6 Pelapisan Seng

PELAPISAN SENG

Abrianto Akuan, Ir., MT.
Teknik Metalurgi - UNJANI

Teknik Metalurgi-UNJANI 1

Karakteristik :
• Seng bersifat anodik terhadap besi & baja, oleh karena itu dapat
menjadi lapisan protektif dengan ketebalan antara 7 to 15 mikron
(0.3 to 0.5 mil) setara dengan ketebalan lapisan nikel atau lapisan
katodik lainnya.
• Jika dibandingkan dengan logam lain adalah pelapisan seng relatif
murah dan dapat diterapkan di/dalam barrel, tangki/tank, atau
fasilitas proses pelapisan kontinyu.
• Proses pelapisan seng dilakukan dengan menggunakan listrik, dan
terlihat abu-abu setelah pelapisan. Untuk menghasilkan lapisan
seng yang terang sebagai lapisan dekoratif, maka sesudah proses
pelapisan (plating) diberikan suatu lapisan konversi (kromatasi) atau
pernis bening (atau keduanya).
• Lapisan seng, walaupun lebih tidak tahan lama dibandingkan
lapisan nikel, tetapi cukup memberikan suatu perlindungan terhadap
karat (korosi) dan biaya proses yang jauh lebih murah.


Jenis Larutan :
Pelapisan seng komersial, dapat
menggunakan sistem larutan yang cukup
berbeda, yaitu:
• larutan sianida
• larutan alkalin non sianida
• dan larutan asamklorid.


Larutan Seng Sianida
Larutan seng sianida, dibagi menjadi empat
klasifikasi yang berbasis pada sianida, yaitu:
• Larutan seng sianida reguler
• Larutan midcyanide atau larutan dengan
konsentrasi sianida, medium
• Larutan sianida-rendah
• dan latutan seng Microcyanide

Tabel 1 menunjukkan komposisi umum dan
syarat-syarat operasi untuk sistem ini.

Tabel 1. Komposisi dan prameter operasi dari larutan seng sianida


Lanjutan

Note: Cathode current density: limiting 0.002 to 25
A/dm2 (0.02 to 250 A/ft2); average barrel 0.6 A/dm2
(6 A/ft2); average rack 2.0 to 5 A/dm2 (20 to 50
ft2). Bath voltage: 3 to 6 V, rack; 12 to 25 V, barrel.
(a) Operating temperature: 29 °C (84 °F) optimum; range of 21 to 40 °C (69 to 105 °F).
(b) Operating temperature: 29 °C (84 °F) optimum; range of 21 to 40 °C (69 to 105 °F).
(c) Operating temperature: 27 °C (79 °F) optimum; range of 21 to 35 °C (69 to 94 °F).
(d) Operating temperature: 27 °C (79 °F) optimum; range of 21 to 35 °C (69 to 94 °F).
(e) Zinc oxide.
(f) Dissolve zinc anodes in solution until desired concentration of zinc metal is obtained.
(g) As specified

Standar Larutan Seng Sianida
• Perlu pembersihan permukaan yang lebih baik dari pada sistem lain.
• Larutan seng Sianida adalah benar-benar fleksibel, dan berbagai macam komposisi
larutan dapat memenuhi persyaratan pelapisan seng. Sistem larutan seng sianida
tidak bersifat merusak ke/pada peralatan, sehingga tangki/tank dan keranjang anoda
yang terbuat dari baja dapat digunakan untuk sistim larutan ini, pada hakekatnya
dapat mengurangi investasi awal pabrik.
• Sistem sianida juga mempunyai sejumlah kerugian, mencakup tingkat keracunan.
(dengan kekecualian larutan perak atau cadmium sianida), larutan seng sianida
standar yang berisi 90 g/L (12 oz/gal) dari total sodium sianida merupakan larutan
yang berpotensi paling beracun dalam industri pelapisan. Bahaya terhadap
kesehatan dari larutan sianida konsentrasi tinggi ini memerlukan biaya tambahan
dalam memperlakukan limbah sianida, sehingga alasan primer inilah untuk
menggunakan larutan sianida dengan konsentrasi lebih rendah atau diganti dengan
menggunakan larutan non sianida atau asam, walaupun teknologi untuk penanganan
limbah larutan sianida sangat telah berkembang, tetapi memerlukan biaya untuk awal
penanganan pabrik mungkin saja lebih besar dari biaya instalasi proses
pelapisannya.
• Kerugian Lain adalah konduktivitas larutan yang relatif lebih rendah. Konduktivitas
larutan sianida pada hakekatnya lebih rendah dari larutan asam.
• Efisiensi proses pelapisan dari sistem sianida, sangat bervariasi tergantung pada
beberapa faktor-faktor seperti temperatur larutan, konsentrasi sianida, dan kerapatan
arus. Di/dalam instalasi proses sistim barrel, kerapatan arusnya sampai dengan 2.5
A/dm2 (25 A/ft2) dengan efisiensi dapat mencapai 75 sampai 90%. Di/dalam instalasi
proses sistim rak, efisiensinya di bawah 50% pada kerapatan arus di atas 6 A/dm2
(60 A/ft2).


Larutan Seng Midcyanide
Larutan sianida standar menghasilkan throwing and covering power
yang baik sekali. Kemampuan larutan melapisi bahan pada
kerapatan arus yang sangat rendah adalah lebih baik dari sistim
larutan seng lainnya. Kemampuan ini tergantung pada komposisi
larutan, temperatur, logam dasar (jenis bahan), dan penggunaan
aditip. Konsentrasi jenis larutan ini ditunjukkan pada tabel 1.
Karakteristik penyepuhan dari larutan midcyanide dan larutan
sianida reguler, pada kenyataannya adalah sama. Kelemahan Satu-
satunya dari larutan midcyanide ini dibandingkan dengan larutan
standar, adalah toleransi terhadap pengotor yang sangat rendah
dan preparasi permukaan yang harus sangat baik. Kelemahan ini
adalah jarang ditemui dalam praktek di pabrik. Lebih besar proses
pembilasan, pada hakekatnya adalah lebih sedikit dragout, dan
menghemat persiapan larutan, biaya pemeliharaan, dan biaya
proses sehingga menjadi keunggulan dari jenis larutan ini.


Larutan Seng Low-cyanide
• Dioperasikan pada kira-kira 6 sampai 12 g/L (0.68 sampai 1.36 oz/gal)
sianida sodium dan logam seng. Larutan ini karakteristiknya berbeda
dengan jenis midcyanide dan sianida standar. Aditip, secara normal
digunakan di/dalam larutan reguler dan sianida midstrength, tetapi tidak
berfungsi dengan baik pada larutan sianida rendah, sehingga brighteners
untuk larutan Sianida-rendah menggunakan brightener khusus.
• Larutan seng sianida rendah, lebih sensitif temperatur dibandingkan larutan
reguler atau midcyanide. Efisiensi larutan jenis ini adalah sama dengan
larutan sianida reguler pada awalnya, tetapi itu cenderung menyebabkan
pengelupasan (terutama pada/di kerapatan arus yang lebih tinggi). Jenis
larutan ini memiliki throwing power and covering power yang sedikit lebih
rendah dibandingkan dengan larutan midcyanide standar. Larutan
lowcyanide lebih tidak sensitif terhadap pengotor dibandingkan larutan
standar atau midcyanide. Pengotor dari logam lebih banyak tidak larut pada
larutan dengan konsentrasi sianida yang lebih rendah. Larutan jenis ini
banyak digunakan secara ekstensif untuk proses pelapisan seng sistim rak
barang-barang kawat. Tidak seperti sistem sianida lain, larutan sianida-
rendah tidak sensitif terhadap penambahan sulfida untuk mengurangi
pengotor bahkan dapat mengurangi kecerahan lapisan dan kecepatan
proses pelapisan.


Larutan Seng Microcyanide
secara esensial merupakan larutan seng
alkalin noncyanide. Proses pelapisan seng
dengan lmenggunakan larutan alkalin ini
relatif cukup sulit, sehingga ditambahkan
sedikit sianida minimal 1.0 g/L (0.13
oz/gal), sebagai suatu aditip yang dapat
meningkat kecerahan hasil lapisan.
Bagaimanapun, itu bertujuan untuk dapat
meniadakan atau sepenuhnya meng-
eliminasi sianida.

Preparation of Cyanide Zinc Baths
Bath may be prepared with cyanide zinc liquid concentrates that are diluted with water, and to which
sodium hydroxide is normally added, or they may be prepared as follows:

• 1. Fill the makeup and/or plating tank approximately two-thirds full of tap water.
• 2. Slowly stir in the required amount of sodium hydroxide.
• 3. Add the required amount of sodium cyanide and mix until dissolved.
• 4. Prepare a slurry of the required amount of zinc oxide or zinc cyanide and slowly add to the
bath. Mix until completely dissolved. Instead of zinc salts, the bath may be charged with steel
baskets of zinc anode balls that are allowed to dissolve into the solution until the desired metal
content is reached.
• 5. Add an initial 15 g/L (2.0 oz/gal) sodium carbonate for rack plating baths.
• 6. Add approximately 0.25 to 0.50 g/L (0.03 to 0.06 oz/gal) of sodium polysulfide or zinc purifier for
regular and midcyanide baths.
• 7. Run plating test panels and add the necessary amount of brightener to the bath. If a satisfactory
deposit is obtained, place anodes for production.

Zinc baths prepared from impure zinc salts may require treatment with zinc dust and/or low-current-
density dummying (the process of plating out bath impurities). Zinc dust should be added at the
rate of 2 g/L (0.26 oz/gal) and the bath should be agitated for about 1 h. After settling, the bath
should be filtered into the plating tank. Dummying is preferably done on steel cathode sheets at
low current densities of 0.2 to 0.3 A/dm2 (2 to 3 A/ft2) for 12 to 24 h.


Alkaline Noncyanide Baths
• Alkaline noncyanide baths are a logical
development in the effort to produce a
relatively nontoxic, cyanide-free zinc
electrolyte. Approximately 15 to 20% of
zinc plated at present is deposited from
these baths.


Table 2 Komposisi & parameter proses dari larutan seng alkaline noncyanide

(a) Operating conditions: temperature, 27 °C (81 °F)
optimum; cathode current density, 0.6 A/dm2 (6 A/ft2);
bath voltages, 3 to 6 rack.
(b) Operating conditions: temperature, 21 to 35 °C (69
to 94 °F) range; cathode current density, 2.0 to 4.0
A/dm2 (20 to 40 A/ft2); bath voltages, 12 to 18
barrel.
(c) As specified

Larutan alkalin noncyanide relatif murah proses & pemeliharaannya. Larutan ini menggunakan logam
seng: 7.5 sampai 12 g/L (1.0 sampai 1.6 oz/gal) digunakan pada3 A/dm2 (30 A/ft2) yang dapat
menghasilkan suatu lapisan seng yang terang/cerah dengan efisiensi kira-kira 80%, seperti yang
diperlihatkan pada Gambar. 1. Jika konsentrasi logam turun hingga 2 g/L (0.26 oz/gal), maka efisiensi
turun sampai dibawah 60% pada kerapatan arus ini. Meningkatnya konsentrasi logam hingga di atas 17
g/L (2.3 oz/gal) akan menghasilkan lapisan berwarna abu-abu dop dan tidak rata, rapat arus menurun;
sehingga, penambahan aditip perlu dilakukan untuk menyelesaikan masalah ini. Meningkatkan
konsentrasi hidroksida sodium akan meningkatkan efisiensi, seperti diperlihatkan pada Gambar. 2. Jika,
konsentrasi yang terlalu tinggi maka akan menyebabkan penumpukkan lapisan pada daerah sudut atau
sisi. Noncyanide Alkalin seng adalah satu larutan yangrelatif praktis.


Gambar. 1 Effisiensi arus pada katoda
katoda sebagai fungsi dari konsenrasi logam
seng dari larutan seng alkalin noncyanide.
NaOH, 80 g/L (11oz/gal); Na2CO3, 15 g/L (2
oz/gal)


Gambar. 2 Pengaruh konsentrasi logam seng &
sodium hidroksida terhadap efisiensi katoda dari larutan
noncyanide. Temperature: 26 °C (77 °F). : Lingk-7.5 g/L
(1 oz/gal) Zn, 75 g/L (10 oz/gal) NaOH; •: 7.5 g/L (1.0
oz/gal) Zn, 150 g/L (20 oz/gal) NaOH; Segitiga
Kosong- 11 g/L (1.5 oz/gal) Zn, 110 g/L (15 oz/gal)
NaOH; Segitiga Pejal- 15 g/L (2.0 oz/gal) Zn, 150 g/L
(20 oz/gal) NaOH; Segi Empat 11 g/L (1.5 oz/gal) Zn,
150 g/L (20 oz/gal) NaOH.


Temperatur
Larutan seng Sianida dapat dioperasikan pada temperatur 12 sampai 55 °C (54
sampai 130 °F), pemakaian umum adalah antara 23 sampai 32 °C (73
sampai 90 °F). Temperatur operasi ini diberikan tergantung pada jenis
benda kerja, permukaan akhir yang diinginkan dan karakteristik larutannya.
Temperatur larutan sangat berpengaruh dalam sistem seng sianida,
sehingga temperatur optimum perlu ditentukan. Pengaruh meningkatnya
temperatur Larutan:
 Meningkatkan efisiensi katode
 Meningkatkan konduktivitas larutan
 Meningkatkan karat (korosi) pada anoda
 Menghasilkanlapisan yang buram
 Mengurangi daya liput (covering power)
 Mengurangi throwing power
 Meningkatkan penguraian sianida dan agen penambahan

Menurunkan temperatur larutan akan mempunyai efek kebalikan.
Mengoperasikan larutan pada temperatur yang relatif tinggi, akan
memberikan konduktivitas dan efisiensi pelapisan yang optimum.


Effisiensi Arus
Pada proses pelapisan dengan larutan seng sianida sistim
barrel, effisiensi arusnya bervariasi antara 75 dan 93%,
tergantung pada temperatur dan kerapatan arus. Pada
sistim rak efisiensi arusnya akan sangat bervariasi pada
kerapatan arus yang relatif tinggi, terutama di atas 3
A/dm2 (30 A/ft2). Pengaruh adari konsentrasi logam
seng, hidroksida sodium, dan perbandingan cyanide-
seng terhadap efisiensi adalah diperlihatkan pada
Gambar. 3. Umumnya, effisiensi kira-kira 90% pada 2.5
A/dm2 (25 A/ft2) 50% pada 5 A/dm2 (50 A/ft2).
Peningkatan efisiensi dapat diperoleh dengan
menggunakan Larutan dengan konsentrasi sianida yang
lebih tinggi; tetapi, hal ini dapat menyebabkan
rendahnya throwing power dari larutan, konsumsi
brightener lebih tinggi, biaya operasional lebih tinggi,
dan berbagai kesulitan pemeliharaan larutan.

Gambar. 3 Pengaruh komposisi larutan & rapat arus terhadap effisiensi dari larutan plating seng
sianida.
(a) Pengaruh dari rasio NaCN/Zn. 60 g/L (8 oz/gal) Zn (CN); 17.5 sampai 43.7 g/L (2.33 sampai 5.82
oz/gal) NaCN; 75.2 g/L (10 oz/gal) NaOH; Rasio 2.0-sampai-1 sampai 2.75-sampai-1 Rasio dari
NaCN terhadap seng. Temperatur: 30 °C (86 °F).
(b) Pengaruh konsentrasi logam seng. 60.1, 75.2, dan 90.2 g/L (8, 10, dan 12 oz/gal) Zn (CN); 43.7,
54.6, dan 65.5 g/L (5.82, 7.27, dan 8.72 oz/gal) NaCN; 75.2 g/L (10 oz/gal) NaOH; 2.75-sampai-1
rasio dari NaCN terhadap seng. Temperatur: 30 °C (86 °F).
(c) Pengaruh dari konsentrasi NaOH. 60.1 g/L (8 oz/gal) Zn(CN); 43.6 g/L (5.8 oz/gal) NaCN; 150.4
dan 75.2 g/L (20 and 10 oz/gal) NaOH; 2.75-sampai-1 rasio dari NaCN terhadap seng.
Temperatur: 30 °C (86 °F)

Larutan Asam
Larutan seng asam berbasis pada seng klorid yang saat ini 40 sampai 50%
dipergunakan di seluruh dunia. Komposisi dan parameter proses dari
larutan seng Asam ditunjukkan pada tabel 5. keuntungan dari jenis larutan
ini adalah:
 Merupakan satu-satunya larutan seng yang memiliki kemampuan untuk
menghasilkan lapisan dengan tingkat kecerahan cukup baik dan paling
brilian.
 Dapat diterapkan pada jenis bahan besi cor, besi malleable, dan komponen
yang di-carbonitrided, yang akan cukup sulit atau mustahil dilakukan
dengan menggunakan larutan alkalin.
 Mempunyai konduktivitas yang jauh lebih tinggi dibandingkan larutan
alkalin, sehingga lebih effisien.
 Efisiensi larutan mencapai 95 sampai 98%, secara normal jauh lebih tinggi
dibandingkan larutan sianida atau proses alkalin, terutama pada kerapatan
arus yang lebih tinggi, seperti diperlihatkan pada Gambar. 5.
 Penggetasan hidrogen lebih rendah dibandingkan dengan jenis larutan
seng lainnya, karena efisiensi arusnya relatif tinggi.
 Prosedur-prosedur penanganan limbahnya lebih rendah, hanya terutama
pada netralisasi pada pH 8.5 sampai 9, dan pegendapan logam seng jika
diperlukan.
Pengaruh negatif dari larutani asam chloride adalah larutan asam klorid adalah bersifat
korosif. Semua peralatan yang berhubungan dengan larutan, seperti tangki/tank dan
lainnya, harus dilapisi dengan bahan anti-karat.

Tabel 5 Komposisi & parameter operasi dari larutan seng asam chloride


(a) Carrier and primary
brighteners for acid chloride are
proprietary, and exact
recommendations of
manufacturer should be
followed. Values given are
representative.


Gambar. 5 Perbandingan effisiensi
arus dari larutan plating seng


Sejumlah larutan seng berbasis seng sulfate dan seng fluoborate banyak
digunakan terutama untuk proses pelapisan seng produksi tinggi, pelapisan
kontinyu dari kawat dan batang. Tabel 6 memperlihatkan komposisi dan kondisi
operasi dari beberapa larutan seng fluoborate dan sulfate.

Tabel 6 Komposisi dan parameter operasi dari larutan Seng Fluoborate dan sulfate

(a) At room temperature; 3.5 to 4 pH; at 20 to 60
A/dm2 (200 to 600 A/ft2).
(b) At 30 to 52 °C (85 to 125 °F); 3 to 4 pH; at 10
to 60 A/dm2 (100 to 600 A/ft2).
(c) As needed


Parameter :
Pengadukkan (agitasi), direkomendasikan
dalam pemakaian larutan asam klorid untuk
mencapai kerapatan arus operasi yang
praktis. Sirkulasi larutan, direkomendasikan
dalam proses pelapisan sistim barrel. Pada
sistim rak, sirkulasi larutan biasanya
terpenuhi oleh adanya filter. Pengadukkan ini
dapat dilakukan melalui tiupan udara.


Pengontrolan Temperatur dalam larutan asam cukup
diperlukan dibandingkan dalam larutan seng sianida,
sehingga pendinginan harus disediakan untuk
mempertahankan temperatur larutannya tetap sesuai
dengan rekomendasi, yaitu biasanya 35 °C (95 °F).
Mengoperasikan larutan asam klorid di atas temperatur
yang direkomendasikan dapat menyebabkan kecerahan
lapisannya menjadi rendah. Ketika larutan asam mencapai
temperatur yang cukup panas, maka aditip perlu segera
dalam larutan untuk menghindari perubahan larutan seperti
susu atau berawan yang menyebabkan ketidakseimbangan
larutan. Sebaliknya, temperatur rendah, biasanya di bawah
21 °C (70 °F), menyebabkan larutan meng-kristal dan
menyebabkan aditip organik memisahkan diri ke luar dari
larutan.


Effisiensi Arus Katoda. Larutan seng
asam klorid menghasilkan efisiensi arus
katode yang tinggi seperti diperlihatkan
pada Gambar. 5, efisiensi arus katode
rata-rata untuk larutan ini adalah kira-kira
95 sampai 98%. Tidak ada larutan seng
lainnya yang benar-benar berefisiensi
tinggi pada kerapatan arus tinggi yang
dapat meningkatkan produktivitas 15
sampai 50%, di atas itu dapat diperoleh
dengan larutan sianida. Dalam sistim
barrel, beban arus bisa berlipat ganda.

Pengontrolan pH pada larutan seng asam
biasanya dimonitor sehari-hari. Metoda
Elektrometris adalah dengan
menggunakan kertas pengujian. pH
diturunkan dengan penambahan larutan
asam hidroklorik; ketika memerlukan, pH
ditingkatkan dengan penambahan kalium
atau ammonium hidroksida.


Pencemaran larutan oleh unsur besi adalah suatu masalah
umum pada larutan seng asam klorid. Pencemaran oleh
besi biasanya tampak sebagai endapan gelap pada
lapisan dengan kerapatan arus tinggi; di/dalam sistim
barrel akan tampak sebagai bintik hitam pada lapisan.
Penghilangan pengotor besi dalam larutan asam klorid
dilakukan dengan cara mengoksidasi besi dengan
menambahkan hidrogen peroksida pada larutan,
biasanya kira-kira 10 mL (0.34 fl oz) . 30% peroksida
hidrogen harus digunakan untuk setiap 100 L (26.4 gal.)
dari larutan. Penurunan konsentrasi peroksida adalah
dengan penambahan 4 sampai 5 air. Kalium
permanganat dapat digunakan sebagai pengganti
peroksida. Endapan besi hidroksida disaring dengan
menggunaka filter 15 mikron (0.6 mil) atau filter yang
lebih kecil lagi.


Tabel 8 Perkiraan umur pakai komponen yang
dilapis seng pada berbagai kondisi lingkungan


Tabel 9 Applikasi dari plating seng pada ketebalan 7 sampai 13 mikron (0.3 sampai 0.5 mil)

(a) Chromated after plating.
(b) Chromated after plating; some parts dyed and
lacquered.
(c) Bright chromated after plating.
(d) Chromated, clear or colored, after plating.
(e) Dipped in 0.5% HNO3 or chromated after plating


6 Pelapisan Seng

More Related Content

What's hot

Viewers also liked

More from Abrianto Akuan

Recently uploaded

6 Pelapisan Seng