Presentasi Electrochemistry in Metal Industry

ELECTROCHEMISTRY IN METAL INDUSTRYOLEHMOCH. GHULAM ISAQ KHAN(2711100089)GABRIELL ASPRILLA H. (2712100023)FELIX ANDIANA PUTRA(2712100085)IFTITAHUL FARIHA Y.(2712100089)

ELEKTROKIMIA A MM091347

MATERIELECTROWINNINGElectrowinningElectrowinning adalah proses ekstraksi larutan, logam yang umumnya dipakai dalam proses ini adalah timbal, tembaga, emas, perak, seng, aluminium, kromium, kobalt, mangan, dan logam-logam tanah jarang dan alkali. Beberapa logam aktif (yang bereaksi keras dengan air) yang diproduksi secara komersial dengan elektrolisis garam pyrochemical.

Parameter suatu proseselectrowinningdapat dikatakan selesai apabila telah sesuai dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengendapnya logam berharga yang diinginkan di katoda dengan kadar yang tinggi. Hukum Faraday:

dimana,Keterangan:W= berat endapan (gram)Ar= berat atom logam (gram)I= arus yang digunakan (ampere)t= waktu yang digunakan untuk pengendapan logam berharga di katoda (sekon )Z= muatan ionF= konstanta faraday, 96485

ELECTROREFINING ElectrofiningElectrorefining adalah metode untuk memurnikan logam dengan menggunakan elektrolisis. Sebuah arus listrik dilewatkan antara sample dari logam tidak murni dan katoda ketika keduanya direndam dalam larutan yang mengandung kation logam. Logam menanggalkan sampel tidak murni dan disimpan dalam bentuk murni pada katoda.

Proses electrorefining mirip dengan electrolisa hanya saja menjadikan logam campuran sebagai Anoda dan didapatkan logam murni di Katoda. Sedangkan sisa yang ada di anoda disebut dengan Anode Slime.

Biasanya, terdapat 2 metoda yang digunakan :1. Bullion Kadar Ag Tinggi Proses electrorefining adalah proses pertama, dengan prinsip yang sama dengan electrowinning. Tetapi anoda untuk ini adalah Bullion, dan AgNO3 adalah larutan. Perak pada katoda dan emas pada anoda, lalu peleburan dilakukan untuk mendapatkan batangan emas dan perak. Kita harus melakukan elektrolisis untuk mendapatkan kadar 99,99%, dan larutan pada elektrolisis emas adalah Au(Cl)2-.2. Bullion Kadar Au Tinggi Bullion dilebur langsung dengan aliran gas Cl2, gas klorin akan mengambil Au dan kita akan mendapatkan batangan Au dan Ag. Kita juga harus melakukan elektrolisis untuk mendapatkan kadar 99,99%, dan larutan pada elektrolisis emas adalah Au(Cl)2-.ELECTROPLATINGElectroplatingElectroplating adalah proses melapisi suatu permukaan dengan logam, untuk meningkatkan perlindungan atau dekoratif.Logam yang digunakan untuk melapisi, antara lain :Kromium Nikel SengTembaga PerakEmas TimahProses yang terjadiElectroplating adalah proses pelapisan dimana ion logam dalam larutan digerakkan oleh medan listrik untuk melapisi elektroda. Proses ini menggunakan arus listrik untuk mengurangi kation dari bahan yang diinginkan.

Misal pada proses elektroplating dengan tembaga, pada obyek .Reaksi yang terjadi :(A) Cu Cu2+ + 2e (K) Cu2+ + 2e Cu (obyek)

14 Aplikasinya :Elektroplating lapisan tipis timah pada baja untuk menjaga produk makanan.Dimungkinkan untuk melakukan elektroplating pada benda non konduktor seperti kayu, plastik, wax dengan memberi electroless plate *.

* Electroless plate, dilakukan dengan memberi perlakuan dengan larutan yang mengandung Ag(NH3)2+ (aq) dan agen reduksi (glukosa)ELECTROFORMINGElectroformingElektroforming merupakan proses pelapisan layer pada sebuah former, kemudian keduanya dipisahkan dan layer digunakan sebagai cetakan.

FORMERBagian ini diproduksi oleh kulit plating logam ke bentuk dasar, dikenal sebagai Mandrel, yang akan dihapus setelah plating .Proses ini berbeda dari elektroplating karena dalam plating jauh lebih tebal dan dapat eksis sebagai diri mendukung struktur ketika Mandrel akan dihapus.

Proses Pelapisan / ElektroplatingHal-hal penting dalam elektroplating :Layer hasil pelapisan harus halus dan memiliki keebalan yang seragam.Proses elektroplating memilki tingkat efisiensi hampir 100% dan anoda biasanya digunakan sebagai logam yang dilapisi, perubahan komposisi pada larutan plating sangat dihindari.Salah satu faktor pada larutan elektroplating adalah throwing power, yang mengatur bagaimana agar terbentuk lapisan yang seragam.Larutan dengan throwing power yang rendah, akan menghasilkan pelapisan yang tebal pada permukaan , yang menerima sebagian besar akses arus dari anoda, dan pelapisan tipis pada sisi yang lain, yang menerima akses arus terbatas.Untuk menganalisa hal ini digunakan Haring-Blum Cell.Haring Blum CellSumber ArusAAL1L2I1I2KatodaAnoda

Persamaan FieldSkala : 0 (buruk) 100 (baik)ELECTROPOLISHINGElectropolishingElectropolishing , juga dikenal sebagai elektrokimia polishing atau electrolytic polishing ( khususnya di bidang metalografi ), adalah proses elektrokimia yang menghilangkan bahan dari benda kerja logam. Metode ini digunakan untuk memoles , passivate , dan bagian logam Deburr .Hal ini sering digambarkan sebagai kebalikan dari elektroplating. Ini dapat digunakan sebagai pengganti persiapan polishing abrasif halus di microstructural.

Dalam electropolishing, logam dihilangkan per ion dari permukaan yang di-polish.Prinsip yang dipakai pada Electropolishing ini adalah Hukum Faraday mengenai elektrolisis menggantikan pengerjaan kovensional mekanik seperti grinding, milling dll.Logam akan direndam dalam larutan elektrokimia dan logam akan dialiri oleh listrik. Logam akan dijaga sebagai anoda.

Keuntungan ElectropolishingBetter Physical AppearanceEnhanced Mechanical PropertiesBetter Corosion ProtectionEase of CleaningFor Special EffectBetter Physical AppearanceNo fine directional lines from abrasive polishing.Excellent light reflection and depth of clarity.Bright, smooth polish; uniform luster of shaped parts.Enhanced Mechanical PropertiesLess friction and surface drag.Increased production and duty cycles in process equipment. Electropolishing greatly reduces fouling, plugging, scaling and product build-up.Surface retains the true grain structure and properties of the bulk metal.Fatigue strength is not reduced. Electropolishing allows the true fatigue strength of a part to be accurately determined.Higher fatigue strength can be promoted by particle-blasting the surface to reintroduce compressive stress without losing electropolishing's advantages.Stress-relieving of the surface.Reduces galling of threads on stainless and carbon steel and other alloys.Better Corrosion ProtectionElectropolishingyields maximum tarnish and corrosion resistance in many metals and alloys. Stainless steel contains metallic and non-metallic inclusions, which are unavoidably included during manufacture. Mechanical polishing not only fails to remove inclusions, but also tends to push them further into the surface and even increase them by further pick-up of abrasive materials. These inclusions eventually can become points of corrosion.Ease of CleaningSubstantially reduces product contamination and adhesion due to the microscopic smoothness of an electropolished surface (much like a glass surface).Decreases cleaning time. Electropolished surfaces can be effectively hydroblasted in less time and with less pressure. Some companies report that electropolished process equipment surfaces have reduced cleaning time by more than 50 percent.Improves sterilization and maintenance of hygienically clean surfaces for food, drug, beverage and chemical processing equipment.Provides bestpassivation of stainless steel. Unipotentializes stainless steel with the oxygen absorbed by the surface, creating a monomolecular oxide film.Decarburizes metals.Removes cold-worked metal oxides.For Special EffectsSimultaneously deburrs as it polishes.Radiuses or sharpens edges, depending on racking position.Polishes areas inaccessible by other methods.Reveals flaws in metal surfaces undetectable by other means. Electropolishing is one of the most effective inspection tools for judging metal surfaces.Provides a correct and reproducible microhardness on the metal surface.Increases magnetism of parts by approximately 20 percent.Allows micromachining of metal and alloy surfaces.Processes large numbers of parts simultaneously.Enables metal to be formed with fewer passes and annealing steps.

25Metal yang biasanya menggunakan Electropolishing304 Stainless Steel316 and 316 L Stainless Steel400 Series Stainless Steels17-4 pHMP35NNitronic 60Elgiloy2205 Duplex Stainless SteelOther Duplex Stainless Steels

Metal LainnyaLow and High Carbon SteelsTool SteelsHigh Temperature Alloys (Molybdenum, Nimonic, Waspaloy, Tungsten)AluminumTitaniumCopperKovarCupronickelInconelBrassColumbiumBronzeLeaded Steel (Low-Lead)Nickel SilverBerylliumMonelVanadiumHastelloyTantalumBeryllium CopperSilver and Gold

Electropolishing yang baik harus menghindari Hal hal berikut"Frosting"Streaks or StainsOrange PeelShadowsWater SpotsErosionIrregular PatternsPitted SurfacesPebbly Surfaces

ELECTROPAINTINGElectropaintingMerupakan proses painting yang digunakan di industri untuk melapisi komponen logam yang lebar.

Biasanya digunakan pada sektor automotive.

Biasanya disertai dengan berbagai tahap seperti tahap cleaning dilanjutkan dengan phosphate conversion coating untuk meningkatkan sifat tahan korosi. Setelah itu barulah proses electropainting berjalanTahap-tahapAlkali CleanerWater rinseRefiner rinseZinc phosphate pre-treatmentWater rinseDe-mineralised water rinseElectropainting3 stage ultra-filtration rinseCuringBiasanya dilakukan dengan merendam komponen ke dalam electro paint bath lalu mengalirinya dengan arus listrik tertentu sehingga menghasilkan medan listrik.Biasanya Material dipasang pada muatan positive.ELECTROCHEMICAL MACHINEElectrochemical MachineElectrochemical machine adalah sebuah metode untuk menghilangkan logam dengan proses elektrokimia .Metoda ini biasanya digunakan untuk produksi massal dan digunakan untuk material yangsangat kerasdan yang sulit untuk mesin menggunakan metode konvensional tetapi penggunaan terbatas pada bahan konduktif listrik.ECM dapat memotong sudut kecil atau yang memiliki kontur rumit atau rongga dalam logam.

Dalam proses ECM, katoda ( sebagai alat) yang maju ke anoda ( sebagai benda kerja). Elektrolit bertekanan diinjeksikan pada temperatur yang diatur ke daerah yang sedang dipotong. Seperti elektron menyeberangi jarak bahan dari benda kerja yang dipisahkan, sebagai bentuk alat bentuk yang diinginkan dalam benda kerja. Cairan elektrolit membawa pergi hidroksida logam yang terbentuk dalam proses.

35 Elektrolit yang digunakan dalam mesin elektrokimia :Natrium klorida ( NaCl ) dengan konsentrasi 20 % - untuk paduan besi ( misalnya Baja dan besi cor dan paduan kobalt .Natrium nitrat ( NaNO3 ) - untuk paduan besi .Asam klorida ( HCl ) - untuk paduan Nikel .Campuran natrium klorida ( NaCl ) dan asam sulfat ( H2SO4 ) - untuk paduan nikel .Campuran 10 % asam fluorida ( HF ) , 10 % asam klorida ( HCl ) , asam nitrat 10 % ( HNO3 ) - untuk paduan Titanium .Natrium hidroksida ( NaOH ) - untuk tungsten karbida (WC ) .

36

ELECTROCHEMICAL GRINDINGElectrochemical GrindingMengkombinasikan ECM dengan conventional grinding. Wheel untuk proses abrasi merupakan rotating cathode dan berisi abrasive particle (putaran wheel 1200-2000 m/min). Abrasive mempunyai 2 fungsi:Sebagai insulator antara wheel dan workpiece (agar tidak short circuit)Memindahkan hasil abrasi dari permukaan workpiece

Proses abrasi lebih dihasilkan oleh electrolytic action daripada abrasive actionECG sesuai untuk milling, grinding dan sawing

Elektrolit untuk ECG

Elektrolit yang paling efisien untuk paduan besi , nikel , dan kobalt adalah natrium klorida , tetapi larutan garam ini belum tentu secara keseluruhan terbaik karena masalah korosi dapat cukup parah dan kontrol toleransi dapat mengganggu . Bagi kebanyakan paduan dan tungsten karbida , formulasi elektrolit terbaik mengandung natrium nitrat sebagai bahan aktif , dengan karat inhibitor dan kelat - agen aditif . Sodium formulasi klorida merekomendasikan hanya untuk titanium , zirkonium , dan columbium .

Rumus Alkaline , seperti natrium karbonat - natrium hidroksida yang direkomendasikan untuk tungsten dan molybdenum . Logam elektrokimia reaktif , seperti tembaga atau perak , alasan terbaik dengan elektrolit lemah seperti natrium nitrit .

Biasanya elektrolit dirumuskan sekitar 120-240 g / L. Suhu elektrolit biasanya dipertahankan antara 30-45 C ; tekanan yang digunakan untuk memompa cairan adalah sekitar 35-70 KPa . Filtrasi dari elektrolit penting ; filtrasi 50-100 mm cukup .

TERIMA KASIH