Bab ini berisi tentang kesimpulan yang diperoleh, serta saran-saran sehubungan dengan praktek yang telah dilakukan.
BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1. Proses Pelapisan Logam Secara Listrik Elektroplating
Prinsip dasar dari pelapisan logam secara listrik adalah penempatan ion logam yang ditambah elektron pada logam yang dilapisi, yang mana ion-ion
logam tersebut didapat dari anoda dan eletrolit yang digunakan. Secara elektrokimia prosesnya dapat dilihat sebagai berikut :
Skema Pelaksanaan Pelapisan Logam Secara Listrik , Keterangan :
1. Anoda bahan pelapis; 2. Katoda benda kerja;
3. Elektrolit; dan 4. Sumber arus searah
Gambar 2.1. skema proses pelapisan logam secara Elektroplating Prinsip kerja dasar pelapisan logam adalah penempatan ionion logam
pelapis diatas substrat yang akan dilapisi melalui metode elektrolisis yakni dengan adanya arus searah maka senyawa kimia akan terurai dalam larutan elektrolit. Ion-
ion positif akan bergerak ke katoda dan ion-ion negatif akan bergerak menuju anoda sehingga terjadi pelapisan pada substrat atau benda yang akan dilapisi.
Anoda merupakan elektroda yang menghasilkan elektron sedangkan katoda adalah elektroda yang menerima elektron yang merupakan tempat pengendapan
pada saat elektroplating. Sebagai anoda digunakan platina karena bersifat inert sedangkan katodanya merupakan substrat yang dipakai untuk membuat lapisan
tipis, misalnya jika ingin melapisi bahan dengan Cr maka larutan elektrolitnya asam kromat dan sebagai anodanya adalah Cr Herman Ramada, 2012: 3.
Reaksi yang terjadi pada katoda adalah sebagai berikut : M
n+
+ ne M Reaksi yang terjadi pada anoda adalah sebagai berikut :
M M
n+
+ ne 2.2. Nikel
Nikel adalah logam putih perak yang keras. Nikel bersifat liat, dapat ditempa dan sangat kukuh logam ini melebur pada 1455
C, dan bersifat sedikit magnetis Vogel, 1990: 280. Bereaksi lambat dengan larutan HCl atau H
2
SO
4
encerpekat, segera larut dalam HNO
3
encer, tetapi dalam larutan yang pekat menjadi pasif Abdul Karim Zulkarnain, 1991:55. Berat molekul Nikel adalah
58,71. Garam-garam Ni II yang stabil berasal dari Ni II oksida, dan berwarna hijau yang disebabkan oleh warna dari kompleks heksakuonikelat II
[NiH
2
O
6
]
2+
. NikelIII oksida, Ni
2
O
3
yang hitam kecoklatan juga ada, tetapi zat ini melarut dalam asam dengan membentuk ion nikel II.
Gambar 2.2. Nikel Asam klorida encer maupun pekat dan asam sulfat encer, melarutkan nikel
dengan membentuk hidrogen Vogel, 1990: 281: Ni s + 2H
+
aq→Ni
2+
aq + H
2
s Ni s + 2HCl aq →Ni
2+
aq + 2Cl
-
aq + H
2
g Reaksi dipercepat jika larutan dipanaskan. Asam sulfat encer, panas melarutkan
nikel dengan membentuk belerang dioksida Vogel, 1990: 281: Ni s + H
2
SO
4
aq + 2H
+
aq→Ni
2+
aq + SO
2
g + 2H
2
O l Asam nitrat encer dan pekat melarutkan nikel dengan mudah dalam keadaan
dingin Vogel, 1990: 281: 3Ni s + 2HNO
3
aq + 6H
+
aq→ 3Ni
2+
+ 2NOg + 4H
2
O l Dengan adanya ligan Cl
-
dalam larutan nikelII akan membentuk ion kompleks tetrakloronikelatII, persamaan reaksinya sebagai berikut :
Ni
2+
aq + 4Cl
-
aq→[NiCl
4
]
2+
aq
Garam-garam nikel II yang stabil diturunkan dari nikel II oksida, NiO yang berwarna hijau. Penggunaan nikel yang paling banyak adalah pada industri
pelapisan logam. 2.3. Pelapisan Nikel Ni plating
Adalah proses pelapisan yang menggunakan logam Ni sebagai pelapisnya. Pada proses Ni plating digunakan beberapa zat kimia yang berupa larutan sebagai
sumber pelapis -
2
NiCl
Nikel klorida -
4
NiSO
Nikel sulfat watts solutions -
3 3
BO H
Asam borik Selain dari bahan diatas ada juga bahan tambahan misalnya untuk
pengkilat kita gunakan “Nisol”. Reaksi dari ketiga larutan diatas adalah sebagai berikut:
Cl Ni
NiCl
O H
2
2 2
2
Fungsi dari Ni
2+
ini adalah sebagai sumber pelapis. Disini yang jadi pertanyaan adalah Ni
2+
adalah ion sedangkan yang dibutuhkan untuk menjadi pelapis haruslah jadi padatan. Ni
2 4
2 4
2
SO Ni
O NiS
O H
Ni
2+
berfungsi sebagai pelapis
3 3
3 3
3
2
BO H
BO H
O H
H
+
penstabil pH, kira-kira pH nya 3 – 5. Karena waktu proses dikondisikan asam, ini bertujuan untuk mengurangi
oksigen sehingga efeknya akan terjadi hidrogen dipermukaaan 2.3.1. kompisisi larutan
A. Larutan untuk Pelapis Biasa
Komposisi untuk tiap liter air
pH rendah pH tinggi
Nikel Sulfat Nikel Chlorida
Asam Borat Kondisi operasi
pH Suhu
Rapat Arus
340 graml 45 graml
35 graml 1,5 - 4,5
45 - 60o C 3 - 12 Adm2
240 graml 45 graml
30 graml 45 - 6,0
45 - 70o C 2 - 12 Adm
2
Larutan elektrolit yang digunakan dalam pelapisan dalam jumlah banyak barrel ada beberapa diantaranya
B. Larutan Untuk Pelapisan Hitam
C. Larutan untuk pelapisan keras 1. Nikel sulfat : 180- 200gramI
Nikel chlorida : 45-55 gramI Asam borat : 25-35 gramI
Magnesium sulfat : 200-240 gramI Kondisi operasi
pH : 5-6 suhu : 20-28dc
Voltage : 6-8 2. Nikel sulfat
: 140-180 gramI Ammonium chlorida : 30-40 gramI
Asam borat : 30-40 gramI Kondisi operasi
pH : 5-5,5 Suhu : 30-40 dc
Voltage : 9-12
3. Nikel sulfat : 150-200 gramI Nikel chlorida : 150-200 gramI
Asam borat : 22,5-25 gramI Kondisi operasi :
pH
: 4,5-5 Suhu : 50-55 dc
Komposisi untuk tiap liter air : Nikel Sulfat
: 65-75 gramI Nikel Ammonium Sulfat : 40-45 gramI
Seng Sulfat kristal : 35-40 gramI
Sodium Thiosianat : 15-20 gramI
Kondisi operasi : pH
: 5 Suhu
: ruangan Rapat arus
: 1-2 Adm
2
Sifat mekanik dari lapisan nike keras dapat ditunjukan sebagai berikut: Kekerasan vickers VHN-10 : 425
Kekuatan tarik : 152.000 psi Perpanjangan : 2 dalam 2 inch
Larutan yang digunakan adalah sebagai berikut : Komposisi untuk tiap liter air :
Nikel Sulfat
: 175-185 gramI Ammonium Chlorida : 20-25 gramI
Asam Borat : 27 -32 gramI
Kondisi operasi : pH
: 5,6-5,9 Suhu
: 40-50 dc Rapat arus
: 3-6 Adm
2
D. Larutan Untuk Pelapisan Mengkilap Larutan yang digunakan dalam pelapisan nikel mengkilap ada beberapa,
diantaranya :
2.4.Proses Pelapisan Elektroplating Nikel
Larutan 1 tipe watt Total nikel
: 75-115 gramI Nikel sulfat
: 260-450 gramI Nikel chlorida : 42-115 gramI
Asam borat : 37,5-47,5 gramI Brightener : 5-15 mlI
Kondisi operasi : pH : 2,8-4,5
Suhu : 40-70 dc Rapat arus : 1-12 Adm
2
Larutan 2 tipe fluoborat Total nikel : 80-115 gram I
Nikel fluoborat : 300-440 gramI Asam fluoborat bebas : 10-25 gramI
Asam borat
: 25-30 gramI Brightener
: 5-15 mlI Kondisi operasi :
pH : 2,7-3.5
Suhu : 50-60 dc
Rapat arus : 2-18 Adm
2
Larutan 3 tipe sulfamat Total nikel
: 60-175 gramI Nikel sulfamat : 25-500 gramI
Nikel chlorida : 15-42 gramI Asam borat : 30-40 gramI
Brightener : 5-15 Adm
2
Kondisi operasi : pH
: 3-3,5 Suhu
: 50-60 dc Rapat arus : 2-18 Adm
2
Bahan yang akan diproses
pembesihan mekanis
Degreasing Pencucian
lemak Pembilasan
dengan air
Pickling Pencucian
asam
Platting proses Proses
Pelapisan
Finishing
Pembilasan dengan air
Pembilasan dengan air
1 Alat-alat yang digunakan untuk Pelapisan logam Ni a. Rectifier alat elektronik yang mengubah arus AC menjadi DC Prinsip
Transformator. Tegangan sekunder 6-12 volt
Arus tergantung luas permukaan yang dilapisi. Semakin besar luas permukaan yang dilapisi maka akan semakin besar arus yang diperlukan.
b. Bak pelapis Bak pencucian: pada intinya bak terbuat dari bahan tahan korosi atau tahan
degradasi asam. Bahan yang biasa digunakan biasanya jenis fiber dan untuk ukuran disesuaikan dengan benda kerja yang akan diplating.
2 Proses Pencucian pada Pelapisan Ni Proses pencucian ini merupakan tahapan yang harus dilalui sebelum
melapis benda kerja yang akan diplatting atau dilapis. Proses-proses tersebut di antaranya:
a. Degresing, adalah suatu cara pencucian logam yang mau dilapis dengan menggunakan larutan basa, biasanya NaOH. Tujuannya untuk
menghilangkan lemak dari permukaan yang akan dilapis. Lemak harus dibersihkan dari permukaan benda kerja yang akan diplating karena akan
mempengaruhi proses plating kurang optimal dan bahkan bisa menyebabkan tidak terjadi penempelanpelapisan.
Untuk degresing ada dua jenis : Degresing elektrik : Menggunakan rectifier arus DC yang dihubungkan
dengan benda kerja pada kutub positifnya dan kutub negatifnya pada logam peyeimbang arus bisa digunakan logam baja atau Pb. Lamanya
proses degresing ini kurang lebih 10–15 menit tergantung banyaknya lemak. Kalau lemaknya banyak tentu bisa lebih lama lagi.
Gambar 2.3. Diagram Rangkaian Proses Ni Platting
RECTIFIER +
_
NaO H
BAJAP B
Degresing non elektrik : Pada degresing non elektrik ini tidak menggunakan alat elektrik. Pada prosesnya digunakan pembersih lain
misalnya detergent bisa juga dengan dicelupkan pada larutan alkali. b. Pikling, adalah suatu metode pencucian yang digunakan untuk
menghilangkan karat dengan larutan asam HCl, H
2
SO
4
, atau campuran HCl + H
2
SO
4
. Prose pikling tidak jauh beda dengan degresing. Kenapa memakai larutan asam, karena asam bisa melarutkan. HCl adalah asam
kuat, digunakan untuk karat yang bandel atau banyak dan mempunyai daya larut lebih baik. H
2
SO
4
, untuk karat yang sedikit dan lebih ekonomis. Untuk benda-benda hasil coran cetakan pasir biasanya ada bekas cetakan
pada hasil corannya. Maka digunakan campuran asam HCl + H2SO4 dan juga ongkos kerja untuk pelapisan pada benda coran ini boleh dibilang
lebih mahal.
2. Mekanisme Ni Platting Benda kerja di hubungkan dengan kutub negatif rectifier dan logam
penyeimbang Ni. Alasan digunakan logam Ni ini karena nantinya Ni ini akan mensuplay Ni yang ada di larutan. Logam Ni ini dihubungkan dengan kutub
positif rectifier. Arus akan mengalir logam yang memiliki potensial tinggi ke logam yang memiliki potensial rendah dan elektron akan bergerak sebaliknya.
Katoda
Terjadi proses reduksi
2 2
2 2
g s
H e
H Ni
e Ni
Anoda
Terjadi proses oksidasi
e Ni
Ni 2
2
temperatur yang cocok untuk Ni sekitar 50-60
o
C. Gambar 2.4. Rangkaian proses
Recti fier
- +
Ni
2+
,Cl
-
,SO
4 2-
,H BO
3
Nike l
kato da
ano da
Benda Kerja
Gambar 2.5. Mekanisme Pelapisan Ni
BAB III DATA PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
