Laju Elektrodeposisi

4.2. Laju Elektrodeposisi

Plat tembaga yang telah melalui proses pretreatment copper strike, selanjutnya dilapisi NiFe. Elektroplating NiFe tersebut dilakukan dengan variasi rapat arus, dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh rapat arus terhadap tekstur permukaan deposit NiFe serta mengetahui kondisi optimum pelapisan. Adapun hasil percobaan elektroplating NiFe adalah sebagai berikut :

Data massa lapisan NiFe diperoleh dari pengukuran pengulangan dua sampel. Massa lapisan NiFe dihitung dari selisih pengukuran massa katoda sebelum dan setelah proses elektrolisis. Pengukuran massa lapisan NiFe menggunakan neraca Sartorius model: BP 3103 dengan ketelitian 0,001 g. Hasil pengukuran massa lapisan NiFe pada beberapa variasi rapat arus disajikan dalam Tabel 4.2, data tersebut dinyatakan dalam massa persatuan luas plat substrat,

dinyatakan dalam 𝑔/𝑐𝑚 2 .

Data massa lapisan NiFe pada variasi nilai rapat arus dalam tabel menunjukkan bahwa semakin besar rapat arus yang diberikan, mengakibatkan semakin banyak lapisan NiFe yang terdeposisi, dinyatakan dalam massa per

luasan plat ( 𝑚𝑔/𝑐𝑚 2 ). Massa terdeposit berbanding lurus dengan arus yang

diberikan. Variasi rapat arus elektroplating NiFe dalam penelitian ini hanya

sampai J = 7 𝑚𝐴/𝑐𝑚 2 , karena pada saat rapat arus 7 𝑚𝐴/𝑐𝑚 2 , permukaan lapisan

NiFe telah nampak hitam terbakar pada sisi tepinya yang menjadi batasan dalam eksperimen ini.

Untuk variasi rapat arus dengan luasan 2,5 cm × 4 cm data berat lapisan ditampilkan pada tabel 4.2.

commit to user

27 ° 𝐶, t=25 Menit

No. Rapat Arus Elektroplating

NiFe ( 𝒎𝑨/𝒄𝒎 𝟐 )

Massa Lapisan

NiFe (mg)

Massa

Perluasan Plat

Semakin besar rapat arus yang diberikan semakin banyak deposit lapisan NiFe yang menempel pada substrat Cu. Artinya laju penumbuhan lapisan NiFe sangat ditentukan oleh rapat arus yang diberikan seperti disajikan pada Tabel 4.3. Kurva hubungan antara rapat arus elektroplating dengan massa lapisan NiFe berupa garis lurus yang ditunjukkan pada Gambar 4.2.

Tabel 4.3. Data Hubungan antara Rapat Arus dengan Laju Deposisi

No.

Rapat Arus

Tebal Lapisan

Laju deposisi (v)

( 𝑚𝐴/𝑐𝑚 2 )

(nm) Tanpa koreksi

(nm/s)

Dengan koreksi (nm/s)

1. 3 960

0,64

0,54

2. 4 1310

0,87

0,77

3. 5 1610

1,07

0,97

4. 6 1850

1,23

1,13

5. 7 2090

1,39

1,29

commit to user

0.5

1.5

J (mA/cm 2 )

v(

nm

/s

sebelum dikoreksi

setelah dikoreksi

Gambar 4.2.Kurva Hubungan antara Rapat Arus dengan

Laju Deposit NiFe.

Bulat hitam menunjukkan data eksperimen dan segitiga adalah data eksperimen setelah dilakukan koreksi melalui ektrapolasi kurva garis lurus.

Syarat batas untuk penentuan laju deposisi adalah pada saat J = 0 mA/cm 2 maka v

= 0 nm/s. Teramati dengan jelas dari kurva di atas bahwa laju deposisi lapisan NiFe meningkat secara linier dengan kenaikan J.

Variasi lain guna memperoleh lapisan NiFe yang baik adalah dengan penambahan bahan aditif vanilin. Dengan memperhitungkan massa terdeposit sebelum dan sesudah elektrodeposisi maka laju deposisi sebagai fungsi masa tambahan bahan aditif vanilin ditunjukkan pada Gambar 4.3. Hasil ekperimen ini

dilakukan dengan J = 6 mA/cm 2 . Tanda lingkaran bulat pada m vanilin = 0 adalah

laju deposisi NiFe tanpa tambahan bahan aditif vanilin. Teramati dengan jelas bahwa laju deposisi NiFe meningkat dengan kenaikan tambahan massa bahan aditif. Menarik untuk diperhatikan bahwa laju deposisi NiFe tanpa bahan aditif vanilin memiliki nilai cukup besar yaitu sebesar v = 1,13 nm/s. Hal ini berarti penambahan bahan aditif mengurangi laju deposisi sehingga proses pembentukan

commit to user

perbaikan kualitas lapisan yang dihasilkan.

0 100

200

0.5

1.5

(n

/s

m vanili (mgr)

Gambar 4.3. Grafik Laju Deposisi V Sebagai Fungsi Massa Tambahan

i Bahan Aditif Vanilin M vanilin .

Gambar 4.4. Grafik Laju Deposisi V Versus Prosentase Komposisi

i Ni Pada Lapisan NiFe Hasil Elektroplating.

40 60 80 100

100

150

200

(nm

/s

Prosentase Ni pada Ni-Fe (%)

commit to user

dengan jelas bahwa laju deposisi menurun dengan kenaikan prosentase Ni pada lapisan. Kenyataan ini dapat dijelaskan bahwa masa relatif atom Ni memiliki berat atom lebih besar daripada atom Fe. Sehingga mobilitas atom Ni lebih lambat dibandingkan dengan mobilitas atom Fe. Dengan bertambah prosentase ion Ni pada larutan elektrolit maka konsekuensinya laju penumbuhan lapisan menjadi lebih lambat. Laju deposisi lapisan NiFe menurun dari v = (182,7±0,2) nm/s pada prosentase Ni = 38% menjadi v = (87,3±0,2) nm/s pada prosentase Ni = 95%. Dengan kalimat lain, laju deposisi lapisan NiFe menurun sebesar 53,8% =

182,7 − 87,3 182,7 .