Nickel Plating

Nickel Platingkelompok 9

Inas Muslimah Jauhari (1106052732)Putu Calista Gitta K (1106052745)Pipin Indah Lestari (1106052751)

Rizky Sulaeman (1106052764)

Nickel Plating

Nickel Electroplating Electroless Nickel

Plating

• Pengertian• Kegunaan •Kekurangan•Faktor yang berpengaruh•Metode•Tahapan proses•Aplikasi

• Pengertian• Kelebihan kekurangan•Metode•Tahapan proses•Aplikasi

Electroplating

• Electro : elektro/listrik

• Plating : meng –plat kan, ( memberikan plat pada suatu objek)

• Electroplating : menumbuhkan suatu layer, permukaan, lapisan tertentu, dengan bantuan energi listrik dalam tujuan yang tertentu

• Electroplating yang bertujuan menumbuhkan layer nickel kepada material yang ingin di lapisi

Bahan Pelapis Benda yang dilapisi

Sumber Arus Searah (DC)

• Reduksi (katoda) : Ni2+(aq) + 2e Ni(s)

• Oksidasi(anoda) : Ni(s) Ni2+(aq) + 2e

• Total : Ni(s) (anoda) Ni(s) (katoda)

Kegunaan electroplating nickel

• Dekorasi – Bisa mendapatkan warna cerah keruh(bright)

• Electroforming• Anti korosi• Ketahanan aus• Tidak merusak sifat ke magnetan suatu

material• Bisa diaturnya mechanical stress internal

Kenapa tidak se

mua plating

menggunakan Ni?

• MAHAL BANGET!

– Chrome (good quality, 48% -

51%) : $250 - $500/cubic ton

– Nickel high quality : $15000 -

$ 15200/ton

Hukum Faraday untuk Nikel

W = M I tnF

= M

nF

Konstanta proporsionalitas nikel =

W

I t

= 1,095 g

A h

m = 1,095 (a) (l) (t)

m = jumlah nikel yang melapisi katodal = arus yang mengalir (ampere)t = waktu (jam) a = rasio efisiensi arus (0,92 – 0,97)

Parameter yang berpengaruh pada kualitas Nikel

1. Konsentrasi Larutanberkaitan dengan nilai pH dari larutan. Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka lapisan nikel akan kasar pada permukaan benda yang dilapisi.

2. Rapat ArusRapat arus adalah jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda. mempengaruhi efisiensi pelapisan, reaksi reduksi oksidasi dan difusi dari hasil pelapisan pada permukaan benda yang dilapis.

Parameter yang berpengaruh pada kualitas Nikel (Con’t)

3. Temperatur dan Waktu PelapisanWaktu pelapisan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil pelapisan yang terjadi dipermukaan produk yang dilapis. Kenaikan temperatur akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusitas larutan elektrolit,berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial dibutuhkan untuk mereduksi ion ion logam berkurang.

Tabel 1. Data Elektrodeposisi Nikel

Watts Solution

• Nickel sulfamate : sumber utama ion nikel dalam larutan

• Nickel chloride : mengurangi korosi pada anoda, menambah konduktivitas dan keseragaman distribusi ketebalan coating

• Boric acid : sebagai buffer• Wetting agents / surfactant : mengontrol

pitting (pembentukan lubang)• pH operasi : 3.5–4.2

Bright Nickel Plating Solution

• Modifikasi dari watts solution yang mengandung bahan-bahan organik dan aditif yang menghasilkan lapisan yang terang.

• Bahan-bahan aditif :– Carriers : bahan organik aromatik, sumber sulfur,

berguna untuk menghaluskan struktur butir dan memberikan efek mengkilap

– Auxiliary brightener : menambah efek mengkilap dan mempercepat proses brightening.

– Brightener

Multilayer Decorative Plating

Penambahan sulfur pada bright nickel plating menyebabkan ketahanan korosi berkurang. Karena itu dilakukan plating lebih dari 1 lapisan

• Double layerlapisan pertama : semi bright nickel platinglapisan kedua : bright nickel plating

• Triple layerlapisan pertama : semi bright nickel platinglapisan kedua : lapisan tipis plating kaya sulfurlapisan ketiga : bright nickel plating

Anoda Nikel Plating

Tahapan Proses Plating NikelPemoles

anDegreasi

ng

RinsingPickling

Rinsing Nickel Plating

Crome Plating *Drying

PROSES ELEKTROPLATING

1. Pemolesanmembuat permukaan

benda menjadi mengkilap dan bebas goresan.

Digunakan kain poles dan abrasif seperti alumia/silica oxida/diamond

2. DegreasingYaitu proses pembersihan dari kotoran, minyak, cat, ataupun lemak.

Alat :bak yang terbuat dari plat seng yang didalamnya berisi larutan NaOH yang dipanaskan selama 30-60 menit, dengan suhu 60-70oC, dengan konsentrasi larutan 20 gr/ liter – 100 gr/liter.Bak yang digunakan 150 x 120 x 70 cm). Setelah proses degreding dilakukan pembilasan dengan air.

3.Rinsing• untuk menghilangkan

bahan kimia yang digunakan pada saat cleaning yang mungkin terkontaminasi pada tahap sebelumnya.

• Memakai air dan hidrogen peroksida

4. PicklingBarang dicelupkan kedalam larutan pickling yang terbuat dari asam klorida (HCl) 32%, yang berfungsi untuk menghilangkan koral pada permukaan barang. Proses ini dilakukan selama 3-5 menit).

5. EtchingYaitu proses pembukaan pori-pori menggunakan larutan asam sulfat (H2SO410%) untuk mempercepat proses pelapisan nickel chrome. dilakukan selama 3-5 menit. Setelah itu dibilas dengan air.

6. Nickel Plating Kondisi Kerja :

- Ph 4,2- Rapat Arus 4 A/dm2- Temperature 45-46 oC

7. Chrome Platingproses finishing pada proses elektroplating Nickel. Fungsinya sebagai usaha untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi, aus dan anti gores, serta untuk meningkatkan aspek dekoratif terhadap benda yang dihasilkan sehingga menjadi mengkilat dan halus permukaannya. Pencelupan dilakukan selama ± 15 – 60 menit pada temperatur 40-55 oC dalam larutan chromic acid.Komposisi Larutan :1. Chromic Acid 80 gr/ltr2. Sulfonic Acid 1 gr/ltr3. Asam Chlorid N6X 20 gr/ltr• Kondisi Kerja :- Temperatur 40,5 oC- Rapat Arus 15 A/menitDalam hal ini mengalami proses elektrofolesis dengan

elektrodanya yaitu barang (metal) yang dicelup itu sendiri.

8. DryingYaitu proses pengeringan dari proses

chromeplating. Dalam proses ini terdiri dari 2 cara :

1. Dengan media pencelupan air panas 60 oC (Suhu), hanya sebentar saja untuk pembersihan.

2. Dengan menganealling (mengoven) barang yang sudah dilapisi, proses ini digunakan untuk menghilangkan air bekas chromeplating, dilakukan selama 20 menit dengan suhu 60 oC

Aplikasi Nickel Electroplating

• Aplikasi nickel electroplating 80% digunakan dengan tujuan dekorasi.

• Tujuan lain nickel electroplating antara lain: meningkatkan ketahanan korosi dan ketahanan aus; meningkatkan properti magnetis; dan meningkatkan kekerasan permukaan.

• Aplikasi di bidang rekayasa kimia, nuklir, telekomunikasi, elektronik, dan komputer.

Aplikasi Nickel Electroplating

http://www.howardfinishing.com/nickel-chrome-plating.html

Gambar Aplikasi nickel electroplating

Aplikasi Nickel Electroplating

Sulfamate Nickel – Engineering Nickel Deposithttp://www.thelindgrengroup.com/nickel_plating.html back

Electroless Nickel Plating

• Metode untuk melapisi plat dengan nikel tanpa menggunakan arus listrik. Dilakukan dengan menggunakan reduksi autokatalitik ion nikel dengan senyawa hydrophosphite, aminoborane, atau borohydride

• digunakan pada aluminium supaya permukaannya dapat disolder

Keuntungan dan Kelemahan Electroless Nickel Plating

Keuntungan • Ketahanan korosi dan

aus yang baik karena porositasnya kurang

• Lapisan yang terbentuk merata

• Mampu disolder dan dilas

• Biaya tenaga kerja murah

Kelemahan • Biaya bahan kimia

lebih tinggi• Lebih getas• Karakteristik lasan

lebih buruk• Kecepatan plating

rendah dibandingkan metode elektrolitik

Perbandingan permukaan Metode Elektrolitik dan Electroless Plating

Larutan Electroless Nickel Plating

Larutan Electroless Nickel Plating mengandung :• Sumber nikel, biasanya nikel sulfat• Agen pereduksi• Energi (panas)• Complexing agent (kelator)• Buffering agent• Akselerator• Inhibitor• Produk sampingan reaksi (ion orthofosfit, borat

, dan hidrogen)

Reducing Agent

Sodium hypophosphite baths

Aminoborane baths

Sodium Borohydride baths

Hydrazine baths

Sodium Hypophosphite Baths

• Paling banyak digunakan• Biaya lebih murah, lebih mudah dikontrol,

lebih tahan korosi dibandingkan boron atau hydrazine baths

• Lebih baik dalam larutan asam dibandingkan basa, pH : 4 – 5,5

Aminoborane Baths

2 macam senyawa :• N-dimethylamine borane (DMAB) ->

AS• H-diethylamine borane (DEAB) ->

Eropa (harus dicampur dengan etanol)– pH : 6 – 9– T : 50 – 80oC– Kecepatan deposisi : 7 – 12 μm/h

• Berguna untuk plating plastik dan non-logam

Sodium Borohydride Baths

• Pereduksi paling kuat• pH : 12 – 14• T : 90 – 95oC• Kecepatan plating : 25 – 30 μm/h• 1 mol Sodium Borohydride (0,6 kg) dapat

mereduksi 1 kg nikel• Untuk menghindari terbentuknya

presipitat nikel hidroksida digunakan agen pembentuk ion kompleks seperti EDTA.

Hydrazine Baths• T : 90 – 95oC• pH : 10 – 11• Kecepatan plating : 12 μm/h • Tidak stabil pada temperatur tinggi

sehingga susah dikontrol• Deposit nikel getas dan tegangannya

tinggi, ketahanan korosinya rendah karena terdapat Ni(OH)2 dan nitrogen.

Sifat Electroless Nickel Plating

• Ketahanan korosi• Densitas

densitas lapisan nikel berkurang sesuai dengan pertambahan jumlah fosfor

• Koefisien ekspansi termal : 14 – 17 x 10-

6/oC• Konduktivitas termal : 0,19-0,26

cal/cm/sec/°C.• Titik leleh : mulai dari 890oC,

tergantung jumlah fosfor dalam Nikel• Sifat magnetik

lapisan nikel yang mengandung fosfor lebih dari 8% bersifat non magnetik

Tahapan Proses Electroless Nickel Plating

Air yang sudah dinetralisasi sebagian dibuang lalu dimasukkan larutan plating

Aplikasi Electroless Nickel Plating

Petroleum• Peralatan yang

digunakan untuk produksi minyak, atau di bidang perminyakan, pengilangan, dan proses kimianya telah secara signifikan menggunakan produk electroless nickel.

• Hal ini dikarenakan oleh sifat electroless nickel yang resisten terhadap korosi dan abrasi dan telah digunakan untuk aplikasi berikut: penambahan umur dari peralatan, untuk mengganti bahan atau alloy yang mahal, dan untuk mereduksi biaya investasi dan operasi.

Aplikasi Electroless Nickel Plating

PetroleumAplikasi produk yang menggunakan electroless nickel yakni antara lain:

• Tabung penampung• Katup pengaman• Pompa lumpur• Pompa penyedot• Pipa • Pentransfer panasAplikasi bidang Petroleum

http://www.enla.com/applications.htm

Aplikasi Electroless Nickel Plating

Packaging and Handling Machinery

• Electroless nickel menjadikan permukaan produk keras, ketahanan aus permukaan, dan meningkatkan kebersihan permukaan produk.

• Electroless nickel produk diterima oleh FDA (Food and Drug Administration) untuk servis peralatan makanan.

Aplikasi Electroless Nickel Plating

Peralatan Kimia

• Salah satu dari kegunaan yang paling umum untuk electroless nickel plating adalah untuk melapisi bagian dalam tempat untuk transportasi cairan yang bersifat korosif.

• Baru- baru ini electroless nickel digunakan di industri kimia termasuk gas cair, plastik, bahan asam dan basa, dan komponen energy nuklir.

• Electroless nickel plating secara khusus cocok untuk katup, interior tangki, peralatan pengaduk dan pergantian panas, penyeleksi (screens), pipa, turbin, dan pompa.

Aplikasi Electroless Nickel Plating

Aplikasi pada peralatan kimiahttp://www.enla.com/applications.htm

Aplikasi Electroless Nickel Plating

Molds and Dies• Kemampuan electroless nickel plating

yakni untuk menghasilkan pelapisan yang seragam secara keseluruhan dari produk bahkan dengan kedalaman, akan memastikan mendapatkan hasil yang menduplikasi secara detail permukaan cetakan yang asli.

• Sebab memiliki kemampuan pelumasan yang alami, lapisan memberikan hasil yang bagus dan cepat tercetak.

Aplikasi Electroless Nickel Plating

Cetakan dengan Electroless nickel plating http://www.enla.com/applications.htm

Aplikasi Electroless Nickel Plating

• Karena kekerasan yang tinggi, bahkan dalam kenaikan suhu, bisa meminimalisir terjadinya erosi dan abrasi pada permukaan partisi dari cetakan dan menjadikan umur cetakan lebih lama bertahan.

Cetakan dengan Electroless nickel plating http://www.enla.com/applications.htm

Referensi• M. Cotell, Catherine. 1994. ASM Handbook Vol.5.

United States of America : ASM International Handbook Committee

• http://www2.bren.ucsb.edu/~dturney/port/papers/Modern%20Electroplating/18.pdf (mon , 22 apr 2013 , 12:40pm)

• http://www.judylab.org/lib/exe/detail.php?id=academics%3Aclasses%3Aee_cm150l%3Aweek_6&cache=cache&media=classes:ee_cm150l:manual:week6:fig66.jpg (sun , 21 apr 2013 , 7:25pm)

• http://www.substech.com/dokuwiki/doku.php?id=nickel_electroplating( sun ,21 apr 2013, 8:01 pm)

• http://www.alibaba.com/showroom/chrome-ore.html (sun 21 apr 2013, 8:02PM)

• http://www.lme.com/metals/non-ferrous/nickel/ ( sun 21apr 2013, 9:00pm)

• http://www.artisticplating.net/pdf-files/metal-finishing/Nickel%20Plating/Electroless%20Nickel%20Plating%20-%20A%20Guide.pdf (mon , 22 apr 2013 , 15:27pm)