BAGIAN I:

PRA INSTRUKSIONAL

Topik ini merupkan topik ke dua dalam matakuliah perlakuan panas dan permukaan.

Pembahasan pelapisan logam, dalam paket pembelajaran ini, difokuskan untuk electroplatting.

Sedangkan pelapisan logam dengan cara lain dibahas secara garis besar.

A. KOMPETENSI YANG INGIN DICAPAI

Setelah mengikuti perkuliahan ini, mahasiswa diharapkan memahami konsep, prinsip, dan

prosedur pelapisan logam degan cara electroplattin, memiliki sikap kehati-hatian, kecermatan,

dalam melakukan praktik, serta memiliki kemauan untuk terus belajar dalam upaya

mengembangkan pengetahuan topik ini.

B. STRATEGI PEMBELAJARAN

Perkuliahan matakuliah pelapisan logam mengikuti pendekatan yang mengacu berbasis

projek. Aktivitas belajar matakuliah ini dirancang sebagai berikut:

Tabel 1. Skenario Pembelajaran

Tahap Belajar

Aktivitas Belajar Tujuan Belajar Alokasi Waktu

Definisi tujuan proyek

Presentasi konsep perlakuan panas oleh dosen

Memahami konsep pelapisan 2 JS

Diskusi untuk melakukan negosiasi makna tentang konsep, prinsip, dan prosedur pelapisan.

Mamapu mengemukakan argumen

Melakukan negosiasi makna

4 JS

Perencanaan proyek

Diskusi untuk menentukan jenis pelapisan yang akan dilakukan

Menyikapi perbedaan pendapat Bersepakat untuk menentukan

ragam pelapisan yang akan dikerjakan

2 JS

Membentuk kelompok Bersepakat untuk menerima anggota kelompoknya masing-masing

2 JS

Pengerjaan Praktik electroplatting Bekerja secara mandiri 10 JS

1

proyek sesuai dengan topik yang telah ditentukan

Bekerjasama dengan orang atau kelompok lain yang berbeda

Dapat electroplatting dengan prosedur yang benar.

Dapat mengukur hasil electroplatting dengan prosedur yang benar

Dapat membahas hasil perlakuan panas berdasarkan pengujian hasil

Presentasi proyek

Memepresentasikan hasil electroplatting oleh setiap kelompok

Mampu mengkomunikasikan hasil kerjanya kepada orang lain

Mampu mempertahankan argumen sesuai yang dideskripsikan dalam hasil praktik electroplatting

Dapat mengakomodir koreksi dan masukan dari pihak lain

6 JS

Evaluasi proyek dan refleksi

Mengkomunikasikan hasil evaluasi proses dan hasil pembelajaran oleh dosen

Mengevaluasi hasil belajarnya sendiri dan orang/kelompok lain oleh mahasiswa

Menerima informasi tentang hasil evaluasi proses dan hasil pembelajaran oleh dosen

Memiliki kemauan untuk mengevaluasi hasil belajarnya sendiri dan orang/kelompok lain oleh mahasiswa

Memiliki sikap bersedia untuk mengoreksi hasil kerjanya sendiri

Memiliki sikap untuk dikoreksi orang lain

Dapat menghubungkan hail belajar mahasiswa dengan struktur pengetahuan yang ipernah dpelajari sebelumnya dan yang akan diperlajari

4 JS

Paket belajar ini dilengkapi dengan BUKU KERJA, sebagai salah satu dokumen hasil

belajar.

C. EVALUASI

Aspek yang dinilai meliputi kognitif, sikap, dan skill. Paparan aspek yang dinilai tersebut

adalah sebagai berikut:

2

Tabel 2 Aspek yang Dievaluasi

No.Aspek Affektif(Bobot 30%)

Aspek Kognitif(Bobot 40%)

Aspek Skill(Bobot (30%)

1. Keberanian mengemukakan pendapat

Pemahaman terhadap materi pembelajaran

Praktik penggunaan alat

2. Kemampuan mempertahankan argumen

Paparan prosedur, Penerapan prosedur perlakuan panas

3. Orsinalitas argumen Pemaparan hasil,

4. Sikap akomodatif terhadap masukan dari orang lain

Paparan tujuan

5. Kesiapan untuk dikoreksi orang lain

Paparan Pembahasan

6. Kerjasama Paraparn Rekomendasi)

7. Kemandirian dalam bekerja

8. Kemauan untuk mencari informasi dari sumber belajar

9. Kemampuan mengemukakan ide yang tidak lazim namun mengacu pada penyelesaian masalah (kreativitas)

10. Kontribusi dalam penyelesaian masalah

11. Kehati-hatian dalam menggunakan peralatan

3

BAGIAN II:IKTISAR MATERI

Ikhtisar materi pelapisan logam ini menguraikan tentang teori dasar pelapisan logam.

Pembahasan difokuskan pada pelapisan logam dengan bantuan arus listrik (electroplatting),

sedangkan pelapisan logam dengan cara selain electroplating dibahas secara garis besar dan

konseptual.

A. PELAPISAN DENGAN BANTUAN ARUS LISTRIK (ELECTROPLATTING)

Pelapisan logam adalah metode pelapisan permukaan suatu logam menggunakan logam

lain. Tujuan pelapisan logam adalah untuk proteksi dan/atau dekorasi. Proteksi artinya,

melindungi permukaan logam dari pengaruh lingkungan di sekitarnya, misalnya korosi, atau

melindungi permukaan logam terhadap gesekan material lain tang saling bersinggungan.

Pelapisan logam dikelompokkan menjadi empat macam cara, meliputi:

1. PENCELUPAN PANAS (HOT DIPPING)

Pencelupan panas adalah proses pelapisan permukaan logam dengan logam pelindung dengan

cara pencelupan. Logam induk yang akan dilapisi dicelup ke dalam bak yang berisi cairan logam

pelapis. Ikatan antara logam induk (yang dilapisi) dengan logam pelapis akan terbentuk, sehingga

dapat melapisi logam induk.

Pengaturan ketebalan logam pelapis di permukaan logam induk sulit dilakukan. Bagian

bawah logam induk akan terbentuk lapisan logam pelapis yang lebih tebal, sedangkan di bagian

atas terjadi sebaliknya. Meskipun demikian, selurh permukaan logan dapat dilapisi dengan baik.

Satu hal yang perlu diperhatikan dalam pelapisan cara ini adalah logam induk harus memiliki

titik lebur lebih tingi dinading logam pelapisnya.

2. SEMENTASI (CEMENTATION)

Pelapisan smentasi dilakukan dengan cara mengguling-gulingkan logam induk ke dalam

campuran logam pelapis dan fluks yang tepat pada suhu tinggi. Mekanisme pelapisan terjadi

akibat terjadinya defuse atom logam pelapis ke dalam logam (melalui) permukaan logam induk.

4

3. SEMPROTAN METAL (METAL SPRY)

Proses ini dilakukan dengan cara menyemprotkan serbuk logam pelapis. Piston

bertekanan menggunakan udara, oksigen dan gas pembakar. Logam pelapis ditiupkan ke

permukaan logam induk dengan kecepatan dan temperature tinggi hingga titik lelehnya. Logm

pelapis yang keluar dari piston semprot berbentuk serbuk halus dan panas yang akan

menemelpada permukaan logam yang dilapisi. Hasilnya, berupa logam pelindung yang berpori,

namun menempel dengan kuat dengan ketebalan yang dapat diatur.

4. PELAPISAN DENGAN BANTUAN ARUS LISTRIK (ELECTROPLATTING)

Proses palapisan dengan bantuan arus listrik menggunakan mekanisme elektrolisis yang

melibatkan dua elektroda (anoda dan katoda) yang dialiri arus listrik searah. Elektroda yang

dihubungkan dengan kutp positip (+) disebut anoda, sedangkan elektroda yang dihubungkan

dengan kutup negatip (-) disebut katoda. Pelapisan dengan bantuan arus listrik ini dibedakan

menjad dua, yakni pelapisan katodik dan anodik.

a. Pelapisan Katodik

Pelapisan katodik adalah pelapisan logam yang menempatkan logam induk (yang dilapisi)

pada kutup negatip (-) atau katoda dan logam pelapis pada kutup positip (+) sebagai anoda.

b. Pelapisan anodik

Pelapisan katodik adalah pelapisan logam yang menempatkan logam induk (yang dilapisi)

pada kutup positip (+) atau anoda dan logam pelapis pada kutup negatip (-) sebagai katoda.

5

BAGIAN III:PELAPISAN LOGAM DENGAN BANTUAN ARUS LISTRIK

(ELECTROPLATTING)

Pembahasan electroplating difokuskan pada tiga subtopik, yakni (1) mekanisme

elektrolisa dalam pelapisan logam, (2) potensial elektroda, (3) pelapisan katodik, dan (4) pelaisan

anodik.

A. POTENSIAL ELEKTRODA

Beda potensial, dimaknai sebagai energi yang diperlukan unsur untuk menguraikan ion-

ionnya. Potensial elektroda dapat diukur berdasarkan perbedaan potensial unsur tertentu terhadap

hidrogen. Jika diekspose dlam elektrolit, unsur yang memiliki beda potensial besar cenderung

menjadi katoda (acceptor ion). Sebaliknya, unsur yang memiliki beda potensial elektroda rendah

cenderung menjadi anoda (donor ion). Ilustrasi pengukuran perbedaan elektroda tersebut adalah

sebagai berikut:

-0,44 V

H+ H+ Fe+ H+ H2 Fe+ H+

H+ H+ H2 Fe+

Gambar 1 Beda Potensial Fe terhadap H

6

Fe2+

+2e-

-------

--------

Berdasarkan hasil pengukuran tersebut, maka diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 3 Beda Potensial Unsur

No. Reaksi UnsurPotensial Elektroda

(V)1 Au = Au 2+ + 2e +1,50

2 2H2O = 02 + 2 H2O + 4e +1,23

3 Pt = Pt4+ + 4e +1,20

4 Ag = Ag+ + e +0,80

5 Fe = Fe3+ + 3e +0.77

6 Cu = Cu2e + 2e +0,34

7 H2 = 2H+ + 2e 0,00

8 Pb = Pb 2+ + 2e -0,13

9 Sn = Sn2+ + 2e -0,14

10 Ni = Ni2+ + 2e -0,25

11 Fe = Fe2+ + 2e -0,44

12 Cr = Cr2+ + 2e -0,74

13 Zn = Zn2+ + 2e -0,76

14 Al = Al3+ + 3e -1,66

15 Mg = Mg2+ + 2e -2,36

16 Na = Na2+ + 2e -2,71

17 K = K+ + e -2,92

18 Li = Li+ + e -2,96

B. PELAPISAN KATODIK

Pelapisan katodik adalah pelapisan logam yang menempatkan logam induk (yang dilapisi)

pada kutup negatip (-) atau katoda dan logam pelapis pada kutup positip (+) sebagai anoda.

7

1. MEKANISME ELEKTROLISA DALAM PELAPISAN KATODIK

Larutan elektrolit asam, garam, alkali, yang dicampur dengan air murni akan terjadi

peristiwa elektrolisa, salah satunya adalah ionisasi, yakni terurainya elekron menjadi ion positip

(kation) dan ion negatif (anion). Ada dua macam reaksi dalam mekanisme ionisasi pelapisan,

yakni reaksi katodik dan anodik, yang keduanya merupakan kebalikan. Untuk menjelaskan

mekanisme ionisasi dalam pelapisan dan korosi lazim digunakan kedua mekanisme tersebut.

a. Reaksi dalam Proses Elektrolisa dalam Pelapisan Katodik

Reaksi katodik utama dalam proses pelpisan katodik pada logam adalah merupakan reaksi

elektrolisa, diuraikan sebagai berikut:

Pelapisan elektro : M+ + ne M

Generasi hidrogen : 2H+ + 2e H2

Dekomposisi air : 2H2O + 2e H2 + 2 (OH) -

Pembentukan hidroksil : O2 + 2H2O + 4e 4(OH) -

Pembentukan air : O2 + 4H+ 4e 2H2O

Berikut adalah ilustrasi masing-masing reaksi katodik tersebut:

1) Pelapisan Elektro

Mekanisme pelapisan elektro diilustrasikan sebagai berikut:

8

_

M+ mM M+

M

elektrolit

Gambar 2 Pelapisan Elektro (M+ + e M)

2) Generasi Hidrogen

Mekanisme generasi hidrogen adalah proses pembentukan H2. Mekanisme pembentukan

H2 diilustrasikan sebagai berikut:

__

H2

H+

H+

H+

H2SO4 H+ + SO4-

Gambar 3 Generasi Hidrogen ( 2H+ + 2e H2 )

3) Dekomposisi Air

9

M

eeee

M +

–

– _ _ _

Dekomposisi air adah mekanisme penguraian air, diilustrasikan sebagai berikut:

+ _

H++ + 2e H2 2(OH) + H2

Gambar 4 Dekomposisi Air (2H2O + 2e H2 + 2(OH) - )

d) Pembentukan Hidroksil

Pembentukan hidroksil adalah roses pembentukan molekul (OH), yang mekanismenya

diilustrasikan sebagai berikut:

+

O2

4 (OH)

Gambar 5 Pembentukan Hidroksil (O2 + 2H2O + e 4(OH)

e) Pembentukan Air

10

M +

e e

–

–__H2O H2O

M +

–

–__

H2O H2O

H2OH2O

Proses ini adalah pembentukan air, yang mekanismenya diilustrsikan sebagai berikut:

O2

2 H2O

Gambar 6 Pembentukan Air (O2 + 4H+ + 4e 2H2O)

Dalam peristiwa reaksi tersebut, reaksi kaoda (logam yang dilapisi/penerima ion) identik

dengan pelapisan, sedangkan reaksi anoda (logam yang dilapisi/melepaskan ion) identik dengan

korosi.

Untuk keperluan komersial, maka tidak hanya mengandalkan ion negatif dari reaksi katodik

tersebut, tetapi dipasangkan ‘POMPA ELEKTRON’, yakni sumber arus searah. Ilustrasinya

adalah sebgai berikut:

POMPA ELEKTRON

11

M +

–_ –__

H2 H2

H2 H2

+ -

Cu2+

Cu2+

Cu SO4 Cu2+ + SO4 - Cu 2+ + 2e Cu

Gambar 7 Mekanisme Pelapisan Fe dengan Cu dengan Sumber Arus Searah sebagai ’Pompa Elektron’

Larutan elektrolit yang diuraikan dalam ikhtisar materi ini dimaksudkan untuk keperluan

penjelasan migrasi ion material pelapis (donor) ke material yang dilapisi (acceptor). Dalam

praktik, komposisi larutan untuk keperluan pelapisan sebenarnya lebih kompoleks. Meskipun

demikian, kompleksitas larutan elektolit, dalam praktik sebenarnya, tetap berprinsip pada larutan

asam, alkali, dan garam dari logam donornya. Secara umum, dalam instalasi pelapisan dengan

elektro memerlukan:

a) Larutan garam dari logan donor

b) Asam penguat

c) Larutan untuk maintenance larutan

d) Air murni

e) Anoda (logam donor)

f) Katoda (logam acceptor)

g) Bak (batch) dari material isolator

h) Sumber arus searah

Karakeristik instalasi pelapisan sangat menentukan hasil. Karakteristik tersebut ditentukan

oleh parameter pelapisan sebagai berikut:

a) Voltase listrik

12

Cu

Fe–_–____

b) Arus listrik

c) Keasaman larutan (besaran pH terukur)

d) Viskositas larutan

e) Temperatur larutan

f) Tingkat kemurnian logam donor ion

g) Kualitas pengerjaan pendahuluan logam acceptor ion

Besaran parameter pelapisan ini tergantung pada logam pelapis dan yang dilapisi.

Penjelasan dan prosedur praktis tentang beberapa metode pelapisan diuraikan dalam buku

tersendiri (pengembangan materi buku ini).

Dalam praktik, reaksi katodik ini digunakan untuk pelapisan krom (Cr), nikel (Ni), Cu, dan

sebagainya.

2. JENIS ANODA

Ada dua macam anoda dalam pelapisan logam dengan listrik, yakni anoda habis dan tidak

habis. Anoda habis adalah anoda yang ion-ionnya diserahkan kepada katoda, sedangkan anoda

tidak habis adalah anoda yang ion-ionnya tidak diserahkan kepada katoda. Anoda habis akan

menyebabkan anoda logam anoda twrkikis, sedangkan larutan elektrolit tidak kehilangan unsur

logam pelapis, selama anoda masih ada.

Anoda tidak habishabis akan menyebabkan unsur logam pelapis dalam larutan elektrolit,

karena logam pelapis diambil dari larutan elektrolit.

3. MEKANISME PELAPISAN KATODIK PADA LOGAM

Pelapisan katodik pada logam ada yang menggunakan cara anoda habis ada yang

menggunakan anoda tidak habis. Pelapisan besi dengan nikel (Ni) merupakan contoh pelapisan

katodik yang menggunakan anoda habis. Ilustrasi instalasi pelapisan dengan anoda habis adalah

sebagai berikut:

+ _

13

Ni2e

Fe–_–____

Ni2+

Ni2+ Ni

Ni2+ SO42e Ni2+ + 2e Ni

Gambar 8 Anoda Habis

Pelapisan besi (Fe) dengan Cr merupakan contoh pelapisan anodik yang menggunakan

jenis anoda tidak habis. Ilustrasi instalasi pelapisan yang menghunakan anoda habis adalah

sebagai berikut:

14

Cu

Fe–_–____

+ _

Cr2+

Cr2+ Cr

Cr2+

Cr2+

CrSO4 Cr2+ + So42e

Gambar 9 Anoda tidak Habis

3. PELAPISAN KATODIK DALAM PRAKTIK

Pelapisan logam dengan listrik memanfaatkan reaksi katodik seperti yang telah diuraikan

sebelumnya. Dalam pelapisan logam, logam yang dilapisi bertindak sebagai kaotoda, sebaliknya

logam pelapisnya sebagai anoda.

Tahap proses pelapisan katodik mliputi persiapan permukaan (surface treatment),

pelapisan (electroplatting) diteruskan dengan stabilisasi lapisan (sealing), dan pengeringan

( dying). Ilustrasi tahap proses tersebut adalah sebagai berikut:

Gambar 10 Tahap Proses Katodik Electroplatting

a. Pengerjaan Pendahuluan (Persiapan Permukaan)

15

surface treatmen

t

Electroplatingbatch

Sealing Dying

Pengerjaan pendahuluan atau yang sering disebut persiapan benda kerja sangat (suface

treatment) menentukan hasil pelapisan (electroplatting). Setiap metode pelapisan logam dengan

listrik selalu diperlukan persiapn benda kerja.

Ada tiga macam permukaan benda kerja, yakni permukaan apa adanya (is it is), permukaan

bersih, dan permukaan murni. Permukaan apa adanya adalah permukaan benda kerja seperti

aslinya, yang masih memerlukan pengerjaan lebh lanjut. Permukaan bersih adalah permukaan

benda kerja yang mesih mengandung lemak, minyak, dan/atau oksida. Permukaan murni adalah

permukaan benda kerja yang bebas dari pengotor oksida (karat, cat, dan sebagainya), lemak, dan

lemak. Pelapisan memerlukan permukaan bendakerja yang murni agar dapat dialiri ion dari

logam donor.

Persiapan benda kerja tersebut, secara prinsip, adalah sebagai berikut:

1) Menghilangkan karat, cat, atau pengotor sejenisnya dari permukaan logam untuk

menghasilkan permukaan bersih.

Permukaan bersih dapat dihasilkan dengan cara mekanik, misalnya denga pemesinan,

mengikir, menggerinda, mengamplas, dan seagainya.

2) Menghilangkan pengotor lemak (Degreasing)

Pengotor lemak pada permukaan logam tidak dapat dihilangkan dengan mekanik, tetapi

menggunakan larutan kimia. Larutan kimia yang lazim digunakan adalah asam slfat (H2SO4).

3) Menghilangka pengotor oksida (Etching)

Oksida, misalnya Al2O3 menmiliki ikatan tang kuat dengan permukaan logam, sehingga

diperlukan asam kuat untuk menghilangkannya. Pengotor oksida dapat dihilangkan dengan asam

kuat, yakni soda api (NaOH).

4) Membersihkan becak hitam akibat reaksi kimia (Desmuting)

Hasil etching biasanya menyisakan warna agak hitam dan ercak hitam dipermukaannya,

sehingga perlu diersihkan. Bercak hitam ini dapat dihilangkan dengan larutan asam nitrat

(HNO3). Sehingga, prinsip layout persiapan permuakaan adalah sebagai berikut:

16

Larutan untuk menghilangkan minyak

dan lemak(degreasing)

Larutan untuk menghilangkan oksida

(Etching)

Larutan untuk menghilangkan bercak

hitam akibat reaksi kimia

(Desmuting)

Pembersihan

mekanis

Ke batch

Rinsing

Rinsing

Rinsing

Gambar 11 Prinsip Pesiapan Permukaan Benda Kerja

Setiap tahap pembersihan permukaan, benda kerja dibersihkan (rinsing) dengan air suling

(aquades)

Prinsip ekspos pelapisan logam dengan eleketro (electroplating batch) diilustrasikan

dalam gambar 8 berikut:

Listrik arus searah

17

+ -

Larutan elektolit

Gambar 12 Prinsip Instalasi Pelapisan Logam dengan Elektro

Instalasi pelapisan logam dengan eleketro diilustrasikan dalam gambar 8 berikut:

Listrik arus searah

Pemanas + - kompresor

Larutan elektolit

Gambar 13 Instalasi Pelapisan Logam dengan Elektro

18

Logam

pelapis

Logam yang

dilapisi

Logam pelapis

Logam pelapis

Logam yang

dilapisi

Logam pelapis

Komponen dalam instalasi pelapisan terdiri dari:

1. Logam yang dilapisi (Katoda)

2. Logam pelapis (Anoda)

3. Larutan elektrolit

4. Sumber listrik arus searah

5. Kompresor

6. Pemanas

7. Bak

4. KOMPOSISI ELEKTROLIT

Bagia ini akan menyajikan komposisi elektrolit untuk pelapisan nikel (Ni) dan krom (Cr)

yang lazim digunakan industri pelapisan. Namun demikian industry pelapisan juga akan mengacu

pada produk material komponen larutan yang ditawarkan oleh pembuatnya. Setiap jenis kompoen

yang ditawarkan produsen industry kimia memiliki parameter yang berbeda.

5. KOMPOSISI ELEKTROLIT UNTUK PELAPISAN BESI (Fe) DENGAN NIKEL (Ni)

Berikut ini disajikan komposisi larutan untuk pelapisan dengan nkel (Ni) dengan material

komponen larutan yang diproduksi oleh Oxy MetalFinishing International USA, sebagai berikut:

a. The Udylite Magnum S Bright Nickel

The Udylite Magnum S menawarkan larutan elektrolit untuk pelapisan dekoratif dengan

nikel, isalnya untuk jam tangan, furniture, asesories otomotif dan sebagainya dengan komposisi

sebagai berikut:

19

Tabel 4 Komposisi Larutan Elektrolit untuk Pelapisan Nikel berbasis Produk Jenis The Udylite Magnum S Bright Nickel dari Udylite USA

Nama Komponen Larutan/Parameter

Komposisi

Standar MaksimumNikel sulfat (NiSO4. H2O) 225 –375 g/l

(30—500nz/gal)300 g/l (40 onz/gal)

Nikel clorit (NiCl2. H2O) 60--135 g/l (8—81 onz/gal) 83 g/l (11 onz/gal)Asam Borik (H3BO3) 41--50 g/l (41—50 onz/gal) 45 g/l (6 onz/gal)Brightener 63 2—4% volume 2,5% volumeBrightener 41 0,8—1.5% volume 12% volumeBrightener magnum 0,1—4% volume Sesuai kebutuhanWA 62-A 0,1—0,5% volume 0,2% volumepH 3,5—4,4 4,0Temperatur 49—600 C (120—1400 F) 540 C (1300 F)Agitasi udara 1—2 cfm per feet

persegiluasan permukaan larutan

Ventilasi Ventilasi tank diperlukan

b. The Efco Udylite N2E

The Efco Udylite N2E adalah produk elektrolit yang bebasi belerang dan sesuai untuk

melapiskan nikel pada tembaga, kuningan baja, dan sebagainya. Komposisi dan kondisi oprasi

dari larutan tersebut adalah sebagai berikut:

Tabel 4 Komposisi Larutan Elektrolit untuk Pelapisan Nikel berbasis Produk Jenis The Efco Udylite N2E dari Udylite USA

Nama Komponen Larutan/Parameter

Komposisi

Nikel sulfat (NiSO4. 6H2O) 48 onz/galon 300 g/l Nikel clorit (NiCl2. 8H2O) 7,5 onz/galon 473 g/l Asam Borik (H3BO3) 65 onz/galon 40 g/l Brightener 2N 0,5 pint/100 galon 0,625 ml/lBrightener E 1 pint/100 galon 1,25 ml/lNon Pitter No. 22-C 4 pint/100 galon 5,0 ml/lNon Pitter No. 62 2 pint/100 galon 2,5 ml/lRapat arus 20—50 Amp./feet persegi 2,2—5,6 Amp./dm2Temperatur 130—1500 F 540 –660 C

20

pH 3,5—4,5 Max. 4,0Agitasi udara 1—2 cfm per feet persegiluasan

permukaan larutanVentilasi Ventilasi tank diperlukan

6. KOMPOSISI LARUTAN ELEKTROLIT UNTUK PELAPISAN DENGAN KROM (Cr)

a. Cromylite K-15

Metal Industry Asia menawarkan Cromylite K-15 untuk pelapisan logam dengan krom (Cr)

dengan komposisi elektrolit sebagai berikut:

Tabel 4 Komposisi Larutan Elektrolit untuk Pelapisan dengan Krom (Cr) berbasis Produk Jenis The Efco Udylite N2E dari Metal Industry Asia Udylite USA

Nama Komponen Larutan/Parameter

Komposisi

Asam kromat 175 g/l 120—300 g/l

Cromylite KAT 15 4,25 g/lAsam sulfat 0,7 g/l 0,6—1,2 g/l Asam cromat/asam sulfat 250 : 1 250 : 1 Tegangan permukaan 40 dyne/mZeromist regular 2,5 g/lTemperatur 280 C 20—320 CRapat arus katoda 6 Amp./dm2 2 –20 Amp./dm2Rapat arus anoda 10 Amp./dm2 5—15 Amp./dm2Agitasi Agitasi udara sangat rendah

b. The Cromylite K-35

Metal Industry Asia menawarkan Cromylite K-15 untuk pelapisan logam dengan krom

(Cr) dengan komposisi elektrolit sebagai berikut:

21

Tabel 4 Komposisi Larutan Elektrolit untuk Pelapisan dengan Krom (Cr) berbasis Produk Jenis The Cromylite K-35 dari Metal Industry Asia Udylite USA

Nama Komponen Larutan/Parameter

Komposisi

Asam kromat 270 g/l

Asam sulfat 1,63 g/lAsam cromat/ asam sulvat 165 : 1Temperatur 460 C (1150 F)Rapat arus 16,0—21,5 Amp./dm2

(150—200 ASF)Zero-Mist HT-Make up 0,6 g/l (6 lbs/100 galon)

C. PELAPISAN ANODIK PADA LOGAM

Pelapisan katodik adalah pelapisan logam yang menempatkan logam induk (yang dilapisi)

pada kutup positip (+) atau anoda dan logam pelapis pada kutup negatip (-) sebagai katoda. Salah

satu contoh pelapisan anodic adalah anodasi (anodizing) pada aluminium (Al). Namun demikian,

logam yang akan dilapisi tidak dimaksudkan untuk dikorbankan, tetapi agar terbentuk oksida

logam pelapis dipermukaannya. Oksida pada permukaan logam ini memiliki pori-pori yang

halus, sehingga dapat dikerjakan lebih lanjut.

1. JENIS LARTAN DALAM ANODASI

Ada tiga jenis anodasi pada logam, yakni:

a. Anodasi dengan Asam Kromat (Cromic Acid Anodizing/CAA)

Anidasi ini menggunakan asam kromat sebagai elektrolit, dengan logam pelapis krom,

sehingga pada permukaan logam dapat terentuk oksida krom. Ketealan lapisan antara 0,5 sampai

dengan 2,5 mikron. Banyak digunakan untuk perlengkapan militer seagai fungsi dekoratif.

b. Anodasi Asam Sulfat (Sufuric Acid Anodizing/SAA)

Anodasi tie inipaling banyak diterapkan. Asam elektrolit yang digunakan adalah asam

sulfat (H2SO4). Hasil anodising adalah lapisan oksida logam yang dilapisi. Warna yang

dihasilkan cukup baik, tahap korosi dan agak keras. Biasanya digunakan untuk kebutuhan

arsitektur, aerospace, komponen otomotif, dan komputer.

22

c. Anodasi Lapaisan Keras (Hard Coating Anodizing/HCA)

Pada anodasi tipe ini eletrolit berupa larutas asam sulfat dengan konsentrasi tinggi dengan

temperatur lebih rendah dibanding tipe SAA. Hasil anodasi ini adalah permukaan keras, wana

tidak mudah pudar, tahan korosi, tahan abrasi.

Logam yang dapat dilakukan anodasi adalah logam yang dapat mementuk oksida,

misalnya aluminium, niobium, tantalium, titanium, tungsten, dan ziconium. Sedangkan katodanya

bisa berupa logam lain, misalnya tembaga, aluminium, emas, perak, dan sebagainya.

3. REAKSI ANODIK

Reaksi anodik merupakan kebalikan dari reaksi katodik. Dalam reaksi katodik, logam

yang dilapisi ditempatkan pada kutup positip (anoda), sehingga logam tersebut akan teroksidasi.

Reaksi-reaksi elektrolit lainnya seperti reaksi katodik. Reaksi ini banyak digunakan dalam proses

anodizing. Pada reaksi ini masa logam yang bertindak sebagai katoda tidak berkurang.

Contoh dari reaksi anodik adalah pada anodizing aluminium, sebagai berikut:

Dalam elektolisa terjadi

2Al 2Al3+ + 6e

2Al3+ + 3O2 Al2O3

O2 diperoleh dari reaksi terbalik 2H2O O2 + 4H+ + 4e atau

4(OH) O2 + 2H2O + e

2Al3+ + 3(OH) Al2O3 + 3H+

OH diperoleh dari reaksi O2 + 2H2O + e 4(OH). Elektron negatif akan diikat oleh

ion hidrogen menjadi reaksi berikut.

6H+ + 6e 6H2

Terbentuknya oksida Al2 O3 yang melapisi permukaan benda kerja ini menjadi ujuan

anodizing.

Dalam praktik reaksi anodik ini dimanfaatkan untuk anodasi aluminium, crom, tattalium,

dan sebagainya. Visualisasi oksidasi Al dalam batch anodizing adalah sebagai berikut:

23

_ +

Mn+

MnOm

Om

Mn+ + nOm MnOm

Gambar 14 Mekanisme Oksidasi Anodizing Logam

4. PELAPISAN ANODIK DALAM PRAKTIK

Tahap proses anodasi mliputi persiapan permukaan (surface treatment), anodasi

(anodizing) dan biasanya diteruskan dengan pewarnaan (colorising), stabilisasi warna ( sealing),

dan pengeringan ( dying). Ilustrasi tahap proses tersebut adalah sebagai berikut:

Gambar 15 Tahap Proses Anodasi

a. Pengerjaan Pendahuluan (Persiapan Permukaan)

Pengerjaan pendahuluan atau yang sering disebut persiapan benda kerja sangat menentukan

hasil pelapisan (electroplatting dan anodizing). Setiap metode pelapisan logam dengan listrik

selalu diperlukan persiapn benda kerja.

Ada tiga macam permukaan benda kerja, yakni permukaan apa adanya (is it is), permukaan

bersih, dan permukaan murni. Permukaan apa adanya adalah permukaan benda kerja seperti

aslinya, yang masih memerlukan pengerjaan lebh lanjut. Permukaan bersih adalah permukaan

24

M(Mn+ +

ne)

M

surface treatmen

t

ColorisingAnodizing Sealing Dying

benda kerja yang mesih mengandung lemak, minyak, dan/atau oksida. Permukaan murni adalah

permukaan benda kerja yang bebas dari pengotor oksida (karat, cat, dan sebagainya), lemak, dan

lemak. Pelapisan memerlukan permukaan bendakerja yang murni agar dapat dialiri ion dari

logam donor.

Persiapan benda kerja untuk proses anodasi, pada prinsipnya sama seperti pelapisan logam

pada umumnya, adalah sebagai berikut:

1) Pembersihan mekanik

Pembersihan mekanik bertujuan untuk menghilangkan karat, cat, atau pengotor sejenisnya

dari permukaan logam untuk menghasilkan permukaan bersih. Permukaan bersih dapat dihasilkan

dengan cara mekanik, misalnya denga pemesinan, mengikir, menggerinda, mengamplas, dan

seagainya.

2) Menghilangkan pengotor lemak (Degreasing)

Pengotor lemak pada permukaan logam tidak dapat dihilangkan dengan mekanik, tetapi

menggunakan larutan kimia. Larutan kimia yang lazim digunakan adalah asam slfat (H2SO4).

3) Menghilangka pengotor oksida (Etching)

Oksida, misalnya Al2O3 menmiliki ikatan tang kuat dengan permukaan logam, sehingga

diperlukan asam kuat untuk menghilangkannya. Pengotor oksida dapat dihilangkan dengan asam

kuat, yakni soda api (NaOH).

4) Membersihkan becak hitam akibat reaksi kimia (Desmuting)

Hasil etching biasanya menyisakan warna agak hitam dan ercak hitam dipermukaannya,

sehingga perlu diersihkan. Bercak hitam ini dapat dihilangkan dengan larutan asam nitrat

(HNO3). Sehingga, prinsip layout persiapan permuakaan adalah sebagai berikut:

25

Larutan untuk menghilangkan minyak

dan lemak(degreasing)

Larutan untuk menghilangkan oksida

(Etching)

Larutan untuk menghilangkan bercak

hitam akibat reaksi kimia

(Desmuting)

Pembersihan

mekanis

Ke batchainodasi

Rinsing

Rinsing

Rinsing

Gambar 16 Prinsip Pesiapan Permukaan Benda Kerja

Setiap tahap pembersihan permukaan, benda kerja selalu dibersihkan (rinsing) dengan air

suling (aquades)

5. ANODASI PERMUKAAN LOGAM

Anodasi netujuan untuk membentuk lapisan aksida di permukaan logam. Lapisan oksida

tersebut bersifat porous (berpori halus), sehingga dapat diwarnai dengan baik dan stabil.

26

2Al(2Al3+ +

6e)

Al

_ +

Al3+

Al2O3

O2

2Al3+ + 3O2 Al2O3

Gambar 17 Mekanisme Oksidasi Anodizing Al

6. PEWARNAAN PADA LOGAM

Pewarnaan pada logam merupakan elanjutan dari anodizing. Kelanjutan, dimaksudkan

dengan memanfaatkan pori-pori oksida logam yang terbentuk pada permukaan logam yang telah

dianodizing. Permukaan logam tersebut diterpai warna, sehingga prori-pori tersebut dapat

dimasuki pewarna dimaksud.

Langkah pewarnaan adalah sebagai berikut:

Gambar 18 Tahap Proses Pewarnaan

Proses pemberian warna (colorising) pada logam dilakukan dengan memanaskan logam

tersebut kedalam air yang dicampur dengan zat pewarna pada temperatur 700 C sampai dengan

900 C.

27

Surface treatment

ColorisingAnodizing Sealing Dying

Proses sealing adalah dengan meletakkan benda kerja pada uap air selama 5 menit.

Prposes ini bertujuan untuk memperkuat oksida logam yang terbentuk di permukaan,

merapatakan permukaan, menguatkan warna yang ada di pori-pori oksida.

Proses dying adalah proses pengeringan, yakni dengan cara mengusap benda kerja dengan

kain halus dan mengeringkannya pada tempat yang panas dan kering.

Untuk keperluan praktik, materi pelapisan dan pewarnaan ini diuraikan dalam buku

pendamping buku ini.

Ilustrasi instalasi anodizing pada pewarnaan diilustrasikan dala gambar 9 berikut:

Sumber arus searah

- +

Larutan elektrolit

Gambar19 Prinsip Instalasi pada Anodizing Batch

7. KOMPOSISI ELEKTROLIT UNTUK PELAPISAN BESI (Fe) DENGAN NIKEL (Ni)

Komposisi elekrolit dalam batch anodizing dengan aluminium aalah sebagai berikut:

28

Logam

katoda

Logam anoda

Logam katoda

DEGREASING ETCHING DESMUTING OXIDIZING COLORISING SEALING D RYING

RINSING RINSING RINSING RINSING

Gambar 20 Instalasi dan komoposisi larutan dalam Proses C colorising

Tujuan

Degreasing : Langkah pertama untuk proses pre-treatment. Degreasing bertujuan untuk

menghilangkan minyak atau lemak di permukaan aluminium sebelum proses

anodizing

Etching : Bertujuan untuk mengholangkan lapisan oksida aluminium (Al2O3) di permukaan aluminium.

Desmuting : Bertujuan untuk membersihkan noda hitam akibat reaksi dari paduan aluminium dengan soda api saat proses etching.

Rinsing : Bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa zat kimia yang terbawa oleh proses sebelumnya. Rinsing menggunakan air murni (destilated water) dan dilakukan untuk setiap akhir pre- treatment (degreasing, eatching, desmuting, aksidizing)

Calorising : Pemberian warna pada pori-pori lapisan oksida yang terbentuk akibat proses oksidizing.

29

H2O = 95% volH2SO4 = 5% volTemp. = 60 – 800CWaktu = 3—5 Mnt

H2O = 85 -- 90% volH2SO4 =0 -- 15% volTemp. = VariasiWaktu = Variasi

H2O = 95% volHNO3 = 5% volTemp. = 27 –350 CWaktu = 3—5 Mnt

NaOH = 25 grH2O = 1 ltrTemp. = 30 –500CWaktu = 6 – 10 mnt.

Larutan pewarnaTemperatur = 700C

Uap air

Waktu = 5 mnt

Mengusap

dengan kain halus dan

meletakkan di tempat kering

Air suling

Air suling

Air suling

Air suling

PRODUK

Sealing : Meningktkan ketahanan korosi, menahan warna agar tetap di dalam pori, meningkatkan kerataan warna.

Drying : Mengeringkan benda kerja setelah proses sealing.

Catode (-)

Anode (+)

Batttery Charger

Aluminium part Lead plate Electrolyte solution

Gambar 21 Instalasi Anodizing

7. PARAMETER YANG DIKONTROL

Parameter yang perlu dikontrol dalam proses anodasi adalah voltase, temperature larutan,

dan komposisi larutan. Komposisi asan dalam larutan elektrolit akan mengakibatkan perubahan

warna pada hasil anodasi.

30