PELAPISAN LOGAM
5.3 Pelapisan Dekoratif-Protektif
Pelapisan yang umum di masyarakat adalah pelapisan melalui nikel, dikenal sebagai vernikel, dan khrom, dikenal sebagai verkrom. Hasilnya, barang garapan akan menjadi lebih indah, memikat, berkilau, dan lebih awet.
Yang banyak dimanfaatkan adalah untuk pelapisan dekoratif-protektif ini adalah tembaga, nikel, dan khrom.
Pelapisan Tembaga
Tembaga sudah dikenal oleh manusia sejak zaman prasejarah. Sekarang logam ini banyak digunakan untuk peralatan listrik, bangunan, alat industri, kendaraan bermotor, dan komunikasi. Alloy yang utama adalah perunggu, kuningan, aluminium-kuningan, dan tembaga-berillium.
Tembaga bersifat lunak, ulet, dan liat. Tidak terlalu teroksidasi di udara terbuka, dan kalaupun terjadi, ia akan membentuk lapisan hijau di permukaannya. Reaksinya dengan sulfida membentuk tarnish yang menyulitkan untuk disolder, sehingga pada peralatan komunikasi, tembaga masih sering dipalt dengan timah atau timah-timbal. Tembaga memiliki dua macam senyawa, kupro atau tembaga (I) dan kupri atau tembaga (II). Tembaga (I) hanya larut di dalam air bila dalam keadaan terkompleks dengan ligan sianida, amonia, khlorida, ataupun asetonitril, sedangkan tembaga (II) stabil dalam larutan berair. Dibandingkan dengan besi atau seng, tembaga lebih mulia, dengan demikian akan lebih mudah diendapkan.
Plating tembaga sangat mudah dilakukan, yang terpenting adalah mencegah jangan sampai terjadi deposit-celup pada logam yang kurang mulia karena tidak melekat atau membentuk bubuk. Reaksinya adalah:
Cu2+ + M Cuo + M2+
Salah satu caranya adalah dengan mengurangi aktivitasnya, yaitu dengan mengomplekskannya, misalnya dengan sianida. Asalkan sudah terbentuk lapisan tembaga, barang yang diplat dapat dipindahkan ke bak yang lebih baik, lebih cepat, lebih cerah hasilnya, dan lebih dapat membentuk lapisan tebal seperti yang dikehendaki.
Pelapisan Nikel
Nikel merupakan unsur yang ke-24 terbanyak dalam batuan bumi.
Biasanya nikel terdapat bersama besi dan kobalt. Kegunaannya yang utama adalah untuk membentuk unsur alloy besi maupun non-besi.
Nikel bersifat ferromagnetik, namun di atas 353oC bersifat paramagnetik.
Nikel memiliki kekerasan dan kekuatan sedang, liat dan ulet, dan dengan daya hantar listrik dan termal yang baik. Pada suhu biasa nikel tidak terserang udara basah atau kering, namun di udara kotor tercemar mengalami bercak, sehingga perlu dilapisi khrom.
Senyawa nikel terutama digunakan sebagai katalis dan elektroplating.
Pada proses plating, walaupun kebanyakan nikel dari anoda, tetap perlu ditambahkan garamnya ke bak plating, misalnya nikel karbonat, nikel khlorida, nikel fluoborat, nikel sulfamat, dan nikel sulfat. Nikel amat populer dalam plating, terutama pada sistem plating tembaga-nikel-khrom atau dekoratif-protektif. Nikel terutama dilapiskan ke barang-barang seperti besi, baja, perunggu, seng, plastik, aluminium, dan magnesium, kemudian baru dilapisi lagi dengan khrom yang cukup tipis saja.
Plating Khrom
Penggunaan khrom dalam alloy, misalnya alloy besi, khromnya tidak sebagai khrom murni, cukup 75% khrom-besi dengan melebur biji khromit tanpa lakuan tambahan. Zat kimia khrom banyak digunakan untuk pigmen, industri penyamakan kulit, dan dalam industri kimia organik. Dalam lakukan logam, selain dipakai untuk plating khrom, juga digunakan untuk khromisasi, anodisasi, pelapisan ubahan khromat, pembersihan permukaan, etsa, dan pencegahan korosi.
Sifat mekanis khrom sangat peka terhadap pengotor, lakuan mekanis, ukuran butiran, dan kondisi permukaannya. Khrom relatif inert dalam berbagai kondisi lingkungan. Khrom bereaksi dengan halogen, hidrogen khlorida, dan hidrogen fluorida. Asam nitrat pekat, fosfat, khlorat dan perkhlorat akan membentuk lapisan tipis khrom yang menghasilkan kepasifan sehingga tahan korosi. Dalam larutan netral kepasifan itu terjaga, akan tetapi dalam larutan asam, harus diberi oksidator tanpa adanya asam halogen.
Ion khromo atau khrom (II) merupakan reduktor kuat. Ion heksakuo berwarna biru, dan membentuk banyak kompleks. Khrom yang paling stabil adalah khrom (III), kimianya terutama kimia koordinasi, ligannya dapat ligan
organik maupun anorganik. Konsentrasi tinggi dan pH rendah akan mendukung terbentuknya polianion, misalnya dikhromat. Dalam larutan basa, CrO3
membentuk ion khromat berwarna kuning.
Larutan asam dikhromat merupakan oksidator yang kuat:
Cr2O7= + 2H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O Eo = 1,33 volt
Dalam larutan basa, daya oksidatornya melemah:
CrO4= + 4H2O + 3e Cr(OH)3 + 5OH -Eo = - 0,13
Pada sistem bak asam khromat, walaupun efisiensi arus platingnya rendah, 10 - 25%, laju deposisi tetap besar karena rapat arus yang digunakan juga besar.
Tegangan listrik sesuai rapat arus tersebut adalah sekitar 4 - 12 volt, tergantung kepada kondisinya.
Asam khromat dalam larutan asam pekat bak plating berada kebanyakan sebagai ion dikhromat. Pada katoda setidaknya tiga reaksi berlangsung;
deposisi khrom, pengeluaran hidrogen, dan pembentukan Cr (III).
Cr2O7= + 14H+ + 12e 2Cr + 7H2O H+ + 2e H2
Cr2O7= + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O
Pengeluaran hidrogen menyedot 80 hingga 90% daya yang diberikan pada sistem, hanya sekitar 10% yang dipergunakan untuk deposisi khrom sesungguhnya.
Anoda khrom larut tak-efisien pada kondisi elektrolisis, apalagi khrom jauh lebih mahal daripada bentuk CrO3, maka dipergunakan anoda larut, yaitu timbal atau yang berkandungan 10% unsur alloy, biasanya timah, antimon, atau keduanya. Pada anoda terjadi tiga reaksi serentak; pengeluaran oksigen, oksidasi ion khromat, produksi ion timbal dioksida pada anoda. Reaksi yang terjadi adalah:
2H2O O2 + 4H+ + 4e
2Cr+ + 6H2O 2CrO3 + 12H+ + 6e Pb + 2H2O PbO2 + 4H+ + 4e
Kebanyakan daya diserap untuk pengeluaran oksigen, akan tetapi dua reaksi lain amat penting; oksidasi ulang Cr (III) pada anoda membantu menyeimbang-kan produksinya pada katoda dan menjaga tingkat Cr3+. Bagi operasi memadai bak plating khromnya, anoda timbal harus tertutup lapisan timbal dioksida.
Apabila lapisan ini hilang atau tidak terbentuk, akan terjadi timbal khromat dan anoda tidak akan menjalankan fungsinya untuk mengatur konsentrasi Cr3+.
Anoda yang tak terpakai, pelapis oksidanya akan hilang membentuk lapisan kuning timbal khromat. Bila arus dialirkan lagi, akan segera terbentuk kembali lapisan oksida. Bila tidak, atau tidak ada lapisan oksida kelabu-hitam, berarti ada yang salah, kontak ke batang yang kuran baik, atau ada hubungan pendek anoda. Lapisan timbal khromat dihilangkan dengan mengambil anoda, kemudian dibersihkan batang dan gantungannya, serta menggosoknya dengan sikat kawat.