도금 부연설명

문제점 : Gold 도금 과정에서 펌프의 막힘

자기-구동 도금 펌프의 문제점

Gold Sulfite와 Gold Thiosulfate 용액은 매우 유독한 Gold Cyanide 도금 bath의 대안으로 개발되었습니다. Cyanide가 없는 대체 물질을 사용하는 데 있어서의 중요한 단점은 bath의 안정성을 제어하기가 더 어렵다는 것입니다. 이는 hotspot, dead-zone, extensive shear, rough surface, narrow gap, fissure 등을 피하기 위해 필수적입니다.

자기구동 플라스틱 원심펌프는 이들의 화학적 저항력과 leak-free 설계로 인하여 금속도금에 널리 사용됩니다. 자기구동 펌프에서 원심 rotor는 seal 없이 설계된 펌프 케이스를 통해 자기력만으로 구동됩니다. (Figure 1)

자기-구동 설계 원리의 한계는 회전을 원활하게 하기 위해 일반적으로 carbon, silicon carbide, alumina ceramic 등으로 제작된 윤활 슬라이드 베어링이 필요하다는 것입니다. Gold sulfite와 같은 critical한 도금 용액이 사용될 때 금속이 베어링 표면에서 떨어져 나오는 경향이 있습니다. 궁극적으로 침전물은 고정된 베어링 축과 움직이는 베어링 슬리브 사이의 좁은 틈새를 채웁니다. 고온의 Gold sulfite를 사용한 펌프 테스트에서 모든 자기 구동 펌프는 3주에서 17주 사이에 고장이 났습니다. 모든 경우에서 슬라이드 베어링에 Gold가 달라 붙었고, 궁극적으로 토크(torque)를 증가시켜서 베어링을 손상시켰습니다. Figure 2는 3주 동안 구동한 이후 구동이 멈춰버린 펌프의 베어링과 임펠러를 보여줍니다.

Figure 1 : 자기-구동 펌프의 도해
Figure 1 : 자기-구동 펌프의 도해
Figure 2 : Gold sulfite 약액 구동 3주 후 베어링이 막힌 자기-구동 펌프의 rotor (후면부)
Figure 2 : Gold sulfite 약액 구동 3주 후 베어링이 막힌 자기-구동 펌프의 rotor (후면부)

해결 방안 : Levitronix사의 베어링이 없는 펌프

혁신적인 자기 부상 원심 펌프

Levitronix는 마모나 고장에 민감한 베어링이나 seal이 없는 혁신적인 원심펌프를 개발했습니다. 자기부상의 원리에 기초해서, 펌프의 임펠러는 완전히 밀폐된 케이스의 내부에서 떠있는 상태이고, 모터의 자기장에 의해 구동 됩니다. 임펠러와 케이스 모두 화학물질에 사용 가능한 fluorocarbon 수지 또는 polypropylene으로 만들어 졌습니다. 자석이 내장된 임펠러는 펌프 헤드를 구성하는 외장케이스 내에 위치해 있습니다.

기계적인 베어링을 제거함으로써, 일부의 hotspot의 원인이 될 수 있는 어떠한 기계적인 마찰도 발생하지 않습니다. 게다가, 금속이 침전될 수 있는 어떠한 협소한 공간도 존재하지 않습니다. 또한 낮은 shear force, dead-zone이 없는 펌프 설계와 접액된 부드러운 플라스틱 표면은 금속의 증착을 피할 수 있도록 도와줍니다. (Figure 4)

높은 온도에서 Gold sulfite 용액을 사용한 펌프 테스트에서, Levitronix 펌프는 사실상 6개월 구동 이후에도 금속 증착이 나타나지 않았습니다(Figure 5). 반대로, 자기-구동 펌프를 동일한 조건 하에서 테스트했을 때, 이는 상당히 짧은 구동시간임에도 불구하고 접액되어 있는 펌프의 모든 부품에서 많은 양의 Gold 증착물이 나타났습니다. Gold sulfite와 다른 critical한 화학약품에 있어서 Levitronix 펌프는 뛰어난 구동 지속 시간과 성능을 보여주었습니다. 그럼으로써 Levitronix는 2000개 이상의 반도체 도금용 펌프를 공급한 시장의 리더로 발돋움 하였습니다. 또한 Levitronix 펌프는 nickel, cobalt, ruthenium, rhodium, silver, palladium, platinum 및 기타의 금속도금에 성공적으로 사용되고 있습니다.

Figure 4 : 베어링이 없는 펌프의 단면
Figure 4 : 베어링이 없는 펌프의 단면
Figure 5 : Gold sulfite에서 6개월간 가동한 Levitronix 펌프
Figure 5 : Gold sulfite에서 6개월간 가동한 Levitronix 펌프

컴팩트한 크기와 최고의 신뢰성

가장 작은 펌프

자기-구동 펌프는 본질적으로 전기 모터, 모터와 자기 클러치 사이의 기계적 커플링, 자기 클러치와 펌프 등으로 복잡하게 설계되어 있습니다. 모터, 자기 클러치와 임펠러를 포함한 모든 회전하는 부품들은 각각 독립적인 베어링을 필요로 합니다. 이러한 부품들은 마모되거나 고장이 나게 됩니다.

또한 자기-구동 펌프는 자체의 유압 동력과 비교해도 크기가 큽니다. Levitronix 펌프는 유사한 유압 성능을 보이는 자기-구동 펌프 보다 3-5배 정도 작습니다 (Figure 9 &10). 고도로 집약된 펌프 설계와 기계적 베어링이 없고 큰 부피의 마그네틱 커플링이 없는 모터는 여러분의 도금 설비에 필요한 공간을 크게 감소시킵니다.

막히거나 마모를 발생시키는 기계적 베어링이 없기 때문에, Levitronix 펌프는 손쉽게 접근할 수 없는 위치에도 설치될 수 있습니다. Levitronix 펌프의 높은 신뢰성과 작은 크기는 펌프의 위치 선정을 자유롭게 합니다.

Figure 9 :  Levitronix DuraLev 600과 대표적인 1/3 HP 자기-구동 펌프의 크기 비교
Figure 9 : Levitronix DuraLev 600과 대표적인 1/3 HP 자기-구동 펌프의 크기 비교
Figure 10 : Levitronix DuraLev 600과 대표적인 1/2 HP 자기-구동 펌프의 크기 비교
Figure 10 : Levitronix DuraLev 600과 대표적인 1/2 HP 자기-구동 펌프의 크기 비교