KR20240053836A - 주석도금액 재생장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도금조로부터 주석도금액을 유입하여 처리된 주석도금액을 상기 도금조로 순환시키는 반응조; 상기 반응조 내에 하나이상의 음극바로 구성된 음극부; 상기 반응조 내에 하나이상의 양극바와, 상기 양극바가 내재되며 양이온교환막으로 구성되고 상면이 개구되는 포켓을 포함하는 양극부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주석도금액 재생장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 주석도금 과정에서 주석이온농도가 높아진 주석도금액이 유입되어 주석이온농도를 저하시켜 재이용이 될 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기도금에는 배럴방식과 렉방식이 있으며, 배럴방식은 통전과 통액을 위해 다수의 구멍이 형성된 원통에 대량으로 피도금대상을 투입하여 이 배럴을 도금조에 담그고 배럴을 서서히 회전시키면서 도금하는 것으로, 비교적 부피가 작은 피도금대상에 적합한 도금방식이다.
배럴방식은 피도금대상의 대량가공방식으로 가공비가 싼 이점은 있으나 도금액의 전류밀도가 낮고 배럴내에서 피도금대상 간에 접촉되면서 도금이 이루어지기 때문에 비교적 도금품질이 떨어지는 단점이 있다.
반면 렉방식은 피도금대상을 렉(rack)에 걸어서 도금처리 하는 것으로, 이러한 렉방식은 피도금대상을 렉에 건 후 렉을 도금조에 걸어놓고 도금작업을 하기 때문에 피도금대상 간 일정 간격이 유지되어 도금품질이 우수한 장점이 있다.
한편 주석도금 하는 공정은 주로 황산계 전기도금액을 사용하는 방법으로서 피도금대상이 렉에 장착된 상태에서 수직 또는 수평으로 전기도금조를 통과하도록 구성되어 있다. 이러한 주석도금 공정에 있어서 전기도금으로 소모되는 주석이온을 공급하는 방법으로서는 주석판을 양극으로 하여 피도금대상에 전착되는 주석의 양만큼 전기도금액 중으로 계속적으로 주석이 전기화학적으로 녹아 들도록 하는 것이다.
종래 주석 도금에 관한 기술의 예로 대한민국 특허등록 제10-1319863호에서는 a) 황산의 주석 염, 염산의 주석 염, 메탄설폰산의 주석 염 및 유기산의 주석 염으로부터 선택되는, 주석 이온을 공급하기 위한 하나 이상의 화합물; 알칸 설폰산 및 알칸올 설폰산으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 설폰산; 및 2-나프톨-7-설폰산 및 그의 염 중 하나 이상;을 포함하며, 납이 추가의 성분으로 첨가되지 않은, 주석 전기도금액을 제공하는 단계, b) 기판을 상기 주석 전기도금액과 접촉시키는 단계, 및 c) 기판상에 주석 막을 도금하는 단계를 포함하는, 기판상에 주석 막을 전기도금하는 방법을 제시하고 있다.
그런데 상기 기술의 경우 주석도금과정 또는 도금후 주석도금액에 주석이온농도가 높아지게 되는데, 이러한 과도한 주석이온농도는 전기화학적인 분극을 저하시켜 도금피막의 성능을 저하시킴과 동시에 광택도를 저하시켜 전자부품의 불량을 유발하는 원인으로 작용하며, 이를 낮추기 위해 덤핑 또는 희석 등 번거로운 공정을 거쳐야 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 주석도금 후에 주석도금액에 주석이온농도를 제어하여 주석도금액의 사용가능 수명을 늘리고, 도금피막의 성능을 향상시키며, 도금 표면의 산화를 방지하고, 덤핑 및 희석 등 번거로운 공정이 필요가 없는 주석도금액 재생장치를 제공하고자 함이다.
상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명의 주석도금액 재생장치(이하, “본 발명의 장치”라함)는, 도금조로부터 주석도금액을 유입하여 처리된 주석도금액을 상기 도금조로 순환시키는 반응조; 상기 반응조 내에 하나이상의 음극바로 구성된 음극부; 상기 반응조 내에 하나이상의 양극바와, 상기 양극바가 내재되며 양이온교환막으로 구성되고 상면이 개구되는 포켓을 포함하는 양극부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 음극바는 상기 도금조에 있어 양극바로 적용되는 주석바인 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 양극부에 있어 양극바는 불용성 재질로 구성되며 상기 포켓에 내재되는 바형상의 몸체와 상기 몸체 일단에 구성되어 상기 개구로 노출되며 전기가 인가되는 헹거바에 걸리는 고리로 구성되고, 상기 포켓의 개구는 상기 반응조에 형성된 수면의 상부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 포켓은, 상부가 개구되는 포켓형상의 양이온교환막으로 구성됨을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 포켓은, 상부가 개구되며 하나 이상의 장홀이 형성되는 하우징과 상기 장홀에 구성되는 양이온교환막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로 상기 개구에는 다공성 재질로 구성되며 내부에 상기 몸체가 관통하는 장착홀이 구성되는 이격여과구가 더 구성됨을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 장치는 주석도금후에 전기도금액의 주석농도를 제어하여 전기도금액의 사용가능 수명을 늘리고, 도금피막의 성능을 향상시키며, 도금 표면의 산화를 방지하고, 덤핑 및 희석 등 번거로운 공정이 필요가 없는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 장치의 작동상태를 나타내는 블록도이고,
도 2는 본 발명의 장치를 나타내는 개략도이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 구성으로 양극부의 실시예를 나타내는 사시도이고,
도 5는 도 3에 도시된 양극부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 장치를 나타내는 개략도이고,
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 구성으로 양극부의 실시예를 나타내는 사시도이고,
도 5는 도 3에 도시된 양극부의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 장치(1)는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 도금조(100)로부터 주석도금액을 유입하여 처리된 주석도금액을 상기 도금조(100)로 순환시키는 반응조(2); 상기 반응조(2) 내에 하나이상의 음극바(31)로 구성된 음극부(3); 상기 반응조(2) 내에 하나이상의 양극바(41)와, 상기 양극바(41)가 내재되며 양이온교환막으로 구성되고 상면이 개구되는 포켓(42)을 포함하는 양극부(4);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
우선 본 발명의 장치(1)는 도 1에서 보는 바와 같이 도금조(100)로부터 주석도금액을 유입받아 이하에서 설명하는 작동기작에 의해 주석이온 농도를 저하시킨 상태로 처리된 주석도금액을 다시 도금조(100)로 순환시켜 전기도금액의 사용가능 수명을 늘리고, 도금피막의 성능을 향상시키며, 도금 표면의 산화를 방지하고, 덤핑 및 희석 등 번거로운 공정이 필요가 없도록 하는 것이다.
이에 더하여 도금조(100)에서 도금과정에서 양극바로 사용하던 주석바를 본 발명의 장치(1)에서 음극바(31)로 적용하여 주석도금액의 주석이온농도를 저하시키고 다시 주석바를 도금조(100)의 양극바로 사용토록 함으로써 장치운전비용을 절감시킬 수 있도록 하는 것이다.
도면에 도시된 바는 없으나 도금조(100)에서는 헹거바에 피도금대상이 장착된 렉을 장착하고 타 헹거바에 주석바을 장착한 후에 전원인가부에 의해 헹거바에 (-)전원 및 타 헹거바에 (+)전원을 인가하여 피도금대상에 주석도금을 수행토록 하는 것이다.
이러한 주석도금에 관한 작용기작은 공지기술로서 그 상세 설명은 생략한다.
이렇게 피도금대상에 대한 주석도금이 완료되면 주석도금액에는 주석이온의 농도가 높아진 상태가 되며, 특히 도금완료 후에도 주석바가 주석도금액(전기도금액)에 침지된 상태가 지속되면 전기도금액(황산용액)에 의해 산화가 이루어져 전기도금액에 주석이온농도가 더욱 증가하게 되는 것이다.
이렇게 주석이온의 함량이 증가하는 경우 후에 주석도금 공정을 수행토록 하기 위해서는 같이 시간경과에 따라 덤프 및 희석작업을 수행하여야 하는데, 이러한 작업이 번거로운 것이며, 덤프에 의한 폐수를 처리하여야 하는 문제가 있다. 또한 주석바의 계속적인 용해로 주석바의 수명이 줄어드는 문제가 있다.
이에 본 발명의 장치는 도금완료후에는 상기 반응조(2)에 상기 도금조(100)로부터 주석도금액을 유입시키고, 그 다음 도면에 도시된 바는 없으나 상기 반응조(2)에 구성된 헹거바에 상기 양극부(4)를 장착시키고 타 헹거바에 상기 주석바를 음극부(3)로 장착시킨다. 그 다음 헹거바에 (+)전원 및 타 헹거바에 (-)전원을 인가하여 주석도금액에서 주석이온농도를 저하시키는 것이며, 이렇게 처리된 주석도금액은 다시 도금조(100)로 순환시켜 재사용이 이루어지도록 하는 것이다.
이하, 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
우선 상기 반응조(2)는 도금조(100)로부터 주석도금액을 유입하여 처리된 주석도금액을 상기 도금조(100)로 순환시키는 구성에 해당한다. 이를 위해 도면에 도시된 바는 없으나 주석도금액의 순환에 있어 펌프가 구성됨은 당연하다.
상기 음극부(3)는 하나이상의 음극바(31)로 구성되는 것으로, 상기에서 언급한 바와 같이 상기 음극바(31)는 도금조(100)에서 양극으로 사용된 주석바가 적용될 수 있으며, 본 발명의 장치에 의해 주석도금액의 처리가 완료되면 음극바(31)로 적용된 주석바는 다시 도금조(100)에서 재이용이 될 수 있도록 하는 것이다.
상기 양극부(4)는 도 2에서 보는 바와 같이 하나이상의 양극바(41)와, 상기 양극바(41)가 내재되며 양이온교환막으로 구성되고 상면이 개구되는 포켓(42)으로 구성됨을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 장치(1)에서는 하기 화학식과 같은 반응이 양극바(41) 및 음극바(31)에서 이루어진다.
음극바 : 2Sn2+ + 4e --> 2Sn
양극바 : 2H2O ---> O2 + 4H+ + 4e
상기 음극바(31)에서는 주석이온이 환원되어 주석금속으로 석출되도록 함과 동시에 양극바(41)에서는 수소이온과 산소가 발생되는 것이다. 그런데 상기 반응조(2)에 양극바(41)만이 구성되는 경우 양극바(41)에서 발생되는 산소에 의해 하기 반응식과 같이 석출된 주석금속이 산소에 의해 재이온화가 되는 문제가 있을 수 있다.
재이온화 : 2Sn + O2 + 4H+ ---> 2Sn2+ + 2H2O
또한 이렇게 발생되는 산소는 주석 2가 이온(Sn2+)을 산화시켜 주석 4가 이온 (Sn4+)을 생성하고, 최종적으로는 SnO2 주석산화물인 슬러지(sludge)를 형성하는 문제도 야기한다.
이에 본 발명의 장치(1)에 있어 양극부(4)에는 상기 양극바(41)가 내재되며 양이온교환막으로 구성되고 상면이 개구되는 포켓(42)이 구성되도록 하여 양극바(41)에서 발생되는 수소이온은 포켓(42)을 통해 선택적으로 포켓(42) 외부로 배출되도록 하고, 산소는 개구를 통해 외부로 배출되도록 하는 것이다.
즉 수소이온의 계속적으로 포켓(42)외부로 배출되도록 하여 양극부(4)에서 반응이 계속적으로 이루어지도록 함에 따라 주석이온의 환원이 용이하게 이루어지도록 하는 것이며, 이와 동시에 산소가 주석도금액으로 용출되어 상기에서 언급한 재이온화가 이루어짐을 제어하기 위한 것이다.
상기 양극부(4)에 있어 양극바(41)는 불용성 재질로 구성되며 상기 포켓(42)에 내재되는 바형상의 몸체(411)와 상기 몸체(411) 일단에 구성되어 상기 개구(421)로 노출되며 전기가 인가되는 헹거바에 걸리는 고리(412)로 구성되는 예가 제시된다.
상기 양극바(41)는 불용성의 재질로 구성되는데, 일 예로 백금(Pt) 또는 이리듐산화물(IrO2)으로 표면처리 된 금속바로 구성될 수 있다. 이는 백금(Pt) 또는 이리듐산화물(IrO2)이 전기도금액에 대해 불활성을 나타내기 때문이다. 여기서 금속바는 그 종류를 한정하지 않으며 예로 티타늄(Ti)이 적용될 수 있다.
또한 상기 포켓(42)의 개구(421)는 상기 반응조(2)에 형성된 수면의 상부에 형성되도록 하여 양극바(41)에서 발생되는 산소가 주석도금액으로 재유입되는 것을 제어토록 하는 것이다.
이렇게 구성되어 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 포켓(42)의 개구(421) 상부로 고리(412)가 돌출되어 상기 고리(412)가 전기가 인가되는 헹거바에 장착되도록 하는 것이다.
한편 본 발명에서는 포켓(42)의 2가지 실시예가 도 3 및 도 4에서 제시되고 있다.
우선 첫 번째 실시예가 도 3에 도시되고 있는 바, 본 실시예의 포켓(42)은, 상부가 개구(421)되는 포켓형상의 양이온교환막으로 구성됨을 특징으로 한다. 즉 본 실시예의 포켓(42)은 전체가 양이온교환막으로 구성되어 포켓(42) 전체에서 선택적 이온교환이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.
다른 하나의 실시예가 도 4에 도시되고 있는 바, 본 실시예의 포켓(42)은 도 4에서 보는 바와 같이 상부가 개구(421)되며 하나 이상의 장홀(423)이 형성되는 하우징(422)과 상기 장홀(423)에 구성되는 양이온교환막(424)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예는 적정 사이즈의 양이온교환막(424)이 하우징(422)에 구성된 장홀(423)에 구비되어 상기에서 언급한 작동기작이 발현되도록 함으로써 제조 및 재료비에서 도 3에서 도시된 전체를 양이온교환막으로 구성하는 경우보다 유리한 장점이 있는 것이다.
한편 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에 있어 사용중 양극바(41)가 포켓(42)에 일부분이 접하는 경우가 발생되는데 이렇게 양극바(41)와 포켓(42)의 접하는 부분이 발생되면 접하는 부분에서 상기에서 언급한 양극바(41)에서 반응이 용이하게 이루어지지 않아 결과적으로 주석이온의 환원도 용이하게 이루어지지 않는 문제가 있을 수 있다.
이에 본 발명에서는 도 5에서 보는 바와 같이 상기 포켓(42)의 개구(421)에 이격여과구(43)가 구성되도록 하여 포켓(42)에서 양극바(41)가 이격이 형성되도록 함으로써 접하는 부분이 형성되는 것을 제어토록 한다.
상기 이격여과구(43)는 다공성 재질로 구성되며 내부에 상기 몸체(411)가 관통하는 장착홀(431)이 구성되도록 하여 상기 몸체(411)가 상기 장착홀(431)에 삽입된 상태로 상기 포켓(42)에 내재되도록 하여 포켓(42)과 양극바(41) 간에 접하는 부분의 형성을 제어토록 하는 것이다.
또한 이렇게 이격여과구(43)가 형성되도록 함으로써 포켓(42)과 양극바(41)가 상호 체결이 이루어지도록 하여 양극바(41)의 헹거 장착시에 양극바(41)에 포켓(42)이 이격여과구(43)를 통해 장착이 이루어지는 것이다.
이에 더하여 상기 이격여과구(43)는 다공성 재질로 구성되어 양극바(41)의 반응에서 배출되는 산소는 이격여과구(43)를 통과하여 외부로 배출되도록 하고, 전기적 산화에 의한 발열에 의해 발생되는 수증기에 혼입된 이물질은 상기 이격여과구(43)에서 걸러지도록 하여 공기정화의 기능도 발현되도록 하는 것이다.
여기서 다공성 재질은 다양한 공지의 재질이 적용될 수 있으며 바람직하게는 탄성재질이 적용되어 상기 몸체(411)가 상기 장착홀(431)에 삽입에 의해 별도의 부착없이도 상기 이격여과구(43)에 상기 양극바(41)가 고정되도록 하는 것이 타당하다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
1: 주석도금액 재생장치
2: 반응조
3: 음극부
4: 양극부
100: 도금조
2: 반응조
3: 음극부
4: 양극부
100: 도금조
Claims (6)
- 도금조로부터 주석도금액을 유입하여 처리된 주석도금액을 상기 도금조로 순환시키는 반응조;
상기 반응조 내에 하나이상의 음극바로 구성된 음극부;
상기 반응조 내에 하나이상의 양극바와, 상기 양극바가 내재되며 양이온교환막으로 구성되고 상면이 개구되는 포켓을 포함하는 양극부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 주석도금액 재생장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 음극바는 상기 도금조에 있어 양극바로 적용되는 주석바인 것을 특징으로 하는 주석도금액 재생장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 양극부에 있어 양극바는 불용성 재질로 구성되며 상기 포켓에 내재되는 바형상의 몸체와 상기 몸체 일단에 구성되어 상기 개구로 노출되며 전기가 인가되는 헹거바에 걸리는 고리로 구성되고, 상기 포켓의 개구는 상기 반응조에 형성된 수면의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 주석도금액 재생장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 포켓은,
상부가 개구되는 포켓형상의 양이온교환막으로 구성됨을 특징으로 하는 주석도금액 재생장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 포켓은,
상부가 개구되며 하나 이상의 장홀이 형성되는 하우징과 상기 장홀에 구성되는 양이온교환막을 포함하는 것을 특징으로 하는 주석도금액 재생장치.
- 제 4항 또는 제5항에 있어서,
상기 개구에는 다공성 재질로 구성되며 내부에 상기 몸체가 관통하는 장착홀이 구성되는 이격여과구가 더 구성됨을 특징으로 하는 주석도금액 재생장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220133843A KR20240053836A (ko) | 2022-10-18 | 2022-10-18 | 주석도금액 재생장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220133843A KR20240053836A (ko) | 2022-10-18 | 2022-10-18 | 주석도금액 재생장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240053836A true KR20240053836A (ko) | 2024-04-25 |
Family
ID=90885316
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220133843A KR20240053836A (ko) | 2022-10-18 | 2022-10-18 | 주석도금액 재생장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20240053836A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101319863B1 (ko) | 2005-08-19 | 2013-10-18 | 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨. | 주석 전기도금액 및 주석 전기도금 방법 |
-
2022
- 2022-10-18 KR KR1020220133843A patent/KR20240053836A/ko unknown
Patent Citations (1)
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| KR101319863B1 (ko) | 2005-08-19 | 2013-10-18 | 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨. | 주석 전기도금액 및 주석 전기도금 방법 |
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