Dokumen.docx

Daftar isi BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2. perumusan maslah . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. tujuan . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 BAB II PEMBAHASAN 1.2. Electroplating 2.1.1. pengerian electroplating 2.1.2 prinsip dasar electroplatinh 2.1.3.

Skema Proses Electroplating

2.2. Elektroplating Tembaga

BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan 3.2. Saran

MAKALAH TEKNIK ELECTROPLATING

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Kehidupan masyarakat modern tidak bisa terlepas dari benda-benda yang dibuat dengan proses elektroplating. Komponen dan aksesori kendaraan bermotor, aksesori mebel, kursi lipat, berbagai alat perkantoran, alat-alat pertanian, jam tagan, aksesori rumah tangga, dan berbagai alat-alat industri dilakukan pengerjaan akhir melalui proses elektroplating. Elektroplating ditujukan untuk berbagai keperluan mulai dari perlindungan terhadap karat seperti pada pelapisan seng pada besi baja yang digunakan untuk berbagai keperluan bahan bangunan dan konstruksi. Pelapisan nikel dan khrom umumnya ditujukan untuk menjadikan benda mempunyai permukaan lebih keras dan mengkilap selain juga sebagai perlindungan terhadap korosi. Elektroplating (electroplating) atau lapis listrik atau penyepuhan merupakan salah satu proses pelapisan bahan padat dengan lapisan logam menggunakan bantuan arus listrik melalui suatu elektrolit.

1.2. Perumusan masalah 1.

Apakah electroplating?

2.

Bagaimana electroplating tembaga?

3.

Apa saja peralatan electroplating?

4.

Bagaimana proses electroplating?

1.3. Tujuan 1.

Pembaca dapat mengetahui apa yang di namakan electroplating.

2.

Pembaca dapat mengerti apa kelebihan dan fungsi electroplating tembaga.

3.

Pembaca dapat mengetahui peralatan dan proses electroplating

BAB II PEMBAHASAN 2.1. Electroplating 2.1.1.

Pengertian

Dalam teknologi pengerjaan logam, proses electroplating dikategorikan sebagai proses pengerjaan akhir (metal finishing). Secara sederhana, electroplating dapat diartikan sebagai proses pelapisan logam, dengan menggunakan bantuan arus listrik dan senyawa kimia tertentu guna memindahkan partikel logam pelapis ke material yang hendak dilapis.

Pelapisan logam dapat berupa lapis seng (zink), galvanis, perak, emas, brass, tembaga, nikel dan krom. Penggunaan lapisan tersebut disesuaikan dengan kebutuhan dan kegunaan masing-masing material. Perbedaan utama dari pelapisan tersebut selain anoda yang digunakan adalah larutan elektrolisisnya. Dalam penelitian tahun 2004, dilakukan oleh Tadashi Doi dan Kazunari Mizumoto, mereka menemukan larutan baru (elektrolisis) yang dinamakan larutan citrate ( kekerasan deposit mencapai 440 VHN ). Proses electroplating mengubah sifat fisik, mekanik, dan sifat teknologi suatu material. Salah satu contoh perubahan fisik ketika material dilapis dengan nikel adalah bertambahnya daya tahan material tersebut terhadap korosi, serta bertambahnya kapasitas konduktifitasnya. Adapun dalam sifat mekanik, terjadi perubahan kekuatan tarik maupun tekan dari suatu material sesudah mengalami pelapisan dibandingkan sebelumnya. Karena itu, tujuan pelapisan logam tidak luput dari tiga hal, yaitu untuk meningkatkan sifat teknis/mekanis dari suatu logam, yang kedua melindungi logam dari korosi, dan ketiga memperindah tampilan (decorative).

2.1.2.

Prinsip Dasar Electroplating

Kita mengenal istilah anoda, katoda, larutan elektrolit. Ketiga istilah tersebut digunakan seluruh literatur yang berhubungan dengan pelapisan material khususnya logam dan diilustrasikan seperti pada Gambar 1. 

Anoda adalah terminal positif, dihubungkan dengan kutub positif dari sumber arus listrik. Anoda dalam larutan elektrolit ada yang larut dan ada yang tidak.

Gambar 1. Anoda, Katoda, dan Elektrolit

Anoda yang tidak larut berfungsi sebagai penghantar arus listrik saja., sedangkan anoda yang larut berfungsi selain penghantar arus listrik, juga sebagai bahan baku pelapis. • Katoda dapat diartikan sebagai benda kerja yang akan dilapisi, dihubungkan dengan kutub negatif dari sumber arus listrik. • Elektrolit berupa larutan yang molekulnya dapat larut dalam air dan terurai menjadi partikel-partikel yang bermuatan positf atau negatif. Karena electroplating adalah suatu proses yang menghasilkan lapisan tipis logam di atas permukaan logam lainnya dengan cara elektrolisis, maka perlu kita ketahui skema proses electroplating tersebut. 2.1.3.

Skema Proses Electroplating

Perpindahan ion logam dengan bantuan arus listrik melalui larutan elektrolit sehinnga ion logam mengendap pada benda padat yang akan dilapisi. Ion logam diperoleh dari elektrolit maupun berasal dari pelarutan anoda logam di dalam elektrolit. Pengendapan terjadi pada benda kerja yang berlaku sebagai katoda.

Gambar 2. Skema proses electroplating

Reaksi kimia yang terjadi pada proses electroplating seperti yang terlihat pada Pada KATODA Pembentukan lapisan Nikel Ni2+ (aq) + 2e → Ni (s) Pembentukan gas Hidrogen 2H+ (aq) + 2e → H2 (g) Reduksi oksigen terlarut ½ O2 (g) + 2H + →H2O (l)

Pada ANODA Pembentukan gas oksigen H2O (l) →4H + (aq) + O2 (g) + 4e Oksidasi gas Hidrogen H2 (g) → 2H+(aq) + 2e-

Mekanisme terjadinya pelapisan logam adalah dimulai dari dikelilinginya ion-ion logam oleh molekul-molekul pelarut yang mengalami polarisai. Di dekat permukaan katoda, terbentuk daerah Electrical Double Layer (EDL) yang bertindak seperti lapisan dielektrik. Adanya lapisan EDL memberi beban tambahan bagi ion-ion untuk menembusnya. Dengan gaya dorong beda potensial listrik dan dibantu oleh reaksi-reaksi kimia, ion-ion logam akan menuju permukaan katoda dan menangkap electron dari katoda, sambil mendeposisikan diri di permukaan katoda. Dalam kondisi equilibrium, setelah ion-ion mengalami discharge menjadi atom-atom kemudian akan menempatkan diri pada permukaan katoda dengan mula-mula menyesuaikan mengikuti susunan atom dari material katoda. Tujuan Pelapisan (Coating): 

Meningkatkan ketahanan terhadap korosi



Meningkatkan ketahanan aus



Meningkatkan tampak rupa

Jenis-jenis proses pelapisan listrik (Elektroplating), antara lain : 1. 2. 3.

pelapisan pelapisan pelapisan

cadmium seng tembaga

4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

pelapisan pelapisan pelapisan pelapian timbale pelapisan pelapisan pelapisan pelapisan pelapisan pelapisan logam pada plastik

nikel khrom timah perak emas rodium kuningan brons

2.2. Elektroplating Tembaga Tembaga banyak digunakan sebagai bahan pelapis karena mempunyai beberapa sifat yang menguntungkan : 1.

Menambah kuatnya lapisan yang dilakukan di atasnya, karena sifat ini banyak pelapisan lain dilakukan setelah logam dasar dilapisi dengan tembaga.

2.

Mempunyai sifat tahan karat,

3.

Ulet, sehingga tidak retak apabila dibengkokan,

4.

Mempunyai daya hantar listrik yang tinggi. Manfaat Lapisan tembaga: 

Sebagai lapisan antara.



Sebagai stop-offs dalam proses perlakuan panas.



Sebagai cetakan dalam proses electroforming.



Sebagai pelindung terhadap pengaruh electromagnetic.



Sebagai lapisan penghantar listrik (sirkuit elektronik).



Sebagai lapisan tahan korosi.



Sebagai pencegah thermal shock.



Sebagai lapisan dekoratif.

Dalam pelapisan tembaga digunakan bermacam-macan larutan elektrolit, yaitu : 1. 2. 3. 4.

Larutan Larutan Larutan Larutan pyrophosphate

asam sianida fluoborat

Dari empat macam larutan di atas yang paling banyak digunakan adalah larutan asam dan larutan sianida. Secara kimiawi perbedaan yang menyolok dari kedua larutan itu adalah bahwa larutan asam berisi ion-ion yang lebih sederhana dibandingkan larutan sianida yang berisi ion-ion yang kompleks. 1.

Larutan Asam

Beberapa asam yang dapat membentuk garam tembaga yang mampu larut adalah jenis asam yang dapat digunakan dalam pelapisan. Beberapa asam telah pernah dicoba dan berhasil, diantaranya Asam asetat, Asam chlorat (HCl),Asam nitrat (HNO3), Asam fluosilikat, Asam sulfat (H2SO4), Asam fluoborat (H3BO3). Namun saat ini yang sering dipakai adalah asam sulfat dan asam fluoborat. 

Larutan asam Sulfat : Komposisi untuk tiap liter air : -

Cooper sulfat (kristal) : 150 –250 gram/liter

-

Asam sulfat : 45 – 100 ml/l

Dalam hal lain prosentase bahan kimia dibuat seperti berikut : -

Cu SO4. 5H2O : 200 – 250 gram/liter

-

H2 SO4 : 45 – 75 ml/l

Pembuatan larutan ini adalah pada tangki keramik atau plastik. Pertama kali air disiapkan dalam tangki baru kemudian copper sulfat dan asam sulfat. Penambahan bahan kimia, terutama asam sulfat harus dilakukan sedikit demi sedikit supaya tidak timbul panas yang berlebihan. Dengan menggunakan larutan asam maka proses pelapisan dilakukan pada suhu ruangan dan rapat arus 7 – 17 Ampere per desimeter persegi. Kadang sifat hasil lapisan yang lunak dan buram tidak menjadi masalah selama lapisan tembaga hanya digunakan sebagai lapisan pertama. Maksudnya adalah setelah dilakukan pelapisan tembaga kemudian dilakukan pelapisan lain seperti nikel dan sebagainya. Untuk memperkeras serta memperhalus hasil pelapisan, dilakukan beberapa cara : 2. 3. 4. 5. 6.

1. Merendahkan konsentrasi tembaga (copper) dalam Mempertinggi konsentrasi Mempertinggi rapat Memperendah suhu larutan dalam operasi Pengadukan lebih perlahan dan terus Pemberian bahan-bahan tambahan

larutan asam arus pelapisan menerus

Anoda yang digunakan dalam larutan asam biasanya adalah tembaga anoda hasil pengerlan, tapi kadang juga digunakan tembaga anoda hasil penuangan yang berbentuk lembaga. Rapat arus pada anoda kurang lebih sama dengan rapat arus pada katoda. Kadang anoda timah hitam tidak dapat larut juga digunakan tapi kondisi larutan harus selalu diatur dan selalu diremajakan. Larutan asam lain yang sering digunakan adalah: 2.

Larutan asam fluobaorat

Dengan prosentase bahan kimia sebagai berikut : Komposisi 1 : (tiap liter air) -

Copper fluoborat : 225 – 450 gram/liter

-

Asam fluoborat : 15 – 30 gram/liter

-

Asam borat : 20 – 25 gram/liter

Komposisi 2 : (tiap liter air)

-

Cu (BF4)2 : 330 –360 gram/liter

-

HBF4 : 20 – 25 gram/liter

-

H3BO3 : 20 – 25 gram/liter

Persiapan Katoda (benda kerja) dalam penggunaan larutan asam Dalam larutan asam maka tembaga tidak dapat langsung menempel atau melapis katoda (benda kerja) yang terbuat dari bahan-bahan tertentu seperti nikel, besi atau seng, karena tembaga bersifat mulia dalam larutan asam. Pada saat benda kerja dari besi dicelupkan ke dalam larutan asam maka akan langsung terlapis oleh tembaga, tapi lapisan ini tidak melekat kuat dan dapat dihapus dengan mudah. Karena itu setelah benda kerja dibersihkan dari karat, minyak dan kotoran lain maka benda kerja dilapis tembaga pada larutan sianida. Pelapisan dilakukan sebentar saja dan yang penting terdapat selapis tipis tembaga. Operasi pelapisan ini dikenal dengan nama Copper-strike. Larutan yang digunakan adalah campuran antara copper cyanide, sodium cyanide, free sodium cyianida, sodium carbonate dan air. 3.

Larutan Sianida

Dengan menggunakan larutan sianida maka pelapisan tembaga dapat dilakukan secara langsung dalam larutan tersebut. Tembaga akan terlapis pada katoda (benda kerja) begitu arus dialirkan tapi tidak akan menempel dengan hanya pencelupan saja seperti yang terjadi jika menggunakan larutan asam. Lapisan tipis tembaga pada benda kerja sering digunakan sebagai lapisan pengikat pelapis diatasnya. Proses pelapisan tipis tembaga ini seperti yang telah disebutkan sebelumnya disebut copper-strike. Larutan sianida yang digunakan dalam pelapisan tembaga terbagi atas tiga jenis : 1.

Lautan sianida tembaga biasa

2.

Larutan sianida Rochelle

3.

Larutan sianida tembaga berefisiensi tinggi

Ketiga jenis larutan di atas mempunyai persamaan yaitu berisi copper sianida dan sodium atau potassium sianida. Dan ketiga jenis larutan terebut bisa digunakan untuk tiga macam pelapisan : 1.

Pelapisan persiapan (strike-plating),

2.

Pelapisan pengikat/dasar,

3.

Pelapisan akhir.

Pelapisan dengan menggunakan larutan sianida tembaga biasa mempunyai hasil lapisan yang tipis dan tidak mampu membentuk lapisan tebal. Untuk mendapatkan lapisan yang lebih tebal dicapai oleh larutan sianida yang berefiensi tinggi. Persamaan reaksi kimia dalam pelapisan yang menggunakan larutan sianida adalah sebagai berikut :

2 Na CN + Cu CN Na2Cu (CN)3 Dari reaksi tersebut dapat diasumsikan bahwa dua molekul sodium-sianida bereaksi dengan satu molekul copper-sianida akan terbentuk sebuah molekul yang mengandung sianida bebas. Pengaruh dari sianida bebas dalam larutan dapat diuraikan sebagai berikut :

1. 2.

Bila larutan tidak mengandung sianida bebas maka akan diperoleh efisiensi katoda yang tinggi. Bila ditambah sianida bebas maka efisiensi katoda akan turun.

3.

Bila sianida bebas terlalu sedikit maka akan terjadi polarisasi pada anoda, lapisan akan melapis permukaannya dan akhirnya anoda tidak akan mensuplai ion ke katoda.

4.

Semakin banyak sianida bebas akan membantu pengiriman ion dari anoda, namun bila terlalu banyak akan sulit mengontrolnya sehingga harus ditentukan prosentase maksimun yang boleh ada.

Pembuatan larutan tembaga sianida dilakukan pada tangki keramik atau plastik tahan bahan kimia. Pertama kali yang dicampur dengan air adalah sodium sianida, kemudian copper sianida dan bisa dilanjutkan dengan bahan kimia yang lain. Sebenarnya tangki baja tahan karat dapat digunakan, namun tetap lebih baik menggunakan tangki keramik atau plastik. Sebab bila menggunakan tangki baja kemungkinan akan terbentuk senyawa ferrosianida yang dapat mencemarkan larutan. Anoda yang digunakan dapat anoda yang dirol atau dilunakkan, tapi paling baik adalah jenis elektrolit anoda. Anoda akan terpolarisasi (yang menghambat proses pelapisan) jika suhu terlalu rendah, sianida bebas sedikit dan rapat arus tinggi. Karena itu pengaturan ketiga variabel tersebut sangat penting supaya anoda tidak terpolarisasi. 4.

Larutan pyrophosphate



Jenis larutan alkalin pyrophosphate digunakan untuk aplikasi dilapisan dekoratif termasuk pelapisan pada plastik papan sirkuit elektronik, dan pada lapisan stop-off.



Karakteristik larutan jenis ini adalah diantara larutan sianid dan jenis asam (lebih mendekati larutan sianid jenis efisiensi tinggi).



Larutan ini dapat dioperasikan pada pH netral.



Lapisan yang dihasilkan semi mengkilat.



Efisiensi katoda hampir 100%.



Pada jenis larutan pyrophosphate, rapat arus anoda dipertahankan antara 2-4 A/dm2.

Batasan konsentrasi & kondisi operasi pada eletroplating Cu

dalam larutan copper pyrophosphate

Peralatan elektroplating : 1. Rectifier Sebagai sumber arus searah (DC) dan penurun tegangan. 2. Bak Pelapisan Sebagai penampung larutan electrolit,larutan pencuci dan air pembilas. 3. Rak Sebagai tempat untuk menggantung benda kerja dan penghantar arus listrik pada benda kerja. 4. Barrel Tempat untuk menampung benda kerja yang akan dilapis dan sebagai agitasi larutan. 5. Pemanas (heater) Sebagai pemanas larutan electrolit untuk mendapatkan lapisan yang diinginkan. Proses 1. Pembersihan Tujuan :

2.

persiapan

elektroplating secara

: mekanik



Menghilangkan Goresan dan Geram (menggunkan mesin gerinda/mesin vibrator)



Menghaluskan Permukaan (dengan proses buffing)

Pembersihan dan pencucian dengan pelarut Tujuan : Membersihkan lemak, minyak, geram dan kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik.

3.

Pencucian lemak (degreasing) Tujuan : Untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau minyak yang menempel.

Pencucian digolongkan dalam dua cara : 1. 2. 4.

Dengan cara biasa (alkalin degreasing); benda kerja direndam dalam larutan alkalin dalam keadaan panas selama 5-10 menit. Dengan cara elektro (electrolitic degreasing).

Pencucian dengan Asam (pickling) Tujuan : Untuk membersihkan permukaan benda kerja dari okksida atau karat secara kimia melalui perendaman. Larutan asam yang umumnya digunakan adalah : 1.

Asam chlorid (HCl)

2.

Asam sulfat (H2SO4)

3.

Asam sulfat dan asam fluorid (HF)

5.

Proses Lapis Listrik

6.

Proses pengerjaan akhir Benda kerja yang telah dilakukan proses lapis listrik selanjutnya akan : -

Dibilas dan dikeringkan Dilakukan pengerjaan lanjut seperti dipasifkan/diberi lapis pelindung chromat (Chromating).

Faktor lain yang mempengaruhi kualitas pelapisan tembaga: Pengotor yang menyebabkan kasarnya lapisan tembaga yang dihasilkan,antara lain dari: 

Benda kerja selesai proses cleaner sehingga membentuk silikat pada larutan



Anoda yang terkorosi



Pengotor sulfida dari bendakerja yang larut



Material organik yang terbawa dan tidak larut dalam air



Karbonat yang terbawa dan tidak larut dalam air



Oli



Partikel halus ataupun debu Kemurnian air yang digunakan.



Besi yang terlarut dalam air dapat menyebabkan lapisan menjadi kasar pada diatas 3.5 (besi tidak dapat mengendap).



Klorida diatas 0.44 g/L (0.05 oz/gal) dapat menyebabkan pembentukan lapisan yang tidak rata (globular)



Calcium, magnesium, dan besi yang mengendap pada larutan dan material organik dapat menyebabkan pitting pada lapisan.

BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan

Elektroplating adalah proses pelapisan logam dengan menggunakan bantuan arus listrik. Electroplating sangat dibutuhkan karena untuk memperkuat mencegah terjadinya korosi dan memperindah tampilan logam. Elktroplating tembaga sangat sering digunakan karena dapat menambah kuatnya lapisan yang dilakukan di atasnya,Mempunyai sifat tahan karat,Ulet, sehingga tidak retak apabila dibengkokan,Mempunyai daya hantar listrik yang tinggi. Elektroplating (electroplating) atau lapis listrik atau penyepuhan merupakan salah satu proses pelapisan bahan padat dengan lapisan logam menggunakan bantuan arus listrik melalui suatu elektrolit Mekanisme terjadinya pelapisan logam adalah dimulai dari dikelilinginya ion-ion logam oleh molekul-molekul pelarut yang mengalami polarisai. Di dekat permukaan katoda, terbentuk daerah Electrical Double Layer (EDL) yang bertindak seperti lapisan dielektrik. Adanya lapisan EDL memberi beban tambahan bagi ion-ion untuk menembusnya. Dengan gaya dorong beda potensial listrik dan dibantu oleh reaksi-reaksi kimia, ion-ion logam akan menuju permukaan katoda dan menangkap electron dari katoda, sambil mendeposisikan diri di permukaan katoda.

3.2. Saran Demikian yang dapat saya paparkan mengenai pelapisan yang menjadi pokok bahasan dalam makalah ini,tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahan,karena terbatasnya pengetahuan dan kurangnya referensi yang ada hubungannya dengan judul makalah ini. 3.3. daftar pustaka