1

KARAKTERISTIK PROSES PELAPISAN EMAS PADAPLASTIK RESIN ABS

Abrianto AkuanStaf Pengajar Jurusan Teknik Metalurgi UNJANI

RINGKASANPenelitian ini bertujuan untuk membuat lapisan logam pada material dasar plastik yang bersifat non

konduktor dengan menggunakan metode lapis listrik (electroplating). Dengan proses pelapisan inidiharapkan akan meningkatkan sifat fisik dan bertambah nilai estetika dari material plastik.

Lapis listrik adalah suatu proses pengendapan logam (misalnya: Ni, Cu, Zn, Au, dan sebagainya)pada permukaan material lain yang akan dilindungi dengan menggunakan proses elektrolisa. Kesulitanyang terjadi pada pelapisan ini adalah karena plastik bersifat non konduktor sehingga tidak dapatmenghantarkan arus listrik. Supaya permukaan plastik dapat mengendapkan logam yang akan dilapiskan,maka harus diupayakan supaya permukaan plastik dapat menghantarkan arus listrik.

Pengendapan lapisan emas secara elektroplating tergantung pada larutan, rapat arus, dantempertur yang digunakan. Penelitian ini menggunakan larutan tetap dengan memvariasikan rapat arus,temperatur dan waktu pelapisan. Hasil pelapisan yang baik 2 A/dm2 dengan temperatur kamar dalamwaktu 60 menit. Hasil pelapisan emas pada plastik mempunyai kilapan yang baik, sehingga sangat baikuntuk produk-produk aksesoris, mainan anak dan perabot rumah tangga.

Kata kunci: lapis listrik, rapat arus, temperatur, waktu pelapisan, material dasar plastik..

1. PendahuluanPenggunaan plastik saat ini ada

kecenderungan meningkat dalamkehidupan sehari-hari, baik untukkeperluan industri maupun untukkeperluan rumah tangga. Sehubungandengan sifat serta kaitannya dengankonservasi logam, maka plastik dapatmenggunakan berbagai peralatan yangtadinya menggunakan bahan dasar logam.Hal ini disebabkan karena plastikmempunyai sifat-sifat yangmenguntungkan antara lain, murah,ringan, mudah pengerjaannya dan tahankorosi.

Dalam usaha untuk memperoleh sifatmekanik tertentu misalnya, sifatmenghantar listrik, tahan terhadp abrasi,tahan cuaca dan memberikan kesan logam(metallic appearance), maka plastik perludilapisi dengan logam. Penggunaanplastik yang dilapisi dengan logam banyakterlihat pada industri elektronika,kendaraan bermotor, alat-alat rumahtangga, alat tulis, mainan anak-anak dansebagainya.

Proses pelapisan listrik(electroplating) adalah suatu prosespengendapan logam pada permukaanlogam atau non logam secara elektrolisa.Endapan yang terjadi bersifat adhesifterhadap material dasarnya.

2. TujuanPenelitian ini dilakukan untuk mendapatkan rapat

arus, temperatur, dan waktu pelapisan sehinggadidapatkan lapisan emas yang baik .

3. Batasan PenelitianPenelitian ini difokuskan pada proses elektroplating

emas pada plastik resin ABS serta pengaruhnya terhadapkualitas lapisan yang dihasilkan. Adapun parameternyaadalah:

Waktu proses, t30 : 30 detikt60 : 60 detik

Temperatur, T1 : Temperatur kamarT2 : 40oCT4 : 60oC

Rapat arus, A1,5 : 1,5 A/dm2

A2 : 2 A/dm2

4. Skema Penelitian

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian.

Plastik ABS

PersiapanPermukaan

Persiapan Awal Komposisi kimia Kekerasan Metalografi

ProsesElektroplating

Pengujian:Visual, Metalografi &

Uji Korosi

Pembahasan &Kesimpulan

2

4.1 MaterialABS resin merupakan hasil

polimerisasi antara monomerAcrylonitrile, Butadine dan Styrene.Komposisi minimum masing-masingmonomer adalah: 15% Acrylonitrile, 6%Butadine, 15% Styrene dan kandungankomponen monomer atau polimer lainmaksimum 100% kemudian ada tambahanaditif.

Pembuatan ABS resin biasanyadengan mencampurkan Acrylonitrile-Styrene yang mempunyai sifat sangattahan pada zat kimia, dengan Butadine-Styrene yang mempunyai harga impakyang tinggi. Hasil perpaduan sifat inimenyebabkan ABS mempunyaikeunggulan dibandingkan dengan jenisplastik lain, sehingga ABS banyakdipergunakan untuk berbagai keperluan.

`

4.2 Prosedur PelapisanSetiap akhir dari tahapan proses dilakukan pembilasan

dengan menggunakan air.4.2.1 Pencucian Lemak

Bertujuan untuk membersihkan lemak atau minyakyang melakat pada permukaan benda kerja. Pencuciandilakukan dengan merendam benda kerja kedalam larutanyang mempunyai kondisi sebagai berikut :Larutan : - Na2CO3 = 25 g/l

- Na3PO4 = 25 g/lTemperatur : 40 – 50OCWaktu : 10 -15 menitKondisi : Agitasi

4.2.2 Pengerjaan etsaBertujuan untuk membuat permukaan plastik

menjadi porous, yang akan berguna pada penentuan dayalekat (adhesi) lapisan logam pada plastik.

Pada dasarnya proses ini adalah mensubstitusikanbahan kimia pada substrat plastik. Untuk plastik ABSbagian yang disubstutusi adalah partikel-partikelbutadiene. Partikel-partikel butadiene ini akan larutteroksidasi oleh larutan etsa , sehingga akan meninggalkantempat yang berupa rongga-rongga sub-mikroskopis yangmemungkinkan terjadinya ikatan antara plastik denganlogam yang melapisinya. Larutan pada pengerjaan posesini adalah:- CrO3 : 350 gr/l- H2SO4 : 350 gr/l- Temperatur : 55-66OC- Waktu : 10 menit

4.2.3 PenetralanBertujuan untuk menetralisir permukaan yang telah

mengalami proses etsa, yaitu dengan melakukanperendaman anatara larutan yang mempunyai kondisiberikut:HCl :50 ml/lTemperatur : TKamar

Waktu : 1-2 menit

4.2.4 PengkatalisanMerupakan penggabungan proses sensitisasi dengan

proses aktivasi, pada pengerjaan proses ini yaitu denganmelakukan perendaman dalam larutan yang mempunyaikondisi sebagai berikut:Katalis A : 140 ml/l

- SnCl2 + HClKatalis B : 140 ml/l

- PdCl2 + HClTemperatur : TKamar

Waktu : 1-2 menit

- Temperatur : 55-60OC- Waktu : 10-15 menit- Rapat Arus : 3 A/dm2

- Anoda : Nikel- Kondisi : Agitasi

3

4.2.5 AcceleratingBertujuan untuk menghilangkan ion-

ion Sn4+ yang mengelilingi Palladium.Proses pengerjaan ini adalah dengan caramerendamkan pada larutan yangmempunyai kondisi:H2SO4 :100 ml/lTemperatur : 35OCWaktu : 2-3 menit

4.2.6 ElektrolessPengerjaan ini bertujuan untuk

membuet lapisan nikel strike padapermukaan plastik, sehingga mempunyaisifat logam. Proses pengerjaan ini tanpamenggunkan arus listrik yaitu denganmelakukan perendaman pada larutandengan kondisi sebagai berikut:NiSO4 : 15 gr/lNaH3PO4 : 13 gr/lCH3COONa : 14 gr/lTemperatur : 80-90OCWaktu : 3-6 menit

4.2.7 Pelapisan TembagaPelapisan tembaga digunakan

sebagai lapisan awal yang berfungsisebgai penguat ikatan dan juga membuatlapisan emas berwarna kuning. Proses iniakan berhasil bila tahap-tahap sebelumnyahasilnya bagus. Pelapisan ini dilakukandengan meletakkan benda kerja padakatoda (kutub negatif) dan anoda dalamhal ini tembaga pada kutub positif. Prosespelapisan dan kondisi larutan sebagaiberikut:Larutan:- Cu(CN)2 : 26,5 gr/l- NaCN : 34,5 gr/l- Na2CO3 : 30,0 gr/l- NaK(C4H4O6 : 45,0 gr/l- Brightener GI-3: 5 ml/l- Brightener GI-4: 8 ml/l- Temperatur : 50-60OC- Waktu : 10-15 menit- Rapat Arus : 3,5 A/dm2

- Anoda : Tembaga- Kondisi : Tanpa Agitasi

4.2.8 Pelapisan NikelSeperti halnya pelapisan tembaga

lapisnikel juga dipergunakan untuklapisan awal sebelum dilakukan lapisemas. Pelapisan dilakukan dengan bendakerja pada katoda (kutub negatif) dananoda pada kutub positif. Kondisi larutandan proses pelapisan sebagai berikut:

Larutan:- NSO4 : 250 gr/l- NaCl : 50 gr/l- H3BO3 : 40,0 gr/l- Brightener UMT : 5 ml/l- Brightener Magnum: 2 ml/l

4.2.9 Pelapisan EmasPelapisan emas dilakukan setelah benda kerja

dilapisi tembaga dan nikel. Pelapisan dilakukan denganbenda keraja pada katoda (kutub negatif) dan anoda padakutub positif.Kondisi larutan dan pross pelapisan yang terjadi sebagaiberikut:Larutan:- KAu(CN)2 : 3 gr/l- KCN : 7,5 gr/l- K2PO4 : 15 gr/l- Temperatur : TKamar – 60OC- Waktu : 30-90 detik- Anoda : Baja Tahan Karat- Kondisi : Tanpa Agitasi

5. Data dan Pembahasan5.1 Pengujian Visual

Hasil pelapisan listrik (electroplating) denganmemvariasikan rapat arus,temperatur dan waktu dapatdilihat pada tabel 5.1.

Tabel 5.1 Hasil Pelapisan Listrik dengan variasi rapatArus, Waktu dan Temperatur.

KodeSpesimen

Temperatur(OC)

Waktu(detik)

RapatArus

(A/dm2)Keterangan

1a2a3a4a

1,5

KKBB

1b2b3b4b

Kamar 30

2

KBBB

1c2c3c4c

1,5

KBBB

1d2d3d4d

Kamar 60

2

BBBB

1e2e3e4e

1,5

BBKB

1f2f3f4f

40 30

2

BBBK

1g2g3g4g

1,5

BKKB

1h2h3h4h

40 60

2

BBBB

4

1i2i3i4i

1,5

BBBB

1j2j3j4j

60 30

2

BKBB

1k2k3k4k

1,5

BKBK

1l2l3l4l

60 60

2

KBBK

5.2 Pengujian MetalografiDari hasil pengujian menggunakan metode

metalografi ditunjukkan pada Gambar 5.2.

Keterangan:B= Hasil pelapisan sesuai standar (baik)K=Hasil pelapisan tidak sesuai standar(kurang baik)

Gambar 4.1 Contoh hasil lapisan yangbaik

Dari hasil pengamatan visual didapatkankondisi pelapisan yang baik pada:

I. Rapat arus : 2 A/dm2

Temperatur : kamarWaktu : 60 detik

II. Rapat arus : 2 A/dm2

Temperatur : 40oCWaktu : 60 detik

III. Rapat arus : 15 A/dm2

Temperatur : 60oCWaktu : 30 detik

Dari hasil pengujian korosi semprot kabutgaram dapat dilihat bahwa laju korosikondisi I yaitu pada rapat arus 2 A/dm2,temperatur kamar mempunyai ketahanankorosi paling baik.

Gambar 5.1. Hasil uji korosi ke-3Kondisi

Gambar 5.2 Ketebalan lapisan pada ke-3 kondisi

4.1.4. Pengujian Semprot Kabut GaramHasil pengujian semprot kabut garam untuk

mendapatkan laju korosi dan daya lekat lapisan emasdekoratif dapat dilihat pada tabel 5.2.Tabel 5.2. Hasil pengujian semprot kabut garam

Berat (gram)Spesimen

Awal Akhir SelisihLuas(cm2)

LajuKorosi(mdd)

IaIbIc

5,68344,96254,8937

5,67994,95934,8904

0,00350,00320,0033

30,330,230,4

0,600,560,58

IIaIIbIIc

4,78554,74285,3646

4,78154,73905,3604

0,00400,00380,0042

30,230,030,5

0,700,670,73

IIIaIIIbIIIc

4,94825,28394,8647

4,94345,27874,8601

0,00480,00520,0046

30,230,030,3

0,850,920,80

Keterangan: I = Spesimen kondisi III= Spesimen kondisi II

III= Spesimen kondisi III

Kondisi-1

Kondisi-2

Kondisi-3

I II III

5

4.2. PembahasanDitinjau dari proses pelapisan,

proses pelapisan pada bahan dasar plastiktidak jauh berbeda dengan bahan dasarlogam. Perbedaannya hanya terdapat padapengerjaan pendahuluan yaitu pada prosesetsa, accelerating pada pelapisanelektroless.

Proses etsa merupakan prosesyang sangat menentukan daya lekat padalapisan. Pada proses ini akan terjadipembentukan permukaan plastik menjadiporos akibat reaksi kimia pada ikatanrangkap, sehingga memungkinkanterjadinya ikatan antara logam denganplastik.

Bila proses etsa yang dilakukantidak mendapatkan hasil yang baik, makalapisan elektroless nikel yang terbentuktidak rata dan mudah terkelupas. Hal inidikarenakan proses etsa belum berjalandengan sempurna, sehingga partikel-partikel butadiene belum teroksidasisecara merata dan poros yang terjadipadapermukaan plastik belum merata.Akibatnya ikatan yang terjadi antaraplastik dengan logam dari larutanelektroless tidak terjadi dengan baik.

Kondisi operasi proses elektrolessplating juga sangat berpengaruh padamutu hasil lapisan. Bila proses elektrolessdibawah kondisi optimum maka lapisanelektroless yang dihasilkan tidak rata,karena reaksi reduksi ion-ion nikel olehion-ion hipofosfit tidak sempurna. Danbila dilakukan diatas optimum, lapisanyang dihasilkan kasar dan suram karenareaksi reduksi yang terjadi terlalu cepat.

Pada proses pelapisan tembaga dannikel secara lapis listrik (electroplating),dilakukan sama seperti proses pelapisanpada bahan dasar logam. Fluhmannmengatakan bahwa penggunaan tembagasebagai pelapis dasar akan menaikkankekerasan dan ketangguhan lapisan yangterjadi.

Dari hasil uji ketebalan dengan carametalogarfi diperoleh ketebalan kondisi IIpaling baik. Hal ini dipengaruhi oleh:

Rapat ArusPada rapat arus rendah pertukaran ion-ion yang terjadi

sangat lambat sehingga memerlukan waktu yang lamauntuk membentuk inti Kristal. Inti-inti yang terbentukmempunyai kesempatan untuk tumbuh sehingga butiranlogam yang terjadi besar.

Peningkatan rapat arus sampai rapat arus kritis, akanmeningkatkan laju ion-ion dan menghasilkan butiranlogam yang halus. Bila peningkatan rapat arus melewatirapat arus kritis akan terjadi kekososngan ion-ion padadaerah katoda.

TemperaturKenaikan temperatur menyebabkan kenaikkan

konduktivitas larutan yang berarti tahanan larutanmengecil. Bila larutan menurun akan menyebabkan arusnaik sehingga laju reaksi pengendapan naik pula.

Kenaikan temperatur akan meningkatkan laju difusiion-ion sehingga butiran logam yang terjadi halus.Peningkatan rapat arus yang lebih tinggi lagi akanmenyebabkan kekososngan ion-ion disekitar katoda.Hal-hal tersebut diatas juga akan berpengaruh pada lajukorosi karena butiran logam yang halus lebih mudahterkorosi. Terlihat pada tabel hasil pengujian korosi,kondisi I mempunyai laju korosi paling rendah.

6. KesimpulanDari pengamatan terhadap hasil pengujian dapat

disimpulkan:1. Pada prinsipnya proses pelapisan secara lapis

listrik (electroplating) terhadap bahan dasarplastik hampir sama dengan bahan dasar logam,hanya terdapat perbedaan pada proses pengerjaanpendahuluan.

2. Pengerjaan pendahuluan, proses etsa, elektrolessdan accelaerating sangat menentukan daya lekatdan mutu lapisan logam yang dihasilkan.

3. Temperatur, rapat arus dan waktu pelapisansangat mempengaruhi mutu hasil pelapisan listrik(electroplating).

4. Hasil pelapisan terbaik pada: Temperatur kamarRapat arus: 2 A/dm2

Waktu: 60 detik

6

DAFTAR PUSTAKA

1. F.A.Lowenhein, “Electroplating”,Mc-Graw Hill Book Company, 1978.

2. F.A.lowehein, “ModernElectroplating”, John Wiley and Son,inc. New York, 1974.

3. Kawasaki Matoo, “PracticalElectroplating”.

4. The Canning handbook, “Surfacetreatment Technology”.

5. Ashar A. Saleh, ”Teknik PelapisanDengan Cara Lapis Listrik” BBLM,Bandung 1990.

6. G. Muller and D. W. baudrand,“Plating on plastic “ Robert Draperltd, redington 1971.

7. Seymour F. Smitth, “The Mechanicsof Electroless Nikel Deposition“Metal Finishing Published, 1979.

8. F.H.reid and W. goldie, “Gold PlatingTechnology“ ElectrochemicalPublication Ltd, Ayr, Scotland, 1974.

9. Takeshi Kamiya, “Tutorial PolymerProcessing II, Plastik MoldingMaterial “, Techno Japan vol 18 – no11 nov, 1885.

10. A.H. Sanders “Electroplating“,International Texbook company.