Pelapisan Logam

B. Pelapisan Logam

Setiap tahun, korosi yang terjadi diberbagai lingkungan menyebabkan kerusakan yang memakan biaya cukup besar. Untuk menanggulangi bahaya korosi, yang berarti juga memperkecil kerugian, perlu dicari cara-cara untuk melindungi logam yang mudah terkorosi.

Salah satu cara perlindungan yang patut diketengahkan adalah memberikan suatu lapisan logam tertentu sebagai lapis pelindung. Ada bermacam-macam cara untuk memberikan logam pelapis pada logam yang akan dilindungi. Salah satu diantaranya adalah proses lapis listrik ( electroplating).

Gambar 2.25. Proses lapis emas dengan cara listrik

Lapis listrik menawarkan jasanya untuk memberikan suatu perlindungan dengan menggunakan logam-logam tertentu sebagai lapis pelindung, misalnya : nikel, khrom, seng, timah dan lain-lain.

Banyak orang yang tidak terjun langsung dalam industri lapis listrik mengira bahwa lapis listrik hanya untuk menbuat benda-benda tampak lebih menarik. Pada kenyataannya peranan lapis listrik jauh lebih luas lagi. Peranan utamanya adalah melindungi logam yang dilapisi dari bahaya korosi. Disamping itu peranan penting lainnya ialah dapat menambah daya tahan terhadap gesekan, memperbaiki sifat konduktivitas, memudahkan penyolderan, menambah kekerasan dan lain-lain. Sehingga memungkinkan para perancang dan ahli teknik untuk mendapatkan kombinasi sifat-sifat dari permukaan benda yang dilapisi dan logam pelapisnya.

1. Konsep Dasar

Lapis listrik adalah suatu proses pengendapan/deposisi suatu logam pelindung yang dikehendaki diatas logam lain dengan cara elektrolisa. Biasanya elektrolisa dilakukan dalam suatu bejana yang disebut sel elektrolisa yang berisi cairan elektrolit/rendaman ( bath). Pada rendaman ini tercelup paling tidak dua elektroda. Masing-masing elektroda dihubungkan dengan arus listrik, terbagi menjadi kutub positif (+) dan negatif (-) dikenal sebagai anoda (+) dan katoda (-).

Katoda (-) Besi St 37

Anoda (+) Nikel

DC

elektrolit

Gambar 2.26. Rangkaian alat pelapisan nikel

Selama proses lapis listrik berlangsung terjadi reaksi kimia pada daerah elektroda/elektrolit; baik reaksi reduksi maupun oksidasi. Karena pada proses lapis listrik reaksi diharapkan berjalan terus menerus menuju arah tertentu secara tetap, maka hal yang paling penting dalam proses ini adalah mengoperasikan proses ini dengan menggunakan arus searah.

Dari uraian terdahulu dapat dikatakan bahwa ada 4 bagian yang utama (penting) dari suatu sistem lapis listrik. Keempat bagian yang harus ada didalam suatu unit lapis listrik adalah :

 Larutan elektrolit (rendaman)  Anoda  Katoda (benda kerja)  Sirkuit luar

2. Rendaman/Larutan Elektrolit

Setiap larutan elektrolit yang dijadakan rendaman tempat proses lapis listrik berlangsung harus mengandung bahan-bahan terlarut yang sekurang-kurangnya memiliki satu dari fungsi berikut ini:

a. Menyediakan sumber logam yang akan diendapkan

b. Membentuk kompleks dengan ion logam yang akan diendapkan

c. Konduktif

d. Dapat menstabilkan larutan dari hidrolisa

e. Bertindak sebagai buffer —? pengatur pH

f. Memodifikasi atau mengatur bentuk fisik dari endapan

g. Membantu pelarutan anoda. Adapun rendaman yang digunakan dalam proses lapis listrik da- pat bersifat asam maupun basa.

a. Rendaman Asam Dengan Garam Sederhana

Biasanya rendaman selalu rengandung garam dari logam yang akan diendapkan/dilapiskan. Sebaiknya dipilih garam- garam yang mudah larut namun anion dari garam tersebut

tidak mudah tereduksi. Walaupun anion tidak ikut secara langsung dalam proses terjadinya pelapisan, tetapi jika tidak mudah tereduksi. Walaupun anion tidak ikut secara langsung dalam proses terjadinya pelapisan, tetapi jika

Gambar 2.27. Larutan pelapis emas

Adanya ion khlorida di dalam rendaman yang bersifat asam mempunyai dua (2) fungsi utama, pertama akan memudahkan terkorosinya anoda atau mencegah pasivasi anoda dan yang kedua akan menaikkan koefisien difusi dari ion logamnya berarti menaikkan batas rapat arus (limiting current density).

b. Rendaman yang Mengandung Garam Kompleks

Garam kompleks yang sering digunakan dalam proses lapis listrik adalah Sianida. Karena siano kompleks terdekomposisi oleh asam, maka rendaman harus bersifat alkali (basa). Adanya natrium atau kalium hidroksida akan memperbaiki konduktivitas dan mencegah liberasi dari asam hidrosianat

oleh CO 2 yang masuk ke dalam rendaman dari udara.

c. Buffer (penyangga) dan komponen lainnya

Disamping garam logamnya sebagai komponen utama, rendaman juga mengandung komponen lain, misalnya komponen yang berfungsi sebagai penyangga (mengatur pH); misal untuk rendaman nikel digunakan asam borat sebagai buffer.

Sedangkan penambahan asam sulfat pada rendaman tertentu akan menaikkan konduktivitas dan mencegah hidrolisa.

d. Bahan Imbuh (Addition Agent)

Untuk mendapatkan hasil pelapisan yang baik (mengkilap, rata) diperlukan adanya komponen-komponen lain yang ditambahkan kedalam rendaman. Diantaranya adalah "Wetting agent", "levellers" dan bahan pengkilap (brightener).

Wetting Agent :

Jika gelembung gas hidrogen menempel pada permukaan katoda, pelapisan dihalangi dan hanya terjadi disekitar gelembung tersebut, sehingga menghasilkan pelapisan yang berlubang-lubang. "Wetting agent" ditambahkan untuk mengeliminir hal tersebut.

Levellers.

Bahan imbuh ini mempunyai kemampuan untuk menyembunyikan cacat-cacat pada permukaan katoda.

Bahan Pengkilap.

Bahan ini ditambahkan ke dalam rendaman, agar endapan/ lapisan yang dihasilkan mengkilap. Ada bermacam-macam bahan pengkilap, biasanya adalah bahan-bahan organik. Bahan imbuh yang telah disebutkan biasanya ditambahkan ke dalam larutan dalam jumlah yang kecil sekali.

Kemampuan Rendaman.

Rendaman/elektrolit untuk suatu proses lapis listrik diharapkan mempunyai kemampuan untuk mendapatkan hasil yang

berkualitas baik. Rendaman harus memiliki "covering power", "throwing power", dan "levelling" yang baik.

"Covering power"

Covering power adalah kemampuan suatu rendaman/elektrolit untuk mengendapkan logam keseluruh permukaan katoda yang bagaimanapun juga bentuknya. Covering power tergantung kepada pengerjaan awal/proses persiapan peiinukaan dan kondisi dari permukaan benda kerja/katoda disamping kondisi dari proses lapis listrinya sendiri.

"Throwing power"

Ada dua macam throwing power, yang pertama adalah macro dan yang kedua adalah micro throwing power.

Macro throwing power.

Macro throwing power dapat didefinisikan sebagai kemampuan rendaman/elektrolit untuk menghasilkan endapan yang kurang lebih sama tebalnya pada benda kerja yang tidak beraturan bentuknya. Faktor yang mempengaruhi macro throwing power adalah distribusi arus, kondisi operasi, efisiensi arus dan konduktivitas.

Micro throwing power.

Didefinisikan sebagai kemampuan rendaman untuk menghasilkan endapan yang sama tebalnya pada setiap titik permukaan benda kerja. Difusi ion logam merupakan hal yang penting bagi micro throwing power.

“Levelling"

Dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk menghasilkan lapisan yang lebih tebal pada lekukan daripada pada permukaan yang rata.

3. Anoda

Anoda yang digunakan dalam proses lapis listrik harus dapat mengalirkan arus listrik dari luar kedalam larutan/rendaman dan juga harus berfungsi sebagai pengisi kekurangan logam didalam larutan karena mengendap pada permukaan katoda. Anoda dapat berbentuk lempengan logam yang masif atau dapat juga berbentuk bola atau potongan-potongan kecil. Ada dua jenis anoda, yaitu anoda yang terbuat dari logam yang akan diendapkan,dikenal dengan nama anoda terlarut dan satu lagi adalah anoda yang terbuat dari logam lain yang tidak larut dalam rendaman, dikenal dengan nama anoda inert.

Ada keuntungan dan kerugiannya masing-masing bila menggunakan jenis anoda tersebut.

Keuntungan bila kita menggunakan anoda terlarut antara lain adalah larutan/rendaman dapat dikatakan memiliki kandungan Keuntungan bila kita menggunakan anoda terlarut antara lain adalah larutan/rendaman dapat dikatakan memiliki kandungan

Keuntungan menggunakan anoda inert adalah tidak perlu mengganti anoda (karena tidak akan habis) jadi sekali dipasang dapat digunakan selamanya; namun demikian ada juga kerugiannya yaitu, logam didalam rendaman lama kelamaan akan habis mengendap dibawa, sehingga analisa larutan dan penambahan bahan kimia kedalam larutan harus kerapkali dilakukan.

4. Katoda

Katoda atau benda kerja dapat memiliki bermacam bentuk dan dapat terbuat dari beraneka logam yang penting katoda harus bersifat konduktor sehingga proses lapis listrik dapat berlangsung dan logam dapat menempel pada katoda (benda kerja). Bila benda kerja tidak bersifat konduktor, dapat dilakukan pengerjaan awal yang membuat benda kerja siap menjadi katoda dalam proses lapis listrik.

5. Sirkuit Luar

Sirkuit (rangkaian) listrik di luar sistem lapis listrik biasanya terdiri dari sumber arus dan peralatan lain yang dapat menyearahkan arus bila sumber arus memberikan arus bolak-balik.