Upload
pakde-jongko
View
256
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
1/29
Teori dan praktekSeng plating
alkaine degresing, acid picklingChromate conversion
Pakde jongko0817654 0345
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
4/29
Bab V chromate conversion coating / passivating ( lapis ubahan )
a. Yellow
b. Black olive
c. blue
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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 .
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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 .
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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.
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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.
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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.
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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.
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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.
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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.
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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.
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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
8/9/2019 Teknologi Seng Plating
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.