BAB II DASAR TEORI
2.3. Faktor - Faktor Yang Berpengaruh Pada Elektroplating
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses elektroplating antara lain:
2.3.1. Rapat arus (Current Density)
Dalam praktek elektroplating besaran yang perlu diperhatikan adalah rapat arus yaitu arus per satuan luas permukaan benda kerja, biasanya dinyatakan dalam ampere/dm2 (A/dm2) atau ampere/cm2 (A/cm2) atau ampere/foot (A/ft2).
Rapat arus dinyatakan dengan rumus sebagai berikut:
I J =
A ... (2.28) Keterangan: J= Rapat arus (current density)
I = Arus listrik
A= Luas permukaan
Rapat arus antara anoda dan katoda besarnya berbeda dan rapat arus katoda merupakan besaran yang perlu diperhatikan agar kualitas endapan pada katoda berkualitas baik (Purwanto dkk, 2005 dalam Najmus, 2010).
Rapat arus terlalu rendah menyebabkan pelepasan ion menjadi lambat, idealnya laju pertumbuhan deposit permulaan (initial stage deposition) lebih cepat daripada laju pembentukan deposit baru (deposisi berikutnya). Maka pada kondisi tersebut, kemungkinan deposit berupa kristal yang kasar (karena deposisi permulaan belum sempurna selesai tetapi sudah disusul deposisi berikutnya). Sedangkan ketika rapat arus mulai dinaikkan, maka laju pembentukan kristal deposit (nuclei) permulaaan mulai mengalami peningkatan, sehingga kemungkinan deposit menjadi lebih fine-grained (berbentuk butiran yang bagus) (Glastone, 1962).
Kondisi rapat arus jika terlalu tinggi, menyebabkan polarisasi konsentrasi yakni zona larutan di sekitar katoda akan dikosongkan dari ion-ion, maka akan muncul kecenderungan pertumbuhan pada zona yang lebih tinggi konsentrasinya. Sehingga pertumbuhan deposit akan berupa gerombolan-gerombolan kecil kristal, menyerupai pohon-pohon (Glastone, 1962). Rapat arus yang terlalu tinggi juga dapat menyebabkan timbulnya panas, sebagai konsekuensi konversi energi listrik menjadi energi panas. Akibat selanjutnya, dapat menghasilkan deposit yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
terbakar dengan ditandai warna yang menghitam (Purwanto dkk, 2005 dalam Najmus, 2010). Hukum Joule berikut ini :
V .i .t = m.c .∆t
E listrik = E panas (konversi energi)... (2.29)
t adalah selang waktu deposisi,∆tadalah kenaikan suhu pada larutan makin tinggi i maka kenaikan suhu semakin tinggi.
2.3.2. Tegangan (Voltage)
Tegangan yang diperlukan untuk proses elektroplating tergantung dari jenis, komposisi dan kondisi elektrolit. Rapat arus dapat dinaikkan dengan menaikkan tegangan, akan tetapi hal ini dapat menyebabkan terjadinya polarisasi dan tercapainya tegangan batas. Pada keadaan tegangan batas, tidak terjadi aliran arus melalui elektrolit, dan bila tegangan dinaikkan akan terjadi elektrolisis air yang menghasilkan gas hidrogen dan oksigen (Purwanto dkk, 2005 dalam Najmus, 2010).
2.3.3. Konsentrasi Elektrolit
Konsentrasi elektrolit selama proses elektroplating berlangsung akan mengalami perubahan, dapat disebabkan oleh pengendapan ion logam dari larutan menuju katoda ataupun karena penguapan. Pada umumnya kelebihan kadar logam akan menyebabkan menurunnya kekilapan dan kerataan lapisan dan juga mengakibatkan terjadinya pemborosan bahan. Apabila kadar logam rendah terjadi penurunan konduktivitas sehingga proses plating menjadi lambat (Purwanto dkk, 2005 dalam Najmus, 2010).
Efek konsentrasi elektrolit dan rapat arus merupakan dua faktor yang saling melengkapi.Dengan meningkatnya konsentrasi atau karena adanya pengadukan larutan, maka rapat arus yang lebih tinggi boleh digunakan, dengan catatan sebelum mulai terbentuk deposit yang kasar (Glasstone, 1962).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
2.3.4.Suhu
Suhu berpengaruh terhadap konduktivitas.Jika suhu semakin tinggi menyebabkan konduktivitas larutan semakin besar sehinnga mempercepat hantaran arus listrik.Pada suhu tinggi dapat diperoleh rapat arus yang besar. Akan tetapi, setiap jenis plating masing-masing mempunyai rentang suhu operasi optimum, yang berkaitan dengan sifat deposit logam pada benda kerja ataupun sifat senyawa aditif jika diberikan (Purwanto dkk, 2005 dalam Najmus, 2010).
2.3.5. Senyawa Tambahan (Aditif)
Keberadaan senyawa aditif (misal: surfaktan, brightener, materi koloid, atau senyawa organik lainnya) sengaja diberikan untuk mengatur pertumbuhan kristal deposit sehingga diperoleh kualitas yang baik meliputi: kecerahan atau kekliapan (bright), kerataan (leveling) lapisan dan kekerasan (hard) (Purwanto dan Huda, 2005). Kebutuhan senyawa aditif tersebut biasanya hanya dalam jumlah yang sangat kecil (misal sekitar 0.05 g/l), namun mampu memberikan perubahan, menghasilkan deposit mikrokristal yang lembut dan butiran yang tidak kasat (fine-grained) (Glasstone, 1962).
2.3.6. Jarak Anoda-Katoda
Jarak anoda-katoda menentukan hantaran arus listrik dan sangat berpengaruh terhadap keseragaman tebal lapisan.Besarnya hantaran berbanding terbalik dengan jarak.Apabila jarak anoda-katoda kecil, maka hambatan menjadi kecil dan konduktifitas besar sehingga untuk mendapatkan rapat arus yang besar diperlukan tegangan yang lebih rendah (Purwanto dkk, 2005 dalam Najmus, 2010).
2.3.7. Perbandingan (Rasio) Luas Anoda-Katoda
Perbandingan luas permukaan anoda-katoda sangat penting untuk menjaga agar ion-ion didalam elektroplating selalu seimbang.Standar rasio anoda-katoda tergantung dari jenis platingnya (Purwanto dkk, 2005 dalam Najmus, 2010).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
2.3.8. Distribusi Arus
Lintasan arus dari anoda ke katoda tidak semuanaya berupa lintasan lurus, tetapi terdapat juga lintasan melengkung, mirip seperti kontur garis medan magnet. Keadaan ini menyebabkan rapat arus pada ujung-ujung katoda menjadi lebih besar karena mendapatkan arus dari lintasan lurus dan melengkung, sehingga deposit pada ujung-ujung katoda cenderung lebih tebal (Purwanto dkk, 2005 dalam Najmus, 2010).
Distribusi arus pada permukaan elektroda terbagi menjadi 3 yaitu: primer, sekunder, tersier. Disribusi arus primer (utama) melibatkan geometri sistem plating dengan potensial konstan didaerah permukaan elektroda dan pengaruh polarisasi dapat diabaikan.Distribusi arus sekunder melibatkan aktivasi
overpotential (ηa), kinetika elektroda, dan konduktivitasa larutan. Distribusi arustersier melibatkan konsentrasi overpotential (ηa), difusi (perbatasan) lapisan, dan agitasi larutan yang mempengaruhi migrasi ion (mass transport)
(http://www.tau.ac.il/~chemlaba/Files/1.pdf).
2.3.9. Daya Lontar Ion/Daya tembus (Throwing Power)
Throwing Power atau tepatnya disebut dengan istilah macrothrowing power didefinisikan sebagai kemampuan proses elektrolitik untuk menutup katoda dengan lapisan seseragam mungkin. Throwing power dipengaruhi oleh pengaturan geometri anoda-katoda, jenis elektrolit dan berbagai parameter proses lainnya. Letak geometri anoda-katoda menentukan distribusi arus utama sehingga mempengaruhi keseragaman distribusi deposit pada katoda (Purwanto dkk, 2005 dalam Najmus, 2010).
2.3.10. Epitaxy dan leveling
Istilah epitaxy ditujukan pada hasil lapisan deposit yang mengikuti bentuk dan struktur benda kerja yang dilapisi. Sehingga apabila substrat yang akan dilapisi mempunyai permukaan kasar maka hasil akhir elektroplating juga terlihat kasar (Purwanto dkk, 2005 dalam Najmus, 2010).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
Leveling dapat juga disebut dengan istilah microthrowing power.
Pengertian leveling merupakan kebalikan dari epitaxy, yaitu kemampuan deposit untuk menutupi dan meratakan bagian-bagian benda kerja yang tidak rata (cekung). Pemberian senyawa aditif tertentu dapat berfungsi sebagai leveling agent (Purwanto dkk, 2005 dalam Najmus, 2010).
Gambar 2.3. Ilustrasi Karakter Leveling Deposit Elektroplating (http://www.tau.ac.il/~chemlaba/Files/1.pdf).
2.3.11. Perlakuan Awal (Pretreatment) Sebelum Elektroplating
Umumya sebelum proses elektroplating dikerjakan, substrat (logam dasar) yang akan dilapisi diberi perlakuan-perlakuan awal yang dikenal dengan istilah
pretreatment elektroplating, dengan tujuan untuk memberikan tampilan akhir yang baik pada hasil pelapisan (Brimi et.al, 1965), serta kelekatan yang baik antara deposit dan substrat (ASTM B 322-85, Reapproved 1994).
Benda kerja yang akan dilapisi kebanyakan masih kotor, berkerak, berminyak, maupun terdapat bahan-bahan lainya yang melekat pada permukaannya. Pembersihan sangat diperlukan agar lapisan plating dapat melekat erat pada benda kerja dan tidak mudah keropos maupun terkelupas (Purwanto dkk, 2005 dalam Najmus, 2010). Namun terkadang pembersihan saja tidak cukup memberikan kelekatan yang kuat antara substrat dan deposit, maka benda kerja diberikan perlakuan striking didalam rangkaian siklus pretreatmentelektroplating. Karena lapisan strike dapat meningkatkan daya kelekatan antara substrat dan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
deposit, bahkan dalam beberapa kasus dianggap sebagai jaminan atas keberhasilan elektroplating (http://www.pronline.com/).
Adapun jenis-jenis pretreatment tersebut dikategorikan atas pretreatment
fisika dan kimia..Pretreatment fisika bertujuan untuk membersihkan permukaan substrat yang akan dilapisi secara fisik/mekanik dan menghaluskan permukaan benda kerja, sementara pretreatment kimia bertujuan untuk membersihkan permukaan substrat secara kimiawi serta mengaktifkan permukaan substrat yang akan dilapisi. Prosedur-prosedur pembersihan (cleaning) harus didasarkan pada pengetahuan tentang sifat-sifat masing-masing logam yang akan dibersihkan, serta pengetahuan tentang kotoran yang akan dihilangkan. Sehingga pada kasus-kasus tertentu praktek cleaning menyimpang dari prinsip-prinsip umum, dan beberapa logam tertentu mempunyai standar cleaning sendiri yang berbeda dengan logam lainnya (ASTM B322-85, Reapproved 1994).