Nama : Qurratul Ain N. N. NPM : 1006660245
APLIKASI ELECTROLESS & THERMAL SPRAY COATING
Electroless merupakan proses plating yang tidak menggunakan listrik dalam proses pelapisannya. Pelapisan yang terjadi karena adanya reaksi oksidasi dan reduksi pada permukaan barang, sehingga terbentuk lapisan logam yang berasal dari garam logam tersebut. Karena tidak menggunakan bantuan arus listrik dalam pertukaran electron, proses pelapisan yang terjadi berjalan lebih lambat, sehingga untuk mempercepat pelapisan, temperature proses harus tinggi, bisa mencapai 90 oCelcius. Reaksi redoks ini adalah reaksi yang biasa, hanya istimewanya terjadi antar 2 lapisan PCB (Printed Circuit Board) atas dan bawah. Hubungan antar satu circuit dengan circuit lainnya yang berbeda lapisan (dihubungkan) oleh lubang(hole) yang dilakukan dengan menggunakan proses yang namanya electroless (tanpa aliran listrik). Jadi lapisan satu (atas) dan lapisan lainnya (bawah) dihubungkan oleh penghantar (tembaga) dengan proses electroless tersebut. Biasanya menggunakan katalis palladium.
Gambar 1. Prinsip umum electroless coating
Logam yang biasanya digunakan untuk electroless adalah nikel, tembaga, dan emas. Elektroless nikel (ENi) merupakan proses otokatalitik yaitu terjadinya endapan yang kontinu karena reduksi kimia dari ion nikel yang berasal dari dalam larutan dengan bantuan zat reduktor yang juga terkandung di dalam larutan. Karena reaksi terjadi pada
antar-muka dari larutan dan permukaan yang katalitik, maka ada dua kondisi yang harus depenuhi, yaitu : 1.
Antar muka harus bersifat katalitik yang aktif agar oksidasi dapat terjadi
2.
Reaktan harus leluasa bermigrasi agar reaksi berjalan kontinu dan berpropagasi sendiri. Salah satu keunggulan lapisan hasil elektroles bila dibandingkan dengan lapisan
hasil eleklroplating adalah lapisan elektroles memiliki ketebalan yang serba sama di setiap bagian permukaan dengan bentuk dan geometri yang kompleks. Memiliki sifatsifat fisik mupun mekanik yang sangat baik antara lain ketahanan korosi yang tinggi, ketahanan aus, kekerasan permukaan, sifat magnetik, dan tahanan listrik (electrical resistivity). Proses ENi dapat dilakukan pada beberapa jenis logam dasar, misal baja karbon, baja lunak, baja tahan karat, aluminium, tembaga dan paduannya bahkan bisa juga dilakukan pada plastik. Aplikasi produk ENi antara lain pada industri elektronika, komputer, otomotif, kimia, dan masih banyak lagi. Berikut ini adalah beberapa contoh produk yang memanfaatkan lapisan ENi :
Diferential pinion shaft
Piston rem baja
Silinder roda
Magnetic data storage computer
Aluminium disc memory electronic
Konektor aluminium
Di bawah ini adalah diagram prosentase penggunaan ENi untuk berbagai bidang. Sebagian besar ENi digunakan untuk melapisi bahan komputer, alat-alat elektronik, dan otomotif.
Hasil Lapisan pada Electroless Nickel bukan berupa lapisan Nickel murni, melainkan berupa alloy. Adapun jenis alloynya tergantung pada jenis pereduksinya. Bila menggunakan sodium hypophosphite, maka terbentuk alloy Phosphorus-Nickel (3 – 5 % Phosphorus), dan bila menggunakan Sodium Borohydrate atau Amine Borane terbentuk alloy Boron-Nickel (5 – 7 % Boron). Keunggulan Electroless Nickel dibandingkan Electroplating Nickel, adalah lapisan yang terbentuk merata di semua permukaan, dan lapisan yang terbetuk lebih ductile (lemas). Makin tinggi temperature proses electroless nickel, semakin ulet lapisan yang terbentuk. Proses Electroless Nickel ada yang menggunakan Brightener untuk menghasilkan lapisan yang kilap. Tapi untuk electroless nickel yang digunakan dalam Plating Plastik umumnya tidak kilap dan dalam suhu ruangan, karena hanya digunakan sebagai lapisan awal, untuk kilapnya menggunakan acid copper. Larutan electroless nickel lebih stabil dibandingkan larutan electroless copper, oleh sebab itu banyak digunakan dalam chrome plastic atau chrome aluminium. Kemudian lapisan phosphorus-nickel dengan proses lebih lanjut dapat menghasilkan lapisan ultra black nickel yang mempunyai daya absorbs panas matahari yang sangat tinggi, sehingga bisa digunakan untuk melapisi pipa tembaga dari solar water heater.
Thermal spray coating adalah suatu proses di mana
bahan dalam bentuk serbuk atau kawat logam dan nonlogam dideposisikan dalam kondisi cair atau setengah cair pada suatu permukaan yang telah disiapkan sebelumnya.
Material
menggunakan
semburan
yang gas
telah
diatomisasi
membentuk
deposit
tersebut menghasilkan lapisan dengan tebal beberapa micron sampai beberapa milimeter. Lapisan material yang dihasilkan akan mempunyai sifat mekanis melebihi material logam dasarnya. Thermal spray
dapat digambarkan
sebagai gabungan/kombinasi antara pemanfaatan energi panas untuk pemanasan atau peleburan dan energi kinetik untuk mengalirkan dan mendispersikan leburan atau lelehan yang diarahkan ke permukaan benda kerja. Energi panas dapat dihasilkan secara kimiawi , pembakaran bahan bakar dan oksigen, Listrik ataupun dari radiasi. Sumber energi kinetik yang compatible dengan thermal spray adalah gas jet. Gas jet dapat digunakan sebagai pemanas dan atau mempercepat lelehan. JENIS-JENIS THERMAL SPRAY Berdasarkan sumber panas yang dipakai dibagi menjadi : 1. Combustion : Yaitu sumber panas yang dipakai dihasilkan dari pembakaran bahan bakar dengan oksigen. Bahan tambahnya bisa berupa wire ( kawat ) dan powder. 2. Plasma : Yaitu sumber panas yang dipakai kombinasi dari pembakaran bahan bakar dan oksigen dengan plasma. Plasma adalah gas yang luminous dengan derajad pengantar arus dan kapasitas termis yang tinggi, yang dapat menampung temperatur jauh diatas 5000oC. Plasma pada hakekatnya terdiri dari molekul-moklekul, elektronelektron dan berbagai ion sebagai hasil pemecahan atom atau molekul.Elektron yang sangat gesit itu dipercepat dengan kenaikan tegangan didalam berkas nyala plasma, sehingga memberikan sebagian tenaganya sewaktu terjadi tumburan dengan atomatom gas, sehingga temperatur gas dapat naik hingga mencapai 10.000 o C hingga 20.000o C 3. Arc spray : Yaitu sumber panasnya dari energi listrik. Bahan tambahnya berupa wire. Arus listrik yang dipakai yaitu arus searah (DC) dengan tegangan 30 V – 50 V, besarnya arus tergantung dari diameter wire yang dipakai 100 A hingga 300 A. Prinsip kerja arc spray yaitu dengan mengkonsletkan wire (Kawat) yang disambung kekutub (+) dengan wire yang disambung kekutub (-) di gun , sehingga timbul hubungan pendek
yang mengakibatkan melelehnya wire tersebut, bersamaan itu disemprotkan angin bertekanan, dan hal ini berlangsung secara terus menerus. Berdasarkan Kecepatan partikelnya di bagi menjadi :
Low Velocity : Kecepatan partikelnya 50-100 m/dtk
High velocity : atau sering disingkat HVOF (High velocity oxyfuel ), yang kecepatan partikelnya bisa mencapai 200-1000 m/dtk
KEUNTUNGAN & APLIKASI THERMAL SPRAY Thermal spray coating merupakan salah satu teknik yang saat ini banyak digunakan
untuk rekayasa permukaan yang berfungsi baik sebagai proteksi permukaan dan pengembangan bahan tingkat lanjut. Keuntungan dari proses ini adalah : 1) Dibandingkan dengan proses lainnya seperti PVD ( Physical Vapour Deposition ), CVD (Chemical Vapour Deposition), Brazing , Clading dan Electroplating adalah laju deposisi yang tinggi, dapat dilakukan pada kondisi atmosfer, beragam jenis bahan dapat dideposisikan dengan mudah sesuai dengan aplikasi yang diinginkan 2) Lebih ramah lingkungan karena Thermal spray coating tidak memiliki limbah buangan yang berbahaya pada lingkungan seperti pada hard chrome. 3) Tidak menimbulkan bending / kebengkokan atau menimbulkan kerusakan ditempat lain. 4) Thermal spray dapat diaplikasikan untuk perlindungan korosi yang diakibatkan dari oksidasi. Hal ini dapat diaplikasikan di konstruksi-konstruksi yang berada di pinggir laut, diatas rik yang mana tempat – tempat tersebut sangat potensial terjadinya korosi, material yang umum dipakai yaitu Alluminium dan zinc. Dengan metal spray alluminium atau zinc, life time dari anti korosi ini jauh lebih lama dibanding dengan coating cat biasa, hal ini akan mengurangi cost perawatan konstruksi.
Proses Thermal spray coating secara umum melindungi logam dasar pada kondisi lingkungan dengan tingkat merusak yang tinggi. Proses ini telah digunakan secara luas pada aplikasi industri seperti : industri logam, kertas dan pulp, printing (termasuk offset dan flexographic), industri kimia dan petrokimia, tekstil, otomotif dan transportasi, industri pengoahan makanan, elektronik, medikal, pembangkit energi/listrik, hingga luar angkasa. Setiap jenis coating yang dipilih diharapkan dapat memiliki satu atau beberapa
fungsi, seperti : ketahanan aus ( wear resistance), ketahanan panas atau oksidasi ( heat or oxidation resistance ), ketahanan korosi, ketahanan terhadap konduktivitas elektrik, dan
restorasi dimensi. Proses Thermal spray dapat dikelompokkan dalam suatu grup yang terdiri dari beberapa proses di mana serbuk atau kawat logam dideposisikan pada suatu permukaan dengan menggunakan sumber panas berupa energi listrik atau energi kimia.
Pemilihan
proses thermal spray didasarkan kepada aplikasi yang akan digunakan. Sebagai contoh untuk aplikasi anti korosi, proses yang paling tepat adalah dengan menggunakan arc spraying sebab material yang akan dideposisi adalah metallic coating yang akan memiliki melting temperature yang rendah. Pertimbangan lain adalah kemudahan dalam operasi. Jenis-jenis Material Coating :
Alumunium – Zinc
Cooper – Stainlles
Ceramic Oxide - Tunsten Carbide
Chrome Steel – Babbit
Nickel
Referensi : http://isjd.pdii.lipi.go.id/index.php/Search.html?act=tampil&id=58217&idc=7 http://www.freepatentsonline.com/6638564.html http://www.memsnet.org/mems/processes/deposition.html http://www.metalindoabadi.com/category/artikel/electroless-plating-artikel/ http://www.mail-archive.com/
[email protected]/msg14692.html http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353809002541 https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:3To74qRi_1cJ:elib.pdii.lipi.go.id/katalog/in dex.php/searchkatalog/downloadDatabyId/7032/7032.pdf+prinsip+thermal+spray+adalah &hl=en&gl=id&pid=bl&srcid=ADGEESh1Ayp4SjGr5BqDhjSK9jsjd8IjfSboushNwOUj6YR1oA8qofJfS-ldBKZd2y1LiCQzbR-
Jka54HZAFd6C2a5kFYcbZupDv6nhCfF6psIEemNIN5OAcHEWUgw6N7MOoWwQxqL0&si g=AHIEtbTk94An9B8V7s2dsvhyQsWWbd3OPQ
