TEKNIK PELAPISAN LOGAM(hal. 338 s/d 349)

Oleh :

Ahmad Isrohli Mu’minin11010120333 P Reguler

Jurusan Teknik Mesin

3. dasar terbentuknya lapisan khromat diatas permukaan logam adalah :

2CR (OH)₃ + CrO₄²¯ + 2H⁺ = Cr(OH)₃.CrOH.CrO₄ + 2H₂O

Dari keadaan tersebut, maka kita bias melihat bahwa ada perbedaan proses khromatasi antara logam Zndan logam aluminium tergantung kepada jumlah hidrat air yang terkandung didalamnya.

3. Pembentukan lapisan konversi pada logam tembaga dan perak

Perak dan tembaga mempunyai sifat daya tahan terhadap kekusaman yang rendah dan apabiladibiarkan dekat dengan sulphida akan terbentuk lapisan berwarna hitam kecoklatan sehingga tidak enakjika dilihat.

Dengan hal-hal yang demikianlah, maka prosses khromatasi bagi logam peraak dan tembaga perlu untukmempertahankan diri dari kekusaman sebagai benda-benda seni, yang kemudian dilanjutkn dngan proseslacquering.

Larutan yang digunakan untuk maksud ini adalah larutan dikhromat dan untuk logam tembaga

cukup sederhana yaitu 1% K₂Cr₂O₇ dengan temperature kamar dan proses selama 2 menit atau lebih.

Larutan yang lebih baik daripada diatas adalah menggunakan 30 gr/l Na₂Cr₂O₇ ; 130 gr/l HNO₃ ; 150gr/l

CH₃ COOH dan 52 gr/l NaCl.

Larutan untuk logam perak tergantung atas kebutuhannya, yaitu berdasarkan terlarutnya perak untuk

membentuk lapisan khromat dari ion-ion dikhromat. Larutan mengandung unsur Sianida seperti 13 gr/l

Na₂Cr₂O₇ dan 2-20 gr/l NaCN, yang mana akan membentuk kompleks bersama-sama dengan perak dalam

batas pH alkalin, jikalau tidak akan terjadi elektrolisa kembali endapan chromium adlam keadaan

teroksidasi.

4. Pembentukan lapisan phosphate

Proses ini sering disebut sebagai proses phosphatase. Lapisan phosphate pada umumnya

digunakan sebagai la[isan pertama sebelum pengecatan dan kebanyakan untuk tujuan perlindungan

terhadap korosi tidak begitu banyak jumlahnya. Proses phosphatase dipatenkan dan pada saat ini dikenal

dengan nama Coslettizing, Parkerizing, Bonderizing sebagai nama-nama proses phosphatasi. Penggunaan

yang terbanyak dari proses phosphatasi ini adalah terhadap benda kerja baja, tapi penggunaan yang cukup

penting juga untuk seng dan khususnya lapisan seng hasil galvanisasi dan logam aluminium. Campuran

antara proses khromat-phosphat adalah digunakan dan sebagai dasar etshprimer, yang mana juga

mengandung pengikat dari bahan polimer.

Proses phosphatasi yang cukup sederhana menggunakan larutan asam phosphat untuk permukaan besi

dan baja, dan bias didahului proses awal dengan khromat.

Pengembangannya dengan menggunakan Zinc phosphate (Coslettizing), Manganese dihydrogen

Phosphate (Parkerizing) dan menggunakan bahan untuk mempercepat proses (accelerator) sebagai

tembaga atau nitrat (Bonderizing), yang mana akan mengurangi waktu proses dari 30 menit menjadi 5

menit.

Formula yang dikembangkan pada saat ini akan cenderung untuk mengurangi pengaruh

temperature proses dan banyak larutan phosphate beroperaasi pada temperature yang cukup dingin

karena ditambahkan unsur fatty esters dan garam-garam lainnya.

Karakteristik proses panas dengan dasar asam phosphate dapat dilihat pada table II.

Kebanyakan larutan yang sama digunakan untuk baja dan seng, tetapi untuk logam aluminium akan

menggunakan larutan yang lebih kompleks dengan ditambahkan fluoride. Lapisan phosphate dengan

dasar seng phosphate atau khromat phosphate akan menggunakan pengolahan awal, menggunakan

larutan asam hydrofluoric karena sebagai larutan etsa.

Salah satu komposisinya yaitu 10 gr/l Zn(H₂PO₄)₂ ; 10 gr/l HNO₃ ; 3 gr/l HF yang mana akan memberikan

lapisan yang cukup berat setelah dicelupkan selama 5-10 menit pada temperature 55-60⁰c , atau lapisan

yang cukup ringan apabila disemprotkan selama 1-2 menit pada temperature 50⁰c.

JENIS ACCELERATORWAKTU JENIS BERAT LAPISAN

PHOSPHAT(MENIT) LAPISAN MG/CM²

Fe - 30 Berat 1 – 3

Fe/Mn - 30 Berat 1 - 3

Mn Nitrate 15 Berat 0.8 - 3

Zn Nitrate 15 Pertengahan 0.3 - 3

Zn Nitrate/Nitrite 3 Ringan 0.1 - 0.6

atau khlorida

Na/NH₃ - 1 - 2 Sangat ringan 0.05 - 0.1

(semprot)

Tabel II. KARAKTERISTIK DARI PROSES PHOSPHATASI

Lapisan tersebut akan meningkat apabila dalam pencelupan menggunakan arus katoda sebesar 10-20 volt

pada 30-40 A/dm².

Setelah proses dilanjutkan dengan tahap pembilasan, untuk menghilangkan semua senyawa yang

larut, akan tetapi pembilasan harus lambat sekali karena apabila engandung khlorida dan sulphat sebesar

< 250 ppm akan menyerang rongga-rongga yang da pada lapisan.

Proses “sealing” secara kimia tidak diperlukan karena cat dan lacquering bias berfungsi sebagai bahan

proses “sealing” tersebut.

Proses phosphatasi pertama-tama tergantung atas pembentukan besi, mangan dan seng yang

bervalensi 2, kedua dan ketiga [embentukan phosphate. Pada mulanya phosphate terbentuk dalam

larutan dan benda kerja sebagai media untuk mengendapkan phosphate di atas permukaannya dengan 3

cara yaitu :

a. Phosphate dengan besi, mangan dan seng dalam larutan mempunyai pH 2-4 dan terjadi reaksi

yang diikuti penguraian logam menjadi :

M + 2H₃PO₄ ↔ M (H₂PO₄)₂ + H₂

b. Terjadi oksidasi sebagai reaksi untuk mempercepat depolarisasi antara H₂ dan H₂O akan terbantuk

formasi pelarutan dari phosphate yang berfungsi sebagai media pengatur. Dalam keadaan yang

demikian maka pH akan naik oleh karena itu melepaskan ion-ion H⁺ dan kemudian phosphate

mulai mengandap :

M (H₂PO₄)₂ ↔ MHPO₄ + H₃PO₄

Jika kenaikan pH memadai maka phosphate akan terus terbentuk dengan cepat oleh adanya

proses hidrolisa :

3M(H₂PO₄)₂ ↔ M₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄ atau

3MHPO₄ ↔ M₃(PO₄)₂ + H₃PO₄

Untuk mengoreksi reaksi dalam larutan maka perbandingan antara jumlah keseluruhan unsur

yang ada dibandingkan dengan asam yang bebas menurut perbandingan 7:1.

Reaksi akan terus berlangsung tetapi senyawa yang berfungsi sebagai accelerator akan

mengoksidasi ferro menjadi ion ferric. Ferric phosphate akan langsung mengendap, tetapi jika

seng dan mangan phosphate pada mulanya tidak menghalangi terjadinya formasi lapisan, seperti

:

3 Zn(H₂PO₄)₂ ↔ XH₃PO₄ + (4 + X) Fe

↔ Zn₃(PO₄)₂ + (4 + X)FePO₄ + 3/2 (4 + X)H₂

IV. BAGAN ALIR PROSES PEMBENTUKAN LAPISAN KONVERSI

Pada mulanya, urutan proses pembentukan lapisan oksida mempunyai bagan alir sebagai berikut

:

1. Polishing (pemolesan)

2. Degreasing

3. Pembilasan

4. Pickling

5. Pembilasan

6. Proses pembentukan lapisan konversi

7. Pembilasan

8. pengeringan

9. Proses khusus

10. Pengeringan

11. Pengepakan

Urutan proses seperti tersebut diatas tidak mesti harus demikian, karena akan tergantung kepada

keadaan dan jenis logam yang akan diproses, seperti misalnya aluminium yang tujuan akhirnya

adalah untuk memperkuat daya lekat antara aluminium dan cat atau lacquer, maka proses

pembentukan lapisan konversi yang dikenakan padanya adalah khromat-phosphat, dan urutan

tadi menjadi :

1. Polishing dengan alat blasting

2. Perkhlor ethylene degreasing

3. Pembersihan dengan larutan alkalin

4. Pembilasan

5. Deoksidasi

6. Pembilasan

7. Proses khromat-phosphat

8. Pembilasan

9. Pengeringan

10. Pengecatan

11. Pengeringan

Proses deoksidasi dikenakan untuk aluminium adalah dikarenakan tidak semua aluminium tersebut

merupakan logam aluminium murni tetapi merupakan aluminium paduan, maka dikenakan proses

deoksidasi dengan larutan nitrat encer untuk menarik oksida-oksida yang terkandung didalamnya.

DAFTAR PUSTAKA

1. Gabe, D.R., “Principles of metal surface treatment and protection”, Pergamon Press, New York,

First Edition, 1972.

2. Silman, H., BSc., “protective and decorative coating for metals”, Finishing publications Ltd.,

Teddington, England, 1978.

3. Suprapti T., Dra “Diagram Pourbaix dan Aplikasinya”, untuk kursus Elektrokimia dan

Penerapannya, Lembaga Metalurgi Nasional – LIPI, Pebruari 1980.

I.Pendahuluan

Salah satu usaha meningkatkan umur pakai suatu komponen/konstruksi baja dari serangan korosi

adalah dengan cara melapisi komponen/konstruksi tersebut dengan logam lain.

Logam-logam yang umum dipakai sebagai bahan pelapis antara lain Nikel (Ni), tembaga (Cu), khrom (Cr),

Seng(Zn) dan lain-lain.

Konstruksi baja dalam pemakaian tertentu, dimana sifat proteksi lapisan lebih diutamakan, maka

yang banyak digunakan adalah lapisan seng. Hal ini disebabkan lapisan seng bersifat anodic terhadap besi-

baja, dimana sifat anodik ini dari segi proteksi relative labih baik. Disamping itu pelapisan seng relatif lebih

murah. Lapisan seng dapat dihasilkan dengan beberapa cara antaralain adalah dengan proses Galvanisasi

(Hot Dip Galvanizing).

II. PRINSIP DASAR

2.1 Penempelan

Pelapisan dengan cara celup panas adalah suatu mekanisme ikatan penempelan yang melibatkan

kondisi permkaan baik dari baja maupun kondisi leburan logam pelapis serta melibatkan sifat fisik yang

terjadi antara dua logam setelah melekat.

Lapisan seng ini megalami proses pembekuan pada pengecoran sehingga akan membentuk

struktur Kristal, dan bisa diatur pengintian pembekuannya agar membentuk Kristal yang bermotif bunga

(spangled pattern). Besarnya bunga Kristal tersebut tergantung komposisi atau pengolahan baja

sebelumnya, tergantung pada komposisi leburan seng.

Bentuk dan ragam bunga Kristal tergantung semata pada komposisi leburan seng.

2.2 Metallurgi Baja Lapis Seng

Bila baja (sebagai logam dasar) yang bersih bebas dari oksida dan pengotor lainnya, dimasukkan

kedalam seng cair pada suhu 450⁰C. maka akan terjadi lapisan paduan besi-seng pada permukaan baja.

Lapisan paduan besi-seng yang terjadi dapat dilihat seperti pada gambar 2.

Paduan besi-seng tersebut makin kedalam (kearah logam dasar) makin kaya akan unsur besi, dan sifat

dari masing-masing paduan berbeda-beda seperti terlihat pada table 1.

Terjadinya paduan-paduan tersebut sesuai dengan fasa-fasa yang mungkin terjadi seperti ditunjukkan

oleh diagram konstitusi besi-seng (lihat pada gambar 3).

Paduan/Fasa % Berat Fe Struktur Kristal Kekerasan (DPN)

Besi 100 BCC 160

Gamma *⁾ 21 - 28 BCC -

Delta 12-Jul Hex, Mon 240

Zeta 5.6 - 6.2 Hexagonal 180

Eta Max. 0.003 Close packed70

Tabel I. SIFAT-SIFAT PADUAN BESI-SENG

*⁾ Paduan gamma pada umumnya sangat tipisOleh karena itu tidak ada data kekerasannya

III. PENGERJAAN PELAPISAN SENG DENGAN CARA CELUP PANAS ( HOT DIP)

Proses pelapisan seng dengan cara celup panas (proses galvanisasi) ditinjau dari teori sangat

sederhana, yaitu terdiri dari pembersihan baja dari oksid atau kotoran, dan kemudian pencelupan dalam

seng cair seperti digambarkan dalam diagram alir pada gambar 4.

Meskipun secara teori tampak sederhana, dalam praktek tidaklah demikian halnya, dan ternyata

banyak factor-faktor yamg harus dikendalikan untuk mendapatkan hasil baja lembaran lapis seng yang

bermutu.

Proses pembersihan baja terjadi pada tiga tahap, yaitu degreasing, pickling, dan fluxing. Proses

degreasing (penghilangan lemak), dilakukan dengan larutan alkali, pada suhu dibawah 100⁰C, dalam

waktu beberapa ment saja. Ada beberapa macam cara degreasing; prosesnya akan diuraikan lebih lanjut

dalam bab ini.

Pickling (cuci asam), dapat dilakukan dengan asam sulfat, asam chlorida, asam nitrat, asam

fluorida atau campuran dari asam-asam tersebut. Suhu operasi tergantung pada jenis asam yang dipakai.

Lamanya pencucian tergantung pada jenis asam, jenis bahan yang dicuci, dan juga operasinya (batch atau

kontinyu).

Fluxing adalah proses pemberian bahan flux, terutama ZnCl₂, pada permukaan baja yang akan

digalvanisasi, untuk membersihkan lebih lanjut bila proses sebelumnya belum sempurna.

Pada proses pencelupan (hot-dipping) yang merupakan proses utama, benda kerja yang bersih dan kering

dicelupkan dalam cairan logam seng untuk beberapa saat, dan kemudian diangkat dan dikeringkan,

sehingga kita peroleh baja lapis seng. Beberapa variable yang berperngaruh akan diuraikan lebih lanjut

berikut ini.

baja (lembaran)

degreasing

dalam larutanalkali

50-100⁰C, 1-5menit

pembilasan dengan air panas

picklingDalam larutan HCL(8-12%) + inhibitor± 40⁰C, 5-15 menit

Pembilasan dengan air panas

pencelupan seng cair ±450⁰Cdalam seng cair + flux

1-5menit

Baja (lembaran)lapis seng

Gambar 4. DIAGRAM ALIR PROSES PELAPISAN

SENG DENGAN CARA CELUP PANAS.