TEKNOLOGI PELAPISAN
Para perancang pada industri, terutama industri otomotif, aeronautik dan industri lainnya sering menghadapi
permasalahan dengan pemilihan material
yang akan digunakan menjadi komponen dasar suatu mesin atau konstruksi. Material yang dipilih haruslah memenuhi persyaratan-persyaratan tertentu; misalnya memeliki kekuatan yang tinggi, tahan terhadap keausaan atau tahap terhadap korosi, indah dipandang mata, mudah melakukan proses finising dan lain-lain. Untuk dapat memenuhi kriteria diatas, maka bahan yang dipilih haruslah mempunyai kualitas tinggi bila dipandang dari sudut ilmu logam. Penggunaan logam berkualitas tinggi tentu saja akan menaikan biaya / harga jual suatu mesin atau peralatan.
Hal ini dapat mengakibatkan perusahaan yang memproduksi
material kurang mampu bersaing dengan perusahaan sejenis di pasaran. Dengan demikian penggunaan bahan berkualitas tinggi , secara ekonomis, tidak senantiasi menguntungkan, akan tetaoi yang dicari oleh perusahaan adalah penggunaan bahan berkualitas tetapi daat diproduksi dengan biaya yang tidak terlalu tinggi. Ini dapat dilakukan dengan pemilihan metode pembuatan dengan biaya yang relatif rendah. Atas dasar pertimbangan tersebut, para perancang berupaya menggunakan bahan dasar dari bahan berkualitas sedang (dengan pertimbangan harga lebih murah), tetapi dilakukan perlakuan khusus pada permukaannya (surface treatment). Dengan perlakuan ini,
bahan dapat memiliki sifat-sifat fisis dan
mekanis yang lebih baik dari bahan dasarnya, bahkan dapat lebih bahan berkualitas tinggi. Perlakuan khusus tersebut dapat berupa pelapisan permukaan (coating), perlakuan mekanis (mechanical
treatment), atau berupa perlakuan
panas (heat treatment). Secara umum perlakuan permukaan (surface treatment) dimaksudkan untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu dari permukaan suatu bahan (logan dan non-logam) seperti: 1. Meningkatkan tahan korosi suatu permukaan. 2. Meningkatkan tahan aus permukaan (menurunkan koefisien gesek) 3. Meningkatkan kekuatan bahan
3
4. Meningkatkan konduktifitas listrik permukaan bahan. 5. Meningkatkan tahanan listrik permukaan 6. Meningkatkan sifat mampu las permukaan 7. Memperindah penampilan suatu bahan
Khusus untuk bahan non-logam, pelapisan permukaan dapat memberikan: 1. Menghasilkan metallic appearence 2. Menghasilkan sifat anti reflection pada lensa optics (dari bahan kaca) 3. Menghasilkan bahan-bahan ” chip dan semikonduktor” dan PCB (print circuit board)
Seiring dengan perkembangan teknologi, perubahan sifat-sifat permukaan bahan dapat diperoleh dengan beberapa cara sebagai berikut: 1. Cara transformasi struktural dengan cara mekanik (mechanical treatment) seperti pengerolan, tempa, drawing, punching dll…, cara perlakuan panas (heat reatment) seperti; sinar elektron, sinar leser, panas induksi dll ….. Metode ini tidak memerlukan bahan tambah dari luar untuk mengubah sifat-sifat permukaan bahan (substrat). 2. Cara termokimia dengan difusi. Untuk mengubah sifat-sifat permukaan substrat, dibutuhkan bahan tambah dari luar dan bahan tambah ini terdifusi ke permukaan subsrat. Yang tergolong kedalam cari ini adalah carburizing, nitriding, carbonitriding, boronising, chromizing, sianiding dll…. 3. Cara konversi. Sebagian kecil bahan tambah yang digunakan bereaksi dengan substrat. Contoh metode ini diantaranya
anidisasi, phosphat
coating, dan chromate coating. 4. Cara pelapisan (coating). Bahan tambah yang digunakan tidak bereaksi dengan substrat dan juga terdifusi ke dalam substrat. Contoh cara pelapisan
yang
dilakukan
antara
lain
adalah
:
electroplating,
electrolessplating, hot dipping, chemical vapour deposition, physical vapour deposition dan lain-lain.
4
I. COATING DAN PROSES PELAPISAN
A. Electropalting (electrochemical plating) Electroplating adalah satu jenis metoda pelapisan yang berlansung dalam larutan eletrolit seperti basa, asam dan garam, dimana substrat bertindak sebagai katoda dan logam yang akan dilapiskan sebagai anoda. Arus dialirkan ke dalam larutan sehingga ion-ion akan bergerak dari anoda menuju katoda.
Gambar.1.1. Skema Elektroplating
Prinsip electroplating 1. Massa yang dilepaskan ke eletrolit proporsional terhadap arus yang lewat 2. Massa yang dilepaskan proporsional terhadap electrochemical equivalent Volume lapisan atau logam yang berpindah dari
anoda ke katoda dapat
ditentukan dengan rumus sebagai berikut:
V E.C.I .t
(1)
dimana V = volume (cm3) C = konstanta (cm3/A-s) I = Arus (A)
5
t = waktu (s) E = efisiensi katoda
Tebal lapisan yang terlapis pada substrat dapat dihitung dengan : d
V A
(2)
dimana A adalah luas permukaan katoda (cm2).
Karakterisasi electroplating. 1. Suhu kerja di bawah 100 C dan tidak menimbulkan distorsi 2. Dapat memodifikasi kekerasan dan internal stress 3.
Ikatan lapisan kuat hingga mencapai 1000 Mpa
4. Tebal lapisan proporsional dengan arus dan waktu 5.
Laju lapisan maksimum 75 m/jam
6. Arus tidak homogen sehingga tebal lapisan tidak sama. 7. Permukaan yang tidak akan dilapisi dapat dilindungi dengan masker.
Metoda dan aplikasi electroplating 1. Barrel plating yaitu pelapisan yang dilakukan dalam barrel yang berputar dengan posisi horizontal atau pada kemiringan 35. Metoda ini diperuntukan untuk substrat yang kecil.
2. Rack plating yaitu dilakukan terhadap substrat yang relatif besar, berat dan bentuk rumit yang sulir dilakukan dengan metode barrel plating. Rack dibuat dari heavy gage cooper wire yang dibentuk sedemikian rupa sehingga mampu memegang substrat yang dialiri arus listrik. Substrat dapat digantung dengan bantuan kait (hook), diklip atau
ditempatkan dalam sebuah keranjang
(basket). Untuk menghingdari pelapisan terhadap tembaga yang digunakan, maka rack tersebut perlu diisolasi, kecuali pada lokasi yang berkontakan dengan substrat.
6
3. Strip plating yaitu
tujuannya sama dengan electroplating
produksi tinggi, substrat biasanya berbentul lembaran, Bahan pelapis yang umum dipakai adalah zinc,
tetapi untuk
kawat dan sheet.
nickel, cooper, tin dan
chromium. Sedangkan substratnya baja. Logam khusus seperti emas, silver dan platinum dapat juga dipilih sebagai bahan pelapis pada elemen tertentu dari jam tangan. Demikian juga untuk emas dapat dilapiskan untuk kontakkontak listrik.
4. Zinc plating yaitu untuk produk-produk baja seperti mur,baut, kawat kontak saklar listrik dan alat –alat sejenis lainnya. Lapisan yang mengandung unsur Zn akan dapat menurunkan laju korosi. Galvanizing adalah merupakan salah satu alternatif zinc plated terhadap substrat baja.
5. Nickel plating yaitu berfungsi untuk anti korosi, sebagai lapisan dekorasi pada baja, kuningan dan cetakan Zn serta logam lainnya. Cara ini banyak juga digunakan pada industri komponen otomotif. Lapisan Ni sering juga digunakan sebagai lapisan dasar pada lapisan Cr.
6. Tin plating yaitu tujuan utamanya untuk menurunkan laju korosi dan banyak digunakan untuk pelapisan kaleng-kaleng minuman dan makanan.
7. Cooper plating yaitu sebagai lapisan dekoratif pada baja, zn, dan paduannya, serta untuk print circuit board.
8. Chromium plating yaitu sebagai lapisan dekoratif untuk industri otomotif, peralatan kantor dan peralatan rumah tangga. Chrom juga menghasilkan lapisan yang paling keras
dari semua jenis lapisan dengan metode
elektroplating yang ada, Untuk itu sering digunakan untuk mengurangi laju keausan permukaan bahan seperti piston dan silinder hidraulik, ring piston, komponen mesin pesawat terbangan dan mesin-mesin tekstel
7
8
