현장도금기술8
수정현장도금기술
책에 나오지 않는 도금8 - 여과기
여과기는 현장 작업에 있어서 정류기와 함께 없어서 않될 가장 중요한 설비중의 하나이다. 일반도금에서 여과를 하지 않는 도금액은 거이 없다.
한예로 시안화아연도금을 보자. 1세대 도금 경영자분들에게 시안화아연도금에 여과기를 사용하냐고 물어보자. 아마도 100% 에 가깝도록 사용한적이 없다고 하고, 예전부터 여과기를 사용한 것을 본적이 없으며, 지금도 여과기 없이 잘 하고 있다 할것이다.
그런데 이런 말씀하시는 분들 보면 답답하기 그지없다. 요즘 젊은이 들이 가장 싫어하는 대답중에 하나가, '아버지 시대'에 또는 '할아버지 시대'에 이랬다 저랬다하는 답이라고 한다. 예전엔 그랫더라도 20세기 현시점에서는 생각을 갈아타야 한다. 그런말씀하시는 분들게 대뜸, "삿갓쓰고 나막신신고 도포자락 날리며 마차타고 다니시지요" 하고 대답하고 싶다. 세월이 바뀌면 경영자도 현시점에 맞추어 시대에 뒤떨어지지 않게 이끌어갈 필요가 있다.
여과기를 사용하면 우선 액순환이 좋아 전류효율을 개선할 수 있다. 시안화 아연도금은 전류효율이 60~70% 정도이며, 여름철에 냉각하지 않으면 그 이하로 떨어진다. 여과하면 액순환에 의하여 효율이 개선된다. 또 다른 잇점으로는 현재 사용되는 광택제의 보급량을 대폭 감소할 수 있다. 무리하게 더 첨가할 필요도 없다.
시안화 아연도금에서 광택제 소모량을 가장 많이 증가시키는 요소가 액의 온도와 액중 존재하는 중금속 이온이다. 중금속 이온이 증가하면 이를 침강제거하기 위하여 유화물을 넣어야 한다. 그럼 여과하지 않는데 이놈들은 어디로 가나? 시간이 지나면 다시 분해되어 액중에 존재하게 되어, 더 많은 유화물이 필요하게 되고, 덩달아 더 많은 광택제도 필요하게 된다. 걸러 내야할 것은 걸러내야 한다.
수정여과용량
어떤 도금 업소에서 카트리지형의 여과기를 사용한다. 현장작업자는 카트리지가 자주 막혀 여과가 않되니 액 순환이 잘되는 카트리지를 달라고 한다. 그럼 나는 "카트리지와 여과통 없애고 빈 펌프만 돌리시지요!" 하고 반문한다. 여과의 주목적은 액중에 돌아다니는 고형물을 제거하기 위함이다. 여과기가 제대로 작동하면 이 고형물은 카트리지 또는 여과재에 걸러지게 된다.
그런데 이 고형물이 걸러지지 않는 카트리지를 사용한다고 하면, 맨땅에 해딩하는 쓸데없는 짓거리이다. 차라리 돌리지 말던지, 아니면 빈 모터만 돌려서 액순환용으로 쓰는게 훨씬 효과적이다. 여과기가 막혀 여과액이 찔찔거리고 나올수록 여과는 잘되는 것이다. 다만 펌프와 여과기의 초기 설계 불량으로 제대로 작동하지 않을 뿐이다.
여과기는 여과제와 여과통 그리고 펌프가 이상적으로 설계되어야 한다. 어느 하나가 잘못 설계되면 제대로 효율적으로 이용할수 없다. 여과 면적이 작으면 빨리 막혀버리게 되며, 펌프 압이 너무 크면, 여과통이 부서져 버리든지 아니면 도금액이 여과제를 뚫고 지나가 여과효과가 적게 될수 있다. 그러므로 효율적인 여과기의 설계가 필요하다.
수정여과기의 설계
여과기의 여과 면적은 최근 카트리지형을 많이 이용하므로 이를 기준으로 설명하겠다. 기본적으로 제대로된 카트리지 라면, 10 인치 카트리지 하나의 여과 면적은 3 m2 정도로, 니켈도금액을 기준으로 180 리터의 도금액을 여과할 수 있다. 이때 도금액중에 발생되는 양극 스러지와 외부 유입 슬러지를 감안할때 약 4회전의 액 순환이 필요하게 된다.
1000 리터의 여과기라면 10 인치 카트리지가 6개 필요하며, 펌프는 4000리터/시간의 용량이 필요하다. 이때 압이 너무 크면 여과재에 걸린 작은 입자를 다시 밀어낼 수 있으므로 밀어내지 못하는 범위의 펌프 압력이 필요하다. 이 펌프에 필요한 압력은 여과에 사용되는 카트리지의 재질과 면적에 따라 다르므로, 사용되는 카트리지의 스펙을 참고 해야 한다. 이 압력을 기준으로 펌프를 통한 도금액이 여과통에 들어가기 전에 최적인 압력으로 조정해야 한다. 아마도 대부분의 공장은 현재 사용하고 있는 여과기보다 몇배는 더 크게 설계해야 할 것이다.
더욱 효과적인 여과를 할수 있다. 카트리지를 사용하는 여과방식에서 카트리지의 수명을 단축하는 요인은 무엇일까?
아주 특별한 경우를 제외하고 카트리지 여과에서 여과재가 액속에 녹아 없어지는 경우는 없다. 그런데도 시간이 지나면 여과 효율이 저하되는 원인은 무엇일까.. 카트리지를 사용한 여과에서 계산되어나온 면적보다 실제사용시 더욱 큰 면적의 카트리지를 사용한다면 우리는 좀더 사용시간을 늘릴수 있다. 외국의 모 업체의 아연도금 공장의 경우 카트리지를 1년에 1회 또는 2회 교체한다고 한다. 그런데 우리나라는 보통 1주에 한번 이상의 교체를한다.
실제 사용면적 보다 2배 넓게 사용하면 카트리지의 수명이 2.5배 증가하고, 여과효율은 5배 증가하게 된다. 카트리지의 사용주기를 잛게 하는 원인이 카트리지의 내부 속까지 막히는 현상 때문이다. 즉 펌프의 압력에 의하여 카트리지의 구조상 내부 까지 투입된 고형 불순물이 세척시 다시 빠져나오지 못하는 구조로 되어 있기 때문이다.
카트리지 면적을 넓혀 카트리지에 작용하는 압력을 낮추어 주면 고형물이 카트리지 내부까지 침투하지 않고 표면에 코팅된것 처럼 된다. 이것은 나중에 꺼내 역세와 함께 털어주면 대부분 떨어지게 된다. 카트리지에 작용하는 압력이 크게 된다면 내부까지 침투된 고형물은 역세에도 잘 빠지지 않기 때문이다.
카드리지 전체 면적에서 골고루 물이 나오는 것이 좋은 카트리지다. 만약 어느 한부분만 잘 나온다고 하면, 잘 나오지 않는 부분은 고형물로 막힌 부분이다. 거꾸로 이야기 하면 도금작업시 도금액중 고형물이 막힌 부분이 역세에서 세척되지 않는 것이다. 이런 카트리지는 효율면에서 대단히 비효율적이므로 좋은 제품을 선택해야 한다.
어느 직원은 몇개는 일반 카트리지를 쓰고, 몇개는 카본 카트리지를 쓰는 경우가 있다. 이 경우는 어느쪽이든 액이 한쪽으로 쏠리게 되어 있다. 우리가 생각하는것처럼 카본카트리지와 일반 카트리지에 골고루 액이 통과하지 않는다. 보편적으로 카본 카트리지가 막힐 확율이 높으므로 조금이라도 막히면 일반 카트리지쪽으로만 액이 통과하게 되는 비효율적인 여과 방식이다.
이런 여과 방식은 2단의 여과통을 사용하여 1차로 일반 카트리지를 통과한 후 2차로 카본 카트리지를 통과하는 방식을 이용해야 한다.
대부분의 여과기에는 압력 게이지가 달려 있다. 폼으로 달려 있는 것은 아니고 그 압력계를 보면서 큰 압력이 작용하여 카트리지 내부까지 고형물이 츰투하기전에 빨리 세척하라는 의미다.
여과용 카트리지는 일반적으로 포리에틸렌 섬유사를 사용하게 된다. 이때 실을 잡아당기면 솜 처럼 툭툭 떨어지는 것일수록 좋다. 떨어지지 않고 실처첨 길게 생겼다면 틀림없이 그 카트리지는 여과면적이 적다. 솜처럼 부풀면 그 실 하나하나가 전부 여과 면적에 해당되기 때문이다.
이렇게 툭툭 떨어지는 카트리지는 실을 감는 과정에서 마찰로 인한 끊어짐을 방지하기 위하여 실리콘 오일을 사용하게 된다. 이런 카트리지를 그냥 사용한다면 도금액은 기름 범벅이 되어 핏트가 발생하게 된다.
10% 정도 황산을 사용하여 50도 이상의 용액에 12 시간 전에 침적하여 실리콘 오일을 제거한후 도금에 사용해야 한다.
