PELAPISAN PADA NIKEL
Untuk memenuhi tugas matakuliah
Kimia Teknik
yang dibina oleh Bapak Arif Wahyudiono
Oleh
Agus Syarifuddin
110513428046
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
Oktober 2011
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pelapisan merupakan suatu proses pengendapan elektro lapisan logam pada elektroda yang bertujuan membentuk permukaan dengan sifat atau dimensi yang berbeda dengan logam dasarnya. Pelapisan ini termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan juga berfungsi sebagai ketahanan bahan. Di samping itu pelapisan juga memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi, yaitu warna dan tekstur tertentu, serta untuk mengurangi tahanan kontak serta meningkatkan konduktivitas permukaan atau daya pantul. Benda yangdilakukan pelapisan harus merupakan konduktor atau dapat menghantarkan arus listrik (Purwanto dan Huda, 2005). Sebelum dilakukan pelapisan pada bahan dasar, permukaan logam harus disiapkan untuk menerima adanya lapisan. Persiapan ini bertujuan untuk meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi. Permukaan yang ideal dari bahan dasar adalah permukaanyang seluruhnya mengandung atom bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya. Prosesini meliputi abrasi mekanik yang dilakukan unutk jenis inert yang kasar dan besar, pencucianuntuk menghilangkan lemak, minyak dan debu agar lebih bersih, dapat digunakan larutan organic. Secara prinsip proses pelapisan mencakup empat hal, yaitu pembersihan, pembilasan, pelapisan dan proteksi setelah pelapisan. Keempat hal ini dapat dilakukan secara manual atau bisa juga menggunakan tingkat otomatisasi yang lebih tinggi lagi. Nikel amat popular dalam plating, terutama pada sistem plating dekoratif-protektif. Nikel merupakanlogam plating yang paling peka responnya atas aditif-aditif bak platingnya. Nikel terutama dilapiskan ke barang-barang besi, baja, perunggu, seng, tembaga, plastik juga aluminium sampai magnesium.
1.2 Tujuan Penulisan
Adapun maksud dan tujuan dari penulisan makalah ini adalah:
1.Untuk mengetahui metode pelapisan dengan nikel
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Lapisan dengan nikel
Pelapisan termasuk proses elektrolisa yang biasanya dilakukan dalam bejana sel elektrolisa dan berisi cairan elektrolit. Pada cairan tersebut tercelup dua elektroda. Masing-masing elektrode dihubungkan dengan arus listrik yang terbagi menjadi kutub positif (anoda)dan kutub negatif (katoda). Di dalam proses elektrolisa terjadi reaksi oksidasi dan reduksi.Prinsip dasar dari pelapisan logam secara listrik ini adalah penempatan ion-ion logam yangditambah electron pada logam yang dilapisi dimana ion-ion logam tersebut didapat dari anodadan elektrolit yang digunakan. Dengan adanya arus searah listrik yang mengalir dari sumber maka electron dialirkan melalui elektroda positif (anoda) menuju elektroda negatif (katoda)dan dengan adanya ion-ion logam yang melapisi permukaan logam yang lain yang dilapisi.Secara prinsip proses pelapisan mencakup empat hal, yaitu pembersihan, pembilasan, pelapisan dan proteksi setelah pelapisan. Keempat hal ini dapat dilakukan secara manual atau bisa juga menggunakan tingkat otomatisasi yang lebih tinggi lagi Menurut Purwanto (2005), faktor-faktor yang mempengaruhi pelapisan:
1.Suhu
Suhu sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi dan melindungi pelapisan. Keseimbangan suhu ditentukan oleh beberapa faktor seperti ketehanan, jarak anoda dan katoda, serta ampere yang digunakan.
2.Kerapatan arus
Kerapatan arus yang baik adalah arus yang tinggi pada saat arus diperkirakan masuk, bagaimanapun nilai kerapatan arus mempengaruhi waktu plating untuk mencapaiketebalan yang diperlukan.
3.Konsentrasi ion
Merupakan faktor yang berpengaruh pada struktur deposit, dengan naiknya konsentrasi logam adaat menaikkan seluruh kegiatan anion yang membantu mobilitasion
4Agitasi
Yaitu terdiri dari dua macam, yaitu jalannya katoda dan jalannya larutan. Agitasidisalurkan dengan tujuan untuk menghindari bentuk/struktur, penampilan dan ketebalan pelapisan yang tidak seragam.
5.Throwing power
Yaitu kemampuan larutan penyalur menghasilkan lapisan dengan ketebalan merataadan sejalan dengan terus berubahnya jarak antara anoda dan permukaan komponenselama proses pelapisan.
6.Konduktivitas
Konduktivitas larutan tergantung konsentrasi ion yang besar atau jumlah konsentrasimolekul.
7.Nilai pH
Derajat keasaman (pH) merupakan faktor penting dalam mengontrol larutanelektroplating.
8.Waktu pelapisan
Waktu pelapisan sangat berpengaruh pada ketebalan lapisan yang diharapkan.Berdasarkan hasil penelitian, pada saat variasi waktu yang dilakukan adalah 5 menit,10 menit, 15 menit dan 20 menit, telah terjadi perbedaan ketebalan lapisan yang sangatsignifikan. Semakin lama pencelupan maka ketebalan lapisan semakin bertambah.
2.2 Deskripsi Nikel
Nikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ni dan nomor atom 28. Nikel adalah logam berwarna putih keperak-perakan yang berkilat., dan kerasdan mulur (dapat ditarik). Ia tergolong dalam logam peralihan. Berat jenis nikel adalah 8,9gr/cm3, titik leleh 1.4550C, titik didih 2.9000C. Nikel adalah logam yang keras namun dapatdibentuk. Karena sifatnya yang fleksibel dan mempunyai karakteristik-karakteristik yang unik seperti tidak berubah sifatnya bila terkena udara, ketahanannya terhadap oksidasi dankemampuannya untuk mempertahankan sifat-sifat aslinya di bawah suhu yang ekstrim, nikellazim digunakan dalam berbagai aplikasi komersial dan industri. Nikel sangat penting dalam pembentukan logam campuran (alloy dan superalloy), terutama baja tidak berkarat (stainless steel). Nikel ditemukan oleh Cronstedt pada tahun 1751 dalam mineral yang disebutnya kupfernickel atau nikolit. Pada proses pelapisan, walau kebanyakan nikel dari anodanya, tetap perlu terusditambahkan garamnya ke bak plating. Garam-garam untuk plating itu misalnya nikel karbonat, nikel khorida, nikel fluoborat, nikel sulfamat, nikel sulfat. Nikel amat popular dalam plating, terutama pada sistem plating tembaga-nikel-khrom (dekoratif/protektif). Nikelmerupakan logam plating yang paling peka responnya atas aditif-aditif bak platingnya. Penggunaan asam borat baru pada akhir abad lalu, kemudian khlorida, untuk mencegah pasivitas anoda baru dikembangkan pada tahun 1906. Watts di tahun 1916, menemukan formulasi bak plating yang baik. Bak Watts masih digunakan sampai sekarang, tentu saja dengan berbagai perbaikan aditif, konsentrasi dan komposisi anodanya.
2.3 Penggunaan Nikel
Karena sifatnya yang fleksibel dan mempunyai karakteristik-karakteristik yang unik seperti tidak berubah sifatnya bila terkena udara, ketahanannya terhadap oksidasi dan kemampuannya untuk mempertahankan sifat-sifat aslinya di bawah suhu yang ekstrim, nikellazim digunakan dalam berbagai aplikasi komersial dan industri. Nikel terutama sangat berharga untuk fungsinya dalam pembentukan logam campuran (alloy dan superalloy),terutama baja tidak berkarat (stainless steel).
2.4 Kondisi Operasi
Larutan elektrolit yang umum digunakan dalam industry pelapisan nikel adalah larutan nikel Watts . Larutan nikel Watts dipilih karena merupakan larutan multiguna yangdapat digunakan baik untuk plating dekoratif maupun protektif. Adapun komposisi dan kondisi operasi plating nikel adalah:
• Nikel Sulfat NiSO4.6H2O: 240 – 300 g/l
• Nikel Klorida NiCl2.6H2O: 40 – 60 g/l
•Asam Borat H3BO3: 25 – 40 g/l
•Initial Brightener: 0,4 g/l
•Maintenance brightener : 0,04 g/l
•Temperatur :21 – 650C (opt.550C)
•pH: 1,5 – 4,5 (opt.3,5)
•Kerapatan arus: 3 – 7 A/dm2
•Agitasi: udara/mekanis
BAB III
METODE PERCOBAAN
3.1Bahan dan Alat
Untuk usaha kecil menengah dengan kapasitas 1.000 lt larutan elektrolit, bahan dan alatyang dibutuhkan adalah:
1.Bak elektroplating
Fungsi utama bak untuk proses ini adalah menampung larutan dan mencegah kebocoran yang menyebabkan pengotoran. Sifat larutan dan temperatur dipakai untuk menentukan dan memilih bahan baknya maupun pelapisannya. Ukuran ketebalan dan bentuknya tergantung pemakaian jenis dan tipe instalasi yang digunakannya. Bahan yangdipakai untuk membuat bak harus tahan terhadap pengaruh kimia dan mengandung bahanyang tahan larut, dalam hal ini pelapisannya sesuai kebutuhan. Bak elektroplating untuk menampung larutan elektrolit 1.000 lt mempunyai dimensi panjang 70 cm, lebar 70 cm dantinggi 250 cm. ukuran bak kemudian diperbesar 1,3 kali agar larutan sebanyak 1000 lt tidak tumpah ketika proses elektroplating dilakukan. Bak electroplating terbuat dari bak yang dilapisi oleh PVC agar bak mempunyai ketahanan yang awet.
2.Bak pencucian dan pembilasan
Bak yang digunakan untuk pencucian dan pembilasan adalah berbentuk persegidengan dimensi 70 cm x 70 cm x 70 cm. bak pencuci ini terbuat dari batu bata dan dilapisicampuran semen dan pasir.
3.Larutan elektrolit
Larutan nikel plating yang paling banyak dipakai adalah larutan Watts yang terdiridari nikel sulfat, nikel khlorid dan boric acid yang semuanya dilarutkan menggunakan air.Komposisi tiap-tiap bahan dalam larutan elektrolit untuk setiap 1000 liter air ;
a. Nikel Sulfat: 250 Kg
b.Nikel Khlorid: 50 Kg
c.Borid Acid: 30 Kg
d.Initial Brightener: 250 g
e.Maintenance brightener : 25 g. Suhu air untuk melarutkan kurang lebih 60 derajat C. Anoda nikel yang digunakan terbuatdari nikel murni yang berbentuk padat.
4.Larutan pembersih
Agar hasil pelapisan baik maka benda kerja perlu dibersihkan dari minyak, lemak dankotoran-kotoran yang dapat menghalangi permukaan benda. Untuk membersihkannya diperlukan larutan pembersih yaitu larutan detergent/sabun, serta dapat digunakan bensinuntuk menghilangkan minyak atau lemak yang menempel pada benda kerja. Untuk pembilasan digunakan air bersih. Jika pada benda terdapat lapisan oksida (karat) makadigunakan larutan HCl untuk menghilangkannya, dengan komposisi larutannya adalah larutanHCl 7,5 liter dengan massa
5.Larutan aktivasi
Pengaktivan permukaan berfungsi agar permukaan benda terbebas dari oksida-oksida.Pengaktivan dapat dilakukan dengan cara leaching yaitu mencelupkan dalam larutan asamatau larutan H2SO4 2% artinya untuk setiap 1000 liter air campuran 2% adalah 20 cc.
6.Penyearah arus (Adaptor)
Untuk menyediakan arus listrik digunakan transformator step-down yang dilengkapi penyearah arus untuk mengubah tegangan dan arus (AC) dari listrik PLN mejadi arus searah(DC). Spesifikasi transformator yang digunakan adalah sebagai berikut:
•V Input= 220 Volt (AC)
•Voutput= 4,5 – 5 – 5,5 - 6 Volt (DC)
•I= 0 - 100 A
7.Accumulator (Aki)
Accumulator digunakan pada saat pelapissan khrom. Spesifikasi dari accumulator yang digunakan adalah sebagai berikut :
Tegangan: 12 volt
Arus: 50 AHUntuk mengetahui besarnya tegangan yang digunakan dalam proses pelapisandigunakan volt meter, sedangkan untuk mengetahui besar arus yang terjadi pada saat proses pelapisan digunakan ampere meter.
8.Peralatan pendukung
Adapun beberapa alat pendukung lainnya, antara lain:
a.Filter
Filter berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran yang terdapat dalam larutansehingga larutan selalu dalam keadaan bersih.
b.Heater / pemanas
Heater berfungsi untuk memanaskan larutan elektrolit, sampai pada suhu tertentu.
c.Blower angina
Blower angin digunakan untuk menghasilkan gelembung udara dalam larutan nikel
d.Kabel
Kabel berfungsi untuk menyalurkan arus dari adaptor/accu ke anoda nikel/khrom dan benda kerja.
e.Kawat penggantung
Digunakan untuk menggantung benda kerja yang akan diplatig. Kawat penggantung terbuat dari tembaga karena sifat tembaga sangat baik dalam menghantarkan listrik.
f.Pipa tembaga
Pipa tembaga digunakan untuk tempat menggantung anoda nikel dan khrom.
BAB IV
KESIMPULAN
Maka dapt disimpulkan bahwa pelapisan dapat membentuk permukaan dengan sifat atau dimensi yang berbeda dengan logam dasarnya. Pelapisan ini termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan juga berfungsi sebagai ketahanan bahan. Di samping itu pelapisan juga memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi, yaitu warna dan tekstur tertentu, serta untuk mengurangi tahanan kontak serta meningkatkan konduktivitas permukaan atau daya pantul.
Sumber penulisan artikel ini saya ambil dari : http://www.scribd.com/doc/53962294/ELEKTROPLATING-NIKEL
Tidak ada komentar:
Posting Komentar