teknologi pelapisan seng

8/9/2019 teknologi pelapisan seng

1/33

Teknologi pelapisan logam

Teori dan praktek

Chromate conversion ( lapis ubahan) hitam,

pelangi dan biru

Agus tri widodo

Duraposita chem


2/33

Daftar isi

1. Pengantar

2. Prinsip Kerja dan Kondisi Lapis Listrik

3. Peralatan Lapis Listrik dan pekerjaanpendahuluan

4. Pelapisan Listrik ( Elektroplating )

5. Elektroplating seng

6. Chromate conversion


3/33

1.Pengantar

1. PENGERTIAN DAN FUNGSIPELAPISAN

2. ISTILAH ISTILAH DALAM LAPISLISTRIK

3. HUKUM FARADAY


4/33

PENGERTIAN DAN FUNGSI PELAPISAN

Lapis listrik (electroplating) adalah suatuproses pengendapan logam pada permukaansuatu logam atau non logam (benda kerja),

secara elektrolisa. Endapan yang terjadibersifat adhesif terhadap logam dasar

Dalam teknologi pengerjaan logam, proseslapis listrik termasuk ke dalam proses

pengerjaan akhir (metal finishing). Adapunfungsi dari pelapisan logam adalah sebagaiberikut :


5/33

PENGERTIAN DAN FUNGSI PELAPISAN

1. Memperbaiki penampilan (dekoratif) Misalnya : pelapisanemas, perak, kuningan, dan tembaga.

2. Melindungi logam dari korosi, yaitu;

3. Melindungi logam dasar dengan logam yang lebih mulia,

misalnya : pelapisan platina, emas dan baja.4. Melindung logam dasar dengan logam yang kurang mulia,

misalnya pelapisan seng pada baja

5. Meningkatkan ketahanan produk terhadap gesekan (abrasi),misalnya pelapisan chromium keras.

6. Memperbaiki kehalusan atau bentuk permukaan dan toleransilogam dasar, misalnya : pelapisan nikel, cromium.

7. Elektroforming, yaitu: membentuk benda kerja dengan caraendapan


6/33

ISTILAH ISTILAH DALAM LAPIS LISTRIK

1. Elektroda : suatu terminal dalam larutan elektrolit dimana aliran listrik mengalir ke dan dari larutan elektrolit .

2. Anoda : elektroda positif yang padanya terjadi pelepasan ion negatif dan membentuk ion positif (terjadi reaksioksidasi).

3. Katoda : elektroda negatif yang padanya terjadi pelepasan ion positif dan membentuk ion negatif (terjadi reaksireduksi).

4. Elektrolit: zat zat yang molukel molukelnya dapat larut dalam air dan terurai menjadi zat zat (atom atom)yang bermuatan positif atau negatif.

5. Ion : Zat yang terurai, dimana atom atau molukelnya bermuatan listrik positif atau negatif. Zat yang bermuatannegatif disebut anion (ion negatif) dan zat yang bermuatan listrik positif disebut kation (ion positif).

6. Lumpur anoda (anoda slim) : sisa zat yang tidak larut dihasilkan di anoda dan mengotorinya.7. Lepuh (blister) : pembengkakan pada bagian tertentu dari hasil pelapisan karena daya lekat (adesi) lapisan yang

kurang baik.

8. PH: logaritma dari konsentrasi asam dengan tanda negatif. pH ini dipakai untuk menentukan derajat keasamansuatu asam .Dalam elektroplating pH + berarti juga pOH + .

9. Inhibitor: bahan yang dapat mengurangi pemakan atau perusakan oleh asam pada bak .

10. Pickling (cuci asam) : suatu cara menghilangkan karatan pada benda kerja dengan larutan asam .

11. Rapat arus (current density) : jumlah arus yang mengalir perluas unit elektroda .

12. Efisiensi arus (currant efficiency) :perbandingan antara jumlah teoritis arus listrik yang akan terpakai dengan jumlaharus listrik yang sebenarnya terpakai.

13. Hydrogen embritlement (kerapuhan hidrogen) : kegetasan pada benda kerja akibat dari penyerapan gas hidrogen

pada proses pickling dan pelapisan.14. Stop off material: suatu bahan yang berfungsi menutupi hasil pelapisan.

15. Degreasing (pencucian lemak) : pembersihan permukaan logam dari minyak, lemak atau zat organik lainnyadengan dengan larutan alkalin.

1. Brigtener (bahan pengkilap) : zat tambahan yang bersifat membentuk lapisan agar lebih mengkilapatau yang memperbaiki kecemerlangan di atas endapan / lapisan .


7/33

HUKUM FARADAY

Michael Faraday dalam hukumnya : Jumlah zat-zat yang terbentuk pada elektroda pada suatu cell

sebanding dengan jumlah arus yang mengalir.

Jumlah zat-zat yang dihasilkan oleh arus yang sama dadalamcell yang berbeda adalah sebanding dengan berat ekuivalen

masing-masing zat itu . B = I. t. e

F

Dimana :

B = Berat zat yang terbentuk (gram)

I = Jumlah arus yang mengalir (amper) T = waktu mengalir (detik)

E = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatuunsur dibagi valensi unsur tersebut)


8/33

2.Prinsip Kerja dan Kondisi

Lapis Listrik PRINSIP KERJA LAPIS LISTRIK

KONDISI OPERASI LAPIS LISTRIK


9/33

PRINSIP KERJA LAPIS LISTRIK

Pelapisan logam dengan cara listrik adalahmerupakan rangkaian dari sumber arus listrik,anoda larutan elektrolit dan katoda. Semua gugusantersebut disusun sedemikian rupa sehingga

membentuk suatu sistem lapis listrik denganrangkaian sebagai berikut:

Anoda dihubungkan dengan kutub positif darisumber arus listrik .

Katoda dihubungkan dengan kutub negatif dari

sumber arus listrik . Anoda dan katoda direndam dalam larutan elektrolit.

Jika arus listrk dialirkan maka pada katoda akanterjadi endapan (pelapisan logam).


10/33

Rangkaian proses arus listrik

V

olt

Anoda

Katoda

Sumber

arus


11/33

KONDISI OPERASI LAPIS LISTRIK

Kondisi operasi lapis listrik dalam operasipelapisan perlu diperhatikan, karena kondisioperasi sangat menentukan berhasil atau

tidaknya proses pelapisan, serta mutupelapisan yang dihasilkan. Kondisi kondisiyang perlu diperhatikan adalah Rapat arus

Tegangan voltase Suhu larutan

pH larutan


12/33

3.Peralatan Lapis Listrik dan pekerjaan

pendahuluan1. Rectifier ( Trafo DC )

2. Bak

3. Rak dan Barel4. Pendinginan dan Pemanasan

5. Penyaringan

6. P

engadukan


13/33

Rectifier ( trafo DC)

Rectifier merupakan peralatan utama dalamproses pelapisan secara eletronik yangberfungsi sebagai sumber arus searah (DC)

dan penurun tegangan.Pada saat sekarangini rectifier sudah cukup efisien karena ampermeter dan tahanan variabel berbentukkesatuan dalam rectifier. Ada dua macam

rectifier yang banyak digunakan industri -industri lapis listrik. yaitu: rectiafier seleniumdan rectifier slikon


14/33

Bak larutan

Bak diperlukan untuk menampung atau tempat larutan

elektrolit, larutan pencuci dan air pembilas.Bahan bak

tergantung pada larutan yang ditampungnya dan

diutamakan tahan terhadap akan terjadinya pengkaratan

serta tahan pada suhu tertentu.Biasanya bahan bak

terbuat dari baja yang bagian dalamnya di lapisi plastik,

karet, FRT (glasfiber Remforced Polyster resin) atau

semua terbuat dari PVC (Polyvinil Chloride Resin).


15/33

Rak dan barel

Rak atau barrel berfungsi sebagai tempat barangyang akan dilapisi (katoda).Barrel biasanyadigunakan untuk produk ukuran kecil, misalnya:baut, mur dan lain-lain.Bentuk dan ukuran barrel initelah mempunyai standar tertentu sesuai dengankapasitas barang yang akan dilapis.

Adapun rak biasanya digunakan untuk produk-produk berukuran besar dan bentuknya tergantung

pada barang yang akan dilapis. Sedangkan bahanuntuk rak ini digunakan bahan-bahan sepertitembaga, baja dan titanium.


16/33

Pendingin dan pemanasDalam proses pelapisan listrik, pemanasan atau pendingin elektrolit / larutan berfungsi untuk mencapai kondisi

operasi yang disyaratkan proses, apabila proses berjalan tidak pada kondisi operasi yang disarankan, maka proses

tidak dapat mencapai hasil yang diinginkan. Secara umum, proses pemanasan pendinginan terbagi atas dua macam,yaitu :

- Dari dalam bak.- Dari luar bak.

Dari dalam bak dilakukan dengan pemanas celup (imnersion heater), yang akan dilakukan efektif bila luas

permukaan bak tidak melebihi 50 ft ( 4,5 m).Pemanasan / pendinginan dari luar bak dapat dilakukan dengan

tidak terbatas pada permukaan bak asal kapasitasnya mencukupi, bahkan dapat dipakai pula untuk bak yang kecil.


17/33

Filter ( penyaringan)

Dalam proses lapis listrik, penyaringan harus dilakukan baikpada saat pembuatan larutan maupun pada saat produksi.Penyaringan ini bertujuan untuk memperpanjang umur larutan,mempertahankan mutu pelapisan dengan cara mengurangi /mengambil endapan, mengambil pengotor padat yang

tersuspensi. Selesai dari pada itu penyaringan merupakan tahappenting dalam proses pemurnian larutan.

Penyaringan dapat dilakukan dengan cara "intermitent" maupunkontingen atau dapat dilakukan dengan mesin penyaring sertadengan peralatan yang sederhana.Penyaringan yang kontinyubanyak dipilih untuk larutan yang sensitif terhadap pengotormisal : elektrolit nikel. Selain dari pada itu proses penyaringankontinyu ini dapat diterapkan untuk larutan dengan kapasitasbesar maupun kecil, dan membentuk agitasi serta dapatmenjamin larutan tetap bersih meskipun harus mempergunakanalat yang khusus untuk keperluan ini.


18/33

Pengadukan

Beberapa larutan/elektrolit lapis listrik membutuhkan pengadukan untuk :

- Homogenisasi komposisi susunan.

- Homogenisasi suhu.

- Membebaskan benda kerja dari penempelan gas.

- Mengurangi polarisasi.

Cara pengadukan kadang-kadang menjadi spesifik untuk suatu jenis pelapisanmisalnya pada pelapisan nikel dengan menggunakan benda kerjanya.Beberapa caraagitasi yang dikenal dalam proses lapis listrik antara lain :

- Pengadukan dengan impeller.

- Pengadukan dengan udara.

- Gerakan katoda.


19/33

Pre treatment ( perlakuan pendahuluan )

1. Pembersih secara mekanis

2. Pencucian dengan alkalin (Degreasing)

3. P

encucian dengan Asam (P

ickling)


20/33

Pembersihan secara mekanis

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan danmennghilangkan goresan-goresan dan geram-geram yang masihmelekat pada benda kerja.Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram tersebut dilakukan dengan pekerjaan buffingyang prinsipnya seperti mesin gerinda, akan tetapi roda polesnya

yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun, kulit, laken dansebagainya.Proses pengerjaan ini tergantung pada kondisi bendakerja itu sendiri kadang-kadang memerlukan proses lain misalnya :brushing dan sebagainya.


21/33

Pencucian alkalin

Pekerjaan ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atauminyak tersebut sangat mengganggu pada proses pelapisan, karenamengurangi daya hantar listrik atau mengurangi kontak antara lapisandengan logam dasar.

pencucian dengan alkalin digolongkan ke dalam dua macam cara, yaitu

dengan cara biasa (alkalin degreasing) dan dengan cara elektro (electroliticdegreasing).


22/33

Electro degreasing

Pencucian secara elektro bertujuan selain akan didapatkan hasil pencucianyang lebih bersih juga meningkatkan kecepatan pencucian.Prinsipkerjanya dengan menggunakan arus listrik dan katoda maupun anodanyadipakai lempengan carbon.Bila barangnya yang akan kibersihkanditempatkan pada arus positif (anoda) maka prosesnya disebut anodacleaning, begitu pula sebaliknya.


23/33

Pencucian asam

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan benda kerja dari oksida atau karatdan sejenisnya secara kimiawi melalui pencelupan. Larutan asam (pickling) ini diperoleh dari pencampuran airbersih dengan asam , antara lain yaitu: Asam chlorida (HCL), Asam sulfat (H2SO4) Campuran H2SO4 dan asamFluorida (HF)

Reaksi pickling sebetulnya adalah elektrokimia dalam sel galvanis antara logam (anoda) dan (oksida). Gas H2yang timbul dapat mereduksi Ferrioksida menjadi Ferro oktor yang mudah larut. Dalam reaksi ini biasanyadiberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan menghasilkan pembersihan yang merata.

Ada dua jenis bahan inhibitor yang dikenal yaitu: - Bahan organik alam (natural organic) yaitu gelatine, lumpur, minyak, sfhaltum, sulfonate,coal tar, wood tar dan

sebagainya. - Bahan organik sintetis (synthetic organic) yaitu: thioaldehyde, pyridine, quinidine, aldehyde dan sebagainya.

Untuk logam dasar baja umumnya menggunakan asam chlorida (HCL) dengan kondisi sebagai berikut: - Konsentrasi HCL : 3-12% x Volume - Suhu operasi : 40 C - Lama pencelupan : 5-15 menit Jika kondisi oksida benda kerja lebih berat, maka konsentrasi asam chlorida dapat dinaikkan menjadi 30% dari

berat. Adapun keuntungan menggunakan larutan asam chlorida adalah: M

enghasilkan keseragaman permukan pada benda kerja baja Mudah dibilas terjadinya over pickling lebih kecil Operasinya lebih mudah.


24/33

4.Pelapisan Listrik (Elektroplating)

1. Lapis tembaga

2. Lapis nikel

3.

Lapis krom4. Lapis brass

5. Lapis black nikel

6.

Krom plastik7. Anodising

8. Lapis seng


25/33

5.Elektroplating seng

Fungsi pelapisan seng adalah sebagai anoda terhadap logamferro merupakan cara untuk melindungi logam tersebut terhadapserangan korosi dan menambah keindahan permukaan logam.Mengingat sifat seng lebih anodik dari pada logam ferro, makasistem perlindungan dengan menggunakan seng mempunyaibeberapa sifat yang menguntungkan bila dibandingkan denganyang tidak dilindungi. Adapun logam ferro yang dilindungidengan logam seng mempunyai keuntungan sebagai berikut

1. Sebagai pelindung terhadap serangan korosi.

2.Mendapat sifat permukaan benda yang lebih menarik dari pada

permukaan logam dasarnya. 3.Memperbaiki permukaan benda yang dilapis.


26/33

Formulasi bak elektroplating zinc

1. Bak larutan sianid

2. Bak larutan alkali

3. B

ak larutan asam


27/33

1.Bak larutan sianid zinc


28/33

2.Bak larutan acid zinc potassium

barrel rack

ZnCl 40 gr/ltr 80 gr/ltr

K Cl 180 gr/ltr 150 gr/ltr Boric acid 25 gr/ltr 25 gr/ltr

Mu 30 40 cc 30 -40

Brightenner 0.5- 1 cc/ltr 0.5- 1 cc/ltr


29/33

3.Bak larutan acid zinc ammonia

barrel rack

ZnCl 40 gr/ltr 80 gr/ltr

Ammo Cl 180 gr/ltr 150 gr/ltr Mu 30 40 cc 30 -40

Brightenner 0.5- 1 cc/ltr 0.5- 1 cc/ltr


30/33

6.Chromate conversion

Lapis ubahan adalah lapisan yang dihasilkan secara kimia atauelektrokimia pada permukaan logam yang memberikan lapisantambahan mengandung senyawa logam misalnya pelapisankromat diatas seng dan kadmium dan oksida pada baja. Jugalapisan anodik pada alumunium

Istilah lapis ubahan itu sendiri untuk proses kimia praktis terbataspada proses kimia dan eleklrokimia yang disengaja oleh praktisidalam syarat dan kondisi yang terkontrol. Diantara proses lapisubahan adalah :

- Kromating untuk seng dan cadmium.

- Posfating untuk dasar pengecatan logam. - Finishing oksida hitam untuk besi dan baja.

- Colouring untuk tembaga dan paduan tembaga.


31/33

Kromating

Kromating pada seng dan kadmium menghambat lalu korosi.Lapisan berisi oksida logam dasar dan krom trivalent danheksavalent dalam bandingan yang beragam, kecuali untukpelapisan bening yang hanya mengandung sedikit kromheksavalent. Dipahami bahwa lapisan kromat dalam kondisi

yang biasa lama-kelamaan berubah.Perubahan tersebutbertambah dengan temperatur.Pada suhu diatas 65Cperubahan nampak sangat cepat.

Kromating pada seng dikelompokkan menjadi tiga jenis: bening,iridiscen, dan berwarna. Juga sebagai perlindungan maksimum

adalah warna olive drab yang digunakan dalam peralatan militer.Dibawah ini adalah analisa jenis selaput krom pada seng


32/33

Siklus kromating

1. Lapis listrik. 6. Kromating.

2.Bilas air dingin. 7.Bilas air dingin.

3.B

ilas air dingin.

8.B

ilas air dingin.

4. Netralisasi. 9.Bilas air panas.

5.Bilas air dingin. 10. Keringkan.


33/33

Kontrol untuk kromating

Waktu, suhu, pH dan konsentrasi adalahfaktor prinsip yang menentukan keberhasilanoperasi kromating.Waktu antara 10-30 detik,

suhu antara 24-35 OC, pH kurang dari 0-2.8 ,Konsentrasi ditentukan oleh pemilik merkdagang. Selaput kromat adalah gel yangamorfus yang akibatnya sensitif terhadap

panas, panas yang berlebihanmendehidrasi gel dan mengakibatkanpenampilan rusak.

teknologi pelapisan seng

Documents