Tugas Mata Kuliah : Fabrikasi Dan Karakterisasi Material

Nama : Yarti

NIM : M0211076

Judul Jurnal : Characterization of Black Chrome Films Prepared by Electroplating Tecnique

RESUME

A. PENGANTAR

Krom hitam adalah salah satu bahan yang paling umum digunakan sebagai pelapis selektif surya dalam sistem kolektor surya untuk konversi efisien energi matahari menjadi energi termal. Elektroplating film logam adalah salah satu teknik yang tepat untuk mendapatkan pelapis absorber dengan sifat optik yang selektif untuk kolektor surya . Pelapis krom hitam adalah salah satu penyerap tenaga surya yang paling banyak digunakan , terutama karena absorbernya tinggi, stabilitas yang baik dalam mengurangi berbagai proses oksidasi dalam lingkungan dan tahan terhadap panas tinggi.

B. METODE EKSPERIMENTAL

Elektroplating adalah proses elektrodeposisi untuk memproduksi lapisan padat, seragam, dan patuh, biasanya dari logam atau paduan, pada permukaan konduktif diakibatkan oleh aliran arus listrik. Bagian inti dari proses elektroplating adalah sel elektrolit (unit electroplating) . Dalam sel elektrolit, arus dilewatkan melalui bath elektrolit yang mengandung elektrolit, anoda, dankatoda. Bahan yang akan dilapisi adalah katoda ( terminal negatif ). Anoda, terbagi dalam dua jenis yaitu : anoda korban ( larut anoda ) dan anoda permanen ( anoda lembam ) .

Anoda korban yang terbuat dari logam yang harus disetorkan. Anoda permanen hanya dapat menyelesaikan sirkuit listrik, tetapi tidak dapat menyediakan sumber logam segar untuk menggantikan apa yang telah dihapus dari solusi dengan deposisi pada katoda . Elektrolit adalah konduktor listrik yang dilakukan oleh ion bukan oleh elektron bebas (seperti dalam logam). Setelah penerapan arus listrik , ion positif dalam elektrolit akan bergerak menuju katoda dan ion bermuatan negatif menuju anoda .

Migrasi elektron ke anoda melalui kabel dan generator listrik dan kemudian kembali ke katoda merupakan arus dalam sirkuit eksternal. Ion-ion logam garam dalam elektrolit membawa muatan positif dan tertarik ke katoda.

Ketika mereka mencapai bahan bermuatan negatif, bahan tersebut menyediakan elektron untuk mengurangi ion-ion bermuatan positif untuk bentuk logam, dan kemudian atom logam akan didepositkan pada permukaan bahan bermuatan negatif. Krom hitam electroplates diperoleh dengan mengganti ion sulfat dalam bath elektrolit chrome plating konvensional oleh ion fluorida, silicofluoride, asetat, borat, nitrat atau sulphamate .

Zat pada bath elektrolit sebagai katalis dapat dibagi menjadi tiga kelompok katali , bath asetat , bath Floride Bonneau dan nitrat dan katalis lainnya. Dalam katalis bath plating fluoride atau dicampur dengan efisiensi plating lebih tinggi, deposit lebih keras, lebih korosi dan diperoleh aus resistensi . Fluoride biasanya ditambahkan sebagai ion SiF6

-2 sebesar 2 – 3 g / l . Pengendapan krom hitam dilakukan pada substrat nikel dikrom kuningan dalam penangas elektrokimia dengan teknik elektroplating.

Nikel terang disiapkan dan diendapkan pada substrat kuningan dengan teknik elektroplating. Bath elektrolit untuk pelapisan nikel terang terdiri dari nikel sulfat ( NiSO4 ) , klorida nikel ( NiCl2 ) dan asam borat ( H3BO3 ) . Pelapisan nikel cerah dilakukan dalam kerapatan arus 0.5A/dm2 selama 5 menit di suhu 50 ° C - 60 ° C. Logam nikel dengan kemurnian 99,9 % digunakan sebagai anoda untuk deposisi nikel cerah dan substrat kuningan digunakan sebagai katoda .

Sebelum pengendapan krom hitam , disiapkan substrat nikel cerah dan dibersihkan dalam pembersih alkali komersial panas, diikuti dengan membilasnya dalam air suling dan diaktifkan dalam vol berair larutan H2SO4 10 %. Setelah aktivasi, lempeng dibilas dalam air suling untuk menghapus semua jejak sulfat . Kemudian krom hitam diendapkan pada substrat nikel cerah. Kondisi deposisi untuk mendapatkan krom hitam yang dioptimalkan dengan memvariasikan komposisi bath elektrolit, densitas arus dan waktu pelapisan .

Bath deposisi krom hitam pertama terdiri dari asam kromat , asam asetat dan barium asetat ( bath asetat ) . Elektrodeposisi dilakukan dalam kerapatan arus 3A/dm2 untuk 180 detik di suhu 50 ° C. Bath kedua untuk deposisi krom hitam terdiri dari asam kromat , Asam fluorosilicik dan barium karbonat (bath katalis Floride Bonneau) . Deposisi dilakukan pada kerapatan arus 6A/dm2 selama 120 detik di suhu 25 ° C. Senyawa barium seperti karbonat , asetat atau hidroksida biasanya ditambahkan ke plating larutan krom hitam .

Peran mereka adalah untuk mengendapkan setiap ion sulfat dari larutan , dan terlepas dari kemungkinan kompleksasi ion karbonat dengan Cr ( III ) , mereka tidak diharapkan untuk secara signifikan mempengaruhi elektrokimia krom hitam. Untuk deposisi krom hitam Pb - Sb, yang hanya berisi 2-5 % Sb , digunakan sebagai anoda ( anoda permanen) dan substrat nikel cerah digunakan sebagai katoda. Morfologi permukaan lapisan ditandai dengan pemindaian

mikroskop elektron ( SEM ), analisis difraksi sinar-X ( XRD ) dilakukan dengan menggunakan sebuah difraktometer PW1840. Reflektansi spektral normal Elektrodeposisi lapisan krom hitam di UV - Vis - NIR dan wilayah IR masing-masing direkam menggunakan Cary 500 Pindai UV - Vis -NIR spektrofotometer FTIR dan Jasco.

1. Analisis SEM

Dari analisis SEM diketahui bahwa film krom hitam yang dicapai dari bath pertama adalah padat dengan ukuran butir nano tapi film disimpan di bath kedua mereka menjadi keropos, dengan biji-bijian berukuran mikro .

2. Analisis EDS

Data menunjukkan bahwa film yang dihasilkan dari bath kedua telah mengandung krom dalam komposisi mereka . Persentase berat krom di film yang dihasilkan dari bath kedua adalah lebih dari film yang dihasilkan dari bath pertama.

3. Analisis XRD

Gambar . 3 menunjukkan pola XRD untuk substrat nikel cerah dilapisi dengan film krom hitam. Hal ini dimungkinkan untuk mendeteksi bahwa sebagian besar struktur film krom hitam terutama terdiri dari logam krom dengan pesawat kristalografi ( 110 ) tegak lurus terhadap substrat

4. Reflektansi Spektral

Gambar. 4 dan 5 menunjukkan reflektansi spektral dalam UV - Vis - NIR dan wilayah IR untuk krom hitam diletakkan di atas substrat nikel cerah masing-masing dibuat dari dua bath elektrolit yang berbeda. Dari gambar 4 terlihat bahwa wilayah reflektansi spektral UV - Vis - NIR di bawah 12 % untuk film krom hitam diendapkan pada nikel cerah disiapkan dari kedua bath , menunjukkan bahwa di wilayah ini spektral absortansi suryanya cukup tinggi. Reflektansi spektral untuk film krom hitam dibuat dari bath kedua adalah kurang dari film yang dihasilkan dari bath pertama, maka, penyerapannya lebih tinggi.

Perbedaan ini mungkin disebabkan oleh permukaan dan komposisi kimia yang kasar dari sampel yang meningkatkan penyerapan radiasi dan dapat menjelaskan tingkat absortansi bahan ini tinggi. Oleh karena itu , penggunaan bath kedua dianjurkan untuk mendapatkan selektif surya yang baik dari lapisan krom hitam di daerah UV - Vis - NIR. Gambar. 5 menunjukkan bahwa reflektansi spektral film krom hitam di wilayah IR ( 2.5μm - 20μm ), dan karena emisivitas dari mereka. Dari Gambar. 5 jelas bahwa film yang dihasilkan dari bath kedua memiliki daya pancar termalyang rendah . Hal ini dapat dilihat bahwa pada

gambar 5 dengan menggunakan bath yang pertama spektral reflektansi berkurang dan karenanya meningkatkan daya pancar termal film.