teknologi pelapisan seng
TRANSCRIPT
-
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
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
3/33
1.Pengantar
1. PENGERTIAN DAN FUNGSIPELAPISAN
2. ISTILAH ISTILAH DALAM LAPISLISTRIK
3. HUKUM FARADAY
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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 :
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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 .
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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)
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
8/33
2.Prinsip Kerja dan Kondisi
Lapis Listrik PRINSIP KERJA LAPIS LISTRIK
KONDISI OPERASI LAPIS LISTRIK
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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).
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
10/33
Rangkaian proses arus listrik
V
olt
Anoda
Katoda
Sumber
arus
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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).
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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.
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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.
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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.
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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.
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
19/33
Pre treatment ( perlakuan pendahuluan )
1. Pembersih secara mekanis
2. Pencucian dengan alkalin (Degreasing)
3. P
encucian dengan Asam (P
ickling)
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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.
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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).
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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.
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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.
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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
-
8/9/2019 teknologi pelapisan 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.
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
26/33
Formulasi bak elektroplating zinc
1. Bak larutan sianid
2. Bak larutan alkali
3. B
ak larutan asam
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
27/33
1.Bak larutan sianid zinc
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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.
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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
-
8/9/2019 teknologi pelapisan 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.
-
8/9/2019 teknologi pelapisan seng
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.