1-aminobutane
KM 0
Selasa, 26 April 2011
ELEKTROPLATING
1. Pengertian Elektrokimia
Sesuai dengan namanya, metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks. Reaksi redoks merupakan gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama/ berbeda dalam suatu sistem elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi elektrokimia. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya reaksi spontan di dalamnya disebut sel galvani. Sedangkan sel elektrokimia di mana reaksi tak-spontan terjadi di dalamnya disebut sel elektrolisis. Peralatan dasar dari sel elektrokimia adalah dua elektroda-umumnya konduktor logam-yang dicelupkan ke dalam elektrolit konduktor ion (yang dapat berupa larutan maupun cairan) dan sumber arus. Karena didasarkan pada reaksi redoks, pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah elektron yang di pasok dari suatu sumber listrik. Sesuai dengan reaksi yang berlangsung, elektroda dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan menjadi katoda, yakni elektroda di mana reaksi reduksi (reaksi katodik) berlangsung dan anoda di mana reaksi oksidasi (reaksi anodik) berlangsung.
2. Aplikasi Elekrokimia
Aplikasi utama dari metoda elektrokimia adalah untuk elektroplating. Industri yang bergerak dalam bidang electroplating menerima penyepuhan peralatan teknik maupun perbaikan lapisan logam. Dalam produksi benda-benda logam, suatu benda yang terbuat dari logam atau aliase logam seringkali disalut dengan suatu lapisan tipis logam lain. Penyepuhan (electroplating) dimaksudkan untuk melindungi logam terhadap korosi atau untuk memperbaiki penampilan.
Pada penyepuhan, logam yang akan disepuh dijadikan katode, sedangkan logam penyepuhnya sebagai anode. Kedua elektroda ini dicelupkan dalam larutan garam dari logam penyepuh dan dihubungkan dengan sumber arus searah.
Perhatikan pada gb.2 kita mempunyai logam yang siap disepuh. Garam NiCl2 terionisasi dalam air menjadi ion Ni2+ dan dua ion Cl- . Sel terdiri dari dua setengah sel yang elektodenya dihubungkan dengan kawat beraliran listrik searah. Logam yang akan disepuh dihubungkan dengan kabel pada kutub negatif baterai sedangkan logam nikel dihubungkan dengan kutub positif baterai.
Objek yang disepuh menjadi bermuatan negative dan menarik ion positif Ni2+ menuju objek, kemudian electron mengalir dari anoda ke katoda. Ion Ni2+ tertarik ke katoda dan direduksi menjadi Ni(p). Jadi, logam nikel (anoda) melarut sebagai Ni2+ dalam larutan, menyediakan pengganti nikel utuk logam yang akan disepuh, dan mempertahankan larutan nikel klorida dalam sel.
Untuk setiap ion Ni2+ , 2 elektron digunakan untuk menetralisasi muatan positif dan mereduksi atom dari logam Ni2+ . Jumlah perubahan kimia yang dihasilkan sebanding dengan besarnya muatan listrik yang melewati sel elektrolisis. Selama energi baterai tetap ada, nikel terus melarut dari anode dan menyalut katoda.
Untuk logam-logam berikut ini, larutan yang digunakan adalah sebagai berikut.
Kromium: asam kromium dengan asam belerang
Nikel: nikel sulfat dengan asam boric dan nikel klorida
Cadmium: cadmium sianida dengan natrium sianida dan natrium hidroksida cadmium sianida dalam larutan alkalis
Seng: seng sulfat dengan asam boric, seng sianida dengan natrium sianida
seng sianida dalam larutan alkali seng klorida dalam asam hidroklorida
Tembaga: tembaga sulfat asam belerang tembaga sulfat dengan natrium sianida dalam larutan alkali tembaga sianida dengan sodium sianida dalam larutan alkali
Perak: perak sianida dalam larutan alkali
3. Faktor – faktor Penyepuhan
Faktor yang mempengaruhi dalam usaha untuk memperoleh salutan yang tebalnya seragam dan melekat kuat pada logam dasarnya adalah:
• Bersihnya permukaan yang akan disalut
• Voltase
• Kemurnian larutan
• Temperature
• Konsentrasi ion yang akan disepuhkan
• Konsentrasi total ion-ion dalam larutan itu
4. Poses Penyepuhan
Proses pelapisan tembaga-nikel-khrom terhadap logam ferro atau kuningan sebagai logam yang dilapis adalah satu cara untuk melindungi logam terhadap serangan korosi dan untuk mendapatkan sifat dekoratif. Cara pelapisan tembaga-nikel-khrom dengan metode elektroplating adalah sebagai berikut:Pelapisan menggunakan arus searah. Cara kerjanya mirip dengan elektrolisa, dimana logam pelapis bertindak sebagai anoda,sedangkan logam dasarnya sebagai katoda. Cara terakhir ini yang disertai dengan perlakuan awal terhadap benda kerja yang baik mempunyai berbagai keuntungan dibandingkan dengan cara-cara yang lain. Keuntungan-keuntungan tersebut antara lain :
a. Lapisan relatif tipis.
b. Ketebalan dapat dikontrol.
c. Permukaan lapisan lebih halus.
d. Hemat dilihat dari pemakaian logam khrom.
Pengerjaan elektroplating tembaga-nikel-khrom pada dasarnya terbagi atas tiga proses yaitu perlakuan awal, proses pelapisan dan proses pengolahan akhir hasil elektroplating.Proses elektroplating ini terdapat tiga jenis proses pelapisan yaitu yang pertama adalah pelapisan logam dengan Tembaga, lalu dilanjutkan dengan pelapisan Nikel dan yang terakhir benda dilapis dengan Khrom.
a. Pelapisan Tembaga
Tembaga atau Cuprum (Cu) merupakan logam yang banyak sekali digunakan, karena mempunyai sifat hantaran arus dan panas yang baik. Tembaga digunakan untuk pelapisan dasar karena dapat menutup permukaan bahan yang dilapis dengan baik. Pelapisan dasar tembaga dipelukan untuk pelapisan lanjut dengan nikel yang kemudian yang kemudian dilakukan pelapisan akhir khrom.
Aplikasi yang paling penting dari pelapisan tembaga adalah sebagai suatu lapisan dasar pada pelapisan baja sebelum dilapisi tembaga dari larutan asam yang biasanya diikuti pelapisan nikel dan khrom. Tembaga digunakan sebagai suatu lapisan awal untuk mendapatkan pelekatan yang bagus dan melindungi baja dari serangan keasaman larutan tembaga sulfat. Alasan pemilihan plating tembaga untuk aplikasi ini karena sifat penutupan lapisan yang bagus dan daya tembus yang tinggi.
Sifat-sifat Fisika Tembaga:
1.Logam berwarna kemerah-merahan dan berkilauan
2.Dapat ditempa, dibengkokan dan merupakan penghantar panas dan listrik
3.Titik leleh : 1.0830C, titik didih : 2.3010C
4.Berat jenis tembaga sekitar 8,92 gr/cm3
Sifat-sifat Kimia Tembaga:
1.Dalam udara kering sukar teroksidasi, akan tetapi jika dipanaskan akan membentuk oksida tembaga (CuO)
2.Dalam udara lembab akan diubah menjadi senyawa karbonat atau karat basa, menurut reaksi : 2Cu + O2 + CO2 + H2O → (CuOH)2 + CO3
3.Tidak dapat bereaksi dengan larutan HCl encer maupun H2SO4encer
4.Dapat bereaksi dengan H2SO4 pekat maupun HNO3 encer dan pekat
Cu + H2SO4 → CuSO4 +2H2O + SO2
Cu + 4HNO3 pekat → Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2
3Cu + 8HNO3 encer → 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO
5.Pada umumnya lapisan Tembaga adalah lapisan dasar yang harus dilapisi lagi dengan Nikel atau Khrom. Pada prinsipnya ini merupakan proses pengendapan logam secara elektrokimia, digunakan listrik arus searah (DC). Jenis elektrolit yang digunakan adalah tipe alkali dan tipe asam. Untuk tipe alkali komposisi larutan dan kondisi operasi dapat dilihat pada tabel 2.3.
Larutan Strike menghasilkan lapisan yang sangat tipis. Larutan strike dapat pula dipakai sebagai pembersih dengan pencelupan pada larutan sianida yang ditandai dengan keluarnya gas yang banyak pada benda kerja sehingga kotoran-kotoran yang menempel akan mengelupas. Larutan ini terutama digunakan pada komponen-komponen dari baja sebagai lapisan dasar, untuk selanjutnya dilakukan pelapisan tembaga dengan logam lain.
Formula kecepatan tinggi atau efisiensi tinggi digunakan untuk plating tembaga tebal, sementara proses Rochelle digunakan untuk menghasilkan pelapisan yang bersifat antara strike dan kecepatan tinggi. Garam-garam Rochelle tidak terdekomposisi dan hanya berkurang melalui drag-out yaitu ikutnya larutan pada benda kerja pada saat pengambilan dari tangki tinggi dibanding larutan strike sebab kerapatan arus katoda dan efisiensi penting dalam kecepatan plating. Larutan Rochelle dan kecepatan tinggi dapat dioperasikan pada temperatur relatif tinggi.Komposisi larutan dan kondisi operasi untuk pelapisan tembaga asam dapat dilihat pada tabel 2.4.
Proses “Pengolahan Awal” adalah proses persiapan permukaan dari benda kerja yang akan mengalami proses pelapisan logam. Pada umumnya proses pelapisan logam itu mempunyai dua tujuan pokok adalah sifat dekorasi, sifat ini untuk mendapatkan tampak rupa yang lebih baik dari benda asalnya, dan aplikasi teknologi, sifat ini misalnya untuk mendapatkan ketahanan korosinya, mampu solder, kekerasan, sifat listrik dan lain sebagainya. Keberhasilan proses pengolahan awal ini sangat menentukan kualitas hasil pelapisan logam, baik dengan cara listrik, kimia maupun dengan cara mekanis lainnya.
Proses pengolahan awal yang akan mengalami proses pelapisan logam pada umumnya meliputi proses-proses pembersihan dari segala macam pengotor (cleaning proses) dan juga termasuk proses-proses pada olah permukaan seperti poleshing, buffing,dan proses persiapan permukaan yang lainnya. Untuk mendapatkan daya lekat pelapisan logam (adhesi) dan fisik permukaan benda kerja yang baik dari suatu lapisan logam, maka perlu diperhatikan cara olah permukaan dan proses pembersihan permukaan. Ketidaksempurnaan kedua hal tersebut di atas dapat menyebabkan adanya garisan-garisan pada benda kerja dan pengelupasan hasil pelapisan logam.
b. Prinsip Penyepuhan Tembaga Secara Listrik
Prinsip dasar pelapisan logam secara listrik adalah penempatan ion logam yang ditambah elektron pada logam yang dilapisi, yang mana ion-ion logam tersebut didapatkan dari anoda dan elektrolit yang digunakan.
Secara elektrokimia, prosesnya dapat dilihat pada diagram sebagai berikut :
Skema Pelaksanaan Pelapisan Logam Secara Listrik
Keterangan :
(1). Anoda (bahan pelapis);
(2). Katoda (benda kerja);
(3). Elektrolit; dan
(4). Sumber arus searah
Dengan adanya arus yang mengalir dari sumber maka elektron “dipompa” melalui eletroda positif (anoda) menuju eletroda negatif (katoda). Dengan adanya ion-ion logam yang didapat dari elektrolit maka menghasilkan logam yang melapisi permukaan logam lain yang dilapisi.
c. Pendinginan dan Pemanasan Elektrolit
Pelapisan logam pada satu jenis eletrolit mungkin bekerja pada suhu 50 derajat celsius, tapi pada jenis lain justru tidak boleh bekerja pada suhu panas, atau dengan kata lain harus bekerja pada suhu yang dingin.
Karena keadaan-keadaan itulah maka dibutuhkan pemanasan atau pendinginan elektrolit. Untuk pemanasan elektrolit biasanya digunakan pemanas celup (immersion heater) yang dapat diatur suhunya.
Biasanya, pendinginan cairan elektrolit lebih jarang dilaksanakan dibandingkan dengan pemanasan. Penyebabnya adalah bahwa operasi elektroplating lebih sering dilaksanakan pada suhu panas daripada dilakukan dalam suhu ruangan. Sedangkan untuk pendinginan elektrolit digunakan pipa-pipa pendingin. Cairan elektrolit dihisap sehingga mengalir dalam pipa-pipa yang dicelup air atau didinginkan oleh udara.
d. Penyaringan
Pada saat pencampuran bahan kimia untuk membuat elektrolit, mungkin saja masih ada sisa bahan kimia yang tidak larut dan mengendap atau mengapung dalam cairan eletrolit. Oleh karena itu, sebelum maupun selama proses eletroplating seringkali harus dilaksanakan penyaringan.
Penyaringan pada tahap pertama (sebelum proses pelapisan) dilakukan dengan 2 macam prosedur, yaitu :
1. Penyaringan dengan kain penyaring
2. Penyaringan dengan mesin penyaring
Cara pertama dilakukan untuk proses pelapisan pada tangki kecil. Adapun prosedurnya sebagai berikut: pencampuran bahan kimia dilakukan di tangki lain kemudian tuangkan elektrolit yang sudah jadi ke tangki elektrolit utama melalui kain penyaring. Sedangkan cara kedua dilakukan untuk proses pelapisan pada tangki besar. Prosedurnya dilakukan pencampuran bahan kimia langsung pada tangki elektrolit utama. Setelah itu dimasukkan selang-selang penghisap ke dalam larutan. Kemudian operasikan mesin penyaring selama kurang lebih setengah jam, sambil dilakukan pengadukan pada larutan elektrolit.
PENGADUKAN
Pada saat proses pelapisan logam berlangsung maka akan timbul gelembung-gelembung gas hidrogen (H2). Selain itu juga akan timbul kotoran-kotoran akibat proses. Gas hidrogen dan kotoran yang timbul dapat mengganggu proses pelapisan yang buruk. Gas hidrogen yang timbul akan menyeabkan lubang-lubang kecil berupa titik-titik hitam atau buram pada permukaan hasil pelapisan. Hal ini sering disebut “pitting”. Kadang juga kotoran akan menempel pada benda yang dilapisi, sehingga permukaannya menjadi jelek dan berlapis.
Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut maka selama proses pelapisan harus dilakukan pengadukan. Dengan adanya pengadukan maka gas hidrogen maupun kotoran tidak akan menempel pada permukaan benda yang dilapisi sehingga tidak akan ada “pitting”. Pitting yang disebabkan oleh adanya gas hidrogen tersebut selain menjadikan hasil pelapisan menjadi tampak buruk, juga menyebabkan kerapuhan hasil pelapisan. Sifat rapuh ini akan nampak bila benda kerja dibengkokan, maka logam pelapis menjadi patah atau retak.
Pengadukan yang dilakukan terhadap eletrolit dikategorikan ke dalam 3 jenis menurut caranya, yaitu :
1. Pengadukan mekanik
Pengadukan mekanik adalah pengadukan dengan alat-alat mekanik, seperti : kipas, lempengan ayun dan lain sebagainya.
2. Pengadukan dengan udara
Cara pengadukan ini paling sering digunakan pada industri-industri karena mempunyai banyak kelebihan apabila dibandingkan dengan cara pengadukan mekanik. Dengan cara pengadukan udara, maka bagian yang masuk ke dalam elektrolit (untuk melakukan pengadukan) adalah hanya sebuah slang plastik.
Adapun proses pengadukannya yaitu, udara dikompresikan ke dalam kompresor, kemudian udara kompresinya dialirkan kedalam elektrolit dengan menggunakan selang plastik yang tahan bahan kimia. Karena adanya udara bertekanan tadi, maka elektrolit akan teraduk. Dengan mengatur tekanan udara yang keluar dari kompresor maka besar atau kuatnya pengadukan juga dapat diatur.
3. Pengadukkan Katoda
Berbeda dengan kedua cara pengadukan tadi, maka cara pengadukan katoda ini dilakukan tanpa mengaduk zat cair (elektrolit). Dalam hal ini, yang bergerak/ bergoyang adalah katodanya. Dalam beberapa proses pelapisannya, justru ada yang lebih disarankan menggunakan cara ini dari pada menggunakan cara pengadukan dengan udara. Penggunaan cara pengadukan katoda umumnya dilakukan pada proses pelapisan yang tidak banyak menimbulkan gas hidrogen atau lainnya. Proses pelapisan dengan menggunakan cara pengadukan katoda diantaranya adalah pelapisan tembaga.
Bahan dan Peralatan
1. Benda yang akan dilapis.
2. Sikat, mesin gosok atau bahan-bahan kimia untuk membersihkan kotoran.
Adapun jenis kotoran yang perlu dibersihkan dengan bahan kimia :
a) Minyak dan sejenisnya, termasuk gemuk, parafin, paslin, dan jenis bahan organik lainnya
b) Karat dan oksida logam lainnya. Karat adalah oksida besi atau disebut juga korosi. Sedangkan pada logam lain juga terdapat oksida yang menempel pada permukaan logam tersebut.
Cara Pembersihan
A. Pembersihan secara kimia ada beberapa cara, yaitu :
1. Penguapan
Cara ini dilakukan dengan menggunakan uap senyawa khlor hidrokarbon (chlorinated hydrocarbon) sebagai pembersih atau pengurai minyak. Penggunaan uap tersebut mempunyai keuntungan-keuntungan sbb :
• kestabilan komposisi yang tinggi
• penguraian minyak atau paslin yang baik
• kepadatan uap yang tinggi
• tidak dapat terbakar atau menyala
2. Pencelupan
Pembersihan karat atau oksida logam yang lain biasanya menggunakan larutan kimia seperti asam chlorida, asam sulfat dan asam nitrat dengan konsentrasi larutan, suhu dan lama pencelupan yang berbeda-beda tergantung kepada jenis logam yang akan dibersihkan.
B. Pembersihan secara Listrik
Pembersihan secara listrik dibagi dua yaitu, pembersihan dari kotoran dan penghalusan atau sering disebut pemolesan secara listrik (elektropolishing).
PELAPISAN TEMBAGA
Dalam pelapisan tembaga digunakan bermacam-macan larutan elektrolit, yaitu :
1. Larutan asam
2. Larutan sianida
3. Larutan fluoborat
4. Larutan pyrophosphat
Diantara empat macam larutan di atas yang paling banyak digunakan adalah larutan asam dan larutan sianida
PELAPISAN TIMAH PUTIH
Pelapisan timah putih pada besi dengan cara listrik (elektroplating) sudah sangat lama dilakukan untuk kaleng-kaleng makanan, minuman dan sebagainya. Pelapisan secara listrik pada umumnya sudah menggantikan pelapisan secara celup panas, karena pelapisan secara celup panas menghasilkan lapisan yang tebal dan kurang merata (kurang halus) sedangkan pelapisan secara listrik dapat menghasilkan lapisan yang tipis dan lebih merata/halus. Dengan keuntungan tersebut pada saat ini lebih banyak industri yang melakukan pelapisan timah putih secara listrik dari pada secara celup panas (Hot Dip Galvanizing)..
PELAPISAN SENG
Seng sudah lama dikenal sebagai pelapis besi yang tahan korosi, murah harganya, dan mempunyai tampak permukaan yang cukup baik. Pelapisan senga pada besi dilaksanakan dengan beberapa cara seperti galvanizing, sherardizing, atau metal spraying. Namun pelapisan secara listrik (elektroplating) lebih disukai karena mempunyai beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan cara-cara pelapisan yang lain, diantaranya :
a. Lapisan lebih merata
b. Daya rekat lapisan lebih baik
c. Tampak permukaan lebih baik
Karena beberapa keuntungan itulah maka lebih banyak dilaksanakan pelapisan secara listrik daripada cara-cara lainnya. Pelapisan seng secara listrik kadang juga disebut elektro-galvanizing. Larutan elektrolit yang sering digunakan ada dua macam yaitu larutan asam dan larutan sianida. Bila kedua larutan tersebut dibandingkan maka permukaan lapisan hasil dari penggunaan larutan sianida adalah lebih baik jika dibandingkan dengan larutan asam. Namun larutan asam digunakan bila dikehendaki kecepatan pelapisan yang tinggi dan biaya yang lebih murah.
Larutan lain yang sering digunakan pada pelapisan adalah larutan alkali zincat dan larutanpyrophosphat.
PELAPISAN NIKEL
Pada saat ini, pelapisan nikel pada besi banyak sekali dilaksanakan baik untuk tujuan pencegahan karat ataupun untuk menambah keindahan. Dengan hasil lapisannya yang mengkilap maka dari segi ini nikel adalah yang paling banyak diinginkan untuk melapis permukaan. Dalam pelapisan nikel selain dikenal lapisan mengkilap, terdapat juga jenis pelapisan yang buram hasilnya. Akan tetapi tampak permukaan yang buram inipun dapat juga digosok hingga halus dan mengkilap. Jenis lain dari pelapisan nikel adalah pelapisan yang berwarna hitam. Warna hitam inipun tampak menarik dan digunakan biasanya untuk melapis laras senapan dan lainnya.
PELAPISAN KHROM
Selain nikel, maka pelapisan khrom banyak dilaksanakan untuk mendapatkan permukaan yang menarik. Karena sifat khas khrom yang sangat tahan karat maka pelapisan khrom mempunyai kelebihaan tersendiri bila dibandingkan dengan pelapisan lainnya. Selain sifat dekoratif dan atraktif dari pelapisan khrom, keuntungan lain dari pelapisan khrom adalah dapat dicapainya hasil pelapisan yang keras. Sumber logam khrom didapat dari asam khrom, tapi dalam perdagangan yang tersedia adalah khrom oksida (Cr O3) sehingga terdapatnya asam khrom adalah pada waktu khrom oksida bercampur dengan air
KESIMPULAN
Metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks. Reaksi redoks merupakan gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama/ berbeda dalam suatu sistem elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi elektrokimia.
Electroplating adalah proses pelapisan logam, dengan menggunakan bantuan arus listrik dan senyawa kimia tertentu guna memindahkan partikel logam pelapis ke material yang hendak dilapis.
Sesuai dengan namanya, metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks. Reaksi redoks merupakan gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama/ berbeda dalam suatu sistem elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi elektrokimia. Sel elektrokimia yang menghasilkan listrik karena terjadinya reaksi spontan di dalamnya disebut sel galvani. Sedangkan sel elektrokimia di mana reaksi tak-spontan terjadi di dalamnya disebut sel elektrolisis. Peralatan dasar dari sel elektrokimia adalah dua elektroda-umumnya konduktor logam-yang dicelupkan ke dalam elektrolit konduktor ion (yang dapat berupa larutan maupun cairan) dan sumber arus. Karena didasarkan pada reaksi redoks, pereaksi utama yang berperan dalam metode ini adalah elektron yang di pasok dari suatu sumber listrik. Sesuai dengan reaksi yang berlangsung, elektroda dalam suatu sistem elektrokimia dapat dibedakan menjadi katoda, yakni elektroda di mana reaksi reduksi (reaksi katodik) berlangsung dan anoda di mana reaksi oksidasi (reaksi anodik) berlangsung.
2. Aplikasi Elekrokimia
Aplikasi utama dari metoda elektrokimia adalah untuk elektroplating. Industri yang bergerak dalam bidang electroplating menerima penyepuhan peralatan teknik maupun perbaikan lapisan logam. Dalam produksi benda-benda logam, suatu benda yang terbuat dari logam atau aliase logam seringkali disalut dengan suatu lapisan tipis logam lain. Penyepuhan (electroplating) dimaksudkan untuk melindungi logam terhadap korosi atau untuk memperbaiki penampilan.
Pada penyepuhan, logam yang akan disepuh dijadikan katode, sedangkan logam penyepuhnya sebagai anode. Kedua elektroda ini dicelupkan dalam larutan garam dari logam penyepuh dan dihubungkan dengan sumber arus searah.
Perhatikan pada gb.2 kita mempunyai logam yang siap disepuh. Garam NiCl2 terionisasi dalam air menjadi ion Ni2+ dan dua ion Cl- . Sel terdiri dari dua setengah sel yang elektodenya dihubungkan dengan kawat beraliran listrik searah. Logam yang akan disepuh dihubungkan dengan kabel pada kutub negatif baterai sedangkan logam nikel dihubungkan dengan kutub positif baterai.
Objek yang disepuh menjadi bermuatan negative dan menarik ion positif Ni2+ menuju objek, kemudian electron mengalir dari anoda ke katoda. Ion Ni2+ tertarik ke katoda dan direduksi menjadi Ni(p). Jadi, logam nikel (anoda) melarut sebagai Ni2+ dalam larutan, menyediakan pengganti nikel utuk logam yang akan disepuh, dan mempertahankan larutan nikel klorida dalam sel.
Untuk setiap ion Ni2+ , 2 elektron digunakan untuk menetralisasi muatan positif dan mereduksi atom dari logam Ni2+ . Jumlah perubahan kimia yang dihasilkan sebanding dengan besarnya muatan listrik yang melewati sel elektrolisis. Selama energi baterai tetap ada, nikel terus melarut dari anode dan menyalut katoda.
Untuk logam-logam berikut ini, larutan yang digunakan adalah sebagai berikut.
Kromium: asam kromium dengan asam belerang
Nikel: nikel sulfat dengan asam boric dan nikel klorida
Cadmium: cadmium sianida dengan natrium sianida dan natrium hidroksida cadmium sianida dalam larutan alkalis
Seng: seng sulfat dengan asam boric, seng sianida dengan natrium sianida
seng sianida dalam larutan alkali seng klorida dalam asam hidroklorida
Tembaga: tembaga sulfat asam belerang tembaga sulfat dengan natrium sianida dalam larutan alkali tembaga sianida dengan sodium sianida dalam larutan alkali
Perak: perak sianida dalam larutan alkali
3. Faktor – faktor Penyepuhan
Faktor yang mempengaruhi dalam usaha untuk memperoleh salutan yang tebalnya seragam dan melekat kuat pada logam dasarnya adalah:
• Bersihnya permukaan yang akan disalut
• Voltase
• Kemurnian larutan
• Temperature
• Konsentrasi ion yang akan disepuhkan
• Konsentrasi total ion-ion dalam larutan itu
4. Poses Penyepuhan
Proses pelapisan tembaga-nikel-khrom terhadap logam ferro atau kuningan sebagai logam yang dilapis adalah satu cara untuk melindungi logam terhadap serangan korosi dan untuk mendapatkan sifat dekoratif. Cara pelapisan tembaga-nikel-khrom dengan metode elektroplating adalah sebagai berikut:Pelapisan menggunakan arus searah. Cara kerjanya mirip dengan elektrolisa, dimana logam pelapis bertindak sebagai anoda,sedangkan logam dasarnya sebagai katoda. Cara terakhir ini yang disertai dengan perlakuan awal terhadap benda kerja yang baik mempunyai berbagai keuntungan dibandingkan dengan cara-cara yang lain. Keuntungan-keuntungan tersebut antara lain :
a. Lapisan relatif tipis.
b. Ketebalan dapat dikontrol.
c. Permukaan lapisan lebih halus.
d. Hemat dilihat dari pemakaian logam khrom.
Pengerjaan elektroplating tembaga-nikel-khrom pada dasarnya terbagi atas tiga proses yaitu perlakuan awal, proses pelapisan dan proses pengolahan akhir hasil elektroplating.Proses elektroplating ini terdapat tiga jenis proses pelapisan yaitu yang pertama adalah pelapisan logam dengan Tembaga, lalu dilanjutkan dengan pelapisan Nikel dan yang terakhir benda dilapis dengan Khrom.
a. Pelapisan Tembaga
Tembaga atau Cuprum (Cu) merupakan logam yang banyak sekali digunakan, karena mempunyai sifat hantaran arus dan panas yang baik. Tembaga digunakan untuk pelapisan dasar karena dapat menutup permukaan bahan yang dilapis dengan baik. Pelapisan dasar tembaga dipelukan untuk pelapisan lanjut dengan nikel yang kemudian yang kemudian dilakukan pelapisan akhir khrom.
Aplikasi yang paling penting dari pelapisan tembaga adalah sebagai suatu lapisan dasar pada pelapisan baja sebelum dilapisi tembaga dari larutan asam yang biasanya diikuti pelapisan nikel dan khrom. Tembaga digunakan sebagai suatu lapisan awal untuk mendapatkan pelekatan yang bagus dan melindungi baja dari serangan keasaman larutan tembaga sulfat. Alasan pemilihan plating tembaga untuk aplikasi ini karena sifat penutupan lapisan yang bagus dan daya tembus yang tinggi.
Sifat-sifat Fisika Tembaga:
1.Logam berwarna kemerah-merahan dan berkilauan
2.Dapat ditempa, dibengkokan dan merupakan penghantar panas dan listrik
3.Titik leleh : 1.0830C, titik didih : 2.3010C
4.Berat jenis tembaga sekitar 8,92 gr/cm3
Sifat-sifat Kimia Tembaga:
1.Dalam udara kering sukar teroksidasi, akan tetapi jika dipanaskan akan membentuk oksida tembaga (CuO)
2.Dalam udara lembab akan diubah menjadi senyawa karbonat atau karat basa, menurut reaksi : 2Cu + O2 + CO2 + H2O → (CuOH)2 + CO3
3.Tidak dapat bereaksi dengan larutan HCl encer maupun H2SO4encer
4.Dapat bereaksi dengan H2SO4 pekat maupun HNO3 encer dan pekat
Cu + H2SO4 → CuSO4 +2H2O + SO2
Cu + 4HNO3 pekat → Cu(NO3)2 + 2H2O + 2NO2
3Cu + 8HNO3 encer → 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO
5.Pada umumnya lapisan Tembaga adalah lapisan dasar yang harus dilapisi lagi dengan Nikel atau Khrom. Pada prinsipnya ini merupakan proses pengendapan logam secara elektrokimia, digunakan listrik arus searah (DC). Jenis elektrolit yang digunakan adalah tipe alkali dan tipe asam. Untuk tipe alkali komposisi larutan dan kondisi operasi dapat dilihat pada tabel 2.3.
Larutan Strike menghasilkan lapisan yang sangat tipis. Larutan strike dapat pula dipakai sebagai pembersih dengan pencelupan pada larutan sianida yang ditandai dengan keluarnya gas yang banyak pada benda kerja sehingga kotoran-kotoran yang menempel akan mengelupas. Larutan ini terutama digunakan pada komponen-komponen dari baja sebagai lapisan dasar, untuk selanjutnya dilakukan pelapisan tembaga dengan logam lain.
Formula kecepatan tinggi atau efisiensi tinggi digunakan untuk plating tembaga tebal, sementara proses Rochelle digunakan untuk menghasilkan pelapisan yang bersifat antara strike dan kecepatan tinggi. Garam-garam Rochelle tidak terdekomposisi dan hanya berkurang melalui drag-out yaitu ikutnya larutan pada benda kerja pada saat pengambilan dari tangki tinggi dibanding larutan strike sebab kerapatan arus katoda dan efisiensi penting dalam kecepatan plating. Larutan Rochelle dan kecepatan tinggi dapat dioperasikan pada temperatur relatif tinggi.Komposisi larutan dan kondisi operasi untuk pelapisan tembaga asam dapat dilihat pada tabel 2.4.
Proses “Pengolahan Awal” adalah proses persiapan permukaan dari benda kerja yang akan mengalami proses pelapisan logam. Pada umumnya proses pelapisan logam itu mempunyai dua tujuan pokok adalah sifat dekorasi, sifat ini untuk mendapatkan tampak rupa yang lebih baik dari benda asalnya, dan aplikasi teknologi, sifat ini misalnya untuk mendapatkan ketahanan korosinya, mampu solder, kekerasan, sifat listrik dan lain sebagainya. Keberhasilan proses pengolahan awal ini sangat menentukan kualitas hasil pelapisan logam, baik dengan cara listrik, kimia maupun dengan cara mekanis lainnya.
Proses pengolahan awal yang akan mengalami proses pelapisan logam pada umumnya meliputi proses-proses pembersihan dari segala macam pengotor (cleaning proses) dan juga termasuk proses-proses pada olah permukaan seperti poleshing, buffing,dan proses persiapan permukaan yang lainnya. Untuk mendapatkan daya lekat pelapisan logam (adhesi) dan fisik permukaan benda kerja yang baik dari suatu lapisan logam, maka perlu diperhatikan cara olah permukaan dan proses pembersihan permukaan. Ketidaksempurnaan kedua hal tersebut di atas dapat menyebabkan adanya garisan-garisan pada benda kerja dan pengelupasan hasil pelapisan logam.
b. Prinsip Penyepuhan Tembaga Secara Listrik
Prinsip dasar pelapisan logam secara listrik adalah penempatan ion logam yang ditambah elektron pada logam yang dilapisi, yang mana ion-ion logam tersebut didapatkan dari anoda dan elektrolit yang digunakan.
Secara elektrokimia, prosesnya dapat dilihat pada diagram sebagai berikut :
Skema Pelaksanaan Pelapisan Logam Secara Listrik
Keterangan :
(1). Anoda (bahan pelapis);
(2). Katoda (benda kerja);
(3). Elektrolit; dan
(4). Sumber arus searah
Dengan adanya arus yang mengalir dari sumber maka elektron “dipompa” melalui eletroda positif (anoda) menuju eletroda negatif (katoda). Dengan adanya ion-ion logam yang didapat dari elektrolit maka menghasilkan logam yang melapisi permukaan logam lain yang dilapisi.
c. Pendinginan dan Pemanasan Elektrolit
Pelapisan logam pada satu jenis eletrolit mungkin bekerja pada suhu 50 derajat celsius, tapi pada jenis lain justru tidak boleh bekerja pada suhu panas, atau dengan kata lain harus bekerja pada suhu yang dingin.
Karena keadaan-keadaan itulah maka dibutuhkan pemanasan atau pendinginan elektrolit. Untuk pemanasan elektrolit biasanya digunakan pemanas celup (immersion heater) yang dapat diatur suhunya.
Biasanya, pendinginan cairan elektrolit lebih jarang dilaksanakan dibandingkan dengan pemanasan. Penyebabnya adalah bahwa operasi elektroplating lebih sering dilaksanakan pada suhu panas daripada dilakukan dalam suhu ruangan. Sedangkan untuk pendinginan elektrolit digunakan pipa-pipa pendingin. Cairan elektrolit dihisap sehingga mengalir dalam pipa-pipa yang dicelup air atau didinginkan oleh udara.
d. Penyaringan
Pada saat pencampuran bahan kimia untuk membuat elektrolit, mungkin saja masih ada sisa bahan kimia yang tidak larut dan mengendap atau mengapung dalam cairan eletrolit. Oleh karena itu, sebelum maupun selama proses eletroplating seringkali harus dilaksanakan penyaringan.
Penyaringan pada tahap pertama (sebelum proses pelapisan) dilakukan dengan 2 macam prosedur, yaitu :
1. Penyaringan dengan kain penyaring
2. Penyaringan dengan mesin penyaring
Cara pertama dilakukan untuk proses pelapisan pada tangki kecil. Adapun prosedurnya sebagai berikut: pencampuran bahan kimia dilakukan di tangki lain kemudian tuangkan elektrolit yang sudah jadi ke tangki elektrolit utama melalui kain penyaring. Sedangkan cara kedua dilakukan untuk proses pelapisan pada tangki besar. Prosedurnya dilakukan pencampuran bahan kimia langsung pada tangki elektrolit utama. Setelah itu dimasukkan selang-selang penghisap ke dalam larutan. Kemudian operasikan mesin penyaring selama kurang lebih setengah jam, sambil dilakukan pengadukan pada larutan elektrolit.
PENGADUKAN
Pada saat proses pelapisan logam berlangsung maka akan timbul gelembung-gelembung gas hidrogen (H2). Selain itu juga akan timbul kotoran-kotoran akibat proses. Gas hidrogen dan kotoran yang timbul dapat mengganggu proses pelapisan yang buruk. Gas hidrogen yang timbul akan menyeabkan lubang-lubang kecil berupa titik-titik hitam atau buram pada permukaan hasil pelapisan. Hal ini sering disebut “pitting”. Kadang juga kotoran akan menempel pada benda yang dilapisi, sehingga permukaannya menjadi jelek dan berlapis.
Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut maka selama proses pelapisan harus dilakukan pengadukan. Dengan adanya pengadukan maka gas hidrogen maupun kotoran tidak akan menempel pada permukaan benda yang dilapisi sehingga tidak akan ada “pitting”. Pitting yang disebabkan oleh adanya gas hidrogen tersebut selain menjadikan hasil pelapisan menjadi tampak buruk, juga menyebabkan kerapuhan hasil pelapisan. Sifat rapuh ini akan nampak bila benda kerja dibengkokan, maka logam pelapis menjadi patah atau retak.
Pengadukan yang dilakukan terhadap eletrolit dikategorikan ke dalam 3 jenis menurut caranya, yaitu :
1. Pengadukan mekanik
Pengadukan mekanik adalah pengadukan dengan alat-alat mekanik, seperti : kipas, lempengan ayun dan lain sebagainya.
2. Pengadukan dengan udara
Cara pengadukan ini paling sering digunakan pada industri-industri karena mempunyai banyak kelebihan apabila dibandingkan dengan cara pengadukan mekanik. Dengan cara pengadukan udara, maka bagian yang masuk ke dalam elektrolit (untuk melakukan pengadukan) adalah hanya sebuah slang plastik.
Adapun proses pengadukannya yaitu, udara dikompresikan ke dalam kompresor, kemudian udara kompresinya dialirkan kedalam elektrolit dengan menggunakan selang plastik yang tahan bahan kimia. Karena adanya udara bertekanan tadi, maka elektrolit akan teraduk. Dengan mengatur tekanan udara yang keluar dari kompresor maka besar atau kuatnya pengadukan juga dapat diatur.
3. Pengadukkan Katoda
Berbeda dengan kedua cara pengadukan tadi, maka cara pengadukan katoda ini dilakukan tanpa mengaduk zat cair (elektrolit). Dalam hal ini, yang bergerak/ bergoyang adalah katodanya. Dalam beberapa proses pelapisannya, justru ada yang lebih disarankan menggunakan cara ini dari pada menggunakan cara pengadukan dengan udara. Penggunaan cara pengadukan katoda umumnya dilakukan pada proses pelapisan yang tidak banyak menimbulkan gas hidrogen atau lainnya. Proses pelapisan dengan menggunakan cara pengadukan katoda diantaranya adalah pelapisan tembaga.
Bahan dan Peralatan
1. Benda yang akan dilapis.
2. Sikat, mesin gosok atau bahan-bahan kimia untuk membersihkan kotoran.
Adapun jenis kotoran yang perlu dibersihkan dengan bahan kimia :
a) Minyak dan sejenisnya, termasuk gemuk, parafin, paslin, dan jenis bahan organik lainnya
b) Karat dan oksida logam lainnya. Karat adalah oksida besi atau disebut juga korosi. Sedangkan pada logam lain juga terdapat oksida yang menempel pada permukaan logam tersebut.
Cara Pembersihan
A. Pembersihan secara kimia ada beberapa cara, yaitu :
1. Penguapan
Cara ini dilakukan dengan menggunakan uap senyawa khlor hidrokarbon (chlorinated hydrocarbon) sebagai pembersih atau pengurai minyak. Penggunaan uap tersebut mempunyai keuntungan-keuntungan sbb :
• kestabilan komposisi yang tinggi
• penguraian minyak atau paslin yang baik
• kepadatan uap yang tinggi
• tidak dapat terbakar atau menyala
2. Pencelupan
Pembersihan karat atau oksida logam yang lain biasanya menggunakan larutan kimia seperti asam chlorida, asam sulfat dan asam nitrat dengan konsentrasi larutan, suhu dan lama pencelupan yang berbeda-beda tergantung kepada jenis logam yang akan dibersihkan.
B. Pembersihan secara Listrik
Pembersihan secara listrik dibagi dua yaitu, pembersihan dari kotoran dan penghalusan atau sering disebut pemolesan secara listrik (elektropolishing).
PELAPISAN TEMBAGA
Dalam pelapisan tembaga digunakan bermacam-macan larutan elektrolit, yaitu :
1. Larutan asam
2. Larutan sianida
3. Larutan fluoborat
4. Larutan pyrophosphat
Diantara empat macam larutan di atas yang paling banyak digunakan adalah larutan asam dan larutan sianida
PELAPISAN TIMAH PUTIH
Pelapisan timah putih pada besi dengan cara listrik (elektroplating) sudah sangat lama dilakukan untuk kaleng-kaleng makanan, minuman dan sebagainya. Pelapisan secara listrik pada umumnya sudah menggantikan pelapisan secara celup panas, karena pelapisan secara celup panas menghasilkan lapisan yang tebal dan kurang merata (kurang halus) sedangkan pelapisan secara listrik dapat menghasilkan lapisan yang tipis dan lebih merata/halus. Dengan keuntungan tersebut pada saat ini lebih banyak industri yang melakukan pelapisan timah putih secara listrik dari pada secara celup panas (Hot Dip Galvanizing)..
PELAPISAN SENG
Seng sudah lama dikenal sebagai pelapis besi yang tahan korosi, murah harganya, dan mempunyai tampak permukaan yang cukup baik. Pelapisan senga pada besi dilaksanakan dengan beberapa cara seperti galvanizing, sherardizing, atau metal spraying. Namun pelapisan secara listrik (elektroplating) lebih disukai karena mempunyai beberapa keuntungan bila dibandingkan dengan cara-cara pelapisan yang lain, diantaranya :
a. Lapisan lebih merata
b. Daya rekat lapisan lebih baik
c. Tampak permukaan lebih baik
Karena beberapa keuntungan itulah maka lebih banyak dilaksanakan pelapisan secara listrik daripada cara-cara lainnya. Pelapisan seng secara listrik kadang juga disebut elektro-galvanizing. Larutan elektrolit yang sering digunakan ada dua macam yaitu larutan asam dan larutan sianida. Bila kedua larutan tersebut dibandingkan maka permukaan lapisan hasil dari penggunaan larutan sianida adalah lebih baik jika dibandingkan dengan larutan asam. Namun larutan asam digunakan bila dikehendaki kecepatan pelapisan yang tinggi dan biaya yang lebih murah.
Larutan lain yang sering digunakan pada pelapisan adalah larutan alkali zincat dan larutanpyrophosphat.
PELAPISAN NIKEL
Pada saat ini, pelapisan nikel pada besi banyak sekali dilaksanakan baik untuk tujuan pencegahan karat ataupun untuk menambah keindahan. Dengan hasil lapisannya yang mengkilap maka dari segi ini nikel adalah yang paling banyak diinginkan untuk melapis permukaan. Dalam pelapisan nikel selain dikenal lapisan mengkilap, terdapat juga jenis pelapisan yang buram hasilnya. Akan tetapi tampak permukaan yang buram inipun dapat juga digosok hingga halus dan mengkilap. Jenis lain dari pelapisan nikel adalah pelapisan yang berwarna hitam. Warna hitam inipun tampak menarik dan digunakan biasanya untuk melapis laras senapan dan lainnya.
PELAPISAN KHROM
Selain nikel, maka pelapisan khrom banyak dilaksanakan untuk mendapatkan permukaan yang menarik. Karena sifat khas khrom yang sangat tahan karat maka pelapisan khrom mempunyai kelebihaan tersendiri bila dibandingkan dengan pelapisan lainnya. Selain sifat dekoratif dan atraktif dari pelapisan khrom, keuntungan lain dari pelapisan khrom adalah dapat dicapainya hasil pelapisan yang keras. Sumber logam khrom didapat dari asam khrom, tapi dalam perdagangan yang tersedia adalah khrom oksida (Cr O3) sehingga terdapatnya asam khrom adalah pada waktu khrom oksida bercampur dengan air
KESIMPULAN
Metode elektrokimia adalah metode yang didasarkan pada reaksi redoks. Reaksi redoks merupakan gabungan dari reaksi reduksi dan oksidasi, yang berlangsung pada elektroda yang sama/ berbeda dalam suatu sistem elektrokimia. Sistem elektrokimia meliputi sel elektrokimia dan reaksi elektrokimia.
Electroplating adalah proses pelapisan logam, dengan menggunakan bantuan arus listrik dan senyawa kimia tertentu guna memindahkan partikel logam pelapis ke material yang hendak dilapis.
Langganan:
Postingan (Atom)