Metode-metode Pelapisan dengan Logam

lingkungan yang humid. Usaha untuk meningkatkan ketahanan korosi magnet jenis Nd-Fe-B ini telah banyak dilakukan, diantaranya adalah dengan menambahkan unsur aditif seperti SiO2, MgO, dan ZnO MO Wenjian, 2008 maupun dengan memberikan proteksi luar dengan pelapisan bahan logam seperti Al, Ni, Zn, Cr, Cu, dan Sn I. Skulj, 2008

2.5 Metode-metode Pelapisan dengan Logam

Logam pelapis diaplikasikan dengan cara mencelupkan, electroplating, penyemprotan, cementation dan pendifusian. Pemilihan proses pelapisan untuk aplikasi yang lebih spesifik tergantung pada beberapa faktor, termasuk ketahanan korosi yang diperlukan untuk antisipasi bahan yang dilapisi, jumlah bagian yang diproduksi, tingkat produksi yang diperlukan, dan pertimbangan lingkungan. Revie R, 2008 Berdasarkan aplikasi dari pelapisan, korosi dapat dicegah dengan salah satu atau kombinasi dua cara dari tiga cara berikut: i Efek Barrier dimana kontak antara media pengkorosi dan bahan logam dicegah ii Perlindungan katodik dimana bahan pelapis betindak sebagai anoda korban. iii Penghambatpasivasi, termasuk dalam perlindungan anodik. Bardal Einar, 2003 Metode pelapisan yang akan digunakan pada penelitian ini adalah metode pendeposisian electroplating dan pendifusian dengan cara pack cementation. Mengingat metode pelapisan ini tergolong sederhana dan memerlukan biaya yang relatif murah dibandingkan dengan metode pelapisan yang lain.

2.5.1 Electroplating

Electroplating dapat didefinisikan sebagai deposisi elektrolitik logam akibat reaksi reduksi pada elektroda katoda, di mana sebuah film lapisan tipis dari logam adalah sebagai permukaan finishing. Dengan demikian, lapisan tipis yang dilapiskan pada permukaan logam atau logam paduan berfungsi untuk meningkatkan penampilannya, ketahanan korosi, ketahanan aus, dan meningkatkan estetika untuk perhiasan. Film tersebut harus menyesuaikan dan seragam pada permukaan logam teratur maupun tidak teratur yang harus dibersihkan sebelum elektrodeposisi. Sebaliknya, lapisan yang gaya adhesinya kurang dan deposisi yang tidak lengkap tidak akan melindungi logam dasar dan penampilannya tidak akan begitu menarik. Universitas Sumatera Utara Benda logam atau plastik dapat dilapisi dengan logam pelapis yang berbeda dari larutan elektrolit yang merupakan larutan konduktor dengan melewatkan arus dari anoda - melalui larutan menuju ke katoda +. Dalam proses elektrokimia ini muatan ion positif kation adalah pembawa muatan yang bergerak secara paralel dengan arah arus terhadap katoda. Deposisi electroplating telah menjadi cara yang tradisional dan masih mendominasi teknik dalam pelapisan nikel. Dalam beberapa tahun terakhir, aplikasi dari pelapisan nikel dengan cara electroplating telah berkembang, seperti dibagian pompa, katup, kompressor, tempat penyimpanan bahan kimia dll. Dibandingkan dengan metode pelapisan yang lain, pendeposisian dengan cara electroplating lebih disukai pada suhu rendah. Sehingga perlu dihindari efek panas lain yang dapat mengakibatkan perubahan struktur, bentuk dan sifat mekanik. Bardal Einar, 2003 Berikut ini adalah reaksi-reaksi yang terjadi di dalam proses elektroplating: 1. Pada katoda a. Pembentukan Lapisan Nikel Ni 2+ aq + 2e - Ni s b. Pembentukan Hidrogen 2 H + aq +2e - H 2q c. Reduksi Oksigen terlarut O 2 q +2 H + H 2 O 2. Pada Anoda a. Pembentukan Gas Oksigen H 2 O l 4 H + Aq + O 2g + 4e - b. Oksidasi gas Hidrogen H 2g 2 H + + 2 e - Universitas Sumatera Utara

2.5.1.1 Unsur-Unsur Pokok Electroplating

Proses electroplating dengan metode plat ganda dilakukan didalam sel elektrolisis pada bejana yang memiliki elektroda katoda dan anoda seperti terlihat pada gambar 2.1 berikut ini. Gambar 2.1. Proses Electroplating http:metallurgyfordummies.comelectroplatingelectroplating-6 Unsur-unsur pokok dalam suatu proses electroplating dapat diuraikan sebagai berikut: 1. Sirkuit Luar Sirkuit luar terdiri dari sumber arus DC dan peralatan terkait seperti Amperemeter, Voltmeter dan alat pengatur tegangan dan arus. 2. Katoda Katoda ialah elektroda negatif yang merupakan benda kerja yang akan dilapisi. Katoda atau benda kerja dapat memiliki bentuk dan dapat terbuat dari beraneka logam, yang terpenting katoda harus memiliki kumpulan atom-atom yang terikat dimana elektron- elektronnya dapat bergerak bebas sehingga proses electroplating dapat berlangsung dengan baik dan logam dapat menempel dengan kuat pada katoda. Agar mendapatkan hasil pelapisan yang baik, maka diperlukan proses preparasi atau penyiapan sebelum dilakukan pelapisan. Logam-logam yang biasa digunakan sebagai logam dasar, yaitu baja, perak dan tembaga. 3. Larutan Pelapis Didalam larutan pelapis terdapat ion- ion logam pelapis yang sering disebut “Bath”. 4. Anoda Anoda adalah elektroda positif yang merupakan logam pelapis, Universitas Sumatera Utara

2.5.1.2 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Electroplating

Ada beberapa hal yang harus diperhatikan pada saat proses electroplating, yakni: a Suhu Suhu sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi dan melindungi pelapisan. Keseimbangan suhu ditentukan oleh beberapa faktor seperti ketahanan, jarak anoda dan katoda, serta kuat arus yang digunakan. b Kerapatan Arus Kerapatan arus yang baik adalah arus yang tinggi pada saat arus diperkirakan masuk, bagaimanapun nilai kerapatan arus mempengaruhi waktu plating untuk mencapai ketebalan yang diperlukan. c Konsentrasi Ion Merupakan faktor yang berpengaruh pada struktur depoit, dengan naiknya konsentrasi logam dapat menaikkan seluruh kegiatan anion yang membantu mobilitas ion. d Agitasi Yaitu terdiri dari dua macam; jalannya katoda dan jalannya larutan. Agitasi yang besar mungkin akan merusak dan agitasi seharusnya disalurkan dengan tujuan untuk menghindari bentukstruktur, penampilan, dan ketebalan pelapisan yang tidak seragam. e Throwing Power Yaitu kemampuan larutan penyalur menghasilkan lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak antara anoda dan permukaaan komponen selama proses pelapisan. f Konduktivitas Konduktivitas larutan tergantung pada konsentrasi ion yang besar atau jumlah konsentrasi molekul. g Nilai pH Derajat keasaman pH merupakan faktor yang penting dalam mengontrol larutan electroplating . h Pasivitas Gejala ini sering ditemui pada logam yang mengalami korosi, dimana hasil korosi menjadi lebih pasif. Bila hal ini terjadi pada anoda, maka ion-ion logam pelapis terus menurun sehingga akan mengganggu proses. Universitas Sumatera Utara i Waktu Pelapisan Waktu lapisan sangat berpengaruh pada ketebalan lapisan yang diharapkan. Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya, variasi waktu telah menghasilkan perbedaaan ketebalan lapisan yang sangat signifikan. Semakin lama pencelupan maka ketebalan lapisan semakin bertambah. Suarsana Ketut, 2008 Dalam proses electroplating, substrat atau bahan dasar logam dibuat pada katoda dalam larutan elektrolit yang mana lapisan akan diendapkan. Meskipun tujuan pokok dari pelapisan elektroplating adalah untuk memperoleh ketahanan terhadap korosi, pelapisan ini juga dapat memperindah dengan kilau logam setelah proses pemolishan. Revie dkk, 2008

2.5.2 Pencelupan Panas Hot Dipping

Hot dipping dilakukan dengan mencelupkan logam yang akan dilapiskan, biasanya baja kedalam wadah yang berisi logam cair biasanya seng ada juga aluminium dan paduan seng-alumunium. Hot dipping dapat berupa proses yang berkesinambungan, seperti dalam lembaran baja galvanisasi, atau proses batch. Misalnya bagian pembuatan galvanisasi, mur, baut, dan alat pengunci.

2.5.3 Pelapisan Dengan Penyemprotan Thermal Spraying

Pada pelapisan logam dengan penyemprotan, sebuah gun yang digunakan secara bersamaan meleleh dan tetesan kecil dari logam mendorong ke permukaan yang akan dilapisi. Ada beberapa jenis penyemprotan termal dengan tiga variabel utama dalam setiap jenis yakni suhu nyala api, kecepatan partikel yang disemprotkan ke substrat untuk membentuk lapisan, dan sifat dari bahan yang membentuk lapisan bubuk, batang, kawat, atau cairan. Pelapis termal dengan penyemprotan cenderung berpori, meskipun porositas dapat dikontrol dengan mengoptimalkan proses variabel. Lapisan ini dapat dibuat patuh pada hampir semua bagian dengan ketebalan yang diinginkan dan lapisan ini dapat diterapkan pada struktur yang sudah dibuat. Terkadang, pori-pori diisi dengan resin termoplastik untuk meningkatkan perlindungan korosi. Revie dkk, 2008

2.5.4 Pelapisan Dengan

Pack-Cementation Cementation terdiri dari pengerjaan pengadukan dalam campuran serbuk logam dan sebuah fluks pada temperatur tinggi yang memungkinkan logam untuk berdifusi kedalam logam dasar Revie dkk, 2008. Universitas Sumatera Utara Pelapisan dengan metode pack cementation akan menghasilkan lapisan yang lebih kuat dibanding dengan metode electroplating. Pada metode electroplating, hanya akan terjadi ikatan adhesi antar permukaan substrat dengan logam pelapisnya, sehingga lapisan yang menempel pada substrat tidak terlalu kuat. Sedangkan pada metode pack cementation , akan terjadi proses difusi atom milik logam pelapis menuju substrat. Sehingga pelapisan permukaan yang terjadi akan sangat kuat bahkan akan terjadi proses alloying perpaduan antara logam dasarsubstrat dengan logam pelapis. Proses pack chromizing pada prinsipnya sama dengan proses cementation. Pada proses ini bahan baja yang akan dilapisi dibungkus dalam bubuk yang mengandung Kromium Cr 2 O 3 dan bahan garam halida seperti NH 4 CL, NH 4 Br dan NH 4 I. Penambahan amonium klorida dimaksudkan untuk membentuk gas aktif Actifator yang membantu mempercepat proses difusi atom-atom Cr ke dalam substrat. Rusianto dkk, 2002 2.6 Nikel 2.6.1 Sifat-Sifat Nikel