 바렐도금은 소재를 바렐 속에 소재를 투입하고 전해도금하는 방법으로 바렐도금은 도금 속도가 빠르고 한번에 여러 소재의 도금이 가능하여 대량 생산이 가능하며, 비용이 상대적으로 낮은 장점이 있다.

구체적으로 바렐도금은 도금조 내부에 원통 형태를 가지며, 메쉬(mesh) 구조를 갖는 바렐을 장착한 다음 바렐 내부에 전극봉(양극봉 및 음극봉)을 배치한 다음, 피도금체를 투입하고 도금액을 공급하여 도금하게 된다. 이때 바렐은 회전하면서 내부의 피도금체가 서로 접촉되어 마찰에 의한 연마가 발생하고, 내부에 전원이 인가되어 전극봉과 접촉하여 피도금체의 표면에 도금층이 형성된다.

그러나 전해도금 및 바렐도금은 마이크로 미터(㎛)등 작은 사이즈의 파우더 형태의 피도금체의 경우 음극과의 접촉이 제대로 되지 않아 도금되지 않으며, 마이크론 사이즈의 피도금체는 메쉬 구조의 바렐 벽을 통과하여 빠져나가게 되어 수득률이 저하된다.

이와 관련하여 바렐 내부를 임펠러로 교반하여 바렐 도금을 실시하는 전해도금 장치가 사용되고 있으나, 금속파우더 입자를 임펠러로 교반하는 과정에서, 양극과 금속파우더 입자가 접촉시 스파크(spark)가 발생하고 금속파우더 입자가 타버리는(dendrite) 현상이 발생하는 문제가 있었다.

또한 바렐도금은 낮은 회전속도(RPM)로 바렐 회전시, 파우더 사이즈의 피도금체의 응집이 증가하여 도금 품질이 저하되기 때문에 파우더 사이즈의 피도금체 도금에 부적합하며 최고 수 센티미터(cm) 사이즈의 피도금체에만 실시가 가능하였으며, 전해도금은 음극에 흡착된 입자를 제거하기 어려워 생산성이 저하되고 유지 보수 비용이 증가하는 문제가 있었다.

본 발명과 관련한 배경기술은 일본 공개특허공보 제1993-044083호(1993.02.23. 공개, 발명의 명칭: 분말의 전기 도금법)에 개시되어 있다.

본 발명의 하나의 목적은 작은 사이즈의 피도금체의 도금이 가능하며, 도금 품질이 우수한 금속파우더 전해도금장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 피도금체의 분산 및 응집을 방지하고, 미도금 현상을 방지하여 수득률이 우수한 금속파우더 전해도금장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전극 손상 및 도금 결함을 방지하며, 안정성이 우수하고, 공정 자동화가 가능하여 생산성 및 경제성이 우수한 금속파우더 전해도금장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 관점은 금속파우더 전해도금장치에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 금속파우더 전해도금장치는 도금조; 상기 도금조 내 구비된 중공의 링 형태의 반응기; 상기 도금조의 일측에 배치되는 양극; 및 상기 반응기 내부에서 순환하는 물질과 접촉하는 음극;을 포함하되, 상기 반응기 상부 면에는 내부로 도금액이 유입 및 배출되며, 반응기 내부의 금속파우더의 유출을 방지하는 메쉬부가 구비되고, 상기 반응기에는, 내부로 공기가 유입되는 제1 유입구 및 제2 유입구와, 외부로 공기를 배출하는 제1 토출구 및 제2 토출구를 포함하고, 상기 제1 유입구 및 상기 제2 유입구와 상기 제1 토출구 및 제2 토출구는 서로 대향하는 위치에 있으며, 상기 제1 유입구 및 제2 유입구 중 하나 이상은 펌프와 연결되어 상기 반응조 내부에 공기를 펌핑한다.

본 발명의 금속파우더 전해도금장치를 이용하여 전해도금시 마이크론 사이즈의 피도금체 도금이 가능하며, 도금 품질이 우수하고, 도금 공정시 피도금체의 분산 및 응집을 방지하고, 미도금 현상을 방지하여 수득률이 우수하고, 전극 손상 및 덴드라이트 등의 도금 결함을 방지하며, 안정성이 우수하고, 공정 자동화가 가능하여 생산성 및 경제성이 우수할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 금속파우더 전해도금장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 금속파우더 전해도금장치의 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 전해도금장치의 반응기 단면을 나타낸 것이다.
도 4(a)는 비교예의 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 도 4(b)는 실시예 SEM 사진이다.
도 5(a)는 비교예의 SEM 사진이며, 도 5(b)는 실시예 SEM 사진이다.
도 6(a)는 실시예 도금제품의 단면을 나타낸 SEM 사진이며, 도 6(b)는 상기 도 6(a) 실시예 단면을 확대한 SEM 사진이다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

금속파우더 전해도금장치

본 발명의 하나의 관점은 금속파우더 전해도금장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 금속파우더 전해도금장치를 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면 전해도금장치(1000)는 도금조(100); 도금조(100) 내 구비된 중공의 링 형태의 반응기(200); 도금조(100)의 일측에 배치되는 양극(310); 및 반응기(200) 내부에서 순환하는 물질과 접촉하는 음극(320);을 포함한다.

도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 금속파우더 전해도금장치의 단면을 나타낸 것이다. 상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 반응기(200)에는 내부로 공기가 유입되는 제1 유입구(210) 및 제2 유입구(220)와, 외부로 공기를 배출하는 제1 토출구(212) 및 제2 토출구(222)를 포함한다. 제1 유입구(210) 및 제2 유입구(220)와, 제1 토출구(212) 및 제2 토출구(222)는 서로 대향하는 위치에 있다. 상기 조건에서 반응기 내부에 서로 반대 방향으로 공기가 유입되어, 내부의 도금액과 금속파우더가 용이하게 순환하고, 금속파우더가 반응기 내부에서 일 방향으로 적층되어 뭉치거나, 미분산되는 현상을 방지하여 전해도금시 수율이 우수할 수 있다.

한 구체예에서 상기 제1 유입구 및 제2 유입구 중 하나 이상은 펌프와 연결되어 상기 반응조 내부에 공기를 펌핑한다. 상기 공기를 펌핑시 반응기 내부의 금속파우더의 순환 속도가 향상되어, 응집을 방지하여 전해도금시 수율이 우수할 수 있다. 상기 펌핑시 압력 조건은 금속파우더의 입자 크기 및 비중을 고려하여 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 도 2와 같이 제1 유입구(210) 및 제2 유입구(220)는 각각 제1 펌프(240) 및 제2 펌프(242)와 연결될 수 있다.

다른 예를 들면, 상기 제1 토출구 및 제2 토출구 중 하나 이상에도 펌프가 연결될 수 있다. 상기 조건에서 반응기 내 금속파우더의 순환 속도가 향상되어, 응집을 방지하여 전해도금시 수율이 우수할 수 있다.

상기 도 1을 참조하면, 도금액의 순환 효율을 향상시키기 위해 도금조의 양 측면에 각각 제3 유입구(120) 및 상기 도금조 내부의 공기를 외부로 배출하는 제3 토출구(122)가 구비될 수 있다. 상기 제3 유입구(120)는 펌프와 연결되어 도금액 내부로 공기를 펌핑할 수 있다. 상기 조건에서 도금액의 순환이 용이할 수 있다.

도금조(100)는 통상의 것을 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 도금조는 일측에 도금액 및 반응기에 음파 및 초음파를 인가하기 위한, 음파가진부 또는 초음파가진부가 더 포함될 수 있다. 상기 음파 및 초음파 인가시 반응기 내부의 금속파우더의 미분산과 뭉침 현상을 방지할 수 있다.

반응기(200)는 투명 소재로 형성된다. 상기 투명은 광투과율 70% 이상인 소재를 포함할 수 있다. 종래 전해도금은 불투명한 금속 소재의 반응기를 사용하여 내부 확인이 불가능하였으나, 본 발명은 투명 소재의 반응기를 적용하여 반응기 내부의 전해 도금 과정을 확인할 수 있다. 예를 들면 상기 반응기는 유리를 포함할 수 있다. 상기 조건에서 투명성이 우수하여 내부 전해도금 과정을 확인 가능하고, 내식성 및 내알칼리성이 우수하여, 도금액에 대한 부식을 방지할 수 있다.

상기 도 2를 참조하면, 반응기(200)는 전체 길이(L)가 20~50cm 일 수 있다. 상기 조건에서 도금액과 금속파우더가 용이하게 순환하여 전해도금이 용이하게 진행될 수 있다. 예를 들면 20~30cm일 수 있다.

한 구체예에서 반응기(200)는 내부 단면이 원형 또는 타원형일 수 있다. 예를 들면 원형일 수 있다. 상기 조건에서 금속 파우더의 뭉짐과 미분산을 방지하여 전해도금시 수율이 우수할 수 있다.

상기 도 1을 참조하면, 반응기(200) 상부 면에는 내부로 도금액(P)이 유입 및 배출되며, 반응기 내부의 금속파우더의 유출을 방지하는 메쉬부(230)가 구비된다. 예를 들면 상기 도금조 내부에 도금액을 상기 반응기의 메쉬부가 형성된 부위까지 충전하여 반응기 내부로 도금액을 유입할 수 있다. 상기 구조의 반응기를 적용시 반응기의 하부에서 도금액과 금속파우더가 순환하면서 도금층이 형성되면서, 배출시 반응기내 금속파우더의 유출을 방지할 수 있다.

상기 메쉬부는 복수 개의 기공을 포함할 수 있다. 상기 기공 크기는 상기 금속파우더보다 작은 크기일 수 있다. 상기 조건에서 도금액이 응기 내부로 유입되면서, 반응기 내부의 금속파우더가 반응기 외부의 도금액으로 유출되어 도금제품 수득률 저하를 방지할 수 있다. 예를 상기 메쉬부는 기공 크기가 30㎛ 이하일 수 있다. 예를 들면 상기 메쉬부는 기공 크기가 0~1~30㎛일 수 있다.

도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 전해도금장치의 반응기 단면(도 2의 A-A')을 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 반응기(200)는 단면의 내경(또는 높이, H)가 1~10cm일 수 있다. 상기 조건에서 도금액과 금속파우더가 용이하게 순환하여 전해도금이 용이하게 진행될 수 있다. 예를 들면 2~3cm 일 수 있다.

상기 도 3을 참조하면, 반응기(200)는 하부에 도금층이 형성된 도금제품을 회수하기 위한 배출구(230)가 더 구비될 수 있다.

상기 양극 및 음극은 통상적인 금속 소재를 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 양극은 판형, 봉형 또는 막대형일 수 있다.

한 구체예에서 양극은 도금조 내부에 배치되어 도금액에 침지하여 전해도금을 실시하며 인가되는 전압 등의 전해도금 조건에 따라, 도금액에 침지되는 깊이를 조절하여 전해도금을 실시할 수 있다.

상기 도 3을 참조하면, 음극(320)은 반응기(200) 상부에 삽입되되, 반응기 내경(H)과 상기 음극의 삽입 깊이(D)는 하기 식 1을 만족할 수 있다:

[식 1]

0.5H ≤ D ≤ 0.85H

(상기 식 1에서, D는 상기 음극의 삽입되는 깊이(mm) 이고, H는 반응기의 내경(mm) 이다).

상기 식 1의 조건을 만족시 반응기 내부를 순환하는 금속파우더와 용이하게 접촉하여, 전해도금 수율이 우수할 수 있다. 상기와 같이 반응기에 삽입된 음극은, 탈착이 가능하여 전해도금 후 반응기 내부의 음극에 흡착된 금속파우더를 용이하게 제거가능하여 유지/보수가 용이할 수 있다. 예를 들면 상기 식 1은 0.55H ≤ D ≤ 0.65H일 수 있다.

상기 도 3을 참조하면, 상기 반응기는 종단면이 원 형태인 링 형태의 구조를 가지며, 반응기 상부에서 삽입되는 음극(320)의 너비(W)와 반응기 내경(H)은 하기 식 2를 만족할 수 있다.

[식 2]

0.1H ≤ W ≤ 0.7H

(상기 식 1에서, W는 상기 음극의 너비(mm) 이고, H는 반응기의 내경(mm) 이다).

상기 식 2의 조건을 만족시 반응기 내부를 순환하는 도금액 및 금속파우더의 순환을 방해하지 않으면서, 상기 금속파우더와 음극이 용이하게 접촉하며 전해도금 수율이 우수할 수 있다. 상기와 같이 반응기에 삽입된 음극은, 탈착이 가능하여 전해도금 후 반응기 내부의 음극에 흡착된 금속파우더를 용이하게 제거가능하여 유지/보수가 용이할 수 있다. 예를 들면 상기 식 2는 0.15H ≤ W ≤ 0.45H 일 수 있다.

한 구체예에서 상기 음극은 상기 반응기 내부에 삽입되는 부위를 제외하고 표면에 절연 코팅층이 형성될 수 있다. 상기 절연 코팅층 형성시 음극 표면에 도금액 등에 포함된 금속이 석출되는 현상을 방지할 수 있다.

한 구체예에서 상기 음극은 판형, 봉형 또는 막대형일 수 있다.

본 발명의 전해도금장치는 반응기 내부에 금속파우더가 외부의 도금액으로 배출되지 않기 때문에, 양극과 금속파우더가 접촉할 수 없는 구조이며, 양극과 금속파우더 입자가 접촉하여 스파크가 발생하거나, 금속파우더 입자가 타버리는(dendrite) 현상이 발생하지 않는다.

한 구체예에서 상기 금속파우더는 평균크기가 1~50㎛일 수 있다. 상기 크기는 상기 금속파우더의 최대길이를 의미할 수 있다. 상기 평균크기에서 전해도금 반응성 및 수율이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 금속파우더는 평균입경(d50)이 1~50㎛일 수 있다.

한 구체예에서 상기 금속파우더는 통상의 금속을 포함하거나, 2 이상의 금속의 합금 형태로 포함할 수 있다.

한 구체예에서 상기 도금액은 금속염 및 물을 포함할 수 있다. 상기 도금액 구성 성분의 함량은, 사용 목적과 용도에 따라 통상의 기술자가 용이하게 조절할 수 있다.

상기 도금액은 상기 반응조의 메쉬부를 통해 유입할 수 있다.

한 구체예에서 상기 금속파우더는 상기 반응조 내경(H)을 기준으로 0.5~20%의 높이까지 충전될 수 있다. 상기 조건에서 전해도금 효율성이 우수할 수 있다. 또한, 상기 도금액과 금속 파우더의 혼합물은 상기 반응조 내경(H)을 기준으로 30~85%의 높이까지 충전될 수 있다. 상기 조건에서 전해도금 효율성이 우수할 수 있다.

한 구체예에서 상기 반응기 내부의 금속파우더 및 도금액은 1:2~1:6 중량비로 포함될 수 있다. 상기 조건에서 금속파우더의 분산성이 우수하여 뭉침을 방지하고, 공기를 펌핑하여 반응기 내부로 유입시 도금액 및 금속파우더가 반응기 내부를 순환하여 상기 음극과 용이하게 접촉하여, 도금제품 수율이 우수할 수 있다.

전해도금장치를 이용한 금속파우더의 전해도금방법

본 발명의 다른 관점은 상기 전해도금장치를 이용한 금속파우더의 전해도금방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 전해도금방법은 도금조; 상기 도금조 내 구비된 중공의 링 형태의 반응기; 상기 도금조의 일측에 배치되는 양극; 및 상기 반응기 내부에서 순환하는 물질과 접촉하는 음극;을 포함하되, 상기 반응기 상부 면에는 내부로 도금액이 유입 및 배출되며, 반응기 내부의 금속파우더의 유출을 방지하는 메쉬부가 구비되고, 상기 반응기에는, 내부로 공기가 유입되는 제1 유입구 및 제2 유입구와, 외부로 공기를 배출하는 제1 토출구 및 제2 토출구를 포함하고, 상기 제1 유입구 및 상기 제2 유입구와 상기 제1 토출구 및 제2 토출구는 서로 대향하는 위치에 있으며, 상기 제1 유입구 및 제2 유입구중 하나 이상은 펌프와 연결되어 상기 반응조 내부에 공기를 펌핑하는 전해도금장치를 이용한 금속파우더 전해도금방법이며, (S10) 상기 반응기 내부에 금속파우더를 수용하고, 상기 메쉬부로부터 도금액을 유입하는 단계; 및 (S20) 상기 양극 및 음극에 전원을 인가하여 전해도금을 실시하는 단계;를 포함한다.

(S10) 금속파우더 및 도금액 유입 단계

상기 단계는 상기 반응기 내부에 금속파우더를 수용하고, 상기 메쉬부로부터 도금액을 유입하는 단계이다.

한 구체예에서 금속파우더(10)는 다면체형, 타원체형 또는 구형일 수 있다. 예를 들면 구형일 수 있다.

(S20) 전해도금단계

상기 단계는 상기 양극 및 음극에 전원을 인가하여 전해도금을 실시하는 단계이다. 상기 전해도금은 통상의 조건으로 실시할 수 있다.

상기 전해도금시 상기 제1 유입구 및 제2 유입구를 통해 반응기 내부로 공기가 서로 반대 방향으로 펌핑되어 유입되고, 상기 금속파우더는 상기 유입된 공기 및 도금액에 의해 상기 반응기 내부를 순환하면서, 상기 반응기 내부에 돌출된 음극과 접촉하여 표면에 도금층이 형성될 수 있다.

상기 도 3을 참조하면, 금속파우더(10) 입자는 음극(320)과 접촉하여 표면에 음전하(-)가 대전될 수 있다. 음전하로 대전된 금속파우더 입자가 도금액(P) 중의 금속 이온(M⁺)과 접촉하여 금속파우더(10) 표면에 도금층(12)이 형성된 도금제품(20)이 제조될 수 있다.

한 구체예에서 상기 전해도금시 제1 유입구 및 제2 유입구를 통해 공기를 유입하여, 도금액 및 금속파우더는 반응기 내부를 1~1000rpm의 속도로 순환할 수 있다. 상기 조건에서 금속파우더의 뭉침 및 미분산을 방지하며, 도금층이 균일한 두께로 형성되어 도금 품질이 우수하고, 도금제품 수율이 증가할 수 있다. 예를 들면 200~500rpm으로 순환할 수 있다.

한 구체예에서 상기 도금층(12)은 두께가 0.001~10㎛로 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

실시예 및 비교예

실시예

(1) 전해도금장치 준비: 도 1 내지 도 3와 같이, 도금액(P)이 충전되는 도금조(100); 도금조(100)에 구비된 중공의 링 형태의 반응기(200); 도금조(100)의 일측에 배치되는 양극(310); 및 반응기(200) 상부에 삽입되되, 단부가 상기 반응기 내부에 돌출되도록 삽입되어 내부에서 순환하는 물질과 접촉하는 음극(320);을 포함하는 전해도금장치(1000)를 준비하였다.

반응기(200)는 길이(L): 30cm 및 종단면 직경(H): 3cm인 투명 유리 소재로 형성되되, 상기 반응기 상부에는 내부로 도금액이 유입 및 배출되며, 반응기 내부로부터 금속파우더의 유출을 방지하는 메쉬부(230)가 구비되었다.

양극 및 음극은 금속 소재로 형성되며, 음극(320)은 너비(W, 또는 직경) 1cm의 봉 형태이며, 반응기 종단면 기준 2cm 길이로 돌출되도록 삽입되었다. 음극은 상기 돌출되는 부위를 제외하고 표면에 절연코팅층이 형성되었다. 반응기(200)는 상부에 서로 대각선으로 대칭 형성되어 내부로 공기가 유입되는 제1 유입구(210) 및 제2 유입구(220) 및 제1 유입구(210) 및 제2 유입구(220)와 각각 대향하여 형성되며 외부로 공기를 배출하는 제1 토출구(212) 및 제2 토출구(222)를 포함하고, 상기 제1 유입구 및 제2 유입구는 각각 제1 펌프(240) 및 제2 펌프(242)와 연결되어 상기 반응조 내부에 공기를 펌핑하였다. 또한 도 1과 같이 도금조(100)는 음파가진부와 연결되어 도금액 및 반응기에 음파를 인가하였으며, 양 측면에 펌프와 연결된 제3 유입구와, 제3 토출구가 각각 형성되어 도금액이 순환되도록 하였다. 상기 도금액은 금속염 및 증류수를 포함하였다.

(2) 전해도금: 반응기(100) 내부에 금속파우더(평균입경(d50) 16~45㎛인 금속분말)를 수용하고, 도금액을 상기 반응기의 메쉬부가 형성된 부위까지 충전하여 상기 반응기 내부에 상기 도금액을 유입하였다. 상기 반응기 내부의 금속파우더와 도금액은 1:4~1:6 중량비를 유지하도록 유입되었으며, 상기 금속파우더와 도금액의 총합이 반응기 종단면 직경 기준 60~75% 높이를 만족하도록 유입하였다.

그 다음에, 상기 양극 및 음극에 전원을 인가하여 전해도금을 실시하였다. 상기 전해도금시, 제1 유입구(210) 및 제2 유입구(220)를 통해 반응기 내부로 공기가 서로 반대 방향으로 펌핑하여 유입하고, 상기 금속파우더는 상기 유입된 공기 및 도금액에 의해 상기 반응기 내부를 순환하였다. 금속파우더와 도금액은, 반응기 내부를 200~500rpm 조건으로 순환하면서, 상기 반응기 내부에 돌출된 음극과 접촉하여 표면에 두께 0.01~10㎛인 도금층을 형성하여 도금제품을 제조하였다. 제조된 도금제품은 반응기 하부에 형성된 배출구(230)를 통해 회수하였다.

비교예

상기 도금조 내부에 양극 및 음극을 서로 대향하여 배치하고, 상기 양극과 음극 사이에 임펠러를 개재한 전해도금장치를 준비하였다. 그 다음에 도금조에 상기 실시예와 동일한 금속파우더를 수용하고, 양극과 음극의 일부가 침지되도록 도금액을 유입하였다. 그 다음에 상기 임펠러를 200~500rpm으로 회전하면서, 양극 및 음극에 상기 실시예와 동일한 조건의 전원을 인가하여 전해도금을 실시하여 금속파우더 표면에 도금층을 형성하여 도금제품을 제조하였다.

실험예

상기 실시예 및 비교예의 전해도금된 도금제품의 분산성, 도금제품의 수율과, 전해도금시 전극(양극 또는 음극) 손상여부를 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(1) 분산성: 실시예 및 비교예 도금제품을 주사전자현미경으로 관찰하여 분산성을 평가하였다(◎: 분산성 매우 양호함, ○: 일부 미분산 및 뭉침 발생, △: 심각한 미분산 및 뭉침 발생, X: 거의 분산되지 않으며 심각한 뭉침 발생).

(2) 도금품질: 실시예 및 비교예 도금제품을 주사전자현미경으로 관찰하여 표면 도금층의 품질을 평가하였다(◎: 표면 품질 양호함, ○: 일부 표면 스크래치 및 일부 미도금 발생, △: 일부 미도금, 도금층 표면 형상 불량, X: 대부분의 입자가 도금되지 않음).

(3) 전극손상여부: 실시예 및 비교예를 이용하여 전해도금 후 양극과 음극의 손상 여부를 육안으로 평가하였다.

상기 표 1의 결과를 참조하면, 본 발명의 실시예는 금속파우더의 분산성이 우수하여, 도금제품의 뭉침이 발생하지 않고 균질한 도금층이 형성되었으며, 도금층의 표면 품질이 우수하여 도금제품을 고수율로 수득하였다. 또한, 반응기에 금속파우더가 외부로 유출되어 양극과의 접촉되지 않기 때문에, 전해도금시 양극 손상이 발생하지 않았다.

반면 반응기를 적용하지 않은 비교예의 경우 전해도금시 도금액 중 금속파우더의 뭉침과 미분산이 발생하였으며, 도금제품에 심각한 뭉침이 발생하고 도금층 형상이 불량하거나, 미도금이 발생하여 도금제품 수율이 현저히 저하됨을 알 수 있었다. 또한, 전해도금시 금속파우더가 양극과 접촉하여 스파크가 발생하고 덴트라이트 도금층이 형성되었으며, 이로 인해 양극 손상이 발생함을 알 수 있었다.

또한 상기 실시예 및 비교예 도금 제품을 주사전자현미경으로 분석하여 그 결과를 하기 도 4 내지 도 6에 나타내었다. 하기 도 4(a)는 비교예 도금제품의 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 도 4(b)는 실시예 도금제품의 SEM 사진이며, 도 5(a)는 비교예 도금제품의 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 도 5(b)는 실시예 도금제품의 SEM 사진이다. 상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예는 음극과 금속파우더가 접촉하여 금속파우더 표면에 균질한 도금층이 형성되어 도금 품질이 우수한 반면, 비교예는 음극 전극에 금속파우더가 용이하게 접촉되지 않아 금속파우더 표면에 도금층이 제대로 형성되지 않는 미도금 현상이 발생하여 도금제품 수율이 저하되었다.

상기 도 5를 참조하면, 실시예는 금속파우더의 분산성이 우수하여 도금제품의 뭉침이 발생하지 않은 반면 비교예는 입자 뭉침 현상이 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한 도 6(a)는 실시예 도금제품의 단면을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이며, 도 6(b)는 상기 도 6(a) 실시예 도금제품의 단면을 확대한 SEM 사진이다. 상기 도 6을 참조하면, 실시예 도금제품은 표면에 균질한 두께의 도금층이 형성되었으며 도금품질이 우수한 것을 알 수 있었다.

이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 금속파우더 12: 도금층
20: 도금제품 100: 도금조
120: 제3 유입구 122: 제3 토출구
200: 반응기 210: 제1 유입구
212: 제1 토출구 220: 제2 유입구
222: 제2 토출구 230: 배출구
240: 제1 펌프 242: 제2 펌프
310: 양극 320: 음극

Claims

도금조; 상기 도금조 내 구비된 중공의 링 형태의 반응기; 상기 도금조의 일측에 배치되는 양극; 및 상기 반응기 내부에서 순환하는 물질과 접촉하는 음극;을 포함하되,
상기 반응기 상부 면에는 내부로 도금액이 유입 및 배출되며, 반응기 내부의 금속파우더의 유출을 방지하는 메쉬부가 구비되고,
상기 반응기에는, 내부로 공기가 유입되는 제1 유입구 및 제2 유입구와, 외부로 공기를 배출하는 제1 토출구 및 제2 토출구를 포함하고, 상기 제1 유입구 및 상기 제2 유입구와 상기 제1 토출구 및 제2 토출구는 서로 대향하는 위치에 있으며,
상기 제1 유입구 및 제2 유입구 중 하나 이상은, 펌프와 연결되어 상기 반응기 내부에 공기를 펌핑하는, 전해도금장치.