Teknologi Seng Plating

8/9/2019 Teknologi Seng Plating

1/29

Teori dan praktekSeng plating

alkaine degresing, acid picklingChromate conversion

Pakde jongko0817654 0345


2/29

KATA PENGANTAR

Diktat ini adalah diktat yang sederhana dan hanya merupakan saduran dari beberapa

buku, juklak yang sudah ada. Di dalamnya ada sedikit tentang prinsip lapis listrik

(Elektroplating) yang mudah untuk difahami. Proses pelapisan seng dibahas secara

ringkas saja, sehingga memudahkan untuk dicerna dan dimengerti.

Pemahaman menyeluruh terhadap diktat ini tidak langsung menjadikan seseorang yang

ahli dalam lapis listrik apalagi menjadi ahli kimia, hanya sekedar mengenal dan

memahami prinsip dasar lapis listrik dan proses yang terkait saja.

Pada kenyataannya lapis listrik merupakan sains yang praktis maka pengetahuan know

how tidak dapat dianggap enteng karena pengalaman dan eksperimen menentukan

keahlian seseorang dalam bidang ini. Walaupun merupakan sains praktis tetapi

pengetahuan untuk mengembangkan dan pengetahuan dasar yang disebut know why

tidak boleh dilupakan. Keduanya baik praktis maupun teoritis adalah bangunan sains

yang dapat digunakan dan dimanfaatkan.

Tentu saja, diktat ini tidak terlepas dari kesalahan dan kekurangan karena rumusan yang

beragan dari proses finishing logam. Pembaca budiman dianjurkan membaca diktat lain

yang membahas topik yang sama. Saran dan kritik apapun menjadi dorongan dan

tantangan penulis dengan senang hati menjadi bahan pertimbangan penulis.

Diktat ini hanya untuk kalangan sendiri

ATW


3/29

DAFTAR ISI

Kata Pengantar

Daftar Isi

Bab. I. Pendahuluan

a. Pengertian Lapis Listrik

b. Istilah dalam Lapis Listrik

c. Hukum Faraday

Bab.II. Prinsip Kerja dan Kondisi Lapis Listrik.

a. Prinsip Kerja

b. Kondisi Operasi Lapis Listrik

Bab.III.Peralatan Lapis Listrik dan pekerjaan pendahuluan

1. Peralatan

a. Rectifier ( Trafo DC )

b. Bak

c. Rak dan Barel

d. Pendinginan dan Pemanasan

e. Penyaringan

f. Pengadukan

2. Pekerjaan Pendahuluan

a. Pembersihan Mekanis.

b. Alkaline Degreasing.

c. Acid Pickling.

Bab.IV. Pelapisan Listrik ( Elektroplating )

a. Lapis tembaga

b. Lapis nikel

c. Lapis krom

d. Lapis brass

e. Lapis black nikel

f. Krom plastik

g. Anodising

h. Lapis seng


4/29

Bab V chromate conversion coating / passivating ( lapis ubahan )

a. Yellow

b. Black olive

c. blue


5/29

BAB I

PENDAHULUAN

A. PENGERTIAN DAN FUNGSI PELAPISAN

Lapis listrik (electroplating) adalah suatu proses pengendapan logam pada

permukaan suatu logam atau non logam (benda kerja), secara elektrolisa. Endapan

yang terjadi bersifat adhesif terhadap logam dasar.

Dalam teknologi pengerjaan logam, proses lapis listrik termasuk ke dalam

proses pengerjaan akhir (metal finishing). Adapun fungsi dari pelapisan logam adalah

sebagai berikut :

1. Memperbaiki penampilan (dekoratif) Misalnya : pelapisan emas, perak,

kuningan, dan tembaga.

2. Melindungi logam dari korosi, yaitu;

Melindungi logam dasar dengan logam yang lebih mulia, misalnya :

pelapisan platina, emas dan baja.

Melindung logam dasar dengan logam yang kurang mulia, misalnya

pelapisan seng pada baja

3. Meningkatkan ketahanan produk terhadap gesekan (abrasi), misalnya

pelapisan chromium keras.4. Memperbaiki kehalusan atau bentuk permukaan dan toleransi logam dasar,

misalnya : pelapisan nikel, cromium.

5. Elektroforming, yaitu: membentuk benda kerja dengan cara endapan.

B. ISTILAH ISTILAH DALAM LAPIS LISTRIK

Seperti pada proses proses metal finishing lainnya, banyak istilah yang perlu

difahami sehingga dalam penerapannya akan memberikan masukan yang tepat dan

jelas perbedaan antara yang satu dengan yang lainnya. Istilah tersebut antara lain

adalah :

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

ke dan dari larutan elektrolit .


6/29

2. Anoda : elektroda positif yang padanya terjadi pelepasan ion negatif dan

membentuk ion positif (terjadi reaksi oksidasi).

3. Katoda : elektroda negatif yang padanya terjadi pelepasan ion positif dan

membentuk ion negatif (terjadi reaksi reduksi).

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 bermuatan negatif 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 keasaman suatu 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 jumlah arus 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 lainnya dengan dengan larutan alkalin.

16. Brigtener (bahan pengkilap) : zat tambahan yang bersifat membentuk lapisan

agar lebih mengkilap atau yang memperbaiki kecemerlangan di atas endapan /

lapisan .


7/29

C. HUKUM FARADAY

Dengan adanya arus listrik yang mengalir ke dalam larutan elektrolit, maka

terjadilah pergerakan dan pembebasan ion-ion. Hubungan antara jumlah arus listrik

yang mengalir dengan jumlah zat yang dibebaskan di dalam larutan tersebut

dinyatakan oleh Michael Faraday dalam hukumnya :

1. Jumlah zat-zat yang terbentuk pada elektroda pada suatu cell sebanding

dengan jumlah arus yang mengalir .

2. Jumlah zat-zat yang dihasilkan oleh arus yang sama dadalam cell 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 suatu unsur dibagi

valensi unsur tersebut)

Hukum faraday sangat erat kaitannya dengan efisiensi arus yang terjadi pada

proses pelapisan secara listrik. Jika dihubungkan dengan hukum faraday maka

efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat endapan

teoritis. Sehingga efisiensi arus dinyatakan dalam persen.

Pada praktek sebenarnya hukum faraday digunakan untuk menghitung biaya

pelapisan logam. Dengan hukum faraday yang menjelaskan banyaknya logam yang

mengendap besarnya nilai rupiah logam yang mengendap menjadi lebih mudah

untuk dihitung.


8/29

BAB II

PRINSIP KERJA DAN KONDISI LAPIS LISTRIK

A. PRINSIP KERJA LAPIS LISTRIK

Pelapisan logam dengan cara listrik adalah merupakan rangkaian dari sumber

arus listrik, anoda larutan elektrolit dan katoda. Semua gugusan tersebut disusun

sedemikian rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian

sebagai berikut:

Anoda dihubungkan dengan kutub positif dari sumber 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 akan terjadi endapan (pelapisan logam).

1. Sumber arus listrik

Sumber arus listrik yang digunakan pada proses pelapisan secara listrik

adalah arus searah (DC) dengan tegangan rendah, tegangan yang diperlukan

berkisar antara 6-12 volt.

Untuk mendapatkan arus listrik tersebut digunakan rectifier dimana arus

yang dikeluarkan dari rectifier ini bersifat arus searah, tegangan rendah dan konstan

serta arus yang mengalir (amper) besar dan dapat divariasikan .2. Anoda.

Adalah suatu terminal positif dalam larutan elektrolot dan terbagi dalam dua

golongan, yaitu :

a. Anoda yang larut (soluble anoda), contohnya anoda nikel dan anoda zinc.

b. Anoda yang tidak larut (unsoluble anoda) contohnya; anoda Pb pada

pelapisan kromium.

Anoda yang tidak larut berfungsi sebagai penghantar arus listrik saja,

sedangkan anoda yang larut berfungsi selain penghantar arus listrik juga sebagai

bahan baku pelapis.


9/29

3. Larutan elektrolit

Larutan elektrolit dapat dibuat dari asam, basa atau garam. Tiap jenis

pelapisan, larutan elektrolitnya berbeda beda tergantung jenis logam pelapisnya

maupun sifatsifat elektrolit yang diinginkan.

Sebagai contoh pelapisan tembaga, larutan elektrolit yang digunakan dari

garam CuSO4 dan air H2O. Larutan akan terurai seperti berikut ini :

CuSO4 Cu++ + SO4

H2O H+ + OH

4. Katoda

Pada proses lapis listrik , katoda dapat diartikan sebagai benda kerja

(garapan) yang akan dilapis. Maka garapan bertindak sebagai katoda atau bersifat

penerima ion. Untuk lebih jelasnya rangkaian sistem lapis listrik tersebut diatas

dapat dilihat pada gambar dibawah ini

Gambar 1.Rangkaian Proses Lapis listrik

Untuk menjelaskan proses kerja pelapisan, dimisalkan pelat baja yang akan

dilapis dengan tembaga Cu . Larutan tembaga yang akan digunakan adalah CuSO4

dan air H2O.

Anoda dan katoda (garapan) dimasukkan dalam larutan elektrolit tersebut

dan dialiri arus lstrik searah dimana anoda dihubungkan ke kutub positif dan katoda

ke kutub negatif, maka akan terjadi perbedaan potensial antara katoda dan anoda.

Dari proses tersebut logam tembaga akan terurai kedalam larutan elektrolit yang

juga mengandung ion-ion tembaga, kemudian melalui larutan elektrolit ion-ion

Volt

Anoda

Katoda

Sumberarus


10/29

tembaga akan terbawa dan mengendap pada permukaan katoda (garapan) dan

berubah menjadi atom tembaga. Agar lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar. 2. Proses lapis listrik

Dengan demikian disini terjadi reaksi reduksi ion tembaga menjadi logam

tembaga, menjadi logam tembaga .

CuSO4 Cu++ + SO4

H2O H+ + OH

Cu++ + 2e Cu

Kuper Sulfat : Cu SO4 (trusi)

Formalin : Cu

Sedangkan ion-ion H+ sebagian kecil akan mengendap pada benda kerja dan

sebagian besar akan menguap menjadi gas H2.

H+ + 2e H

H + H H2

Hidrogen ( H ) yang mengendap inilah yang perlu diperhatikan karena gas tersebut

akan menyebabkan cacat lapisan yang biasa disebut Hydrogen embrittlement.

Gambar.3. Reaksi yang terjadi sewaktu pelapisan

Pelat baja Tembaga


11/29

Pada anoda terjadi reaksi :

Cu - 2eCu++

4OH - 4e 2H2O + O2

B. KONDISI OPERASI LAPIS LISTRIK

Kondisi operasi lapis listrik dalam operasi pelapisan perlu diperhatikan,

karena kondisi operasi sangat menentukan berhasil atau tidaknya proses pelapisan,

serta mutu pelapisan yang dihasilkan. Kondisi kondisi yang perlu diperhatikan

adalah :

1. Rapat (current density)

Rapat arus ada dua jenis / macam yaitu rapat arus katoda (cathode current

density) dan rapat arus anoda (anoda current density).

Dalam proses lapis listrik, rapat arus yang diperhitungkan ialah rapat arus

katoda, yaitu banyaknya arus listrik yang dientukan untuk mendapatkan atom-

atom logam pada tiap satuan barang (garapan) yang akan dilapis. Satuan rapat

arus ini dinyatakan dalam Amp/dm2 atau Amp/in2 atau Amp/ft2.

2. Tegangan (voltage)

Tegangan arus dalam proses lapis listrik dinyatakan dalam kondisi yang

konstan yaitu tegangan tidak akan terpengaruhi oleh besar kecilnya amper.V

I = ------

R

Dimana : I = banyaknya arus ( amper )

V = tegangan ( volt )

R = tahanan

Sehingga untuk memvariabelkan amper, maka yang divariabelkan

hanyalah tahanannya saja, sedangkan voltnya tetap.

3. Suhu Larutan

Suhu larutan dapat mempengaruhi mutu lapisan, sebagai contoh pada

pelapian chromium (Cr) dekoratif. Bila suhu larutan lebih rendah dari 45 C pada

rapat arus 20 Amp/dm2, maka akan didapat lapisan chrom yang suram. Untuk itu


12/29

rapat arus perlu diatur sedemikian rupa , sehingga mendapatkan lapisan sesuai

dengan keinginan.

4. pH Larutan

pH dipakai untuk menentukan derajat keasaman suatu larutan elektrolit

dan dalam operasi lapis listrik pH berarti juga pOH. pH Larutan dapat diatur

dengan alat ukur pH meter atau pH colourimete. Tujuan menentukan pH ini untuk

melihat atau memeriksa kemampuan larutan dalam menghasilkan lapisan yang

lebih baik.


13/29

BAB III

PERALATAN LAPIS LISTRIK DAN PEKERJAAN

PENDAHULUAN (PRE TREATMENT)

A. PERALATAN LAPISANLISTRIK

Peralatan utama yg diperlukan pada lapis listrik antara lain yaitu:

1. Rectifier

Rectifier merupakan peralatan utama dalam proses pelapisan secara

eletronik yang berfungsi sebagai sumber arus searah (DC) dan penurun tegangan.

Pada saat sekarang ini rectifier sudah cukup efisien karena amper meter dan

tahanan variabel berbentuk kesatuan dalam rectifier. Ada dua macam rectifier

yang banyak digunakan industri - industri lapis listrik. yaitu: rectiafier selenium

dan rectifier slikon

2. B a k

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).

3. Rak atau Barrel

Rak atau barrel berfungsi sebagai tempat barang yang akan dilapisi

(katoda). Barrel biasanya digunakan untuk produk ukuran kecil, misalnya: baut,

mur dan lain-lain. Bentuk dan ukuran barrel ini telah mempunyai standar tertentu

sesuai dengan kapasitas barang yang akan dilapis.

Adapun rak biasanya digunakan untuk produk-produk berukuran besar dan

bentuknya tergantung pada barang yang akan dilapis. Sedangkan bahan untuk rak

ini digunakan bahan-bahan seperti tembaga, baja dan titanium.


14/29

B. PEKERJAAN PENDAHULUAN (PRE TREATMENT)

Secara garis besarnya proses lapis listrikdapat dibagi dalam tiga tahap yaitu:

- Tahap I : proses pengerjaan pendahuluan

- Tahap II : proses pengerjaan lapis listrik

- Tahap III : proses pengerjaan akhir

Dari urutan tersebut jelaslah bahwa sebelum melakukan proses pelapisan dan

untuk mendapatkan hasil lapisan yang baik , maka logam dasar (benda kerja yang

akan dilapis) harus bersifat bersih dalam arti bebas dari karat, minyak, cat dan

pengotor lain sehingga perlu dilakukan pekerjaan pendahuluan / persiapan yaitu

sebagai berikut:

1. Pembersih secara mekanis

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

mennghilangkan goresan-goresan dan geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja. Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram tersebut

dilakukan dengan pekerjaan buffing yang prinsipnya seperti mesin gerinda, akan

tetapi roda polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun, kulit, laken dan

sebagainya. Proses pengerjaan ini tergantung pada kondisi benda kerja itu sendiri

kadang-kadang memerlukan proses lain misalnya : brushing dan sebagainya.

2. Pencucian dengan alkalin (Degreasing)

Pekerjaan ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak tersebut sangat mengganggu pada proses pelapisan, karena mengurangi

daya hantar listrik atau mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasar.

pencucian dengan alkalin digolongkan ke dalam dua macam cara, yaitu

dengan cara biasa (alkalin degreasing) dan dengan cara elektro (electrolitic

degreasing).

Pencucian secara biasa adalah dengan cara merendamkan benda kerja

kedalam larutan alkalin dalam keadaan panas dalam 5-10 menit dan lamanya

pencelupan harus disesuaikan dengan kondisi permukaan benda kerja. Seandainya

lemak atau minyak yang menempel lebih banyak , maka dianjurkan lamanya

pencelupan ditambah hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut. Benda


15/29

kerja yang dicuci dikatakan bersih, dapat dilihat setelah barang tersebut dibilas

dengan air, maka air yang menempel akan terlihat bersatu.

Larutan alkalin yang banyak digunakan adalah larutan alkalin yang hanya

dibuat dari pencampuran NaOH (caustic soda) dengan air bersih dengan

perbandingan 60 gram : 1 liter tetapi kecepatan dan hasil pencucian kurang begitu

baik, sehingga kini industri-industri lapis listrik banyak menggunakan larutan

jenis ini dengan komposisi seperti pada 1 tabel dibawah ini:

Tabel 1

Komposisi Larutan pencuci dengan Alkalin

(Alkalindegreasing) untuk Besi/Baja

Pencucian secara elektro bertujuan selain akan didapatkan hasil pencucian

yang lebih bersih juga meningkatkan kecepatan pencucian. Prinsip kerjanya

dengan menggunakan arus listrik dan katoda maupun anodanya dipakai

lempengan carbon. Bila barangnya yang akan kibersihkan ditempatkan pada arus

positif (anoda) maka prosesnya disebut anoda cleaning, begitu pula sebaliknya.

Adapun komposisi dan kondisi larutan pencuci alkalin untuk pencucian

secara elektrolitik diperlihatkan pada tabel berikut ini :

Bahan kondisi 9/11 2 3 4 5 6 7 8

BAHAN

- Caustic Soda

(NaOH)20-40 20-30 50 - - 32.5 62.5 37.5

- Sodium Carbonat

(Na2CO3)- 15-20 50 - - 25 - -

- Sodium Arthosilicat

(Na4SiO4)- - - 25 37.5 12.5 - 9.5

- Sodium Metasilicat

(Na4SiO3)0-10 - - 25 27.5 2.5 37.5 6.5

- Sodium phosphat

(Na2PO4)1-3 1-2 1-2 - - 0.75 - 1.5

KONDISI

- Temperatur C 60-80 60-8030-

10060-80 60-80 60-80 60-80 60-80


16/29

Tabel 2

Komposisi dan kondisi larutan pencuci secara Elektro

(Elektrolytic Degreasing) untuk Besi/Baja

Setelah proses ini selesai dikerjakan kemudian barang tersebut yang akan dilapis,

dibilas dengan air bersih dan setelah dibilas barang sudah dapat melangkah pada

proses berikutnya.

3. Pencucian dengan Asam (Pickling)

Bahan kondisi

9/1

Katoda Cleaning Anoda Cleaning

BAHAN

- Caustic Soda (NaOH) 20-30 7.5-15

- Sodium Carbonat (Na2CO3) 30-50 -- Sodium Arthosilicat (Na4SiO4) 10-20 30-45- Sodium Metasilicat (Na4SiO3) - 15-30- Sodium phosphat (Na2PO4) 1-2 1-2

KONDISI

- Temperatur C 60-80 60-80

- Current Density A/dm 10 10

- Waktu pencelupan (menit) 1-2 1-2


17/29

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimiawi melalui

pencelupan. Larutan asam (pickling) ini diperoleh dari pencampuran air bersih

dengan asam , antara lain yaitu:

a. Asam chlorida (HCL)

b. Asam sulfat (H2SO4)_atau

c. Campuran H2SO4 dan asam Fluorida (HF)

Reaksi pickling sebetulnya adalah elektrokimia dalam sel galvanis antara logam

(anoda) dan (oksida). Gas H2 yang timbul dapat mereduksi Ferrioksida menjadi Ferro

oktor yang mudah larut. Dalam reaksi ini biasanya diberikan 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:

- Menghasilkan keseragaman permukan pada benda kerja baja

- Mudah dibilas

- terjadinya over pickling lebih kecil

- Operasinya lebih mudah.


18/29

Seperti diketahui lapisan oksida umunya terdiri dari beberapa ikatan, yaitu

bagian luar adalah Fe2O3. Dengan demikian sewaktu pencucian akan terjadi reaksi-

reaksi sebagai berikut :

Fe2 O3 + 2 HCL 2 FeCL2 + 3 H2O

Fe3O4 + 8 HCL 2 FeCL2 + FeCL2 + 4 H2O

FeO + 2 HCL FeCL2 + H2O

Fe + 2 HCL FeCL2 + H2

Bila menggunakan larutan asam sulfat (H2SO4) , maka kondisinya untuk

pencucian baja adalah:

Konsentrasi H2SO4 :10 40% x volume

Suhu operasi : 60 90 C

Waktu pencelupan : 5 -15 menit

Keuntungan menggunakan asam sulfat adalah:

- Ongkos lebih murah

- Pencemaran bau rendah/kecil

Adapun reaksi-reaksi yang terjadi pada saat pencucian adalah sebagai berikut

ini:

Fe2O3 + 3 H2SO4 Fe2 (SO4)3 + 3 H2O

Fe3O4 + 4 H2SO4 FeSO4 + Fe2 (SO4)3 + 4 H2O

FeO + H2SO4 FeSO4 + H2O

Fe + H2SO4 FeSO4 + H2O

Untuk barang-barang baja/besi cor yang mengandung sisa-sisa pasir dapat

digunakan larutan campuran dari asam sulfat dan asam fluoboric, sebab larutan ini dapat

berfungsi selain untuk menghilangkan oksida/serpihan juga dapat membersihkan sisa-sisa

pasir yang nempel pada benda kerja, sedangkan komposisi dan kondisi operasinya adalah

seperti pada tebel 3 dibawah ini .

Tabel 3 Komposisi dan Kondisi Operasi Pencucian dengan H2SO4 dan HF

Bahan Komposisi/KondisiAsam sulfat (H2SO4) 5 - 7% x volumeAsam fluoboric (HF) 3 - 5% x volume

Temperatur 50 - 58cWaktu Pencelupan 4 jam


19/29

setelah proses pencucian (pickling), maka benda kerja dibilas dengan air bersih dan

selanjutnya melangkah keproses selanjutnya ,yaitu proses pelapisan.

Benda kerja yang telah mengalami proses lapis listrik (pelapisan), perlu dibilas,

dicuci bersih dan kemudian dikeringkan. kadang-kadang dilakukan proses lanjut seperti

dipasifkan (pasiffating) atau diberi lapis pelindung yang transparan.

Bab.IV. Pelapisan Listrik ( Elektroplating )

a. Lapis tembaga

b. Lapis nikel

c. Lapis krom

d. Lapis brass

e. Lapis black nikel


20/29

f. Krom plastik

g. Anodising

Bab V Lapis seng ( Zinc Plating )

Seng adalah logam yang termurah yang dapat dipakai untuk

melindungi baja/besi dari serangan korosi. Biasanya proses

dilaksanakan dengan cara celup panas (galvanisasi). Substrat baja

dapat dilapis secara listrik dengan menggunakan seng sebagai


21/29

pelapis (elektro galvanizing), tetapi perlakuan larutan elektrolitnya

terhitung kurang begitu penting dalam hubungannya dengan celup

panas/galvanisasi pada ketahanan logam. Meskipun demikian para

ahli yakin bahwa elektro galvanisasi mempunyai kemungkinan-

kemungkinan dalam penggunaannya dikemundian hari.

Tabel 5.1Sifat-sifat seng :

- Nomor atom 30- Berat atom 65. 37- Tara kimia, g/A.h 1.22- Titik leleh 419.5- Kerapatan g/cm3 7.133- Struktur kristal hcp- Resistivitas listrik 5.92

- Potensial standar, E, 25C, V - 0.7628

Fungsi pelapisan seng adalah sebagai anoda terhadap logam

ferro merupakan cara untuk melindungi logam tersebut terhadap

serangan korosi dan menambah keindahan permukaan logam.

Mengingat sifat seng lebih anodik dari pada logam ferro, maka

sistem perlindungan dengan menggunakan seng mempunyai

beberapa sifat yang menguntungkan bila dibandingkan dengan

yang tidak dilindungi. Adapun logam ferro yang dilindungi

dengan logam seng keuntungannya 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.

Metoda pelapisan seng dengan cara listrik adalah pelapisan yang

menggunakan arus listrik searah. Cara kerjanya mirip dengan

poles elektrolisa, dimana logam pelapis (seng) bertindak sebagai

anoda, sedang logam dasarnya sebagai katoda. Cara ini


22/29

mempunyai berbagai keuntungan disamping kerugian.

Keuntungan tersebut antara lain

- Lapisan relatif tipis

- Ketebalan dapat dikontrol

-Tidak memerlukan temperatur yang tinggi sehingga struktur dan

phasa dari benda dasar tidak berubah.

- Permukaan lapisan lebih halus

- Hemat dilihat dari pemakaian logam seng

Kerugian-kerugian dalam proses lapis listrik seng antara lain:

- Ukuran dan desain terbatas

- Memerlukan sumber listrik arus searah

- Terbatas pada benda-benda kerja yang konduktor

-Perlu diperhatikan adanya pencemaran dari larutan atau gas

yang ditimbulkan

Pelapisan seng secara garis besar dapat dibagi menjadi 3 (tiga)

kelas besar yaitu :

1. Bak larutan sianid

2. Bak larutan alkali

3. Bak larutan asamketiganya dipergunakan untuk tujuan dan maksud-maksud

tertentu baik untuk keperluan dekorasi tujuan proteksi dan

fungsionil. Bak asam sering digunakan pada proteksi barang

keras, kawat dan lebih digunakan untuk tujuan fungsionil. Bak

alkali dan bak sianid mempunyai kegunaan selain untuk protektif

juga dekoratif.

Masing-masing larutan tersebut mempunyai beberapa

keuntungan dan kekurangan. Untuk larutan alkalin sianid ini ada

beberapa keuntungan dibanding jenis elektrolit yang lain yaitu:

- mudah dikontrol

- mudah perawatannya


23/29

- berdaya lontar tinggi

- kondisi operasi luwes

Sedang kekurangannya adalah limbah pekat sianid yang amat

beracun dan merusak lingkungan hidup.

Pada bak sianida seng, reaksi-reaksi setimbangnya agak

rumit yaitu :

ZnO + 4CN- + H2O Zn (CN)4-- + 20H-

Zn (CN)2 + 2 CN- Zn (CN)4 --

Zn (CN)4 -- Zn(CN)2 + 2CN- Zn++ + 4

CN-

Zn (OH)4 -- ` Zn4++ + 4OH-

4 OH- + Zn (CN)2 Zn (OH)4 -- + 2CN-

2 OH- + ZnO + H2O Zn(OH)4

Mengingat, kenyataan seng mempunyai sifat anodik atau

potensial elektrodanya terlalu negatif sehingga dalam proses

pelapisan dimana seng bertindak sebagai anoda, seng lebih cepat

melarut (teroksidasi) sehingga terjadi ketidakseimbangan antara

terlalu banyaknya atom logam yang teroksidasi pada anoda

dengan jumlah atom logam yang tereduksi / mengendap pada

katodanya. Dengan menggunakan ratio perbandingan antara

agen-agen kompleks-hidroksida dan sianid serta konsentrasi

seng, kesetimbangan ini dapat terkontrol dan didapatkan

kesempurnaan hasil pelapisan.

Rasio perbandingan antara agen-agen kompleks hidroksida

dan sianid serta konsentrasi seng adalah sebagai berikut :

(NaCN) + (NaOH)1. = ( ) = normal

ZnCCN)2)2. NaCN/Zn atau NaOH/ZN, konsentrasi dalam gram per liter g/l

Seng dan senyawanya relatif tidak beracun namun bukan

untuk ikatan ionnya yang beracun seperti sianid. Tingkatan yang


24/29

lebih rendah dari logam seng dapat mengandung racun timbal

dan kadmium. Senyawa seng relatif dapat digunakan pada

produk-produk kosmetika dan obat-obatan urap / salep sebagai

pembungkusnya.

Makanan yang asam / bersifat asam tidak diharusksn

disimpan dalam kaleng seng atau yang dilapis seng. Proses

pengolahan akhir pelapisan seng.

Untuk tahap akhir dari proses pelapisan ini dapat dilakukan

dengan proses Nitrasi dan Chromatasi yang bertujuan untuk

mendapatkan sifat yang tahan terhadap korosi dan menambah

keindahan dari logam lapisan / salutan dengan cara:

Tabel 5.2 Bath seng sianida

Komposisig / l

Decorasi ProteksiSeng 20 - 45 45 - 60Total NaCN 50 - 140 90 - 150Total NaOH 60 - 120 90 - 140Na2CO3 20 -120 30 - 75Rasio NaCN/ZN 2.5 - 3.1 2.0 - 2.5Rapat arus katodaA/m

100 - 900 100 - 900

Rapat arus anoda

A/m

30 - 450 30 - 450

Temperatur, C 20 - 50 20 - 50- Nitrasi

Adalah suatu proses untuk mendapatkan hasil pelapisan yang

lebih mengkilap setelah benda kerja mengalami pelapisan yaitu


25/29

dengan jalan dicelupkan dalam larutan HNO3 - 1,2 % selama 3-7

detik.

- Kromatasi

Merupakan proses pelapisan tambahan dengan cara kimia, dan

mengalami proses kimia ini pada logam yang telah dilapis akan

terbentuk lapisan baru yang tipis dan lebih tinggi ketahanan

korosinya serta lapisan ini berwarna pelangi ataupun putih

kebiru-biruan. Proses ini pada pelapisan seng biasanya dilakukan

dengan mencelupkan benda kerja dalam larutan tersebut terdiri

dari :

- Asam sulfat (H2SO4) 5%

- Potassium kromat (K2CrO3) 3%

- Air

Lapisan seng yang akan di chromatasi harus mempunyai

ketebalan yang tinggi supaya tidak rusak (lapisan sengnya

habis) pada waktu pencelupan

Bab VI Chromate Conversion Coating / passivating ( lapis ubahan )

Lapis ubahan adalah lapisan yang dihasilkan secara kimia atau

elektrokimia pada permukaan logam yang memberikan lapisan

tambahan mengandung senyawa logam misalnya pelapisan kromat

diatas seng dan kadmium dan oksida pada baja. Juga lapisan anodik

pada alumunium.


26/29

Pada dasarnya setiap logam yang diekspos ditempat terbuka

dengan sendirinya mempunyai lapis ubahan terbentuk secara kimia

dimana penyusunnya merupakan atmosfer dari logamnya sendiri.

Istilah lapis ubahan itu sendiri untuk proses kimia praktis terbatas

pada proses kimia dan eleklrokimia yang disengaja oleh praktisi

dalam syarat dan kondisi yang terkontrol. Diantara proses lapis

ubahan adalah :

- Kromating untuk seng dan cadmium.

- Posfating untuk dasar pengecatan logam.

- Finishing oksida hitam untuk besi dan baja.

- Colouring untuk tembaga dan paduan tembaga.

Sebagai penutup dari proses lapis ubahan adalah laquering yang

juga dibahas dalam bab yang sama. Kromating dan posfating

sangat berguna dalam metal finishing tetapi resep dan kondisi

operasi banyak didapat dari pemilik merk dagang.

a. KromatingKromating dapat digunakan pada endapan seng, kadmium

,perak ,tembaga, kuningan dan timah. Baik Juga untuk alumunium,

seng cetak, barang celup galvanis yang lazimnya dengan

pencelupan sederhana dalam larutan air.

Kromating pada seng dan kadmium menghambat lalu korosi.

Lapisan berisi oksida logam dasar dan krom trivalent dan

heksavalent dalam bandingan yang beragam, kecuali untuk

pelapisan bening yang hanya mengandung sedikit krom

heksavalent. Dipahami bahwa lapisan kromat dalam kondisi yang

biasa lama-kelamaan berubah. Perubahan tersebut bertambah

dengan temperatur. Pada suhu diatas 65C perubahan nampak

sangat cepat.


27/29

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.

Persen

Cr (IV)Equivalent CrO4-

SO42-

Cr (III)Equivalent Cr2O3Zn2+

Na

AirLain-lain

8,719,43,328,241,82,10,3

19,014,1

Lapis kromat terbentuk dari reaksi kimia antara permukaan

logam dan krom heksavalent (valensi 6) dalam larutan. Logam

teroksidasi dari Cr(VI) tereduksi menjadi Cr(III). Selama proses pH

cairan naik hal ini menyebabkan Cr(III) terpresipitasi sehingga pada

permukaan terbentuk suatu gel yang mana menjebak sebagian

Cr(IV) dari larutan.

Kebanyakan lapis ubahan mengandung agen pembasah,

membantu reaksi menjadi lebih seragam mengurangi drag-out dan

menjaga pengotoran selama perpindahan terhadap pembilasan

awal.

Siklus pengendapan pada seng, kadmium, perak dan tembaga

yang dikromat seperti dalam penjelasan berikut :

Siklus kromating1. Lapis listrik. 6. Kromating.2. Bilas air dingin. 7. Bilas air dingin.3. Bilas air dingin. 8. Bilas air dingin.4. Netralisasi. 9. Bilas air panas.5. Bilas air dingin. 10. Keringkan.

Kontrol untuk kromating


28/29

Waktu, suhu, pH dan konsentrasi adalah faktor prinsip yang

menentukan keberhasilan operasi kromating. Waktu antara 10-30

detik, suhu antara 24-35 OC, pH kurang dari 0-2.8 , Konsentrasi

ditentukan oleh pemilik merk dagang. Selaput kromat adalah gel

yang amorfus yang akibatnya sensitif terhadap panas, panas yang

berlebihan mendehidrasi gel dan mengakibatkan penampilan rusak.

b. PosfatingTerutama digunakan sebagai alas sebelum pengecatan atau

digunakan untuk pelumasan selama penggambaran dan menambah

ketahanan korosi. Proses kerja posfating masih menjadi rahasia

merk dagang.Apabila permukaan logam seperti besi diekspos dalam

lingkungan yang korosif dalam keadaan asam, permukaan logam

terlarutkan dan terbentuk produk korosi yang taklarut. Produk

terakhir menjadi endapan dipermukaan logam. Asam fosfat

mempunyai keunggulan dan kelebihan sifat seperti itu. Besi fosfat

yang terbentuk karena proses korosi terendapkan permukaan besi

dalam bentuk kristal besi fosfat mempunyai kecenderungan untuk

melindungi permukaan dari serangan lebih lanjut dan juga lebih

menonjol sebagai permukaan yang rekat untuk pengecatan atau

pelapisan organik. Kenyataannya prodak fosfat dapat merupakan

campuran garam seperti seng, mangan. Walaupun lapisan fosfat

lebih baik untuk alas cat tetapi kerugian konduktifnya harus

dipertimbangkan. Lapisan fosfat memperlambat laju korosi logam

dibawahnya sehingga menjadi tanggul aliran arus korosi.

Ada tiga jenis lapisan fosfat yaitu besi fosfat, seng fosfat dan

mangan fosfat. Yang paling sederhana adalah besi fosfat karena

logam dasar sebagai pensuplai kation untuk pembentukan selaput

fosfat. Besi dan seng fosfat dipakai bersama dengan semprotan


29/29

atau pencelupan. Mangan fosfat penggunaannya hanya dengan

pencelupan saja. Produk lapisannya antara lain :

Fe3 (PO4)2.8H2O dan Fe3O4

Sedang untuk seng dan mangan produknya adalah :

Zn2Fe (PO4)2.4H2O dan Zn3Fe (PO4)2.4H2O

Kondisi fosfat yang terbaik pada pH.3,1 - 3,4

Kegunaan fosfating

- Posfat besi, Untuk melindungi filing kabinet, mebel, dan sebagai

alas pengecatan.

- Posfat seng, Untuk persiapan auto mobil dan bodi truk dan

penerapan sebelum pengecatan.

- Posfat mangan, Untuk permukaan gesekan dan laker seperti

pada ring piston, gear, tidak untuk alas pengecatan.

Teknologi Seng Plating

Documents

Transcript of Teknologi Seng Plating