TEORI PELAPISAN
-
Upload
widodo-pangestu -
Category
Documents
-
view
93 -
download
9
description
Transcript of TEORI PELAPISAN
BAGIAN I:
PRA INSTRUKSIONAL
Topik ini merupkan topik ke dua dalam matakuliah perlakuan panas dan permukaan.
Pembahasan pelapisan logam, dalam paket pembelajaran ini, difokuskan untuk electroplatting.
Sedangkan pelapisan logam dengan cara lain dibahas secara garis besar.
A. KOMPETENSI YANG INGIN DICAPAI
Setelah mengikuti perkuliahan ini, mahasiswa diharapkan memahami konsep, prinsip, dan
prosedur pelapisan logam degan cara electroplattin, memiliki sikap kehati-hatian, kecermatan,
dalam melakukan praktik, serta memiliki kemauan untuk terus belajar dalam upaya
mengembangkan pengetahuan topik ini.
B. STRATEGI PEMBELAJARAN
Perkuliahan matakuliah pelapisan logam mengikuti pendekatan yang mengacu berbasis
projek. Aktivitas belajar matakuliah ini dirancang sebagai berikut:
Tabel 1. Skenario Pembelajaran
Tahap Belajar
Aktivitas Belajar Tujuan Belajar Alokasi Waktu
Definisi tujuan proyek
Presentasi konsep perlakuan panas oleh dosen
Memahami konsep pelapisan 2 JS
Diskusi untuk melakukan negosiasi makna tentang konsep, prinsip, dan prosedur pelapisan.
Mamapu mengemukakan argumen
Melakukan negosiasi makna
4 JS
Perencanaan proyek
Diskusi untuk menentukan jenis pelapisan yang akan dilakukan
Menyikapi perbedaan pendapat Bersepakat untuk menentukan
ragam pelapisan yang akan dikerjakan
2 JS
Membentuk kelompok Bersepakat untuk menerima anggota kelompoknya masing-masing
2 JS
Pengerjaan Praktik electroplatting Bekerja secara mandiri 10 JS
1
proyek sesuai dengan topik yang telah ditentukan
Bekerjasama dengan orang atau kelompok lain yang berbeda
Dapat electroplatting dengan prosedur yang benar.
Dapat mengukur hasil electroplatting dengan prosedur yang benar
Dapat membahas hasil perlakuan panas berdasarkan pengujian hasil
Presentasi proyek
Memepresentasikan hasil electroplatting oleh setiap kelompok
Mampu mengkomunikasikan hasil kerjanya kepada orang lain
Mampu mempertahankan argumen sesuai yang dideskripsikan dalam hasil praktik electroplatting
Dapat mengakomodir koreksi dan masukan dari pihak lain
6 JS
Evaluasi proyek dan refleksi
Mengkomunikasikan hasil evaluasi proses dan hasil pembelajaran oleh dosen
Mengevaluasi hasil belajarnya sendiri dan orang/kelompok lain oleh mahasiswa
Menerima informasi tentang hasil evaluasi proses dan hasil pembelajaran oleh dosen
Memiliki kemauan untuk mengevaluasi hasil belajarnya sendiri dan orang/kelompok lain oleh mahasiswa
Memiliki sikap bersedia untuk mengoreksi hasil kerjanya sendiri
Memiliki sikap untuk dikoreksi orang lain
Dapat menghubungkan hail belajar mahasiswa dengan struktur pengetahuan yang ipernah dpelajari sebelumnya dan yang akan diperlajari
4 JS
Paket belajar ini dilengkapi dengan BUKU KERJA, sebagai salah satu dokumen hasil
belajar.
C. EVALUASI
Aspek yang dinilai meliputi kognitif, sikap, dan skill. Paparan aspek yang dinilai tersebut
adalah sebagai berikut:
2
Tabel 2 Aspek yang Dievaluasi
No.Aspek Affektif(Bobot 30%)
Aspek Kognitif(Bobot 40%)
Aspek Skill(Bobot (30%)
1. Keberanian mengemukakan pendapat
Pemahaman terhadap materi pembelajaran
Praktik penggunaan alat
2. Kemampuan mempertahankan argumen
Paparan prosedur, Penerapan prosedur perlakuan panas
3. Orsinalitas argumen Pemaparan hasil,
4. Sikap akomodatif terhadap masukan dari orang lain
Paparan tujuan
5. Kesiapan untuk dikoreksi orang lain
Paparan Pembahasan
6. Kerjasama Paraparn Rekomendasi)
7. Kemandirian dalam bekerja
8. Kemauan untuk mencari informasi dari sumber belajar
9. Kemampuan mengemukakan ide yang tidak lazim namun mengacu pada penyelesaian masalah (kreativitas)
10. Kontribusi dalam penyelesaian masalah
11. Kehati-hatian dalam menggunakan peralatan
3
BAGIAN II:IKTISAR MATERI
Ikhtisar materi pelapisan logam ini menguraikan tentang teori dasar pelapisan logam.
Pembahasan difokuskan pada pelapisan logam dengan bantuan arus listrik (electroplatting),
sedangkan pelapisan logam dengan cara selain electroplating dibahas secara garis besar dan
konseptual.
A. PELAPISAN DENGAN BANTUAN ARUS LISTRIK (ELECTROPLATTING)
Pelapisan logam adalah metode pelapisan permukaan suatu logam menggunakan logam
lain. Tujuan pelapisan logam adalah untuk proteksi dan/atau dekorasi. Proteksi artinya,
melindungi permukaan logam dari pengaruh lingkungan di sekitarnya, misalnya korosi, atau
melindungi permukaan logam terhadap gesekan material lain tang saling bersinggungan.
Pelapisan logam dikelompokkan menjadi empat macam cara, meliputi:
1. PENCELUPAN PANAS (HOT DIPPING)
Pencelupan panas adalah proses pelapisan permukaan logam dengan logam pelindung dengan
cara pencelupan. Logam induk yang akan dilapisi dicelup ke dalam bak yang berisi cairan logam
pelapis. Ikatan antara logam induk (yang dilapisi) dengan logam pelapis akan terbentuk, sehingga
dapat melapisi logam induk.
Pengaturan ketebalan logam pelapis di permukaan logam induk sulit dilakukan. Bagian
bawah logam induk akan terbentuk lapisan logam pelapis yang lebih tebal, sedangkan di bagian
atas terjadi sebaliknya. Meskipun demikian, selurh permukaan logan dapat dilapisi dengan baik.
Satu hal yang perlu diperhatikan dalam pelapisan cara ini adalah logam induk harus memiliki
titik lebur lebih tingi dinading logam pelapisnya.
2. SEMENTASI (CEMENTATION)
Pelapisan smentasi dilakukan dengan cara mengguling-gulingkan logam induk ke dalam
campuran logam pelapis dan fluks yang tepat pada suhu tinggi. Mekanisme pelapisan terjadi
akibat terjadinya defuse atom logam pelapis ke dalam logam (melalui) permukaan logam induk.
4
3. SEMPROTAN METAL (METAL SPRY)
Proses ini dilakukan dengan cara menyemprotkan serbuk logam pelapis. Piston
bertekanan menggunakan udara, oksigen dan gas pembakar. Logam pelapis ditiupkan ke
permukaan logam induk dengan kecepatan dan temperature tinggi hingga titik lelehnya. Logm
pelapis yang keluar dari piston semprot berbentuk serbuk halus dan panas yang akan
menemelpada permukaan logam yang dilapisi. Hasilnya, berupa logam pelindung yang berpori,
namun menempel dengan kuat dengan ketebalan yang dapat diatur.
4. PELAPISAN DENGAN BANTUAN ARUS LISTRIK (ELECTROPLATTING)
Proses palapisan dengan bantuan arus listrik menggunakan mekanisme elektrolisis yang
melibatkan dua elektroda (anoda dan katoda) yang dialiri arus listrik searah. Elektroda yang
dihubungkan dengan kutp positip (+) disebut anoda, sedangkan elektroda yang dihubungkan
dengan kutup negatip (-) disebut katoda. Pelapisan dengan bantuan arus listrik ini dibedakan
menjad dua, yakni pelapisan katodik dan anodik.
a. Pelapisan Katodik
Pelapisan katodik adalah pelapisan logam yang menempatkan logam induk (yang dilapisi)
pada kutup negatip (-) atau katoda dan logam pelapis pada kutup positip (+) sebagai anoda.
b. Pelapisan anodik
Pelapisan katodik adalah pelapisan logam yang menempatkan logam induk (yang dilapisi)
pada kutup positip (+) atau anoda dan logam pelapis pada kutup negatip (-) sebagai katoda.
5
BAGIAN III:PELAPISAN LOGAM DENGAN BANTUAN ARUS LISTRIK
(ELECTROPLATTING)
Pembahasan electroplating difokuskan pada tiga subtopik, yakni (1) mekanisme
elektrolisa dalam pelapisan logam, (2) potensial elektroda, (3) pelapisan katodik, dan (4) pelaisan
anodik.
A. POTENSIAL ELEKTRODA
Beda potensial, dimaknai sebagai energi yang diperlukan unsur untuk menguraikan ion-
ionnya. Potensial elektroda dapat diukur berdasarkan perbedaan potensial unsur tertentu terhadap
hidrogen. Jika diekspose dlam elektrolit, unsur yang memiliki beda potensial besar cenderung
menjadi katoda (acceptor ion). Sebaliknya, unsur yang memiliki beda potensial elektroda rendah
cenderung menjadi anoda (donor ion). Ilustrasi pengukuran perbedaan elektroda tersebut adalah
sebagai berikut:
-0,44 V
H+ H+ Fe+ H+ H2 Fe+ H+
H+ H+ H2 Fe+
Gambar 1 Beda Potensial Fe terhadap H
6
Fe2+
+2e-
-------
--------
Berdasarkan hasil pengukuran tersebut, maka diperoleh data sebagai berikut:
Tabel 3 Beda Potensial Unsur
No. Reaksi UnsurPotensial Elektroda
(V)1 Au = Au 2+ + 2e +1,50
2 2H2O = 02 + 2 H2O + 4e +1,23
3 Pt = Pt4+ + 4e +1,20
4 Ag = Ag+ + e +0,80
5 Fe = Fe3+ + 3e +0.77
6 Cu = Cu2e + 2e +0,34
7 H2 = 2H+ + 2e 0,00
8 Pb = Pb 2+ + 2e -0,13
9 Sn = Sn2+ + 2e -0,14
10 Ni = Ni2+ + 2e -0,25
11 Fe = Fe2+ + 2e -0,44
12 Cr = Cr2+ + 2e -0,74
13 Zn = Zn2+ + 2e -0,76
14 Al = Al3+ + 3e -1,66
15 Mg = Mg2+ + 2e -2,36
16 Na = Na2+ + 2e -2,71
17 K = K+ + e -2,92
18 Li = Li+ + e -2,96
B. PELAPISAN KATODIK
Pelapisan katodik adalah pelapisan logam yang menempatkan logam induk (yang dilapisi)
pada kutup negatip (-) atau katoda dan logam pelapis pada kutup positip (+) sebagai anoda.
7
1. MEKANISME ELEKTROLISA DALAM PELAPISAN KATODIK
Larutan elektrolit asam, garam, alkali, yang dicampur dengan air murni akan terjadi
peristiwa elektrolisa, salah satunya adalah ionisasi, yakni terurainya elekron menjadi ion positip
(kation) dan ion negatif (anion). Ada dua macam reaksi dalam mekanisme ionisasi pelapisan,
yakni reaksi katodik dan anodik, yang keduanya merupakan kebalikan. Untuk menjelaskan
mekanisme ionisasi dalam pelapisan dan korosi lazim digunakan kedua mekanisme tersebut.
a. Reaksi dalam Proses Elektrolisa dalam Pelapisan Katodik
Reaksi katodik utama dalam proses pelpisan katodik pada logam adalah merupakan reaksi
elektrolisa, diuraikan sebagai berikut:
Pelapisan elektro : M+ + ne M
Generasi hidrogen : 2H+ + 2e H2
Dekomposisi air : 2H2O + 2e H2 + 2 (OH) -
Pembentukan hidroksil : O2 + 2H2O + 4e 4(OH) -
Pembentukan air : O2 + 4H+ 4e 2H2O
Berikut adalah ilustrasi masing-masing reaksi katodik tersebut:
1) Pelapisan Elektro
Mekanisme pelapisan elektro diilustrasikan sebagai berikut:
8
_
M+ mM M+
M
elektrolit
Gambar 2 Pelapisan Elektro (M+ + e M)
2) Generasi Hidrogen
Mekanisme generasi hidrogen adalah proses pembentukan H2. Mekanisme pembentukan
H2 diilustrasikan sebagai berikut:
__
H2
H+
H+
H+
H2SO4 H+ + SO4-
Gambar 3 Generasi Hidrogen ( 2H+ + 2e H2 )
3) Dekomposisi Air
9
M
eeee
M +
–
– _ _ _
Dekomposisi air adah mekanisme penguraian air, diilustrasikan sebagai berikut:
+ _
H++ + 2e H2 2(OH) + H2
Gambar 4 Dekomposisi Air (2H2O + 2e H2 + 2(OH) - )
d) Pembentukan Hidroksil
Pembentukan hidroksil adalah roses pembentukan molekul (OH), yang mekanismenya
diilustrasikan sebagai berikut:
+
O2
4 (OH)
Gambar 5 Pembentukan Hidroksil (O2 + 2H2O + e 4(OH)
e) Pembentukan Air
10
M +
e e
–
–__H2O H2O
M +
–
–__
H2O H2O
H2OH2O
Proses ini adalah pembentukan air, yang mekanismenya diilustrsikan sebagai berikut:
O2
2 H2O
Gambar 6 Pembentukan Air (O2 + 4H+ + 4e 2H2O)
Dalam peristiwa reaksi tersebut, reaksi kaoda (logam yang dilapisi/penerima ion) identik
dengan pelapisan, sedangkan reaksi anoda (logam yang dilapisi/melepaskan ion) identik dengan
korosi.
Untuk keperluan komersial, maka tidak hanya mengandalkan ion negatif dari reaksi katodik
tersebut, tetapi dipasangkan ‘POMPA ELEKTRON’, yakni sumber arus searah. Ilustrasinya
adalah sebgai berikut:
POMPA ELEKTRON
11
M +
–_ –__
H2 H2
H2 H2
+ -
Cu2+
Cu2+
Cu SO4 Cu2+ + SO4 - Cu 2+ + 2e Cu
Gambar 7 Mekanisme Pelapisan Fe dengan Cu dengan Sumber Arus Searah sebagai ’Pompa Elektron’
Larutan elektrolit yang diuraikan dalam ikhtisar materi ini dimaksudkan untuk keperluan
penjelasan migrasi ion material pelapis (donor) ke material yang dilapisi (acceptor). Dalam
praktik, komposisi larutan untuk keperluan pelapisan sebenarnya lebih kompoleks. Meskipun
demikian, kompleksitas larutan elektolit, dalam praktik sebenarnya, tetap berprinsip pada larutan
asam, alkali, dan garam dari logam donornya. Secara umum, dalam instalasi pelapisan dengan
elektro memerlukan:
a) Larutan garam dari logan donor
b) Asam penguat
c) Larutan untuk maintenance larutan
d) Air murni
e) Anoda (logam donor)
f) Katoda (logam acceptor)
g) Bak (batch) dari material isolator
h) Sumber arus searah
Karakeristik instalasi pelapisan sangat menentukan hasil. Karakteristik tersebut ditentukan
oleh parameter pelapisan sebagai berikut:
a) Voltase listrik
12
Cu
Fe–_–____
b) Arus listrik
c) Keasaman larutan (besaran pH terukur)
d) Viskositas larutan
e) Temperatur larutan
f) Tingkat kemurnian logam donor ion
g) Kualitas pengerjaan pendahuluan logam acceptor ion
Besaran parameter pelapisan ini tergantung pada logam pelapis dan yang dilapisi.
Penjelasan dan prosedur praktis tentang beberapa metode pelapisan diuraikan dalam buku
tersendiri (pengembangan materi buku ini).
Dalam praktik, reaksi katodik ini digunakan untuk pelapisan krom (Cr), nikel (Ni), Cu, dan
sebagainya.
2. JENIS ANODA
Ada dua macam anoda dalam pelapisan logam dengan listrik, yakni anoda habis dan tidak
habis. Anoda habis adalah anoda yang ion-ionnya diserahkan kepada katoda, sedangkan anoda
tidak habis adalah anoda yang ion-ionnya tidak diserahkan kepada katoda. Anoda habis akan
menyebabkan anoda logam anoda twrkikis, sedangkan larutan elektrolit tidak kehilangan unsur
logam pelapis, selama anoda masih ada.
Anoda tidak habishabis akan menyebabkan unsur logam pelapis dalam larutan elektrolit,
karena logam pelapis diambil dari larutan elektrolit.
3. MEKANISME PELAPISAN KATODIK PADA LOGAM
Pelapisan katodik pada logam ada yang menggunakan cara anoda habis ada yang
menggunakan anoda tidak habis. Pelapisan besi dengan nikel (Ni) merupakan contoh pelapisan
katodik yang menggunakan anoda habis. Ilustrasi instalasi pelapisan dengan anoda habis adalah
sebagai berikut:
+ _
13
Ni2e
Fe–_–____
Ni2+
Ni2+ Ni
Ni2+ SO42e Ni2+ + 2e Ni
Gambar 8 Anoda Habis
Pelapisan besi (Fe) dengan Cr merupakan contoh pelapisan anodik yang menggunakan
jenis anoda tidak habis. Ilustrasi instalasi pelapisan yang menghunakan anoda habis adalah
sebagai berikut:
14
Cu
Fe–_–____
+ _
Cr2+
Cr2+ Cr
Cr2+
Cr2+
CrSO4 Cr2+ + So42e
Gambar 9 Anoda tidak Habis
3. PELAPISAN KATODIK DALAM PRAKTIK
Pelapisan logam dengan listrik memanfaatkan reaksi katodik seperti yang telah diuraikan
sebelumnya. Dalam pelapisan logam, logam yang dilapisi bertindak sebagai kaotoda, sebaliknya
logam pelapisnya sebagai anoda.
Tahap proses pelapisan katodik mliputi persiapan permukaan (surface treatment),
pelapisan (electroplatting) diteruskan dengan stabilisasi lapisan (sealing), dan pengeringan
( dying). Ilustrasi tahap proses tersebut adalah sebagai berikut:
Gambar 10 Tahap Proses Katodik Electroplatting
a. Pengerjaan Pendahuluan (Persiapan Permukaan)
15
surface treatmen
t
Electroplatingbatch
Sealing Dying
Pengerjaan pendahuluan atau yang sering disebut persiapan benda kerja sangat (suface
treatment) menentukan hasil pelapisan (electroplatting). Setiap metode pelapisan logam dengan
listrik selalu diperlukan persiapn benda kerja.
Ada tiga macam permukaan benda kerja, yakni permukaan apa adanya (is it is), permukaan
bersih, dan permukaan murni. Permukaan apa adanya adalah permukaan benda kerja seperti
aslinya, yang masih memerlukan pengerjaan lebh lanjut. Permukaan bersih adalah permukaan
benda kerja yang mesih mengandung lemak, minyak, dan/atau oksida. Permukaan murni adalah
permukaan benda kerja yang bebas dari pengotor oksida (karat, cat, dan sebagainya), lemak, dan
lemak. Pelapisan memerlukan permukaan bendakerja yang murni agar dapat dialiri ion dari
logam donor.
Persiapan benda kerja tersebut, secara prinsip, adalah sebagai berikut:
1) Menghilangkan karat, cat, atau pengotor sejenisnya dari permukaan logam untuk
menghasilkan permukaan bersih.
Permukaan bersih dapat dihasilkan dengan cara mekanik, misalnya denga pemesinan,
mengikir, menggerinda, mengamplas, dan seagainya.
2) Menghilangkan pengotor lemak (Degreasing)
Pengotor lemak pada permukaan logam tidak dapat dihilangkan dengan mekanik, tetapi
menggunakan larutan kimia. Larutan kimia yang lazim digunakan adalah asam slfat (H2SO4).
3) Menghilangka pengotor oksida (Etching)
Oksida, misalnya Al2O3 menmiliki ikatan tang kuat dengan permukaan logam, sehingga
diperlukan asam kuat untuk menghilangkannya. Pengotor oksida dapat dihilangkan dengan asam
kuat, yakni soda api (NaOH).
4) Membersihkan becak hitam akibat reaksi kimia (Desmuting)
Hasil etching biasanya menyisakan warna agak hitam dan ercak hitam dipermukaannya,
sehingga perlu diersihkan. Bercak hitam ini dapat dihilangkan dengan larutan asam nitrat
(HNO3). Sehingga, prinsip layout persiapan permuakaan adalah sebagai berikut:
16
Larutan untuk menghilangkan minyak
dan lemak(degreasing)
Larutan untuk menghilangkan oksida
(Etching)
Larutan untuk menghilangkan bercak
hitam akibat reaksi kimia
(Desmuting)
Pembersihan
mekanis
Ke batch
Rinsing
Rinsing
Rinsing
Gambar 11 Prinsip Pesiapan Permukaan Benda Kerja
Setiap tahap pembersihan permukaan, benda kerja dibersihkan (rinsing) dengan air suling
(aquades)
Prinsip ekspos pelapisan logam dengan eleketro (electroplating batch) diilustrasikan
dalam gambar 8 berikut:
Listrik arus searah
17
+ -
Larutan elektolit
Gambar 12 Prinsip Instalasi Pelapisan Logam dengan Elektro
Instalasi pelapisan logam dengan eleketro diilustrasikan dalam gambar 8 berikut:
Listrik arus searah
Pemanas + - kompresor
Larutan elektolit
Gambar 13 Instalasi Pelapisan Logam dengan Elektro
18
Logam
pelapis
Logam yang
dilapisi
Logam pelapis
Logam pelapis
Logam yang
dilapisi
Logam pelapis
Komponen dalam instalasi pelapisan terdiri dari:
1. Logam yang dilapisi (Katoda)
2. Logam pelapis (Anoda)
3. Larutan elektrolit
4. Sumber listrik arus searah
5. Kompresor
6. Pemanas
7. Bak
4. KOMPOSISI ELEKTROLIT
Bagia ini akan menyajikan komposisi elektrolit untuk pelapisan nikel (Ni) dan krom (Cr)
yang lazim digunakan industri pelapisan. Namun demikian industry pelapisan juga akan mengacu
pada produk material komponen larutan yang ditawarkan oleh pembuatnya. Setiap jenis kompoen
yang ditawarkan produsen industry kimia memiliki parameter yang berbeda.
5. KOMPOSISI ELEKTROLIT UNTUK PELAPISAN BESI (Fe) DENGAN NIKEL (Ni)
Berikut ini disajikan komposisi larutan untuk pelapisan dengan nkel (Ni) dengan material
komponen larutan yang diproduksi oleh Oxy MetalFinishing International USA, sebagai berikut:
a. The Udylite Magnum S Bright Nickel
The Udylite Magnum S menawarkan larutan elektrolit untuk pelapisan dekoratif dengan
nikel, isalnya untuk jam tangan, furniture, asesories otomotif dan sebagainya dengan komposisi
sebagai berikut:
19
Tabel 4 Komposisi Larutan Elektrolit untuk Pelapisan Nikel berbasis Produk Jenis The Udylite Magnum S Bright Nickel dari Udylite USA
Nama Komponen Larutan/Parameter
Komposisi
Standar MaksimumNikel sulfat (NiSO4. H2O) 225 –375 g/l
(30—500nz/gal)300 g/l (40 onz/gal)
Nikel clorit (NiCl2. H2O) 60--135 g/l (8—81 onz/gal) 83 g/l (11 onz/gal)Asam Borik (H3BO3) 41--50 g/l (41—50 onz/gal) 45 g/l (6 onz/gal)Brightener 63 2—4% volume 2,5% volumeBrightener 41 0,8—1.5% volume 12% volumeBrightener magnum 0,1—4% volume Sesuai kebutuhanWA 62-A 0,1—0,5% volume 0,2% volumepH 3,5—4,4 4,0Temperatur 49—600 C (120—1400 F) 540 C (1300 F)Agitasi udara 1—2 cfm per feet
persegiluasan permukaan larutan
Ventilasi Ventilasi tank diperlukan
b. The Efco Udylite N2E
The Efco Udylite N2E adalah produk elektrolit yang bebasi belerang dan sesuai untuk
melapiskan nikel pada tembaga, kuningan baja, dan sebagainya. Komposisi dan kondisi oprasi
dari larutan tersebut adalah sebagai berikut:
Tabel 4 Komposisi Larutan Elektrolit untuk Pelapisan Nikel berbasis Produk Jenis The Efco Udylite N2E dari Udylite USA
Nama Komponen Larutan/Parameter
Komposisi
Nikel sulfat (NiSO4. 6H2O) 48 onz/galon 300 g/l Nikel clorit (NiCl2. 8H2O) 7,5 onz/galon 473 g/l Asam Borik (H3BO3) 65 onz/galon 40 g/l Brightener 2N 0,5 pint/100 galon 0,625 ml/lBrightener E 1 pint/100 galon 1,25 ml/lNon Pitter No. 22-C 4 pint/100 galon 5,0 ml/lNon Pitter No. 62 2 pint/100 galon 2,5 ml/lRapat arus 20—50 Amp./feet persegi 2,2—5,6 Amp./dm2Temperatur 130—1500 F 540 –660 C
20
pH 3,5—4,5 Max. 4,0Agitasi udara 1—2 cfm per feet persegiluasan
permukaan larutanVentilasi Ventilasi tank diperlukan
6. KOMPOSISI LARUTAN ELEKTROLIT UNTUK PELAPISAN DENGAN KROM (Cr)
a. Cromylite K-15
Metal Industry Asia menawarkan Cromylite K-15 untuk pelapisan logam dengan krom (Cr)
dengan komposisi elektrolit sebagai berikut:
Tabel 4 Komposisi Larutan Elektrolit untuk Pelapisan dengan Krom (Cr) berbasis Produk Jenis The Efco Udylite N2E dari Metal Industry Asia Udylite USA
Nama Komponen Larutan/Parameter
Komposisi
Asam kromat 175 g/l 120—300 g/l
Cromylite KAT 15 4,25 g/lAsam sulfat 0,7 g/l 0,6—1,2 g/l Asam cromat/asam sulfat 250 : 1 250 : 1 Tegangan permukaan 40 dyne/mZeromist regular 2,5 g/lTemperatur 280 C 20—320 CRapat arus katoda 6 Amp./dm2 2 –20 Amp./dm2Rapat arus anoda 10 Amp./dm2 5—15 Amp./dm2Agitasi Agitasi udara sangat rendah
b. The Cromylite K-35
Metal Industry Asia menawarkan Cromylite K-15 untuk pelapisan logam dengan krom
(Cr) dengan komposisi elektrolit sebagai berikut:
21
Tabel 4 Komposisi Larutan Elektrolit untuk Pelapisan dengan Krom (Cr) berbasis Produk Jenis The Cromylite K-35 dari Metal Industry Asia Udylite USA
Nama Komponen Larutan/Parameter
Komposisi
Asam kromat 270 g/l
Asam sulfat 1,63 g/lAsam cromat/ asam sulvat 165 : 1Temperatur 460 C (1150 F)Rapat arus 16,0—21,5 Amp./dm2
(150—200 ASF)Zero-Mist HT-Make up 0,6 g/l (6 lbs/100 galon)
C. PELAPISAN ANODIK PADA LOGAM
Pelapisan katodik adalah pelapisan logam yang menempatkan logam induk (yang dilapisi)
pada kutup positip (+) atau anoda dan logam pelapis pada kutup negatip (-) sebagai katoda. Salah
satu contoh pelapisan anodic adalah anodasi (anodizing) pada aluminium (Al). Namun demikian,
logam yang akan dilapisi tidak dimaksudkan untuk dikorbankan, tetapi agar terbentuk oksida
logam pelapis dipermukaannya. Oksida pada permukaan logam ini memiliki pori-pori yang
halus, sehingga dapat dikerjakan lebih lanjut.
1. JENIS LARTAN DALAM ANODASI
Ada tiga jenis anodasi pada logam, yakni:
a. Anodasi dengan Asam Kromat (Cromic Acid Anodizing/CAA)
Anidasi ini menggunakan asam kromat sebagai elektrolit, dengan logam pelapis krom,
sehingga pada permukaan logam dapat terentuk oksida krom. Ketealan lapisan antara 0,5 sampai
dengan 2,5 mikron. Banyak digunakan untuk perlengkapan militer seagai fungsi dekoratif.
b. Anodasi Asam Sulfat (Sufuric Acid Anodizing/SAA)
Anodasi tie inipaling banyak diterapkan. Asam elektrolit yang digunakan adalah asam
sulfat (H2SO4). Hasil anodising adalah lapisan oksida logam yang dilapisi. Warna yang
dihasilkan cukup baik, tahap korosi dan agak keras. Biasanya digunakan untuk kebutuhan
arsitektur, aerospace, komponen otomotif, dan komputer.
22
c. Anodasi Lapaisan Keras (Hard Coating Anodizing/HCA)
Pada anodasi tipe ini eletrolit berupa larutas asam sulfat dengan konsentrasi tinggi dengan
temperatur lebih rendah dibanding tipe SAA. Hasil anodasi ini adalah permukaan keras, wana
tidak mudah pudar, tahan korosi, tahan abrasi.
Logam yang dapat dilakukan anodasi adalah logam yang dapat mementuk oksida,
misalnya aluminium, niobium, tantalium, titanium, tungsten, dan ziconium. Sedangkan katodanya
bisa berupa logam lain, misalnya tembaga, aluminium, emas, perak, dan sebagainya.
3. REAKSI ANODIK
Reaksi anodik merupakan kebalikan dari reaksi katodik. Dalam reaksi katodik, logam
yang dilapisi ditempatkan pada kutup positip (anoda), sehingga logam tersebut akan teroksidasi.
Reaksi-reaksi elektrolit lainnya seperti reaksi katodik. Reaksi ini banyak digunakan dalam proses
anodizing. Pada reaksi ini masa logam yang bertindak sebagai katoda tidak berkurang.
Contoh dari reaksi anodik adalah pada anodizing aluminium, sebagai berikut:
Dalam elektolisa terjadi
2Al 2Al3+ + 6e
2Al3+ + 3O2 Al2O3
O2 diperoleh dari reaksi terbalik 2H2O O2 + 4H+ + 4e atau
4(OH) O2 + 2H2O + e
2Al3+ + 3(OH) Al2O3 + 3H+
OH diperoleh dari reaksi O2 + 2H2O + e 4(OH). Elektron negatif akan diikat oleh
ion hidrogen menjadi reaksi berikut.
6H+ + 6e 6H2
Terbentuknya oksida Al2 O3 yang melapisi permukaan benda kerja ini menjadi ujuan
anodizing.
Dalam praktik reaksi anodik ini dimanfaatkan untuk anodasi aluminium, crom, tattalium,
dan sebagainya. Visualisasi oksidasi Al dalam batch anodizing adalah sebagai berikut:
23
_ +
Mn+
MnOm
Om
Mn+ + nOm MnOm
Gambar 14 Mekanisme Oksidasi Anodizing Logam
4. PELAPISAN ANODIK DALAM PRAKTIK
Tahap proses anodasi mliputi persiapan permukaan (surface treatment), anodasi
(anodizing) dan biasanya diteruskan dengan pewarnaan (colorising), stabilisasi warna ( sealing),
dan pengeringan ( dying). Ilustrasi tahap proses tersebut adalah sebagai berikut:
Gambar 15 Tahap Proses Anodasi
a. Pengerjaan Pendahuluan (Persiapan Permukaan)
Pengerjaan pendahuluan atau yang sering disebut persiapan benda kerja sangat menentukan
hasil pelapisan (electroplatting dan anodizing). Setiap metode pelapisan logam dengan listrik
selalu diperlukan persiapn benda kerja.
Ada tiga macam permukaan benda kerja, yakni permukaan apa adanya (is it is), permukaan
bersih, dan permukaan murni. Permukaan apa adanya adalah permukaan benda kerja seperti
aslinya, yang masih memerlukan pengerjaan lebh lanjut. Permukaan bersih adalah permukaan
24
M(Mn+ +
ne)
M
surface treatmen
t
ColorisingAnodizing Sealing Dying
benda kerja yang mesih mengandung lemak, minyak, dan/atau oksida. Permukaan murni adalah
permukaan benda kerja yang bebas dari pengotor oksida (karat, cat, dan sebagainya), lemak, dan
lemak. Pelapisan memerlukan permukaan bendakerja yang murni agar dapat dialiri ion dari
logam donor.
Persiapan benda kerja untuk proses anodasi, pada prinsipnya sama seperti pelapisan logam
pada umumnya, adalah sebagai berikut:
1) Pembersihan mekanik
Pembersihan mekanik bertujuan untuk menghilangkan karat, cat, atau pengotor sejenisnya
dari permukaan logam untuk menghasilkan permukaan bersih. Permukaan bersih dapat dihasilkan
dengan cara mekanik, misalnya denga pemesinan, mengikir, menggerinda, mengamplas, dan
seagainya.
2) Menghilangkan pengotor lemak (Degreasing)
Pengotor lemak pada permukaan logam tidak dapat dihilangkan dengan mekanik, tetapi
menggunakan larutan kimia. Larutan kimia yang lazim digunakan adalah asam slfat (H2SO4).
3) Menghilangka pengotor oksida (Etching)
Oksida, misalnya Al2O3 menmiliki ikatan tang kuat dengan permukaan logam, sehingga
diperlukan asam kuat untuk menghilangkannya. Pengotor oksida dapat dihilangkan dengan asam
kuat, yakni soda api (NaOH).
4) Membersihkan becak hitam akibat reaksi kimia (Desmuting)
Hasil etching biasanya menyisakan warna agak hitam dan ercak hitam dipermukaannya,
sehingga perlu diersihkan. Bercak hitam ini dapat dihilangkan dengan larutan asam nitrat
(HNO3). Sehingga, prinsip layout persiapan permuakaan adalah sebagai berikut:
25
Larutan untuk menghilangkan minyak
dan lemak(degreasing)
Larutan untuk menghilangkan oksida
(Etching)
Larutan untuk menghilangkan bercak
hitam akibat reaksi kimia
(Desmuting)
Pembersihan
mekanis
Ke batchainodasi
Rinsing
Rinsing
Rinsing
Gambar 16 Prinsip Pesiapan Permukaan Benda Kerja
Setiap tahap pembersihan permukaan, benda kerja selalu dibersihkan (rinsing) dengan air
suling (aquades)
5. ANODASI PERMUKAAN LOGAM
Anodasi netujuan untuk membentuk lapisan aksida di permukaan logam. Lapisan oksida
tersebut bersifat porous (berpori halus), sehingga dapat diwarnai dengan baik dan stabil.
26
2Al(2Al3+ +
6e)
Al
_ +
Al3+
Al2O3
O2
2Al3+ + 3O2 Al2O3
Gambar 17 Mekanisme Oksidasi Anodizing Al
6. PEWARNAAN PADA LOGAM
Pewarnaan pada logam merupakan elanjutan dari anodizing. Kelanjutan, dimaksudkan
dengan memanfaatkan pori-pori oksida logam yang terbentuk pada permukaan logam yang telah
dianodizing. Permukaan logam tersebut diterpai warna, sehingga prori-pori tersebut dapat
dimasuki pewarna dimaksud.
Langkah pewarnaan adalah sebagai berikut:
Gambar 18 Tahap Proses Pewarnaan
Proses pemberian warna (colorising) pada logam dilakukan dengan memanaskan logam
tersebut kedalam air yang dicampur dengan zat pewarna pada temperatur 700 C sampai dengan
900 C.
27
Surface treatment
ColorisingAnodizing Sealing Dying
Proses sealing adalah dengan meletakkan benda kerja pada uap air selama 5 menit.
Prposes ini bertujuan untuk memperkuat oksida logam yang terbentuk di permukaan,
merapatakan permukaan, menguatkan warna yang ada di pori-pori oksida.
Proses dying adalah proses pengeringan, yakni dengan cara mengusap benda kerja dengan
kain halus dan mengeringkannya pada tempat yang panas dan kering.
Untuk keperluan praktik, materi pelapisan dan pewarnaan ini diuraikan dalam buku
pendamping buku ini.
Ilustrasi instalasi anodizing pada pewarnaan diilustrasikan dala gambar 9 berikut:
Sumber arus searah
- +
Larutan elektrolit
Gambar19 Prinsip Instalasi pada Anodizing Batch
7. KOMPOSISI ELEKTROLIT UNTUK PELAPISAN BESI (Fe) DENGAN NIKEL (Ni)
Komposisi elekrolit dalam batch anodizing dengan aluminium aalah sebagai berikut:
28
Logam
katoda
Logam anoda
Logam katoda
DEGREASING ETCHING DESMUTING OXIDIZING COLORISING SEALING D RYING
RINSING RINSING RINSING RINSING
Gambar 20 Instalasi dan komoposisi larutan dalam Proses C colorising
Tujuan
Degreasing : Langkah pertama untuk proses pre-treatment. Degreasing bertujuan untuk
menghilangkan minyak atau lemak di permukaan aluminium sebelum proses
anodizing
Etching : Bertujuan untuk mengholangkan lapisan oksida aluminium (Al2O3) di permukaan aluminium.
Desmuting : Bertujuan untuk membersihkan noda hitam akibat reaksi dari paduan aluminium dengan soda api saat proses etching.
Rinsing : Bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa zat kimia yang terbawa oleh proses sebelumnya. Rinsing menggunakan air murni (destilated water) dan dilakukan untuk setiap akhir pre- treatment (degreasing, eatching, desmuting, aksidizing)
Calorising : Pemberian warna pada pori-pori lapisan oksida yang terbentuk akibat proses oksidizing.
29
H2O = 95% volH2SO4 = 5% volTemp. = 60 – 800CWaktu = 3—5 Mnt
H2O = 85 -- 90% volH2SO4 =0 -- 15% volTemp. = VariasiWaktu = Variasi
H2O = 95% volHNO3 = 5% volTemp. = 27 –350 CWaktu = 3—5 Mnt
NaOH = 25 grH2O = 1 ltrTemp. = 30 –500CWaktu = 6 – 10 mnt.
Larutan pewarnaTemperatur = 700C
Uap air
Waktu = 5 mnt
Mengusap
dengan kain halus dan
meletakkan di tempat kering
Air suling
Air suling
Air suling
Air suling
PRODUK
Sealing : Meningktkan ketahanan korosi, menahan warna agar tetap di dalam pori, meningkatkan kerataan warna.
Drying : Mengeringkan benda kerja setelah proses sealing.
Catode (-)
Anode (+)
Batttery Charger
Aluminium part Lead plate Electrolyte solution
Gambar 21 Instalasi Anodizing
7. PARAMETER YANG DIKONTROL
Parameter yang perlu dikontrol dalam proses anodasi adalah voltase, temperature larutan,
dan komposisi larutan. Komposisi asan dalam larutan elektrolit akan mengakibatkan perubahan
warna pada hasil anodasi.
30