Teknologi Pelapisan Logam Secara ListrikKata Kunci: elektroplating, pelapisan logam Ditulis oleh Tatang A. Taufik pada 28-06-2009

Pendahuluan dan Manfaat Prinsip dasar pelapisan logam secara listrik adalah penempatan ion logam yang ditambah elektron pada logam yang dilapisi, yang mana ion-ion logam tersebut didapat dari anoda dan eletrolit yang digunakan. Secara eletro kimia, 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 positip (anoda) menuju eletroda negatip (katoda). Dengan adanya ion-ion logam yang didapat dari eletrolit maka menghasilkan logam yang melapis permukaan logam lain yang dilapis. 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 perkataan lain harus bekerja pada suhu yang dingin. Karena keadaan-keadaan itulah maka dibutuhkan pemanasan atau pendinginan eletrolit. Untuk pemanasan eletrolit 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 dari pada dilakukan dalam suhu ruangan. Sedangkan untuk pendinginan elektrolit digunakan pipa-pipa pendingin. Cairan elektrolit diisap sehingga mengalir dalam pipa-pipa yang dicelup air atau didinginkan oleh udara. 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. 2. Penyaringan dengan kain penyaring 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 eletrolit 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 masukan slang-slang pengisap kedalam 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 lobang-lobang kecil berupa titik-titik hitam atau buram pada permukaan hasil pelapisan. Hal ini sering disebut pitting. Kadang juga kotoran akan menempel pada benda yang dilapis, 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 dilapis 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 Yang dimaksud dengan 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 slang 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 LogamKata Kunci: inhibisi, katodik, korosi Ditulis oleh Suparni Setyowati Rahayu pada 20-07-2009 Korosi Korosi diartikan sebagai peristiwa pengkaratan, apabila kita menyebutkan kata karat maka hampir semua orang akan tahu dan pernah meiihat apa yang dimaksud dengan karat tersebut.Pengkaratan dikenal sebagai suatu peristiwa kerusakan permukaan pada barang-barang yang terbuat dari logam yang berlangsung dengan sendirinya akibat adanya interaksi/kontak antara barang tersebut dengan lingkungan dimana barang tersebut berada.Peristiwa ini sangat tidak dikehendaki karena dapat merusak baik fungsi maupun penampilan/nampak rupa dari barang-barang yang mengalami peristiwa ini. Pengertian yang lebih luas korosi bukan hanya menyangkut masalah karat saja, akan tetapi diartikan sebagai peristiwa rusaknya bahan-bahan/konstruksi logam akibat pengaruh lingkungan. Sering terjadi pada kondisi lingkungan tertentu konstruksi logam mengalami kerusakan yang sangat parah meskipun karat sedikitpun tidak terbentuk.

Peristiwa ini dapat terjadi pada semua konstruksi logam atau konstruksi yang menggunakan logam, baik itu berupa gedung, jembatan, tiang pancang, peralatan pabrik, sistem perpipaan, mesinmesin,komponen berbagai macam kendaraan bermotor, kapal laut,pesawat terbang, perlengkapan rumah tangga dan lain sebagainya.Adapun produk korosi dapat terjadi dalam berbagai bentuk mulai dari bentuk yang sederhana, terlihat oleh metal telanjang (seperti terbentuknya karat pada permukaan, sampai kepada bentukbentuk yang rumit yang hanya dapat dideteksi oleh peralatan yang sangat sensitif.Meskipun proses korosi adalah proses alamiah yang berlangsung dengan sendirinya dan karena tidak bisa dicegah secara mutlak, akan tetapi tindakan pencegahan dan penanggulangannya tetap diperlukan.

Pada dasarnya prinsip pencegahan dan penanggulangan korosi sangat sederhana. Kita dapat memilih salah satu atau kombinasi dari metode-metode yang ada seperti metode perlindungan katodik, inhibisi, pelapisan dengan logam dan pelapisan dengan cat.Pemilihan metode mana yang akan dipakai tentu saja bergantung pada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan. Teori dasar korosi Ditinjau dari segi termodinamika, proses korosi adalah proses yang sangat bersifat alamiah. Pada dasarnya semua logam tidak stabil. Logam murni cenderung bereaksi dengan lingkungan dimana ia berada dan membentuk senyawa oksida atau karbonat yang lebih stabil. Pada reaksi diatas terjadi perpindahan elektron dan reaksi semacam ini disebut reaksi elektrokimia. Kecenderungan logam untuk melepaskan elektron berbeda-beda, semakin besar kecenderungan tersebut semakin reaktif logam yang bersangkutan. Sebagai contoh perbedaan reaktivitas logam terlihat pada tabel dibawah ini :

Na ternyata sangat reaktif, sedangkan Pt sebaliknya.Reaksi dimana Na melepaskan elektronnya adalah reaksi korosi dan karenanya Na adalah logam yang sangat mudah terkorosi.Sebaliknya Pt digolongkan sebagai logam mulia karena reaktivitasnya yang sangat rendah.

Pelapisan Logam di IndustriKata Kunci: anoda, katoda, larutan elektrolit, Sirkuit luar Ditulis oleh Suparni Setyowati Rahayu pada 22-07-2009 Setiap tahun, korosi yang terjadi diberbagai lingkungan menyebabkan kerusakan yang memakan biaya cukup besar. Untuk menanggulangi bahaya korosi, yang berarti juga memperkecil kerugian, perlu dicari cara-cara untuk melindungi logam yang mudah terkorosi.Salah satu cara perlindungan yang patut diketengahkan adalah memberikan suatu lapisan logam tertentu sebagai lapis pelindung.Ada bermacam-macam cara untuk memberikan logam pelapis pada logam yang akan dilindungi. Salah satu diantaranya adalah proses lapis listrik (electroplating).

Lapis listrik menawarkan jasanya untuk memberikan suatu perlindungan dengan menggunakan logam-logam tertentu sebagai lapis pelindung, misalnya : nikel, khrom, seng, timah dan lainlain.Banyak orang yang tidak terjun langsung dalam industri lapis listrik mengira bahwa lapis listrik hanya untuk menbuat benda-benda tampak lebih menarik. Pada kenyataannya peranan lapis listrik jauh lebih luas lagi. Peranan utamanya adalah melindungi logam yang dilapisi dari bahaya korosi. Disamping itu peranan penting lainnya ialah dapat menambah daya tahan terhadap gesekan, memperbaiki sifat konduktivitas, memudahkan penyolderan, menambah kekerasan dan lain-lain. Sehingga memungkinkan para perancang dan ahli teknik untuk mendapatkan kombinasi sifat-sifat dari permukaan benda yang dilapisi dan logam pelapisnya. Konsep Dasar Lapis listrik adalah suatu proses pengendapan/deposisi suatu logam pelindung yang dikehendaki diatas logam lain dengan cara elektrolisa. Biasanya elektrolisa dilakukan dalam suatu bejana yang disebut sel elektrolisa yang berisi cairan elektrolit/rendaman (bath). Pada rendaman ini tercelup paling tidak dua elektroda.Masing-masing elektroda dihubungkan dengan arus listrik, terbagi menjadi kutub positif (+) dan negatif (-) dikenal sebagai anoda (+) dan katoda (-).

Selama proses lapis listrik berlangsung terjadi reaksi kimia pada daerah elektroda/elektrolit; baik reaksi reduksi maupun oksidasi.Karena pada proses lapis listrik reaksi diharapkan berjalan terus menerus menuju arah tertentu secara tetap, maka hal yang paling penting dalam proses ini adalah mengoperasikan proses ini dengan menggunakan arus searah.Dari uraian terdahulu dapat dikatakan bahwa ada 4 bagian yang utama (penting) dari suatu sistem lapis listrik. Keempat bagian yang harus ada didalam suatu unit lapis listrik adalah : a.Larutan elektrolit (rendaman) b.Anoda c.Katoda (benda kerja) d.Sirkuit luar Rendaman/Larutan Elektrolit Setiap larutan elektrolit yang dijadakan rendaman tempat proses lapis listrik berlangsung harus mengandung bahan-bahan terlarut yang sekurang-kurangnya memiliki satu dari fungsi berikut ini : a. Menyediakan sumber logam yang akan diendapkan b. Membentuk kompleks dengan ion logam yang akan diendapkan c. Konduktif d. Dapat menstabilkan larutan dari hidrolisa e. Bertindak sebagai buffer f. Memodifikasi atau mengatur bentuk fisik dari endapan g. Membantu pelarutan anoda.Adapun rendaman yang digunakan dalam proses lapis listrik dapat bersifat asam maupun basa. Rendaman Asam Dengan Garam Sederhana Biasanya rendaman selalu rengandung garam dari logam yang akan diendapkan/dilapiskan. Sebaiknya dipilih garamgaram yang mudah larut namun anion dari garam tersebut tidak mudah tereduksi. Walaupun anion tidak ikut secara langsung dalam proses terjadinya pelapisan, tetapi jika menempel pada permukaan katoda akan merupakan gangguan bagi struktur endapan.Aktivitas dari ion logam ditentukan oleh konsentrasi dari garam logamnya, derajat

disosiasi dan konsentrasi komponen lain yang ada di dalam rendaman. Jika konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk diendapkan, akan terbentuk endapan yang terbakar pada rapat arus yang relative rendah.

Adanya ion khlorida di dalam rendaman yang bersifat asam mempunyai dua (2) fungsi utama, pertama akan memudahkan terkorosinya anoda atau mencegah pasivasi anoda dan yang kedua akan menaikkan koefisien difusi dari ion logamnya berarti menaikkan batas rapat arus (limiting current density). Rendaman yang Mengandung Garam Kompleks Garam kompleks yang sering digunakan dalam proses lapis listrik adalah Sianida. Karena siano kompleks terdekomposisi oleh asam, maka rendaman harus bersifat alkali (basa).Adanya natrium atau kalium hidroksida akan memperbaiki konduktivitas dan mencegah liberasi dari asam hidrosianat oleh CO2 yang masuk ke dalam rendaman dari udara. Buffer (penyangga) dan komponen lainnya Disamping garam logamnya sebagai komponen utama,rendaman juga mengandung komponen lain, misalnya komponen yang berfungsi sebagai penyangga (mengatur pH);misal untuk rendaman nikel digunakan asam borat sebagai buffer.85 Sedangkan penambahan asam sulfat pada rendaman tertentu akan menaikkan konduktivitas dan mencegah hidrolisa. Bahan Imbuh (Addition Agent) Untuk mendapatkan hasil pelapisan yang baik (mengkilap,rata) diperlukan adanya komponenkomponen lain yang ditambahkan kedalam rendaman. Diantaranya adalah Wetting agent,levellers dan bahan pengkilap (brightener). Anoda Anoda yang digunakan dalam proses lapis listrik harus dapat mengalirkan arus listrik dari luar kedalam larutan/rendaman dan juga harus berfungsi sebagai pengisi kekurangan logam didalam larutan karena mengendap pada permukaan katoda.Anoda dapat berbentuk lempengan logam yang masif atau dapat juga berbentuk bola atau potongan-potongan kecil. Ada dua jenis anoda, yaitu anoda yang terbuat dari logam yang akan diendapkan,dikenal dengan nama anoda terlarut dan satu lagi adalah anoda yang terbuat dari logam lain yang tidak larut

dalam rendaman, dikenal dengan nama anoda inert.Ada keuntungan dan kerugiannya masingmasing bila menggunakan jenis anoda tersebut. Keuntungan bila kita menggunakan anoda terlarut antara lain adalah larutan/rendaman dapat dikatakan memiliki kandungan 87 logam yang konstan, penambahan garam logamnya tidak perlu dilakukan. Sedangkan ke rugiannya menggunakan anoda terlarut adalah seringkali ada pengotor yang ikut terlarut dan kadangkadang juga ada bahan-bahan yang tidak larut yang akan mengotori rendaman, disamping itu perlu dilakukan kontrol apakah anoda tetap aktif dan tidak membentuk film tipis yang akan menyebabkan anoda menjadi pasif. Keuntungan menggunakan anoda inert adalah tidak perlu mengganti anoda (karena tidak akan habis) jadi sekali dipasang dapat digunakan selamanya; namun demikian ada juga kerugiannya yaitu, logam didalam rendaman lama kelamaan akan habis mengendap dibawa, sehingga analisa larutan dan penambahan bahan kimia kedalam larutan harus kerapkali dilakukan. Katoda Katoda atau benda kerja dapat memiliki bermacam bentuk dan dapat terbuat dari beraneka logam yang penting katoda harus bersifat konduktor sehingga proses lapis listrik dapat berlangsung dan logam dapat menempel pada katoda (benda kerja).Bila benda kerja tidak bersifat konduktor, dapat dilakukan pengerjaan awal yang membuat benda kerja siap menjadi katoda dalam proses lapis listrik. Sirkuit Luar Sirkuit (rangkaian) listrik di luar sistem lapis listrik biasanya terdiri dari sumber arus dan peralatan lain yang dapat menyearahkan arus bila sumber arus memberikan arus bolak-balik.

G. Korosi dan Cara PencegahannyaKorosi atau perkaratan sangat lazim terjadi pada besi. Besi merupakan logam yang mudah berkarat. Karat besi merupakan zat yang dihasilkan pada peristiwa korosi, yaitu berupa zat padat berwarna coklat kemerahan yang bersifat rapuh serta berpori. Rumus kimia dari karat besi adalah Fe2O3.xH2O. Bila dibiarkan, lama kelamaan besi akan habis menjadi karat. Dampak dari peristiwa korosi bersifat sangat merugikan. Contoh nyata adalah keroposnya jembatan, bodi mobil, ataupun berbagai konstruksi dari besi lainnya.Siapa di antara kita tidak kecewa bila bodi mobil kesayangannya tahu-tahu sudah keropos karena korosi. Pasti tidak ada. Karena itu, sangat penting bila kita sedikit tahu tentang apa korosi itu, sehingga bisa diambil langkah-langkah antisipasi. Peristiwa korosi sendiri merupakan proses elektrokimia, yaitu proses (perubahan / reaksi kimia) yang melibatkan adanya aliran listrik. Bagian tertentu dari besi berlaku sebagai kutub negatif (elektroda negatif, anoda), sementara bagian yang lain sebagai kutub positif (elektroda positif, katoda). Elektron mengalir dari anoda ke katoda, sehingga terjadilah peristiwa korosi. Ion besi (II)yang terbentuk pada anoda selanjutnya teroksidasi menjadi ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi (karat besi), Fe2O3.xH2O. Dari reaksi terlihat bahwa korosi melibatkan adanya gas oksigen dan air. Karena itu, besi yang disimpan dalam udara yang kering akan lebih awet bila dibandingkan ditempat yang lembab. Korosi pada besi ternyata dipercepat oleh beberapa faktor, seperti tingkat keasaman, kontak dengan elektrolit, kontak dengan pengotor, kontak dengan logam lain yang kurang aktif (logam nikel, timah, tembaga), serta keadaan logam besi itu sendiri (kerapatan atau kasar halusnya permukaan).

H. Pencegahan korosiPencegahan korosi didasarkan pada dua prinsip berikut : 1. Mencegah kontak dengan oksigen dan/atau air Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Bila salah satu tidak ada, maka peristiwa korosi tidak dapat terjadi. Korosi dapat dicegah dengan melapisi besi dengan cat, oli, logam lain yang tahan korosi (logam yang lebih aktif seperti seg dan krom). Penggunaan logam lain yang kurang aktif (timah dan tembaga) sebagai pelapis pada kaleng bertujuan agar kaleng cepat hancur di tanah. Timah atau tembaga bersifat mampercepat proses korosi. 2. Perlindungan katoda (pengorbanan anoda) Besi yang dilapisi atau dihubugkan dengan logam lain yang lebih aktif akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katoda. Di sini, besi berfungsi hanya sebagai tempat terjadinya reduksi oksigen. Logam lain berperan sebagai anoda, dan mengalami reaksi oksidasi. Dalam hal ini besi, sebagai katoda, terlindungi oleh logam lain (sebagai anoda, dikorbankan). Besi akan aman terlindungi selama logam pelindungnya masih ada / belum habis. Untuk perlindungan katoda pada sistem jaringan pipa bawah tanah lazim digunakan logam magnesium, Mg. Logam ini secara berkala harus dikontrol dan diganti. 3. Membuat alloy atau paduan logam yang bersifat tahan karat, misalnya besi dicampur dengan logam Ni dan Cr menjadi baja stainless (72% Fe, 19%Cr, 9%Ni).