Elektroplating Emas

ELEKTROPLATING EMAS

OLEH PAKDE JONGKO

Emas merupakan logam mulia, seperti yang diperlihatkan pada standar potensialnya (+1,68 volt). Emas tidak beraksi dengan oksigen, belerang, selenium, nitrogen ataupun karbon pada berbagai suhu dan hidrogen juga tidak bereaksi dengannya. Halogen, bila keadaanya kering pada suhu kamar tidak bereaksi dengan emas hanya sedikit sekali reaksinya.

Emas tahan terhadap berbagai asam pada umumnya, akan tetapi bila terdapat oksidator atau emas dijadikan anodik, reaksinya dengan asam khlorida cepat. Asam nitrat bila bebas halogen tidak menyerang emas. Pelarut aktif bagi emas adalah AQUA BEGIA yakni campuran asam nitrat dan asam khlorida. Emas tahan serangan alkali hidroksida dan karbonat pada segala suhu akan tetapi larutan sianida alkali dengan adanya oksigen akan melarutkannya. Nitrat lebur tidak menyebabkan reaksinya tetapi natrium peroksida mengkorosi emas. Kimiawi emas, baik pada tingkat oksidasi + l atau +3 sepenuhnya kimia kompleks. Hampir tidak ada senyawa emas sederhana. Emas (I), kompleksnya stabil dilarutkan berair terlebih sianida, juga khlorida dan thiosulfat. Kompleks sianidanya stabil, K = 4 X 1028 . Zat-zat kristal seperti KAu(CN)2 banyak dipergunakan. Emas (II) terkompleks dalam larutan, sebagai spesi anion, misalnya AuCI3OH-. Emas (III) juga membentuk kompleks kationik koordinat empat dengan piridin, fenantralin, dietilentriamin dan sebagainya. Sejumlah senyawa organo emas membentuk dasar komposisi seni dekoratif, disemprotkan atau dilapiskan ke keramik, gelas dan didekomposisi membentuk film emas dekoratif. Senyawa organo-emas dapat diproses pada temperatur 250°C maka dapat diterapkan ke plastik untuk printed-circuit atau PCB, dan berbagai komponen teknologi canggih lainnya.

Sifat-sifat Emas Nomor atom 79 Berat atom 196 Struktur kristal fee Titik leleh °C 1063* Titik didih °C 2809 3 Kepadatan, g/cm , 25°C 19,302 Resistivitas listrik uΩ-cm, 0°C 2,06 Potensial Standar, E°, 25°C, V Au+ + eAu +1,68 * titik kalibrasi pada skala thermometric. Fungsi Pelapisan Pelapisan emas banyak digunakan untuk tujuan yang berbeda-beda. Meskipun demikian secara garis besar dapat dibagi menjadi 8 (delapan) kelas umum yang dapat diurutkan sebagai berikut : Kelas A : 24 karat emas flash dekoratif (2-4.10-6 inch) rack dan barel. Kelas Kelas Kelas Kelas Kelas Relas Kelas

B : Alloy emas flash dekoratif (2-4.10-6inch) rak endapannya berupa warna karat C-l. C : Alloy emas berat flash (20-400.10-6 inch) rak endapannya berupa warna karat C-l atau alloy karat C-2. D : Industri elektronik emas lunak deposit tinggi (20-200.10-6 inchi) rak barel dan pilihan.

E : Industri elektronik emas 94,5% berat cemerlang (20-200.l0-6 inchi) rak barel dan pilihan. F : Industri elektronik alloy emas berat (20—400.10-6 inchi) rak dan pilihan. G : Finishing ulang, perbaikan, alloy cemerlang dan murni (540.10-6 inchi) rak dan brush khusus. H : Lain-lain termasuk elektroforming dari emas dan alloy emas (patung dan arsitektural).

Untuk menyederhanakan permasalahan pelapisan emas dan alloy emas dapat dibagi menjadi lima grup umum. 1. Alkalin emas sianid, untuk pelapisan emas dan alloy emas. Kelas A, B, C, D kadangkala F dan G dan H. 2. Netral emas sianid, untuk pelapisan emas kemurnian tinggi kelas D dan G. 3. Asam emas sianid, untuk pelapisan hard gold terang dan alloy emas. Kadang kelas B, C, D, E, F dan G. 4. Non sianid, umumnya sulfit, untuk pelapisan emas dan alloy emas. Kadang kelas A, B, C, D, E, F, G dan H 5. Lain-lain.

Pertimbangan fisis, rekayasa atau estetika menentukan grup mana yang sesuai untuk pekerjaan pelapisan tersebut, tetapi pertimbangan ekonomi lebih menjadikan faktor yang menentukan sebagai alasan pemilihan formula dan metode pelapisan. Harga emas persatuan berat hanyalah satu aspek ekonomi yang dipertimbangkan dalam pemilihan antara rak, barel, kontinyu atau selektif. Untuk setiap penggunaan diperlukan keseimbangan dan optimasi: 1. Kecepatan pelapisan : menentukan ukuran peralatan dan larutan dan biaya produksi dari barang-barang dimaksud . 2. Biaya larutan : volume yang diperlukan untuk metode tertentu dan konsentrasi emasnya. 3. Biaya kehilangan Drag-out : tergantung dari pada konsentrasi emas yang digunakan, bentuk barang, jika pelapisan memakai barel rak dan lain-lain harus dipertimbangkan faktor recovery dari drag-out emas atau recovery penukar ion. 4. Biaya kontrol dan perawatan : bak larutan high speed dan efisiensi tinggi memerlukan pengawasan dan analisa yang konstan. 5. Biaya umum larutan : High speed dan kemurnian tinggi dengan dragout recovery yang bagus perlu diganti secara periodik untuk merawat kemurnian hasil pelapisan. 6. Biaya keuangan untuk menjaga bak. 7. Biaya awal dari peralatan. 8. Biaya overhead dari peralatan (baik operasi atau tidak). Kadang metode rak manual sederhana atau barel akan berbiaya efektif dan sisi lain high speed yang otomatis lebih memenuhi . Saat ini emas secara luas diperdagangkan dengan harga yang berbeda. Upaya melapis yang sukses perlu untuk mengamati dan mempertimbangkan biaya.

Lapis Emas Dekoratif Penerapan lapis emas dekoratif umumnya digunakan untuk perhiasan seperti: jam tangan, pena, pensil berbagai barang-barang rumah tangga, patung-patung dan arsitektural termasuk elektroforming. Ketebalan lapisan emas atau alloy emas berkisar 0,000.002 - 5", waktu pelapisan 5-30 detik. Atau praktis yang disarankan bagi perdagangan untuk industri dinamakan gold flash atau gold wash (untuk lapis listrik emas ketebalan miminum 0,0000.007"). Endapan / pelapisan ini digunakan di atas bright

nikel. Disamping itu tidak memerlukan agen brightening dan agen penghalus butiran. Terdapat ratusan warna dan corak yang berbeda tetapi larutan kelas A dan kelas B yang ada dalam tabel (I) menyajikan contoh warna-warna. Semua bak larutan "warna" dalam tabel (I) menggunakan anoda stainless steel 316. Rasio antara area anoda ke katoda yang terbaik adalah 1 : 1 atau 3 : 1. Rasio yang tinggi adalah apabila tangki dipakai sebagai anoda, cenderung memunculkan warna yang tak menentu, ujung benda dapat terbakar. Agitasi tak diperlukan untuk menyeragamkan warna. Gesekan dan kerutan dari batang katoda akan menaikkan endapan emas dan memperkaya warna tetapi secepatnya merubah warna emas dan membuat larutan tak stabil (goyah).

Emas dan Alloy emas Flash (jenis A dan B) Emas dan logam ditambahkan secara periodik berdasar petunjuk Ampere, Jam, meter. Bak larutan dengan pengecualian dari larutan yang putih, hijau dan merah mawar harus dioperasikan mendekati 6 % efisiensi arus katoda. Setiap pengoperasian 11 Ampere - jam, ditambah 5 gr emas bersamaan sejumlah alloy. Emas Antik Seni pelapisan ini digunakan untuk memfinishing substrat atau artikel, sehingga, berkesan melalui proses GILT air raksa diatas perak dan tembaga (VERMEIL) kesan terpendam atau lapuk oleh elemen-elemen selama seabad. Tiap ahli lapis mengembangkan finishing antik yang merupakan merek dagangnya sendiri. Dasar-dasar moderen untuk mendapatkan efek warna tersebut adalah :

1. "Pembakaran" untuk finishing gelap dan mulus. 2. Suatu efek yang sedemikian rupa membentuk bagian cerah pada tempat yang datar, dengan menggosokkannya diatas batu apung dan NaHCO3 ( Sodium bicarbonat). 3. Larutan emas Flash atau endapan alloy emas pada atau diatas bagian yang kurang bersih. g/l

Emas Antik Bright Yellow Orange Brown Smut 6 15 30 4 160 - 180 tidak ada 30-40

Green Highlights Green Black Smut 2 0.3 15 70 – 90 Tidak ada 10

Emas sebagai KAu(CN)2 . Perak sebagai silver sianid. Sodium hydroxide. Sodium Carbonat. Ammonium Carbonat. Sodium Cyanide. Suhu °F. Agitasi. Rapat Arus. Semua kondisi operasi di kontrol seketat mungkin. Setiap variasi kondisi mempengaruhi efisiensi arus katoda baik emas atau alloy atau keduanya. Perubahan dalam jumlah endapan logam merubah warna endapan juga. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi adalah : 1). Permukaan akhir substrats menambah penampilan endapan. Perlu diperhatikan apabila ada substrat yang cemerlang dan bertekstur, dilapis dalam bak yang sama akan muncul dua warna yang berbeda. 2). Warna dari substrat merubah warna endapan emas dengan penambahan warna emas hingga endapan cukup tebal untuk menyuramkan basis. Kebanyakan endapan alloy emas, jika secara tepat diterapkan, akan menyuramkan basis setelah ketebalannya 2½.10-6 inch. Imbuhan

perorangan mempercepat kesuraman basis dengan hanya 1½.10-6 inch, warna yang lebih kaya dengan penggunaan emas yang lebih sedikit. 3). Rapat arus terlalu tinggi mengurangi pengendapan emas dan menyebabkan lebihnya endapan alloy, tetapi mula-mula endapan aloy, dan warna jadi pucat. Naiknya rapat arus menyebabkan warna pink, orange dan merah. 4). Larutan Sianid bebas yang mengandung tembaga peka perubahan kandungan sianida bebas. Sianid rendah menyebabkan naiknya bayangan pink atau merah dan sianid tinggi menaikkan warna kuning dengan holding backnya tembaga. 5). Suhu, jika rendah menyebabkan warna kuning, jika tinggi cenderung ke warna alloy. Kecuali untuk warna emas mawar, suhu

lebih dari 160°F harus dihindari dari proses pemecahan sianid dan penghitaman warna. 6). Larutan dibuffer antara pH 10-11. Harga warna pink, merah dan mawar diatur dengan petunjuk lain. Plating Emas Dekoratif Berat Penting untuk membedakan antara kadar karat yang sesungguhnya dari alloy emas pelapisan dan karat endapan emas. Endapan karat dekoratif bernilai karat lebih rendah daripada alloy sesungguhnya. Warna endapan 14K sesuai dengan yang 20-21 K. Formula tabel 5.16 adalah warna-warna endapan tetapi alloy karatnya lebih tinggi (hitungan biaya, lebih baik menggunakan emas murni). Lapisan Barell (kelas A dan B) Pada jenis pelapisan barel perhiasan tegangan 6 V finishing dekorasi ketebalan 0,000002 selama 3-4 menit. Bila barang-barangnya kecil-kecil dan rapat dalam barel pelapisnya hingga 8 menit untuk mendapat penyelimutan tertentu. Untuk mendapatkan variasi warna tertentu formula diatas dapat diubah. Warna Champagne dan Hamilton didapat dengan penambahan 1,53 g/l nikel. Menurunkan suhu juga akan memproduksi warna muda dan lebih seragam. Tabel 5.16 Jenis bak emas asam untuk endapan tebal

Lapis Barrel (Kelas A dan B) Emas sebagai KAu (Cn) 0,4 g/l Sianid bebas NaCN 30 g/l Disodium posfat 23 g/l O Suhu F 100 - 120°F Anoda Stainless steel 1:1 atau yang lebih baik Pelapisan Emas Industri Dan Elektronik Emas dilapiskan pada barang elektronik dan listrik mempunyai tujuan yang berbeda. Tujuan pelapisan emas saat ini dibagi menjadi 3 (tiga) komponen. - Semi konduktor - Printed atau PCB - Kontak atau Penghubung Pentingnya endapan tiap komponen dan metode pelapisannya adalah : Pelapisan emas untuk industri elektronik Semi Konduktor Kemurnian Kekerasan Permukaan Rak Barel Kontinyu

99,95 % 60 - 80 matt Ya ya ya

PCB 120 - 180 cerah Ya tidak ya

Kontak 99,5 - 99,7 120 - 180 cerah Ya ya ya

Larutan lapis emas yang digunakan secara sederhana dibagi dalam skala pH adalah : Sianid alkalin pH > 10 Sianid netral pH 6 – 9 Sianid asam pH 3½- 5 (dibawah pH 3½ emas sianid tak stabil dan berbutir kasar) Non Sianid Sulfide pH 9 -10 Bak yang digunakan industri sebagai berikut Alkalin Non Semi Konduktor PCB Kontak

Sianid Netral Kelas D Kelas E

Sianid Asam Kelas D -

Sianid Kelas E -

Alloy emas karat rendah, grup 2 atau 3 (Klas F) belum ditemukan penerapannya di Amerika. Alloy logam mengakibatkan sifat elektrik/listrik

emas terbalik. Misal 1% besi akan menaikkan ketahanan listrik emas melebihi 1000% dan serupa dengan logam lainnya tetapi agak berkurang, hal itupun masih belum dapat diterima, berpengaruh juga pada konduktifitas emas. Sejumlah alloy ± 1% akan mengurangi kemampuan pengembangan dari semikonduktor terhadap permukaan emas. Lapis Duplex dengan karat rendah sebagai basis dilapis lagi permukaannya dengan karat yang tinggi, dapat dipakai pada beberapa penggunaan dalam dunia pelistrikan, dengan keuntungan ekonomi sebagai rekayasa yang baik dan desain yang baru dengan penggunaan emas total yang lebih sedikit. Bak Sianid Alkalin (Grup 1 kelas D) Bak Sianid alkalin sensitif terhadap pengotor organik, keduanya terbawa oleh drag-in dan operasi pembersihan serta pemecahan sianid. Perawatan yang baik adalah dengan karbon treatment dan filtrasi periodik. Metode terbaik untuk perlakuan Karbon : 1. Panasi larutan hingga 150° - 160° F. 2. Transfer larutan panas tersebut ke tangki cadangan. 3. Tambahkan 1/8 - 1/4 OZ karbon/gallon dari larutan. 4. Campur untuk tidak lebih dari 20 - 30 menit. 5. Filter larutan dengan decontaminasi balik kedalam tangki mulamula. Tak ada aturan umum untuk beberapa kali perlakuan karbon.Tergantung dari kebersihan dan pengawasan seberapa baik pekerjaan akan diperoses. Perlakuan bervariasi dari satu kali seminggu sampai sebulan sekali. Bak cerah suhu ruang tidak lebih karbon treatment daripada bak panas sianid Catatan : untuk endapan suram (MATT) suhu lebih tinggi, endapan lebih baik dan kecepatan pelapisan lebih tinggi, bagaimanapun suhu lebih dari 150° F memecah sianid bebas dan membentuk pecahan pengotor sianid.

Larutan Netral Sianid (Grup 2 kelas D)

Bak Sianid netral digunakan untuk industri elektronik. Kehati-hatian perlu untuk menjaga kontaminasi larutan karena sedikitnya bagian per juta/1.10-6 dari inorganik dapat menyebabkan endapan gagal dalam kompresi atau ikatan. Jenis larutan adalah

Komposisi larutan netral sianid

Catatan :Pelapisan dengan pulsa (getaran) digunakan pengembangan rumusan pelapisan cepat. Sangat efektif karena siklusnya kerja 10%. Larutan hak milik intelektual membantu memperhalus butiran yang menurunkan porositas, menambah rapat arus tak terhingga, menurunkan ukuran butir secara umum menambah penampilan endapan. Tabel 5.22 Larutan asam sianid (Grup 3 kelas E)

Strike Emas

Adalah proses pendahuluan bagi pelapisan emas dimana dicirikan dengan arus tinggi dengan kandungan emas sedikit dan CN lebih banyak fungsinya untuk menaikkan daya rekat dan menurunkan porositas. Rapat arus Bak utama

Strike emas 0.5 -1 A/dm2 0.8 g/l

Lapis emas 0.1-0.5 A/dm2 8.3 g/l

Catatan: Strike emas sesuai bentuk pemakaian barel, substrat jika ingin dimasukkan pada bak larutan arus listrik harap dimatikan, cara ini berbeda dengan yang lain. Dengan strike emas resiko untuk gagal dalam proses pelapisan dapat ditekan karena komposisi pendukung larutan hampir serupa dengan plating emas. Adanya drag-in dari bak sebelumnya dapat ditolerir daripada menggunakan urutan proses lain. Kasus-Kasus Khusus Jika tembaga yang dilapis emas dipanasi 60° C atau lebih, hal ini akan mengakibatkan interdifusi antara tembaga dan emas akibatnya tembaga mengalami (BLEED THROUGH) maka warna emas pudar serta muncul lapisan tipis dengan resistan tinggi. Fenomena tersebut dapat diatasi dengan melapiskan nikel untuk mencegahnya. Nikel menjadi tanggul yang menghalangi proses bleed through demikian juga untuk proses lain.

Nikel mencegah terjadinya bleed through Striping Emas Adalah proses penarikan suatu endapan yang terlanjur dilapiskan yang mana karena alasan tertentu dan dibatalkan. Untuk emas larutannya ialah: H2SO4 80% (WT) Hydrocloric Acid 20% (WT) Nitric Acid sesuai keperluan Suhu 60-80° C

Tangki keramik Pompa tak ada Apabila yang menjadi substrat dasarnya adalah nikel maka rumus stripingnya adalah: Nitro Aromatic Compound 30g/l Sodium Zinc Cyanid 25g/l Suhu 60-70 C Tangki baja Pompa baja Untuk larutan anoda, stripernya menghilangkan under coat tembaganya Sodium Sianid 30-60 g/l katoda baja Suhu 30-25 c tangki baja Anodic Volt 4 volt pompa baja Penambahan sodium hidroksida 30 g/l mengurangi cacat pada benda kerja. Untuk striper emas dari tembaga dan kuningan larutan stripernya adalah: Potasium Ferosianid 50 g/ l Potasium Sianid 15-20g/l Potasium Karbonat 10g/l Potasium Dihidrogen Phosfat pH 9 Suhu 40-50 C Anoda Volt 2-6 V Katoda baja Tangki pompa baja