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표면처리

1. 전해도금

일정수준 이상의 과전위를 인가함으로써 도전성 소재 표면에 금속 및 비금속층을 형성하는 기술로 전해도금을 통해 소재 및 부품 표면의 내식성, 경도, 내마모성 등의 기능을 부여하거나 외관을 미려하게 하여 최종 제품의 부가가치를 높임

전해도금 일반공정

  • 수입검사
  • 전처리
  • 전해도금
  • 세척
  • 방청(필요시)
  • 건조
* 각각의 공정을 클릭하시면 보다 상세한 정보를 확인해 보실 수 있습니다.
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공정설명 사용되는 모든 기판(양극, 음극 등)의 치수와 순도 그리고 표면상태를 검사하여 의도한 물성을 갖는지 검사해야 하며 불순물과 오염이 없는지 철저히 검사하는 공정임
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 물성, 오염, 표면조도 제어

사용되는 모든 기판(양극, 음극 등)의 치수와 순도 그리고 표면상태를 검사하여 의도한 물성을 갖고 있는지 검사해야 함

세척액, 탈지액, 도금액과 같은 시약에 관한 순도와 제조일을 관리하여 변질된 시약의 사용으로 인한 불량이 발생하지 않도록 정상 제품만 사용해야 함

분위기 제어가 안된 대기환경에서의 표면은 단결정, 다결정, 분말 또는 비정일 수 있으므로 물리적인 방법(연마, 연삭, 밀링, 드릴링 등)으로 표면을 일정하게 만드는 표면조도 제어 작업이 필요함

수입검사 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 기판 표면이 오염되었거나 산화되었을 가능성이 많으므로 그대로 사용하면 도금액이 오염될 염려가 있고 특히 전해도금의 경우 전기적인 접촉불량이 생겨 도금품질에 나쁜 영향을 미칠 수 있으므로 깨끗이 세척해서 기판을 사용하는 공정임
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 탈지액 및 세척액의 원소재, 불순물 농도, 산화막 제거

산업 현장에서 발생되는 도금 불량 원인의 50% 이상이 전처리 불량에서 발생하므로 도금에 있어서 전처리는 항상 가장 중요한 영향을 미치게 됨

기판 표면은 오염 및 산화되었을 가능성이 많으므로 그대로 사용하면 도금액이 오염될 수 있고, 도금품질에 나쁜 영향을 미칠 수 있음

표면에 산화물이 존재하면 전기전도성이 나쁘므로 스틸브러쉬로 닦거나 샌드페이퍼로 표면처리를 수행하여 산화물을 없애고 전처리하여 사용해야 함

전처리 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

친환경 전처리 - 지르코늄 전처리

전처리 공정에서는 통상 중금속 이온을 포함하고 있는데, 이는 인체 및 환경에 유해한 효과를 줄 수 있으며, 이러한 환경에 노출되지 않도록 지르코늄 전처리가 도입되고 있음

지르코늄 전처리는 납(pb)은 물론 니켈(Ni), 망간(Zn), 인산(P) 등의 금속이온을 포함하고 있지 않아 친환경적이며 기존의 생산설비를 그대로 이용할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있음

지르코늄 전처리의 경우 도착효율이 99%에 가까워 피막의 슬러지를 대폭 감소시켜 생성 및 배출되는 폐수를 줄일 수 있고 상온에서 작업이 가능하고 사전 표면처리 공정이 필요없어 공정비용을 절감할 수 있음

단, 인산아연 전처리에 비해 다소 내식성이 감소되는 부분이 있어 이에 맞는 전착도료가 개발 및 적용되고 있음

구축사례 사업명 산화피막 공정의 고속 공정 자동화 시스템 구축
사업내용 추진내용

SCR 정류기를 IGBT 정류기로 교체하고 양극산화피막공정에 자동화 시스템 도입

세부내용

기존 수작업으로 진행하는 중환 부분 표면처리를 금형 제작 후 고무로 막은 다음 나머지 부분을 자동 표면처리

아날로그 방식의 SCR 정류기를 IGBT 정류기로 교체해 조도를 RZ20 수준에서 RZ1 수준으로 높임

구축사진
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공정설명 음극과 양극 사이에 전류를 인가해주어 양극에서는 산화반응이 일어나고, 음극에서는 환원반응이 일어나게 하여 재료에 원하는 금속이 입혀지게 하는 공정임
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 도금액의 원소재/불순물 농도, 온도, 도금액 혼합(필요시), 양극 소모량, 전압 및 전류밀도, 첨가제 소모량

도금액의 pH는 수소이온 농도의 많고 적은 것을 표시하는 기호(수소지수 또는 수소이온지수)로 중성의 물에는 H+(산성)와 OH-(알칼리)가 동일하게 존재함

보통 표시되는 pH 값은 실온(25℃)에서 측정된 값이어서 높은 온도의 도금액은 실온으로 냉각하여 측정해야 함

도금액의 온도를 높이면 액의 저항이 적어지고 금속확산계수가 증가하는 이점이 있으나, 온도가 너무 높으면 도금액이 중발되어 소모되는 량이 많아지고 도금액이 손상되므로 적정온도를 유지하는 것이 중요함

양극에서 가깝거나 먼 경우에는 응력(인장 또는 압측)이 발생되어 도금층의 변형을 유발하므로 적정한 양극과 음극의 거리가 중요함

전압의 불균일은 도금 표면의 단락을 발생시키므로 정류기 설치가 필수이고, 전류밀도가 높으면 같은 시간 도금해도 두꺼운 도금이 되므로 적정전류밀도를 관리해야 함

광택제, 습윤제, 피트 방지제, 응력 감소제, 계면활성제와 같은 첨가제는 소량만으로도 도금 상태를 현저하게 개선할 수 있음

전해도금 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

습식코팅기술 개선 동향

습식코팅 공정은 다양한 부품의 형태와 재료 특성에 무관하게 균일하고 견고한 금속피막을 표면에 형성할 수 있는 특성을 가지고 있어 장식 및 외장부품의 도금은 물론 첨단부품·소재에 기능성 피막특성을 부여할 수 있는 특화된 코팅기술로서 그 응용범위를 무한하게 확장하고 있음

정밀화학과 도금액 제조기술의 고도화가 진행 중이며, 정밀한 제어가 가능한 장치 기술 발달로 고품질의 습식코팅이 진행되고 있음

다양한 제어기술을 통해 기존 기술의 한계 극복과 성능 개선

컴퓨터 시뮬레이션을 통한 최적화 된 공정설비 제작 및 문제점 개선으로 공정 정밀도를 크게 향상시키고 있음

무해화학물질 적용

국제환경, 무역규제 등 환경적인 이슈에 따라 기능적 도금피막의 특성 저하 없이 환경 및 인체 유해물질 없는, 즉 포르말린, 할로겐족 혹은 납, 카드뮴 등이 없는 도금용액의 조성물 및 첨가제 개발이 지속적으로 시장에서 요구되고 있음

습식코팅공정에 사용되는 유해 화학물질을 최소화하도록 공정 개선

강염기, 강산이 아닌 친환경화학물질 조성을 통해 무해한 습식코팅공정의 기술 고도화를 통해 기존 문제점 개선하여 확대 적용

고객 맞춤형 제품생산

기존 습식코팅에 없는 금속조성에 대한 습식코팅 적용과 다양한 합금을 통해 새로운 기능의 첨단 제품 개발

최소 선폭, 최대 균일한 제품 개발

고객이 원하는 수준이 올라감에 따라 기술이 뒤쳐지는 상황 발생, 나노기술 등 신기술 개발로 기존에 없는 새로운 기능의 첨단제품 개발

약품 농도 자동관리 시스템

약품 자동투입장치를 통해 작업공정의 표준화 및 작업자에 의한 오차를 감소시켜 최종적으로 불량관리 등을 구현할 수 있는 현장 시스템으로 공정의 품질관리를 위해서 일정시간마다 표면처리조건인 온도, 시간, 교반속도, pH 등을 센서를 통해 측정하고 DB를 구축함

구축된 DB는 분석을 통해 자동 조절함으로써 공정조건(레시피)의 변질을 막아 균일한 표면처리조의 상태를 유지할 수 있음

구동센서를 통하여 공정 운전변수를 중앙PC에서 간단하게 작업자가 제어할 수 있음

현장에서 작업자가 직접관리하지 않아도 되므로 작업환경의 위험과 사람의 개입으로 인한 오류를 줄이고 관리자가 직접 스마트설비로 외부원격 제어를 할 수 있도록 모든 장비를 사무실 또는 스마트폰으로 일괄 모니터링 및 조작이 가능함

작업환경 개선 및 생산성 증가

생산시스템 관리 S/W와 IT 기술을 접목하여 생산공정의 자동화, 첨단화 구현

사람이 직접 샘플을 이송하던 습식코팅을 정밀 자동화 설비로 구축하는 것으로 첫 공정인 기판 청정 전처리공정에서부터 마지막 공정인 코팅공정까지 모든 공정을 연속으로 자동화함

이로 인하여 정밀한 습식공정이 가능해지고 생산성도 매우 우수해 질 수 있음

구축사례 사업명 정밀도금 및 제품 품질향상을 위한 전원공급시스템 자동화 구축
사업내용 추진내용

SCR 정류기를 도금용 첨단화 정류기인 고효율의 IGBT 정류기로 교체

세부내용

첨단 IGBT 정류기

장동화 판넬 및 운용 프로그램 FOOL PROOF

게더링 프로그램 수정, 업그레이드

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공정설명 도금 공정 이후 기판과 도금막에 남아있는 잔류 용액을 제거하여 금속 이온과 pH를 중성화하는 공정을 통해 얼룩을 제거하고 부식을 방지할 목적으로 세척과 건조를 시행함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 세척시간 및 회수, pH

도금액에 사용되는 습윤제, 활성제, 유기물(고분자 화합물) 등은 수세가 어려워서 얼룩의 원인이 되므로 수세는 가능한 빨리 수행하고, 초산침적 또는 염산 침적을 해 주어야 함

pH 측정은 산성도와 알칼리성을 같이 측정해야 하며, 보통 표시되는 pH 값은 실온(25℃)에서 측정된 값이어서 높은 온도의 도금액은 실온으로 냉각하여 측정해야 함

세척 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

구축사례 사업명 귀금속 도금후 세척 및 건조공정을 위한 자동화
사업내용 추진내용

후처리 자동화 시스템 개발

자동수세기, 건조로 및 Hanger Type 컨베이어 설치

불량률 저감화

세부내용
1) 자동수세기 및 건조로 설치

도금 후 후처리라인의 자동화를 위해 자동수세기와 건조로를 공장 내에 설치함

2) 최적 Layout 설계

당사 공장의 환경에 최적화된 도금 후처리 라인을 배치하여 설계함

또한 후처리 공정~검사공정까지를 컨베이어로 연결하여 공정간 물류이동을 자동화함으로써 작업자의 노동부하를 크게 경감시킴

3) 공정단축 효과

개선 전에는 별개로 진행되던 6개의 수작업 공정을 자동화된 2개의 공정으로 단축함에 따라 생산성 향상

애로사항 및 해결방안
(1) 애로사항

수작업 세척시엔 작업자가 래크를 수조에 담갔다가 꺼내면서 자동적으로 교반이 되었지만 자동화 이후 래크의 상하운동이 정숙해지면서 세척력이 감소함

세척 후 건조기 투입전 작업자가 수작업으로 실시하던 에어샤워를 자동 세척기 수조 안에서 실시하는 것으로 개선하였으나 물기가 완벽하게 제거되지 않음

자동 세척기 수조내에 순도가 낮은 세척수가 공급됨에 따라 제품표면에 얼룩이 발생


(2) 개선결과

수조내에 폭기조를 설치하여 강제로 물을 교반시킴으로써 세척력을 증대시킴

자동세척라인 후반부에 수조안에 설치된 에어샤워 장치 이외에 추가 에어샤워 장치를 외부에 별도로 설치

자동세척기에 증류수 수준의 고순도 세척수를 공급하기 위해 순수물처리기를 2대 추가 설치

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공정설명 도금 후 도막 내 수분이 침투하는 것을 차단하기 위해 에폭시, 탈에폭시, 우레탄, 탈우레탄 수지계 도료를 코팅하는 공정임
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 방청액 농도, 온도, 코팅 균일성

방청공정은 부식이 심한 환경에서 적용하여 도금 후 도막 내 수분이 침투되는 것을 차단함

방청액을 공급장치로부터 도장기로 전달할 때 심한 요동이나 흔들림없이 일정한 속도로 흘러가도록 해야 함

방청 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

구축사례 사업명 전기도금 제품의 품질향상을 위한 멀티 자동검사 시스템 구축
사업내용 추진내용

자유형 제품특성상 검사오차를 줄이기 위하여 멀티검사(Multi Inspection)기술 도입

레이저 스캐닝 시스템 + 광학적 이미지 스캐닝 + 자동계근 + 자동타각

비접촉 방식 검사 시스템 도입으로 고속 검사 시스템 구축

세부내용
1) 레이저 방식 표면 검사 모듈

특정부위에 빛을 발산하여 산란을 이용해 불량 여부를 확인

어떤 부위에 빛을 발산 할 것인지 확인해야하며 많은 테스트 수행 적용

2) 비전검사 방식 표면 검사 모듈

칼라 비젼을 통해 제품(자유형 제품)을 국지화 기법 도입

윈도우 프로세서를 이용하여 안정된 이미지로 제품을 검사

3) 제품 자동 정렬기

로봇을 이용한 자동 정렬 이송 기능 구현

애로사항 및 해결방안
(1) 애로사항

제품이송장치(컨베이어벨트) : 속도가 느려 목표 성능구현 어려움

15cm이상 대형 제품 검사시 3D입체 검사 불가

협소한 검사공간으로 설비설치후에도 작업자 작업공간 확보가 어려우며 공간 활용도 떨어짐


(2) 개선결과

로봇 자동정렬/이송 장치 추가로 해결

대형제품 검사항목으로 자동계근을 이용한 도금두께 검사방법 추가하여 검사효율 향상

자동 타각기능 추가로 작업자 검사결과 타각 속도향상 및 작업공간 협소문제 해결

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공정설명 DI Water(Deionized Water)를 깨끗하게 세정한 후 Dry air나 질소, 아르곤 등을 이용하여 도금막 표면의 물을 제거 후 오븐을 이용하거나 자연건조를 통해 완벽히 건조함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 온도, 시간, 분위기

DI Water(Deionized Water)를 깨끗하게 세정한 후 Dry air나 질소, 아르곤 등을 이용하여 도금막 표면의 물을 제거 후 오븐(100℃) 이하)을 이용하거나 자연건조를 통해 완벽히 건조(건조 시)함

건조 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

2. 무전해도금

금속이온을 수용액 상태에서 석출시키는 방법으로 외부로부터 전기를 사용하지 않고 화학적인 자기촉매 방법에 의해 금속을 도금하는 방법임

무전해도금 일반공정

  • 수입검사
  • 전처리
  • 표면활성화
  • 무전해도금
  • 세척
  • 방청(필요시)
  • 건조
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공정설명 사용되는 모든 기판(양극, 음극 등)의 치수와 순도 그리고 표면상태를 검사하여 의도한 물성을 갖는지 검사해야 하며 불순물과 오염이 없는지 철저히 검사하는 공정임
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 물성, 오염, 표면조도 제어

사용되는 모든 기판(양극, 음극 등)의 치수와 순도 그리고 표면상태를 검사하여 의도한 물성을 갖고 있는지 검사해야 함

세척액, 탈지액, 도금액과 같은 시약에 관한 순도와 제조일을 관리하여 변질된 시약의 사용으로 인한 불량이 발생하지 않도록 정상 제품만 사용해야 함

분위기 제어가 안된 대기환경에서의 표면은 단결정, 다결정, 분말 또는 비정일 수 있으므로 물리적인 방법(연마, 연삭, 밀링, 드릴링 등)으로 표면을 일정하게 만드는 표면조도 제어 작업이 필요함

수입검사 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 기판 표면이 오염되었거나 산화되었을 가능성이 많으므로 그대로 사용하면 도금액이 오염될 염려가 있고 특히 전해도금의 경우 전기적인 접촉불량이 생겨 도금품질에 나쁜 영향을 미칠 수 있으므로 깨끗이 세척해서 기판을 사용하는 공정임
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 탈지액 및 세척액의 원소재, 불순물 농도, 산화막 제거

산업 현장에서 발생되는 도금 불량 원인의 50% 이상이 전처리 불량에서 발생하므로 도금에 있어서 전처리는 항상 가장 중요한 영향을 미치게 됨

기판 표면은 오염 및 산화되었을 가능성이 많으므로 그대로 사용하면 도금액이 오염될 수 있고, 도금품질에 나쁜 영향을 미칠 수 있음

표면에 산화물이 존재하면 전기전도성이 나쁘므로 스틸브러쉬로 닦거나 샌드페이퍼로 표면처리를 수행하여 산화물을 없애고 전처리하여 사용해야 함

전처리 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

친환경 전처리 - 지르코늄 전처리

전처리 공정에서는 통상 중금속 이온을 포함하고 있는데, 이는 인체 및 환경에 유해한 효과를 줄 수 있으며, 이러한 환경에 노출되지 않도록 지르코늄 전처리가 도입되고 있음

지르코늄 전처리는 납(pb)은 물론 니켈(Ni), 망간(Zn), 인산(P) 등의 금속이온을 포함하고 있지 않아 친환경적이며 기존의 생산설비를 그대로 이용할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있음

지르코늄 전처리의 경우 도착효율이 99%에 가까워 피막의 슬러지를 대폭 감소시켜 생성 및 배출되는 폐수를 줄일 수 있고 상온에서 작업이 가능하고 사전 표면처리 공정이 필요없어 공정비용을 절감할 수 있음

단, 인산아연 전처리에 비해 다소 내식성이 감소되는 부분이 있어 이에 맞는 전착도료가 개발 및 적용되고 있음

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공정설명 금속표면을 도금에 적합하도록 우수한 밀착력을 확보하기 위하여 표면을 깨끗이 하는 방법임
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 온도, 시간, 분위기

표면활성화는 일반적으로 한 단계로 이루어진 Pd 치환반응이나 Sn-Pd 활성화 반응 또는 두 단계로 이루어진 Sn 민감화-Pd 활성화 반응으로 나눠짐

Pd나 Sn-Pd 나노 입자를 흡착시키기 위한 반응가스 분위기에서 활성화에 필요한 온도, 시간을 조절하여 금속의 석출이 시작되는 사이트(Site)를 제공해야 함

표면활성화 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 모전해도금은 금속이온을 수용액 상태에서 석출시키는 방법으로 외부로부터 전기를 사용하지 않고 자기촉매 방법에 의해 금속을 도금하는 방법임
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 도금액의 원소재/불순물 농도, 온도, pH, 도금액 유량

헛된 도금(불순물 관리) : 제품 이외의 장소에 금속이 석출되며 주로 도금조, 랙, 도금액 중의 분체물에 금속이 석출하게 되면, 이것은 도금재료의 헛된 소모이고 때에 따라서는 제품품질에도 영향을 미침

헛된 재료의 소모 : 건욕 후에 욕 중에서 환원제의 자기분해와 정규반응 이외의 부반응 등에 의해서 금속염과 환원제가 헛되이 소모됨

관리 인자는 도금액 온도, pH, 교반, 작업량인데 특히 도금액 온도와 pH는 좁은 범위 내에서 관리해야 함

광택의 불량, 핏트, 거친도금, 얼룩, 밀착불량, 피복력 불량, 도금이 안되는 등의 도름 불량을 발생시킴

무전해도금 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

습식코팅기술 개선 동향

습식코팅 공정은 다양한 부품의 형태와 재료 특성에 무관하게 균일하고 견고한 금속피막을 표면에 형성할 수 있는 특성을 가지고 있어 장식 및 외장부품의 도금은 물론 첨단부품·소재에 기능성 피막특성을 부여할 수 있는 특화된 코팅기술로서 그 응용범위를 무한하게 확장하고 있음

정밀화학과 도금액 제조기술의 고도화가 진행 중이며, 정밀한 제어가 가능한 장치 기술 발달로 고품질의 습식코팅이 진행되고 있음

다양한 제어기술을 통해 기존 기술의 한계 극복과 성능 개선

컴퓨터 시뮬레이션을 통한 최적화된 공정설비 제작 및 문제점 개선으로 공정 정밀도를 크게 향상시키고 있음

무해화학물질 적용

국제환경, 무역규제 등 환경적인 이슈에 따라 기능적 도금피막의 특성 저하 없이 환경 및 인체 유해물질 없는, 즉 포르말린, 할로겐족 혹은 납, 카드뮴 등이 없는 도금용액의 조성물 및 첨가제 개발이 지속적으로 시장에서 요구되고 있음

습식코팅공정에 사용되는 유해 화학물질을 최소화하도록 공정 개선

강염기, 강산이 아닌 친환경화학물질 조성을 통해 무해한 습식코팅공정의 기술 고도화를 통해 기존 문제점 개선하여 확대 적용

고객 맞춤형 제품생산

기존 습식코팅에 없는 금속조성에 대한 습식코팅 적용과 다양한 합금을 통해 새로운 기능의 첨단 제품 개발

최소 선폭, 최대 균일한 제품 개발

고객이 원하는 수준이 올라감에 따라 기술이 뒤처지는 상황 발생, 나노기술 등 신기술 개발로 기존에 없는 새로운 기능의 첨단제품 개발

약품 농도 자동관리 시스템

약품 자동투입장치를 통해 작업공정의 표준화 및 작업자에 의한 오차를 감소시켜 최종적으로 불량관리 등을 구현할 수 있는 현장 시스템으로 공정의 품질관리를 위해서 일정시간마다 표면처리조건인 온도, 시간, 교반속도, pH 등을 센서를 통해 측정하고 DB를 구축함

구축된 DB는 분석을 통해 자동 조절함으로써 공정조건(레시피)의 변질을 막아 균일한 표면처리조의 상태를 유지할 수 있음

구동센서를 통하여 공정 운전변수를 중앙PC에서 간단하게 작업자가 제어할 수 있음

현장에서 작업자가 직접관리하지 않아도 되므로 작업환경의 위험과 사람의 개입으로 인한 오류를 줄이고 관리자가 직접 스마트설비로 외부원격 제어를 할 수 있도록 모든 장비를 사무실 또는 스마트폰으로 일괄 모니터링 및 조작이 가능함

작업환경 개선 및 생산성 증가

생산시스템 관리 S/W와 IT 기술을 접목하여 생산공정의 자동화, 첨단화 구현

사람이 직접 샘플을 이송하던 습식코팅을 정밀 자동화 설비로 구축하는 것으로 첫 공정인 기판 청정 전처리공정에서부터 마지막 공정인 코팅공정까지 모든 공정을 연속으로 자동화함

이로 인하여 정밀한 습식공정이 가능해지고 생산성도 매우 우수해 질 수 있음

구축사례 사업명 무전해 Ni-P 도금공정의 자동화라인 구축을 통한 생산성 향상
사업내용 추진내용

무전해 니켈도금 공정(Electroless Nickel Plating)의 자동화구축을 통한 터보차져휠(Turbo charger wheel)의 원가 절감 및 경제성확보

자동화공정 구축으로 유해화학물질을 방지하여 작업자의 작업환경개선

3D 업종이라는 선입견 개선을 통해 청정기술을 확보하여 뿌리기술 보급경쟁력 증대

세부내용

무전해 Ni-P 도금공정의 자동화라인 구축을 통한 터보챠저휠의 생산성 향상

최적화된 도금기술을 통한 공정자동화 설비 구축

도금용 회전식 거치장치 개발을 통한 불량률 감소

도금대상물을 동일하게 회전시켜 도금두께 편차를 최소화 할 수 있는 시스템 도입

애로사항 및 해결방안
(1) 애로사항

열처리조에서의 애로사항 : 기존의 수작업 공정은 별도의 열처리로를 사용하였으며, 공정순서로는 “도금완료→Unracking→Baking판 제품적재→Baking→포장“의 순서로 진행되어 불필요 공정의 시간 증가와 도금 후 공정에서의 수동 작업으로 인한 취급 부주의(찍힘 불량 등)의 결함이 발생됨

약품 주입에 대한 애로사항 : 수작업 공정과정에서 약품 보급 시에는 매 시간 약품 분석자 1명과 약품 보충자 1명, 총 2명의 인원 투입이 필요하며, 25kg의 약품을 시간마다 비커로 옮겨 보충하였음. 이에 따라 약품의 무게로 작업자의 근육통과 타박상 등의 문제를 유발하였음. 또한, 약품에서 발생되는 가스로 인하여 작업자의 안전에 대한 문제 등이 발생함


(2) 개선결과

현재 구축된 자동화 설비에서는 열처리로 Inline화하여 “도금 완료→Baking(Inline)→Unracking→포장“의 순서로 진행되어 Baking 공정 진행을 위한 Loss Time16)이 약 한 시간 감소되어 생산 수율이 증가하였으며, 수동 작업으로 인한 취급 부주의 불량률이 제로화 됨

자동 보급기 설치 후 자동분석 및 보충을 진행하기 때문에 기존 작업자의 안전문제도 제거되어 쾌적한 환경에서의 생산 작업이 가능하게 되었음

구축사진
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공정설명 도금 공정 이후 기판과 도금막에 남아있는 잔류 용액을 제거하여 금속 이온과 pH를 중성화하는 공정을 통해 얼룩을 제거하고 부식을 방지할 목적으로 세척과 건조를 시행함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 세척시간 및 회수, pH

도금액에 사용되는 습윤제, 활성제, 유기물(고분자 화합물) 등은 수세가 어려워서 얼룩의 원인이 되므로 수세는 가능한 빨리 수행하고, 초산침적 또는 염산 침적을 해 주어야 함

pH 측정은 산성도와 알칼리성을 같이 측정해야 하며, 보통 표시되는 pH 값은 실온(25℃)에서 측정된 값이어서 높은 온도의 도금액은 실온으로 냉각하여 측정해야 함

세척 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 도금 후 도막 내 수분이 침투하는 것을 차단하기 위해 에폭시, 탈에폭시, 우레탄, 탈우레탄 수지계 도료를 코팅하는 공정임
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 방청액 농도, 온도, 코팅 균일성

방청공정은 부식이 심한 환경에서 적용하여 도금 후 도막 내 수분이 침투되는 것을 차단함

방청액을 공급장치로부터 도장기로 전달할 때 심한 요동이나 흔들림없이 일정한 속도로 흘러가도록 해야 함

방청 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

구축사례 사업명 유해 작업 환경 개선을 위한 도금 광택용 연마라인 구축
사업내용 추진내용

도금주화 25Kg의 중량물을 각 공정별로 이송 시킬 수 있는 호이스트 구축

도금주화 압인 시 높은 비커스경도(370Hv)로 인한 도금 층 크랙(Crack)을 방지하는 소둔 열처리라인 구축

도금공정에서 주화의 미려한 외관을 확보하기 위해 광택제를 투입하나 이는 비커스 경도 향상으로 이어지고 크랙(Crack)을 유발 이를 대체하고 다량의 주화의 균일한 광택을 확보하고자롤프로 광택연마라인 구축

구축사진
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공정설명 DI Water(Deionized Water)를 깨끗하게 세정한 후 Dry air나 질소, 아르곤 등을 이용하여 도금막 표면의 물을 제거 후 오븐을 이용하거나 자연건조를 통해 완벽히 건조함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 온도, 시간, 분위기

DI Water(Deionized Water)를 깨끗하게 세정한 후 Dry air나 질소, 아르곤 등을 이용하여 도금막 표면의 물을 제거 후 오븐(100℃) 이하)을 이용하거나 자연건조를 통해 완벽히 건조(건조 시)함

건조 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

1. PVD(Physical Vapor Deposition, 물리기상증착)

(증기증착법)진공 또는 특정기체 분위기에서 코팅시키고자 하는 물질을 기화 또는 승화시켜서 원자 또는 분자 단위로 기판 표면에 응고되도록 함으로써 피막을 형성시키는 방법임
(스퍼터링)가속된 고에너지 입자가 고체의 표면에 충돌될 때, 고체 표면(타겟)에 있는 원자나 분자가 충돌된 고에너지 입자의 운동량을 흡수하여 고체 표면으로 튀어나오는 현상을 이용하여 재료표면(기판)에 박막을 입히는 방법
(이온 플레이팅)생성된 증착 원자 또는 분자의 일부를 이온화시키고 전기장 속에서 가속하여 고에너지 상태를 만들고 이를 진공 주에 놓인 기판에 흡착시켜 박막을 형성하는 방법

PVD(Physical Vapor Deposition, 물리기상증착) 일반공정

  • 시편청정
  • 타겟/Source 장입
  • 진공형성
  • 시편장입
  • 분위기 가스 조절 및 설정
  • 박막(코팅)
  • 냉각(필요시)
  • 시편수거
* 각각의 공정을 클릭하시면 보다 상세한 정보를 확인해 보실 수 있습니다.
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공정설명 시편 청정 공정은 진공 용기에 장입하기 전에 오일, 먼지, 오염물과 같은 불순물을 제거하는 공정과 산화막을 제거하는 공정으로 구분함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 유기물 제거

기판표면에 흡착된 기체나 잔류하고 있는 수분 그리고 OH기가 존재하면, 박막과 기판과의 물리, 화학적 결합을 방해하고 박막에 침투애 있다가 나중에 방출되어 재료의 취성을 유발하고 크랙을 발생시킴

코팅 전 기판에 전처리를 효과적으로 수행하여 기판표면에 존재하는 유기물, 먼지, 수분 등과 같은 불순물을 제거해야 함

시편청정 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 증기 증발 코팅 방법에는 직접 저항 가열, 간접 저항 가열, 빔 증착, 진동 레이저 증착 등의 가열법이 있으며 양산에 적합한 방법은 저항 가열과 빔 증착 방법을 사용함. 각 코팅 방법에 따라 시편과 소스(타겟)의 종류 그리고 로딩 방법을 달리함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 크기, 종류, 형상, 위치, 양

박막 증착을 위한 준비 작업으로써 증착하고자 하는 금속물질과 시편등을 진공챔버 내부에 로딩하여 준비함

타켓 표면에 자장의 세기가 증가할수록 이온화 확률 증가, 증착 속도가 증가하기 때문에 타켓의 크기, 종류, 형상, 양은 고려되어야 할 요소임

타겟/Source 장입 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 PVD 각 공정은 장비 하나에서 구성되므로 시편장입, 진공형성, 분위기 가스조절/챔버분위기 설정, 박막, 냉각, 시편수거까지 하나의 공정이 됨(코팅을 수행하기 위해서는 진공 시스템이 필요하며 코팅이 행해지는 공간인 진공 챔버와 진공을 확보하기 위한 로터리 펌프와 고진공 펌프, 진공을 측정하기 위한 진공 게이지가 필요함)
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 진공도

스퍼터링 시 진공도는 박막의 증착속도에 영향을 미치는 주요 인자임

스퍼터링 진공도가 너무 낮을 경우 플라즈마 밀도가 감소하여 증착 속도가 감소하게 되고, 과다하게 높을 경우 스퍼터된 입자의 가스 산란현상이 발생하여 증착 속도가 감소하게 됨

진공형성 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 PVD 각 공정은 장비 하나에서 구성되므로 시편장입, 진공형성, 분위기 가스조절/챔버분위기 설정, 박막, 냉각, 시편수거까지 하나의 공정이 됨(진공 및 가스 배기 등에 의한 시편의 이탈을 막고 잘못된 위치에 의한 오염을 막을 수 있게 정확한 위치에 시편을 고정함)
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 위치, 배열

스퍼터링 시 타겟과 기판사이의 거리는 증착 속도에 큰 영향을 미치는 요소임

타겟과 기판사이의 거리가 클 경우에는 증착 속도가 감소하고, 너무 가까울 경우에는 플라즈마 형성에 문제가 됨

시편장입 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 PVD 각 공정은 장비 하나에서 구성되므로 시편장입, 진공형성, 분위기 가스조절/챔버분위기 설정, 박막, 냉각, 시편수거까지 하나의 공정이 됨(원료로 사용하고 있는 기체는 밀폐된 용기 내에서 일정기간 보관이 가능해야 하므로 외부로부터 장비 안으로 주입된 원료 기체는 저장용기에서 밀어내는 압력과 진공펌프의 배기압력의 조합에 의해 기판 위 공간을 흐르게 됨)
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 가스 종류, 가스 압력

스퍼터링이나 증발법에서 증착된 막의 미세구조는 타겟과 기판사이의 거리, 기판에 인가된 바이어스 크기(인가전력), 플라즈마 형성기체의 가스압력, 반응기체의 가스압력, 기판의 온도, 기판의 전처리 등에 의해서 영향을 받게 됨

분위기 가스 조절 및 설정 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 PVD 각 공정은 장비 하나에서 구성되므로 시편장입, 진공형성, 분위기 가스조절/챔버분위기 설정, 박막, 냉각, 시편수거까지 하나의 공정이 됨(진공 또는 특정기체 분위기에서 코팅시키고자 하는 물질을 기판 표면에 피막을 형성시킴)
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 시간, 온도, 인가전력

증착시간이 증가함에 따라 두께가 증가함

온도 및 인가전력은 증착속도에는 큰 영향이 없으나, 입자들의 이동을 도와 박막의 밀도를 크게 향상시켜 결정성을 좋게 할 수 있음

박막(코팅) 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

건식코팅기술 개선 동향

미래의 건식코팅은 에너지와 자원 그리고 환경을 화두로 연구 개발이 진행될 것임. 건식 코팅 공정에서는 나노 복합 구조막 관련 연구를 필두로 자연모사를 통한 기능성 코팅 및 맞춤형 구조 제어가 가능한 Engineered Structure를 구현하는 연구가 필요함

기존 설비에 대한 문제점을 해결하고 박막 특성을 향상시키기 위해 단일 코팅기술이 아닌 복합적이며 융합적인 코팅기술이 개발되고 있으며 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 설비의 정밀도 개선과 문제점 파악으로 기존 설비에 대한 신뢰도를 증가시키는 개발을 진행 중임

건식청정기술

건식청정공정에 사용하는 유해화학물질에 대한 최소화하도록 공정 개선

화학물질을 사용하지 않아 무해한 건식 청정 공정의 기술 고도화를 통해 기존 문제점 개선하여 확대 적용

약품 농도 자동관리 시스템

약품 자동투입장치를 통해 작업공정의 표준화 및 작업자에 의한 오차를 감소시켜 최종적으로 불량관리 등을 구현할 수 있는 현장 시스템으로 공정의 품질관리를 위해서 일정시간마다 표면처리조건인 온도, 시간, 교반속도, pH 등을 센서를 통해 측정하고 DB를 구축함

구축된 DB는 분석을 통해 자동 조절함으로써 공정조건(레시피)의 변질을 막아 균일한 표면처리조의 상태를 유지할 수 있음

구동센서를 통하여 공정 운전변수를 중앙PC에서 간단하게 작업자가 제어할 수 있음

현장에서 작업자가 직접관리하지 않아도 되므로 작업환경의 위험과 사람의 개입으로 인한 오류를 줄이고 관리자가 직접 스마트설비로 외부원격 제어를 할 수 있도록 모든 장비를 사무실 또는 스마트폰으로 일괄 모니터링 및 조작이 가능함

성능검사 정밀도 향상

진공기술의 발전과 함께 고속 대면적 증발원(EML)의 개발로 건식코팅 강판이 실용화되고 자동차용 구동부품에서는 고온 내구성이 우수하면서도 고경도 및 저마찰을 동시에 구현하는 기술도 실용화 될 것임

최근 OLED를 비롯한 각종 첨단 제품에 고성능/스마트 박막 코팅기술이 요구됨에 따라 IT를 접목한 자동화 설비와 대면적 제조가 가능한 설비의 개발이 요구됨

Roll-to-Roll 설비와 In-Line설비가 개발되어 대면적 박막 코팅분야에 사용 중임. 이때, 보다 정밀한 검사를 수행하고 제조시간을 단축함

각종 검사설비(FTIR, SPM, Nano-Indenter, Ellipsometer)를 설비 내에 구축하고, 실시간 검사를 통한 제품 성능향상과 정밀한 관리를 수행하는 공정을 개발하어 적용하고 있음

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공정설명 PVD 각 공정은 장비 하나에서 구성되므로 시편장입, 진공형성, 분위기 가스조절/챔버분위기 설정, 박막, 냉각, 시편수거까지 하나의 공정이 됨(고온에서 증착시킨 후 냉각 속도를 조절함으로써 온도 유지 및 급속 냉각을 통하여 시편 코팅의 특성을 조절함)
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 냉각속도

고온에서 시편에 증착된 화합물은 냉각시 온도의 유지, 공냉을 통한 빠른 냉각을 통하여 특성변화에 영향을 줌

냉각 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 PVD 각 공정은 장비 하나에서 구성되므로 시편장입, 진공형성, 분위기 가스조절/챔버분위기 설정, 박막, 냉각, 시편수거까지 하나의 공정이 됨(상온 및 상압의 상태에서 시편을 수거함)
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 상압상태 확인

상온 및 상압의 상태에서 시편을 수거함

시편수거 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

2. CVD(Chemical Vapor Deposition, 화학기상증착)

기체 상태에서 이종화합반응을 통하여 미세구조를 갖는 고체상태의 박막을 증착하는 방법임

CVD(Chemical Vapor Deposition, 화학기상증착) 일반공정

  • 시편청정
  • 시편장입
  • 진공형성
  • 챔버분위기 설정
  • 박막(코팅)
  • 냉각
  • 시편수거
* 각각의 공정을 클릭하시면 보다 상세한 정보를 확인해 보실 수 있습니다.
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공정설명 시편 청정 공정은 진공 용기에 장입하기 전에 오일, 먼지, 오염물과 같은 불순물을 제거하는 공정과 산화막을 제거하는 공정으로 구분함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 유기물 제거

기판표면에 흡착된 기체나 잔류하고 있는 수분 그리고 OH기가 존재하면, 박막과 기판과의 물리, 화학적 결합을 방해하고 박막에 침투애 있다가 나중에 방출되어 재료의 취성을 유발하고 크랙을 발생시킴

코팅 전 기판에 전처리를 효과적으로 수행하여 기판표면에 존재하는 유기물, 먼지, 수분 등과 같은 불순물을 제거해야 함

시편청정 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 진공 및 가스 배기 등에 의한 시편의 이탈을 막고 잘못된 위치에 의한 오염을 막을 수 있게 정확한 위치에 시편을 고정함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 위치, 배열

시편거치는 진공흡입, 클램프, 전자기력을 이용하여 시편을 고정함

시편장입 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 코팅을 수행하기 위해서는 진공 시스템이 필요하며 코팅이 행해지는 공간인 진공 챔버와 진공을 확보하기 위한 로터리 펌프와 고진공 펌프, 진공을 측정하기 위한 진공 게이지가 필요함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 진공도

챔버 내의 압력은 기체 분자들이 서로 충돌하기까지의 Mean Free Path를 결정하므로 반응이 기체 표면에서 일어나는지 아니면 기체 중에서 일어나는지 영향을 미침

압력이 낮을수록 박막 두께 균일도가 개선되며 입자의 발생이 감소하지만 증착속도는 감소, 전자온도의 증가, 플라즈마 안정성 저하의 문제가 발생됨

진공형성 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 원료로 사용하고 있는 기체는 밀폐된 용기 내에서 일정기간 보관이 가능해야 하므로 외부로부터 장비 안으로 주입된 원료 기체는 저장용기에서 밀어내는 압력과 진공펌프의 배기압력의 조합에 의해 기판 위 공간을 흐르게 됨
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 가스 조성비, 가스 투입량, 가스 종류

피막의 원료가 가스상태로 공급되므로 혼합가스일 경우 조성비가 중요함

가스의 순도는 제품 피막의 성능에 관계되어 정확한 가스 투입량이 필요함

원료가스를 반응로에 보내기 위해 불화성가스나 비응축성가스(H2, N2 등)이 이용됨

챔버분위기 설정 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 열, 빛, 전기장 등의 형태로 에너지를 공급하여 기체분자를 이온화 하거나, 높은 에너지 상태로 여기 시켜서 자발적으로 화학반응을 일으킬 수 있는 상태로 활성화시킴
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 시간, 온도

열, 빛 전기장 등의 형태로 에너지를 공급하기 위하여 온도의 조절과 화학 기상 증착을 위하 반응시간 조절은 중요한 관리요소임

CVD 박막 코팅 시 가장 중요한 변수는 기판의 가열온도이며 기판과 증착물질에 제약이 따름

박막(코팅) 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

건식코팅기술 개선 동향

미래의 건식코팅은 에너지와 자원 그리고 환경을 화두로 연구 개발이 진행될 것임. 건식 코팅 공정에서는 나노 복합 구조막 관련 연구를 필두로 자연모사를 통한 기능성 코팅 및 맞춤형 구조 제어가 가능한 Engineered Structure를 구현하는 연구가 필요함

기존 설비에 대한 문제점을 해결하고 박막 특성을 향상시키기 위해 단일 코팅기술이 아닌 복합적이며 융합적인 코팅기술이 개발되고 있으며 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 설비의 정밀도 개선과 문제점 파악으로 기존 설비에 대한 신뢰도를 증가시키는 개발을 진행 중임

건식청정기술

건식청정공정에 사용하는 유해화학물질에 대한 최소화하도록 공정 개선

화학물질을 사용하지 않아 무해한 건식 청정 공정의 기술 고도화를 통해 기존 문제점 개선하여 확대 적용

약품 농도 자동관리 시스템

약품 자동투입장치를 통해 작업공정의 표준화 및 작업자에 의한 오차를 감소시켜 최종적으로 불량관리 등을 구현할 수 있는 현장 시스템으로 공정의 품질관리를 위해서 일정시간마다 표면처리조건인 온도, 시간, 교반속도, pH 등을 센서를 통해 측정하고 DB를 구축함

구축된 DB는 분석을 통해 자동 조절함으로써 공정조건(레시피)의 변질을 막아 균일한 표면처리조의 상태를 유지할 수 있음

구동센서를 통하여 공정 운전변수를 중앙PC에서 간단하게 작업자가 제어할 수 있음

현장에서 작업자가 직접관리하지 않아도 되므로 작업환경의 위험과 사람의 개입으로 인한 오류를 줄이고 관리자가 직접 스마트설비로 외부원격 제어를 할 수 있도록 모든 장비를 사무실 또는 스마트폰으로 일괄 모니터링 및 조작이 가능함

성능검사 정밀도 향상

진공기술의 발전과 함께 고속 대면적 증발원(EML)의 개발로 건식코팅 강판이 실용화되고 자동차용 구동부품에서는 고온 내구성이 우수하면서도 고경도 및 저마찰을 동시에 구현하는 기술도 실용화 될 것임

최근 OLED를 비롯한 각종 첨단 제품에 고성능/스마트 박막 코팅기술이 요구됨에 따라 IT를 접목한 자동화 설비와 대면적 제조가 가능한 설비의 개발이 요구됨

Roll-to-Roll 설비와 In-Line설비가 개발되어 대면적 박막 코팅분야에 사용 중임. 이때, 보다 정밀한 검사를 수행하고 제조시간을 단축함

각종 검사설비(FTIR, SPM, Nano-Indenter, Ellipsometer)를 설비 내에 구축하고, 실시간 검사를 통한 제품 성능향상과 정밀한 관리를 수행하는 공정을 개발하어 적용하고 있음

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공정설명 고온에서 증착시킨 후 냉각 속도를 조절함으로써 온도 유지 및 급속 냉각을 통하여 시편 코팅의 특성을 조절함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 냉각속도

고온에서 시편에 증착된 화합물은 냉각시 온도의 유지, 공냉을 통한 빠른 냉각을 통하여 특성변화에 영향을 줌

냉각 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 상온 및 상압의 상태에서 시편을 수거함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 상압상태 확인

상온 및 상압의 상태에서 시편을 수거함

시편수거 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

3. 용사

분말형태의 재료를 고온의 화염이나 플라즈마 등을 통해 재료를 용융(액적화)시켜 비활성 이송 가스를 통해 빠른 속도로 모재의 표면에 분사 응고하면서 표면층을 형성하는 코팅법으로 모재의 내열 및 내구성 향상을 위해 적용하기에 적합한 표면처리 방법으로 특히 고융점의 소재 코팅하는데 효과적임

용사 일반공정

  • 전처리(시편 청정)
  • 용사 분말 예열
  • 용사
  • 후가공 처리
* 각각의 공정을 클릭하시면 보다 상세한 정보를 확인해 보실 수 있습니다.
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공정설명 전처리(시편 청정) 공정은 진공 용기에 장입하기 전에 오일, 먼지, 오염물과 같은 불순물을 제거하는 공정과 산화막을 제거하는 공정으로 구분하며, 오염물질을 제거하는 방법에는 습식세정법과 건식세정법이 있음
설비 구축시 고려사항 관리요소 : Grit 입자 및 분사압력, 조도 균일성, Grit 입자 잔류 유무

비행하는 용사 입자가 모재표면에 깊게 침투하고 접촉면적을 크게 침투하기 위해 분사 압력조절과 모재표면을 거칠게 만들어 표면적을 넓혀야 함

용사코팅법에서는 모재의 표면이 매끄러운 표면보다는 표면적이 넓을수록 접착강도를 높일 수 있으므로 전처리로서 Grit Blasting 공정을 도입하여 모재의 표면에 조도를 형성함

용제침투, 분무 및 증기 등으로 모재표면의 불순물을 처리하여 제거하면 모재와의 밀착력을 높일 수 있음

전처리 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

친환경 전처리 - 지르코늄 전처리

전처리 공정에서는 통상 중금속 이온을 포함하고 있는데, 이는 인체 및 환경에 유해한 효과를 줄 수 있으며, 이러한 환경에 노출되지 않도록 지르코늄 전처리가 도입되고 있음

지르코늄 전처리는 납(pb)은 물론 니켈(Ni), 망간(Zn), 인산(P) 등의 금속이온을 포함하고 있지 않아 친환경적이며 기존의 생산설비를 그대로 이용할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있음

지르코늄 전처리의 경우 도착효율이 99%에 가까워 피막의 슬러지를 대폭 감소시켜 생성 및 배출되는 폐수를 줄일 수 있고 상온에서 작업이 가능하고 사전 표면처리 공정이 필요없어 공정비용을 절감할 수 있음

단, 인산아연 전처리에 비해 다소 내식성이 감소되는 부분이 있어 이에 맞는 전착도료가 개발 및 적용되고 있음

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공정설명 용사 분말을 용율을 위해 열 발생의 열원에 의해 용사 분말이 가열되어 용융 또는 반 용융 상태로 만드는 공정
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 분말 유동도, 온도, 질량, 시간, 분위기

미세입자의 용융 및 분말입자의 예열을 위해 온도, 불활성 분위기, 시간 조절은 필수적이며, 질량은 밀도와 관계함으로 중요함

용사 분말 예열 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 용사재료 용융을 위한 열 발생의 1단계, 열원에 의해 용사 분말이 가열되어 용융 또는 반 용융 상태로 기판 쪽으로 가속되는 2단계, 용사 입자가 기판에 충돌하여 코팅층이 형성되는 3단계로 구분함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 용사거리, 스프레이 건, 분말주입 가스, 모재 온도, 모재 코팅층 두께

용사거리 : 용사각도 45º이하이면 밀착력이 나빠지며, 거리, 속도, 압력을의 조절이 필요함

스프레이 건의 이송속도는 일정하게 유지시키며, 동일 장소에서 연속으로 용사하지 않는 것이 중요함

분말주입 가스 압력, 비행입자 온도 및 속도를 조절하여 모재와의 결합력을 좋게 해야 함

금속모재의 온도가 높으면 산화해서 산화피막이 덮이게되어 모재와 용사층의 밀착성이 떨어져 불량이 발행하며, 과도하게 두꺼운 용사층은 모재와의 분리 및 불량의 원인이 됨

용사 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

건식코팅기술 개선 동향

미래의 건식코팅은 에너지와 자원 그리고 환경을 화두로 연구 개발이 진행될 것임. 건식 코팅 공정에서는 나노 복합 구조막 관련 연구를 필두로 자연모사를 통한 기능성 코팅 및 맞춤형 구조 제어가 가능한 Engineered Structure를 구현하는 연구가 필요함

기존 설비에 대한 문제점을 해결하고 박막 특성을 향상시키기 위해 단일 코팅기술이 아닌 복합적이며 융합적인 코팅기술이 개발되고 있으며 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 설비의 정밀도 개선과 문제점 파악으로 기존 설비에 대한 신뢰도를 증가시키는 개발을 진행 중임

건식청정기술

건식청정공정에 사용하는 유해화학물질에 대한 최소화하도록 공정 개선

화학물질을 사용하지 않아 무해한 건식 청정 공정의 기술 고도화를 통해 기존 문제점 개선하여 확대 적용

약품 농도 자동관리 시스템

약품 자동투입장치를 통해 작업공정의 표준화 및 작업자에 의한 오차를 감소시켜 최종적으로 불량관리 등을 구현할 수 있는 현장 시스템으로 공정의 품질관리를 위해서 일정시간마다 표면처리조건인 온도, 시간, 교반속도, pH 등을 센서를 통해 측정하고 DB를 구축함

구축된 DB는 분석을 통해 자동 조절함으로써 공정조건(레시피)의 변질을 막아 균일한 표면처리조의 상태를 유지할 수 있음

구동센서를 통하여 공정 운전변수를 중앙PC에서 간단하게 작업자가 제어할 수 있음

현장에서 작업자가 직접관리하지 않아도 되므로 작업환경의 위험과 사람의 개입으로 인한 오류를 줄이고 관리자가 직접 스마트설비로 외부원격 제어를 할 수 있도록 모든 장비를 사무실 또는 스마트폰으로 일괄 모니터링 및 조작이 가능함

성능검사 정밀도 향상

진공기술의 발전과 함께 고속 대면적 증발원(EML)의 개발로 건식코팅 강판이 실용화되고 자동차용 구동부품에서는 고온 내구성이 우수하면서도 고경도 및 저마찰을 동시에 구현하는 기술도 실용화 될 것임

최근 OLED를 비롯한 각종 첨단 제품에 고성능/스마트 박막 코팅기술이 요구됨에 따라 IT를 접목한 자동화 설비와 대면적 제조가 가능한 설비의 개발이 요구됨

Roll-to-Roll 설비와 In-Line설비가 개발되어 대면적 박막 코팅분야에 사용 중임. 이때, 보다 정밀한 검사를 수행하고 제조시간을 단축함

각종 검사설비(FTIR, SPM, Nano-Indenter, Ellipsometer)를 설비 내에 구축하고, 실시간 검사를 통한 제품 성능향상과 정밀한 관리를 수행하는 공정을 개발하어 적용하고 있음

구축사례 사업명 로봇을 이용한 대형 선박용 엔진부품의 용사코팅 공정 자동화
사업내용 추진내용

선반을 대신해 여러 개의 제품을 장착하여 회전시킬 수 있는 턴 테이블

1축 캐리지를 대신해 넓은 범위와 여러 각도로 작동이 가능한 용사코팅용 6축 로봇 도입

구축사진
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공정설명 미용융 분말을 제거하는 공정으로 컴프레셔(압축공기 배출 장비)를 이용함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 미용융 분말 제거, 표면 연마, 기공 실링

압축공기를 이용하여 미용융 분말을 제거함

밀착성 향상을 위한 후열처리, 규격을 맞추기 위한 절삭가공, 내식용 방청 및 실링처리를 진행함(필요 시)

후가공 처리 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

1. 전착

직류전류 작용하에 전하를 갖는 고분자가 반대전하의 전극으로 이동하고 이 전극에서 물의 전기분해에 의한 pH의 변화로 고분자 석출이 일어나 비전도성 도막을 형성하는 방법임

전착 일반공정

  • 전처리
  • 화성피막
  • 전착도장
  • UF수세
  • 순수세
  • 경화
* 각각의 공정을 클릭하시면 보다 상세한 정보를 확인해 보실 수 있습니다.
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공정설명 유분, 수분, 녹 및 먼지 등의 이물질이 부착되어 완전히 제거되지 않으면 소지와 도막과의 부착력이 저하되고 도막이 부풀음, 균일 및 박리되는 원인이 되므로 도장 전에 이러한 이물질을 완전히 제거함과 동시에 도막 밑에서 녹이 발생하지 않도록 화성피막 처리를 시행하는 공정임
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 탕세(온도), 탈지(pH, 온도, 액상태), 표면 조정제 농도, pH

탕세 : 제품표면에 묻은 오일 및 오염물질을 제거하기 위한 공정으로 탕세조에 소지를 투입하여 세척하거나 가성소다수를 직접 스프레이식으로 분사하는 방식을 사용함

탈지 : 소지에 묻어 있는 각종 방청유나 구리스 같은 오일을 소지에서 완전히 제거하는데 그 목적이 있음

표면조정액은 처리조 내에서든 밖에서든 관계없이 시간이 지나면 그 효력을 상실하는 노화현상이 발생하므로 자동 드레인 형태의 표면조정제 농도를 유지시켜주는 공급장치를 사용함

전처리 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

친환경 전처리 - 지르코늄 전처리

전처리 공정에서는 통상 중금속 이온을 포함하고 있는데, 이는 인체 및 환경에 유해한 효과를 줄 수 있으며, 이러한 환경에 노출되지 않도록 지르코늄 전처리가 도입되고 있음

지르코늄 전처리는 납(pb)은 물론 니켈(Ni), 망간(Zn), 인산(P) 등의 금속이온을 포함하고 있지 않아 친환경적이며 기존의 생산설비를 그대로 이용할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있음

지르코늄 전처리의 경우 도착효율이 99%에 가까워 피막의 슬러지를 대폭 감소시켜 생성 및 배출되는 폐수를 줄일 수 있고 상온에서 작업이 가능하고 사전 표면처리 공정이 필요없어 공정비용을 절감할 수 있음

단, 인산아연 전처리에 비해 다소 내식성이 감소되는 부분이 있어 이에 맞는 전착도료가 개발 및 적용되고 있음

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공정설명 금속소지에 철, 망간, 아연, 크롬, 인 등으로 무기염의 피막을 화학적으로 생성함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 피막조 온도, 전산도(Acid), 유리산도(H+농도), 촉진도(피막제)

화성피막은 피도물 표면의 녹 방지 및 도장되는 도료와의 밀착을 위한 공정으로 피막제 활성화를 위해 적절한 온도가 필요하며, 온도가 낮으면 반응속도가 극도로 낮아져 화성불량이 야기됨

전산도와 유리산도의 비율을 산비율(=전산도/유리산도)이라고 함. 전산도의 범위는 20~25, 유리산도의 범위는 0.8~1.1로 하여 산비율을 20~30으로 유지함

화성피막 형성을 위한 촉진제의 농도는 2.0~2.5로 일정하게 유지해야 함

화성피막 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 전착도장의 주 목적인 방성성을 유지하기 위해 균일한 도막을 유지하고, 일정도막두께 이상을 형성하여 전착도막을 통한 외관을 구현하는 공정
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 도장온도, 도장전압(정전압), 도장전류(관리지표), 도장시간, 도장방법

도료욕액의 일정온도 유지, 도장전압의 정전압 유지, 전착욕액 내 전착상태에 따른 전류변화 감지, 침적 후 피도체의 시간유지 및 도료욕액의 적정 pH 유지가 필요함

전착도장 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

전착도료 개선 - 고침투 박막형 전착도료

전착도료의 장점중의 하나인 외부/내부 동시 도장성을 위한 에너지(힘)를 Throwing power라고 하며, 전착도막의 두께를 결정짓는 매우 중요한 요소임. Throwing power는 전류(전압)의 세기로 결정됨

고침투 박막형 전착도료는 내부도장성 능력을 향상시켜 외부도막이 낮은 상태에서도 내부로 도료가 침투되어 도막을 형성할 수 있는 능력을 부여한 도료이며, 결과적으로 내부 도막두께는 동등한 수준을 유지하면서 외부 도막두께를 낮추어, 도료의 소모량을 15~20% 정도 줄이고 건조속도를 빠르게 조절함으로서 비용절감 효과를 동시에 수반할 수 있는 장점이 있음

고침투 박막전착도료는 피도물의 크기가 크고 내부가 복잡한 구조로 되어 있는 피도체에 적절하며 최근에는 국내외 시장에 전반적으로 자동차의 차체도장에 많이 사용됨

약품 농도 자동관리 시스템

약품 자동투입장치를 통해 작업공정의 표준화 및 작업자에 의한 오차를 감소시켜 최종적으로 불량관리 등을 구현할 수 있는 현장 시스템으로 공정의 품질관리를 위해서 일정시간마다 표면처리 조건인 온도, 시간, 교반속도, pH 등을 센서를 통해 측정하고 DB를 구축함

구축된 DB는 분석을 통해 자동 조절함으로써 공정조건(레시피)의 변질을 막아 균일한 표면처리조의 상태를 유지할 수 있음

구동센서를 통하여 공정 운전변수를 중앙PC에서 간단하게 작업자가 제어할 수 있음

현장에서 작업자가 직접관리하지 않아도 되므로 작업환경의 위험과 사람의 개입으로 인한 오류를 줄이고 관리자가 직접 스마트설비로 외부원격 제어를 할 수 있도록 모든 장비를 사무실 또는 스마트폰으로 일괄 모니터링 및 조작이 가능함

도장 시스템의 자동화

도장공정에서의 스마트화는 관리 S/W와 IT 기술을 접목하여 생산공정의 자동화, 첨단화에 그 목적을 둠. 특히 도장설비의 자동화 운영이 그 주를 이루고 있음

대부분 도장공정은 도료의 운반 및 공급 단계에서부터 도장 및 경화까지 일련의 과정을 대부분 자동화 설비에서 진행이 되며, 품질관리가 어려운 수작업보다는 자동화 작업을 통해 대량생산에 주력하고 있음

품질측정 및 관리의 자동화

도장조건은 한번 설정하면 큰 변경없이 지속되는 도장설비의 특성상 최초 설정이후 설정된 도장조건은 변화하지 않지만, 품질의 요소는 지속적으로 변화되며 실제로도 도장조건의 변화없이 품질의 불량이 나오는 경우가 많음

자동화 생산설비에서 이동되는 피도물에 전자파를 투사하여 도장이 이루어진 건조 상태의 도막을 Scan함

자동화 측정기기의 Scan을 통해 품질정보를 on-line으로 관리하여 불량을 사전에 감지하고 지속적인 data 수집과 정보처리를 통해 역으로 최적의 품질을 구현하기 위한 도장정보와 조건을 찾는 방법으로로 활용되고 있음

구축사례 사업명 표면처리 자동화 첨단화라인 자동 자전 BARREL 업그레이드
사업내용 추진내용

자동화 첨단화 라인에 자전(自轉) barrel 15기 설치로 업그레이드

자동화 PLC PROGRAM 업그레이드

세부내용

자전(自轉)barrel 메이커인 progalvano( made in italy ) 15기 선정

설비 업체 PLC PROGRAM 수정 지원

각 공정별 BARREL 자전 특성 부여

정지된 바렐에 이동 시 회전 부여로 폐수절감,품질향상,생산성 향상

애로사항 및 해결방안
(1) 애로사항

자전BARREL 전류 접점 부정확시 단전

자전 BARREL 단전시 확인 불가


(2) 개선결과

접점부위 통전용 구리스를 도포 관리

BARREL회전 여부를 알 수 없음으로 추후 경광등 표시

구축사진
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공정설명 Ultra Filteration은 반투막을 이용하여 농도와 삼투압의 원리로 사용하여 고분자와 저분자를 분리하는 장치로서 주로 물에 용해된 고분자 물질의 농축에 이용되며, 전착도장에서는 전착 후 피도물로부터 수세된 전착도료를 회수하는 기능을 가지고 있음
설비 구축시 고려사항 관리요소 : UF 수세수 고형분, UF Filter 관리, pH

전착도막의 품질을 결정하는 주 요인 중의 하나로 UF장치에 의해 공급되는 UF여액의 농도가 중요함

UF 설비는 여액을 이용하여 도장 후 피도물 표면에 부착된 희석도료를 제거, 회수하는 설비로 전착도료 회수를 통한 도장비용 절감 및 폐수유발을 억제하는 중요설비임

전착욕액의 pH가 변화하게 되면 전착도장을 통한 도막두께가 변화하면서 원치 않는 도막두께를 얻게 되어 큰 불량을 야기하게 됨

UF수세 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

전착도장 폐수 재활용 시스템

일반 전착공정은 전착조에서 UF(Ultrafiltration System)수세조까지만 순환폐쇄 시스템으로 최종공정인 순수세는 대부분 별도로 운영함

별도의 순수세 시스템을 운영하면 도료오염으로 인해 정기적으로 순수세를 폐기하거나 순수를 주기적으로 교체해야 하는 문제점이 있음

이러한 공정적인 요소를 극복하기 위해 개발된 시스템이 UF+RO(Reverse Osmosis)시스템으로 순수세조까지를 순환시스템으로 구성하여 도료회수율을 추가로 높이고 순수사용량을 감소시키기 위한 방법

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공정설명 전착도장이 이루어진 피도물은 출조 후 통상 1분 이내에 spray를 통한 수세가 이루어지고, 이후 UF구간에서 3~4차례 여액을 통한 수세 후 최종 순수세가 이루어짐
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 순수세전도도, pH

전착 line에서 가장 많이 사용되는 원료는 물(water)로 각 처리구간에서 통상적으로 90%이상이 물로 구성되어지며, 전착에 사용되는 용수는 mineral성분을 완전히 제거한 탈 이온수로 순도 및 pH가 매우 중요한 관리항목임

순수세 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

전착도장 폐수 재활용 시스템

일반 전착공정은 전착조에서 UF(Ultrafiltration System)수세조까지만 순환폐쇄 시스템으로 최종공정인 순수세는 대부분 별도로 운영함

별도의 순수세 시스템을 운영하면 도료오염으로 인해 정기적으로 순수세를 폐기하거나 순수를 주기적으로 교체해야 하는 문제점이 있음

이러한 공정적인 요소를 극복하기 위해 개발된 시스템이 UF+RO(Reverse Osmosis)시스템으로 순수세조까지를 순환시스템으로 구성하여 도료회수율을 추가로 높이고 순수사용량을 감소시키기 위한 방법

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공정설명 전착도장은 경화가 필요한 도장 공정으로 약150~170℃의 온도 조건하에서 약 20분~30분간 경화가 일어나며 대류현상과 복사열을 이용한 오븐 가열을 사용함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 건조로 온도, 건조시간, 열풍 순환

경화 시에 도료에 각종 휘발성물질이 포함되어 있을 수 있으므로 별도의 가스 배출장치가 관리되어야 하며, 청결하게 유지하여야 도막의 표면오염을 방지할 수 있음

경화오븐의 온도관리, Conveyor 속도 조절을 통한 건조시간 관리, 열풍순환 조건 관리가 중요함

경화 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

2. 분체

일반도료에서 사용되는 유기용제나 반응성 단량체, 물 등의 용매를 사용하지 않고 도막형성 성분만으로 배합되어 있는 분체도료를 사용하는 방법임

분체 일반공정

  • 전처리
  • 화성피막
  • 건조
  • 분체도장
  • 경화
* 각각의 공정을 클릭하시면 보다 상세한 정보를 확인해 보실 수 있습니다.
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공정설명 유분, 수분, 녹 및 먼지 등의 이물질이 부착되어 완전히 제거되지 않으면 소지와 도막과의 부착력이 저하되고 도막이 부풀음, 균일 및 박리되는 원인이 되므로 도장 전에 이러한 이물질을 완전히 제거함과 동시에 도막 밑에서 녹이 발생하지 않도록 화성피막 처리를 시행하는 공정임
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 탕세(온도), 탈지(pH, 온도, 액상태), 표면 조정제 농도, pH

탕세 : 제품표면에 묻은 오일 및 오염물질을 제거하기 위한 공정으로 탕세조에 소지를 투입하여 세척하거나 가성소다수를 직접 스프레이식으로 분사하는 방식을 사용함

탈지 : 소지에 묻어 있는 각종 방청유나 구리스 같은 오일을 소지에서 완전히 제거하는데 그 목적이 있음

표면조정액은 처리조 내에서든 밖에서든 관계없이 시간이 지나면 그 효력을 상실하는 노화현상이 발생하므로 자동 드레인 형태의 표면조정제 농도를 유지시켜주는 공급장치를 사용함

전처리 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

친환경 전처리 - 지르코늄 전처리

전처리 공정에서는 통상 중금속 이온을 포함하고 있는데, 이는 인체 및 환경에 유해한 효과를 줄 수 있으며, 이러한 환경에 노출되지 않도록 지르코늄 전처리가 도입되고 있음

지르코늄 전처리는 납(pb)은 물론 니켈(Ni), 망간(Zn), 인산(P) 등의 금속이온을 포함하고 있지 않아 친환경적이며 기존의 생산설비를 그대로 이용할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있음

지르코늄 전처리의 경우 도착효율이 99%에 가까워 피막의 슬러지를 대폭 감소시켜 생성 및 배출되는 폐수를 줄일 수 있고 상온에서 작업이 가능하고 사전 표면처리 공정이 필요없어 공정비용을 절감할 수 있음

단, 인산아연 전처리에 비해 다소 내식성이 감소되는 부분이 있어 이에 맞는 전착도료가 개발 및 적용되고 있음

구축사례 사업명 高 신뢰도 제품 생산을 위한 스마트 코팅공정 시스템 구축
사업내용 추진내용

전 공정에 대한 체계적 DATA 수집

분석

해석

적용을 통한 전체 공정의 LINE BALANCING 확보

세부내용

생산 진행품목 도장 작업표준서 연동 실수 제거

도장공정, 도료창고 온 · 습도 자동저장 이력관리

신뢰성검사 광택도, 도막두께 측정값 MES에 자동 저장

이상 발생시 관리자 스마트폰 전송

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공정설명 금속소지에 철, 망간, 아연, 크롬, 인 등으로 무기염의 피막을 화학적으로 생성함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 피막조 온도, 전산도(Acid), 유리산도(H+농도), 촉진도(피막제)

화성피막은 피도물 표면의 녹 방지 및 도장되는 도료와의 밀착을 위한 공정으로 피막제 활성화를 위해 적절한 온도가 필요하며, 온도가 낮으면 반응속도가 극도로 낮아져 화성불량이 야기됨

전산도와 유리산도의 비율을 산비율(=전산도/유리산도)이라고 함. 전산도의 범위는 20~25, 유리산도의 범위는 0.8~1.1로 하여 산비율을 20~30으로 유지함

화성피막 형성을 위한 촉진제의 농도는 2.0~2.5로 일정하게 유지해야 함

화성피막 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 분체도장라인에서는 전처리 공정에서 피도물에 부착된 수분을 건조하기 위한 수절 건조로와 분체도장 후의 피도물에 도장된 분체도료를 고온에서 경화시키기 위한 가열 건조로가 모두 필요함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 온도, 시간, 분위기

전처리의 건조공정은 소지, 작업환경, 후속공정에 따라 달라지며, 소지에 도장하는 것이 전착도료인 경우는 건조공정이 생략되는 경우도 있음

전처리 공정을 마친 분체도장 될 소지는 표면건조를 위해 수절건조로 공정을 거치게 되는데, 수절건조로에 필요한 온도와 시간은 피도물의 재질, 두께, 형상 등에 따라 다름

건조 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

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공정설명 분체공급장치로부터 분체를 도장기로 전달하여, 도장을 위한 gun(또는 자동), 고압발생장치를 사용하여 도장방법에 따라 적절한 설비를 갖추어 올바른 도장을 실시함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 온도, 습도, 유동상태, 고전압, 도장압력

도장실 내부의 온도, 습도를 일정하게 유지하는 것이 유리하며, 온·습도는 도장하는 도료의 성격에 맞게 조절가능하지만 일반적으로 상온, 저습조건에서 도장됨

분체도장은 액상도장과 달리 고상의 도료가 도장되어지는 형식이기 때문에 일정농도의 도료가 지속적으로 공급될 수 있도록 도료 정량의 공급장치가 중요함

고전압 발전기에는 과전하 조절 장치가 부착되어 있어 합선 등의 비정상적인 상황에 대처할 수 있도록 함

압축된 공기를 운반체로 사용할 때 분체의 공급이 심한 요동이나 흔들림이 없이 일정한 속도로 도장기로 흘러가야 함

분체도장 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

분체도료 개선 - 박막형 분체도료

분체도료가 도장될 때 도료의 입자는 통상 30~80㎛의 크기를 가지고 있기 때문에 일반적인 분체도료의 경우는 박막으로 도장되어지기 매우 어려움

도장비용의 절감 및 효율화 도장을 위해 지속적으로 도막두께의 박막화가 요구됨에 따라 도료입자를 미립화 시키는 기술이 발달하고 있으며, 이에 따른 도장설비 및 유동설비등도 같이 변화하고 있음

미립화된 입자를 뭉치지 않게 하고 고르게 도장하기 위해서는 faraday cage effect를 최소화할 수 있는 전하방법이 절대적으로 필요하며 미건조 상태인 도장된 직후의 상태에서 도막두께를 측정할 수 있는 설비도 개발되어 지고 있음

다양한 질감 및 색감의 도료 개발

도료입도를 미립화 시키는 기술 발전

약품 농도 자동관리 시스템

약품 자동투입장치를 통해 작업공정의 표준화 및 작업자에 의한 오차를 감소시켜 최종적으로 불량관리 등을 구현할 수 있는 현장 시스템으로 공정의 품질관리를 위해서 일정시간마다 표면처리조건인 온도, 시간, 교반속도, pH 등을 센서를 통해 측정하고 DB를 구축함

구축된 DB는 분석을 통해 자동 조절함으로써 공정조건(레시피)의 변질을 막아 균일한 표면처리조의 상태를 유지할 수 있음

구동센서를 통하여 공정 운전변수를 중앙PC에서 간단하게 작업자가 제어할 수 있음

현장에서 작업자가 직접관리하지 않아도 되므로 작업환경의 위험과 사람의 개입으로 인한 오류를 줄이고 관리자가 직접 스마트설비로 외부원격 제어를 할 수 있도록 모든 장비를 사무실 또는 스마트폰으로 일괄 모니터링 및 조작이 가능함

도장 시스템의 자동화

도장공정에서의 스마트화는 관리 S/W와 IT 기술을 접목하여 생산공정의 자동화, 첨단화에 그 목적을 둠. 특히 도장설비의 자동화 운영이 그 주를 이루고 있음

대부분 도장공정은 도료의 운반 및 공급 단계에서부터 도장 및 경화까지 일련의 과정을 대부분 자동화 설비에서 진행이 되며, 품질관리가 어려운 수작업보다는 자동화 작업을 통해 대량생산에 주력하고 있음

품질측정 및 관리의 자동화

도장조건은 한번 설정하면 큰 변경없이 지속되는 도장설비의 특성상 최초 설정이후 설정된 도장조건은 변화하지 않지만, 품질의 요소는 지속적으로 변화되며 실제로도 도장조건의 변화없이 품질의 불량이 나오는 경우가 많음

자동화 생산설비에서 이동되는 피도물에 전자파를 투사하여 도장이 이루어진 건조 상태의 도막을 Scan함

자동화 측정기기의 Scan을 통해 품질정보를 on-line으로 관리하여 불량을 사전에 감지하고 지속적인 data수집과 정보처리를 통해 역으로 최적의 품질을 구현하기 위한 도장정보와 조건을 찾는 방법으로로 활용되고 있음

구축사례 사업명 도장 및 코팅공정의 자동화
사업내용 추진내용

분체도장 공정의 자동화 라인 구축으로 제품 표준화 시스템 구축

세부내용

다칼라 분체도장 연속 공정 자동화 시스템 구축

1) Mono Cyclone Booth System
2) 도료 집진 장치
3) 자동 분체도장 기기
4) 도료 회수장치
5) 제어 판넬 : Booth 제어 시스템, 자동 분체도장 GUN 제어 시스템
애로사항 및 해결방안
(1) 애로사항

도료 색상 교환 시간 단축(초기 설비의 운용 Data 부족과 부스 크기의 증가)


(2) 개선결과

운용 Data 확보와 부스 청소용 추가 에어라인 설비 보완으로 해결

구축사진
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공정설명 분체도장은 경화가 필요한 도장 공정으로 약150~170℃의 온도 조건하에서 약 20분~30분간 경화가 일어나며 대류현상과 복사열을 이용한 오븐 가열을 사용함
설비 구축시 고려사항 관리요소 : 온도, 시간

경화 시에 도료에 각종 휘발성물질이 포함되어 있을 수 있으므로 별도의 가스 배출장치가 관리되어야 하며, 청결하게 유지하여야 도막의 표면오염을 방지할 수 있음

경화오븐의 온도, 시간 관리가 중요함

경화 관리요소에 부합하는 설비 구축을 고려해야 함

저탄소·에너지저감 - 저온소부형 전착 및 분체도료

저온소부형 전착 및 분체도료는 일반 전착도료가 160~170℃로 경화되고, 일반분체도료가 180~200℃로 경화되는데 비해 140℃ 이하로 경화시킬 수 있는 전착 및 분체도료를 의미함

기존 소부온도에 비해 낮은 온도로 소부하면 경화구간인 OVEN의 온도를 낮추게 되어 에너지 소모비용을 절감시킬 수 있음

이러한 기술은 기존의 소재로 적용되는 금속 및 철강, 철제류의 소재를 그대로 도장 소지에 사용하면서 그 표면에 적용되는 코팅제품에 적용되는 경화메커니즘을 저온경화가 가능하도록 새로운 화학소재로써 소재업계에서는 기존 공정에 바로 적용할 수 있어 니즈가 매우 높음

다만 저온경화에 따른 도막물성 및 도료 저장 안정성의 저하와 같은 기술적인 어려움을 극복해야 함. 이러한 경화성을 극복하기 위해 열경화가 아닌 자외선을 이용하는 방법들도 제시되고 있음