KR100553605B1

KR100553605B1 - Roll coating for the roll of high voltage current in electroplating process

Info

Publication number: KR100553605B1
Application number: KR1020030097109A
Authority: KR
Inventors: 황순영; 성병근; 오상록
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2006-02-22
Also published as: KR20050065938A

Abstract

본 발명은 전기도금 라인에 있어 고압고전류 통전롤의 아크 발생 방지를 위한 코팅 구조에 관한 것으로, 롤 모재(11)에 대한 1층 코팅으로 구리 코팅(12), 2층 코팅으로 WC-CoCr, 또는 Cu-W, 또는 Cu-SC 코팅(13)을, 그리고 3층 코팅으로 구리 코팅(14)을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기도금 라인의 고압고전류 통전롤 코팅 구조를 제공하는 바, 이러한 본 발명의 롤 코팅구조에 의해 초기 3층 코팅(14)이 마모된 후에 2층 코팅(13)의 내마모성과 3층 코팅(14)의 나노구조 분산으로 아크 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention relates to a coating structure for preventing arc generation of a high-pressure, high-current current-carrying roll in an electroplating line, copper coating (12) as a single layer coating on the roll base material 11, WC-CoCr as a two-layer coating, or To provide a high-pressure, high-current current-carrying roll coating structure of an electroplating line, characterized in that the copper coating 14 is formed by the Cu-W or Cu-SC coating 13 and the three-layer coating. After the initial three-layer coating 14 is worn by the roll coating structure, the wear resistance of the two-layer coating 13 and the nanostructure dispersion of the three-layer coating 14 provide an effect of effectively preventing arc generation.

Description

High-voltage, high-current through-roll multi-coating structure of electroplating line

도1은 본 발명이 관련된 전기도금 라인의 개요도,1 is a schematic diagram of an electroplating line according to the present invention;

도2는 본 발명에 따른 통전롤 코팅의 단면구조도,Figure 2 is a cross-sectional structure diagram of the current-carrying roll coating according to the present invention,

도3은 초기 마모 후 통전롤 코팅의 상부부분 단면구조도.Figure 3 is a cross-sectional structural view of the upper portion of the energizing roll coating after the initial wear.

* 도면의 주요부분에 대한 설명* Description of the main parts of the drawings

1 : 입측 통전롤 2 : 출측 통전롤 3 : 도금욕조DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Entry energization roll 2 Exit exit energization roll 3 Plating bath

4 : 인덕션로 5 : 고온 롤 6 : 가열로4: induction furnace 5: high temperature roll 6: heating furnace

7 : 고주파 인덕션 코일 8 : 전기도금 강판 9 : 접지7: high frequency induction coil 8: electroplating steel sheet 9: grounding

10 : 저온 롤 11 : 롤 모재 12 : 구리 코팅10 low temperature roll 11 roll base material 12 copper coating

13 : WC-CoCr, 또는 Cu-W, 또는 Cu-WC 코팅 14 : 구리 코팅13: WC-CoCr, or Cu-W, or Cu-WC coating 14: copper coating

본 발명은 전기도금 라인에 있어서 고압고전류 통전롤의 아크(Arc) 발생 방지를 위한 코팅 구조에 관한 것으로, 더욱 상세히는 전기도금 라인에 있어 아크가 발생되는 고전압 고전류 통전롤에 조직을 나노구조로 제어한 코팅을 제공함으로써 내마모성과 아크 발생 방지를 동시에 이룰 수 있도록 한, 전기도금 라인의 고압고전류 통전롤 다중 코팅 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a coating structure for preventing arc generation of a high pressure high current conducting roll in an electroplating line, and more particularly, to control the structure of the structure in a high voltage high current conducting roll in which an arc occurs in an electroplating line. The present invention relates to a high pressure, high current, energizing roll multi-coating structure of an electroplating line that provides a coating to achieve both abrasion resistance and arcing prevention.

전기도금 라인에 있어서 고압고전류 통전롤 혹은 리플로(Reflow) 롤은 강판에 전착된 주석도금을 철과 주석사이에 FeSn₂ 형태로 합금을 만들어 화려한 광택을 주기 위해서 가열하여 녹이게 하는 작용을 하는 롤이다. 이러한 FeSn₂ 합금층은 강판의 내식성을 증가시킨다. 상기 고압고전류 통전롤에 의한 리플로 처리는 주석을 녹이기 위해 고주파 유도가열 혹은 저항가열의 가열방식과 수직로로 구성되어 있는 처리를 말한다. 저항가열방식은 두개의 통전롤을 통해서 AC 10~350 V 정도의 전류로써 강판을 가열하는 것이며, 고주파 유도가열 방식은 100~200 KHz 고주파 전압이 걸린 수냉 구리 코일을 통해서 강판이 통과하강하고 이 통과되는 강판에 유도된 와류전류가 주석 코팅의 최고용융점까지 가열하는 것이다.In the electroplating line, high-pressure high-current energizing rolls or reflow rolls are used to heat and dissolve the tin plating electrodeposited on the steel sheet in the form of FeSn ₂ alloy between iron and tin for heating to give brilliant luster. to be. This FeSn ₂ alloy layer increases the corrosion resistance of the steel sheet. The reflow treatment by the high-pressure high current energizing roll refers to a treatment composed of a high frequency induction heating or a resistance heating in a vertical manner to melt tin. The resistance heating method is to heat the steel plate with a current of AC 10 ~ 350 V through two energizing rolls. In the high frequency induction heating method, the steel plate passes down through a water-cooled copper coil subjected to 100 ~ 200 KHz high frequency voltage. The eddy currents induced in the steel sheet are heated to the highest melting point of the tin coating.

이러한 것 중에 본 발명이 관련된 저항가열방식의 장치는 통전롤에 약 227V 이상의 전압과 11000 A 정도의 전기를 통전시켜 강판을 가열하는 장치로 구성된다. 특히 이러한 장치에서는 출측의 통전롤을 강판이 지날때 롤에 걸리는 전압과 전류로 인해서 아크가 롤과 강판사이에 발생하고 있는 바, 이 같은 아크의 발생은 강판과 롤사이에 전기전도도, 접촉저항에 의해서 영향을 받아 일어나는 것으로 파악되고 있다. 특히 접촉저항은 다시 집중저항과 피막저항으로 나누게 되는데, 집중저항은 표면에 서로 접촉을 할 때 접촉의 돌기부분에 의해 일어나게 된다.Among them, the resistance heating apparatus according to the present invention comprises a device for heating a steel sheet by applying a voltage of about 227V or more and electricity of about 11000 A to a current carrying roll. Particularly, in such a device, an arc is generated between the roll and the steel sheet due to the voltage and current applied to the roll when the steel sheet passes through the exit side. Such arc generation is caused by the electrical conductivity and contact resistance between the steel sheet and the roll. It is understood that it happens by being affected. In particular, the contact resistance is divided into a concentrated resistance and a film resistance, which is caused by the protrusions of the contact when the surface contacts each other.

기존의 상기와 같은 전기도금 라인에 쓰이는 통전롤에는 크롬 도금이 되어 있는 것이 보통이다. 이러한 크롬 도금은 내마모성이 있으나, 표면에 미세 크랙이 약 3~4 ㎛ 간격으로 있음으로 인하여, 표면이 불균일한 상태를 이룬다. 이러한 문제를 해결하기 위해 WC계 코팅을 실시하거나 WC의 사이즈가 약 2~10 ㎛ 정도인 것을 Co와 소결시킨 것을 사용해 보았으나 여전히 아크가 계속 발생하였다.The current rolls used in the conventional electroplating lines are usually chromium plated. Such chromium plating is abrasion resistance, but due to the fine cracks on the surface of about 3 ~ 4 ㎛ intervals, the surface is non-uniform. In order to solve this problem, I tried using WC-based coating or sintering with Co having a WC size of about 2 to 10 μm, but arcing still occurred.

본 발명은 이러한 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 전기도금 라인의 고압고전류 통전롤에 대한 내마모성이 우수한 WC-Co 코팅, 또는 Cu-W코팅, 또는 Cu-WC 코팅에 있어, 롤 모재에 구리 코팅을 한 후 그 위에 상기 코팅을 하고, 다시 그 위에 구리 코팅을 형성한 것을 특징으로 하는 전기도금 라인의 고압고전류 통전롤 코팅 구조를 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것이다.The present invention is to solve such a conventional problem, in the WC-Co coating, or Cu-W coating, or Cu-WC coating excellent in wear resistance to the high-pressure high-current energizing roll of the electroplating line, copper coating on the roll base material After the coating and the coating on it, and to provide a high-pressure high-current current-carrying roll coating structure of the electroplating line, characterized in that the copper coating formed on it again.

WC-CoCr의 분말과 Cu-WC의 분말은 WC의 크기를 약 100~200 nm 크기의 분말을 조립과정을 거친 것을 이용한다.The powder of WC-CoCr and the powder of Cu-WC use a process of assembling the powder of about 100-200 nm in the size of WC.

이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도1은 본 발명이 관련된 전기도금 라인의 개요를 보여 주는데, 여기에서 1은 입측 통전롤, 2는 출측 통전롤, 3은 도금욕조, 4는 인덕션로, 5는 고온 롤, 6은 가열로, 7은 고주파 인덕션코일, 8은 전기도금 강판, 9는 접지, 10은 저온 롤을 각각 나타낸다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention for achieving the above object will be described in detail. Figure 1 shows an overview of the electroplating line related to the present invention, where 1 is an entrance conduction roll, 2 is an exit conduction roll, 3 is a plating bath, 4 is an induction, 5 is a high temperature roll, 6 is a heating furnace, 7 denotes a high frequency induction coil, 8 denotes an electroplated steel sheet, 9 denotes a ground, and 10 denotes a low temperature roll.

본 발명은 이러한 전기도금 라인중 특히 전술한 바와 같이 고압고전류가 인가되어 아크가 발생하는 출측 통전롤(2)에 대한 코팅 구조를 개선하려는 것이다.The present invention seeks to improve the coating structure of the exit current-carrying roll 2 in which an arc is generated by applying a high voltage and a high current as described above.

본 발명은 도2에 예시된 바와 같이 먼저 롤 모재(11) 위에 Cu 코팅(12)을 아크용사로 실시하여 전도성을 높이고, 그 위에 내마모성이 우수한 WC-CoCr, 또는 Cu-WC, 또는 Cu-W 코팅(13)을 실시한다. 특히 그 구조가 나노구조로 되어 있는 이 코팅은 주로 초고속화염용사(HVOF)를 이용하여 코팅을 실시한다. WC-CoCr 코팅은 WC-Co나 WC-CrC-Ni 코팅보다 내식성이 우수한 것으로 알려져 있어 WC-CoCr 코팅을 실시하고, Cu-W 코팅의 경우는 W의 양을 30~40 wt.%로, Cu-WC코팅의 경우는 WC의 양을 40~50 wt.%로 실시한다. 이 분율의 양이 접촉저항을 보다 적게 하는 것으로 알려져 있다. 그러나 접촉저항은 접촉하는 횟수에 따라 증가를 하는데, Cu보다 Cu-W, Cu-WC가 현저히 접촉횟수에 따라 더 증가하는 현상을 나타내고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 WC-CoCr, Cu-WC, Cu-W 코팅위에 Cu 코팅(14)을 약 10~20 ㎛ 두께로 실시한다. 일반적으로 롤 코팅으로서 WC-CoCr, Cu-WC, Cu-W을 코팅을 실시함에 있어서는, 표면의 조도 Ra가 약 3~6 ㎛의 조도를 가지게 하고, 또한 롤과 강판과의 마찰력향상을 위해서 표면 조도를 일정하게 유지한다. 특히 약 Ra가 2~5 ㎛ 정도의 조도가 필요조도이다. 이러한 조도는 접촉저항을 증가시키는 역할을 하는 것이다. 이러한 접촉저항을 줄이기 위해 상기 코팅(13)위에 Cu 코팅(14)을 약 10~20 ㎛로 아크 코팅 실시한다. 그리하면, 처음에는 Cu 코팅(14)이 마모되면서 도3 처럼, 처음에는 Cu 코팅(14)의 마모가 많이 이루어지나, 어느정도 마모 후에는 WC-CoCr, 또는 Cu-WC, 또는 Cu-W의 WC나 W의 내마모성이 있는 코팅(13)이 표면에 나타나고, 그 나머지는 Cu 코팅(12)이 소성변형이 되어 표면을 덮게 됨으로써, 접촉저항을 현저히 줄일 수 있다. 특히 WC-CoCr, Cu-W, Cu-WC의 상에 있어서 전기가 잘 전도되지 않은 WC, W 상이 나노구조로 분산이 되어 상의 변화에 따른 아크 발생이 현저히 줄어들 수 있고, 그 위에 Cu상이 넓게 분포하기 때문에 WC-CoCr, Cu-W, Cu-WC 상의 접촉저항을 현저히 줄일 수 있다.In the present invention, as illustrated in FIG. 2, the Cu coating 12 is arc sprayed on the roll base material 11 to increase the conductivity, and WC-CoCr, Cu-WC, or Cu-W having excellent abrasion resistance thereon. Coating 13 is carried out. In particular, this coating, whose structure is nanostructured, is mainly coated using HVOF. WC-CoCr coatings are known to have better corrosion resistance than WC-Co or WC-CrC-Ni coatings.WC-CoCr coatings are applied. For Cu-W coatings, the amount of W is 30 to 40 wt.%. -For WC coating, the amount of WC should be 40 ~ 50 wt.%. It is known that the amount of this fraction reduces the contact resistance. However, the contact resistance increases with the number of contacts, indicating that Cu-W and Cu-WC increase more significantly than the number of contacts. In order to solve this problem, a Cu coating 14 is applied on the WC-CoCr, Cu-WC, Cu-W coating to a thickness of about 10 to 20 μm. In general, in coating WC-CoCr, Cu-WC, and Cu-W as a roll coating, the surface roughness Ra has a roughness of about 3 to 6 µm, and the surface is improved to improve friction between the roll and the steel sheet. Keep illuminance constant In particular, about Ra is roughness of about 2-5 micrometers is required roughness. This roughness serves to increase the contact resistance. In order to reduce this contact resistance, the Cu coating 14 on the coating 13 is subjected to arc coating at about 10 to 20 μm. Then, at first, as the Cu coating 14 is worn out, as shown in FIG. 3, the wear of the Cu coating 14 is much increased at first, but after some wear, WC-CoCr, or Cu-WC, or WC of Cu-W. The wear-resistant coating 13 of B appears on the surface, and the rest of the Cu coating 12 is plastically deformed to cover the surface, thereby significantly reducing the contact resistance. In particular, in the phases of WC-CoCr, Cu-W, and Cu-WC, the WC and W phases, which are not conducting electricity well, are dispersed into nanostructures, so that arc generation due to phase change can be significantly reduced, and Cu phase is widely distributed thereon. Therefore, the contact resistance on WC-CoCr, Cu-W, and Cu-WC can be significantly reduced.

본 발명은 상술한 바와 같은 구성, 작용에 의해 전기도금 라인에 있어 고압고전류가 걸리는 통전롤에서는 아크발생을 효과있게 저감하여 롤의 수형을 향상시키고 도금품질을 향상시킬 수 있게 된 효과를 제공한다.The present invention provides an effect that can effectively reduce the generation of the arc to improve the shape of the roll and the plating quality in the energizing roll that takes a high pressure, high current in the electroplating line by the above-described configuration, action.

Claims

In the surface coating of the high-pressure high-current current-carrying roll of the electroplating line, a layer of Cu coating 12 is formed on the base material 11, and WC-CoCr or Cu-W or Cu-WC-based coating 13 is applied thereon. After forming to 20㎛, the high-pressure high current through-roll multi-coated structure of the electroplating line, characterized in that the Cu coating 14 formed on 5 ~ 10㎛ thereon.

According to claim 1, wherein the WC-CoCr coating 13 is 10 to 15 wt.% Co, 4 to 6 wt. .

According to claim 1, wherein the Cu-W coating (13) is a high-voltage high current through-roll multi-coating structure of the electroplating line, characterized in that consisting of a composition containing W 30 to 40 wt.%.

According to claim 1, wherein the Cu-WC coating (13) is a high-pressure high current through-roll multi-coated structure of the electroplating line, characterized in that consisting of a composition containing 40 to 50 wt.% WC.