Metal Plating Dijelaskan: Jenis, Manfaat, dan Aplikasi
Apa itu Metal Plating?
Metal Plating adalah lapisan logam tipis yang telah ditambahkan ke luar suatu bahan. Ini adalah proses pelapisan permukaan di mana logam ditetapkan pada permukaan konduktif. Plating telah dilakukan selama ratusan tahun; ini juga penting untuk teknologi modern.
Plating digunakan untuk menghias objek, untuk inhibisi korosi, untuk meningkatkan solderabilitas, untuk mengeras, untuk meningkatkan daya tahan aus, untuk mengurangi gesekan, untuk meningkatkan adhesi cat, untuk mengubah konduktivitas, untuk meningkatkan refleksi IR, untuk pelindung radiasi, dan untuk tujuan lain. Perhiasan biasanya menggunakan plating untuk memberi finishing perak atau emas.
Penyetelan tipis-film telah menatelap objek sekecil atom, oleh karena plating menemukan penggunaan dalam nanoteknologi.
Ada beberapa metode plating dan banyak variasi. Dalam satu metode, permukaan padat dicakup dengan lembar logam, dan kemudian panas dan tekanan diterapkan untuk menyatu. Teknik plating lain termasuk electroplating, penyetelan uap di bawah vakum, dan sputter deposition. Baru-baru ini, plating sering merujuk pada penggunaan cairan. Metallizing merujuk pada pelapisan logam pada objek non-logam.
Manfaat Metal Plating
Metal plating memberikan banyak manfaat untuk produk yang terbuat dari logam dan bahan lain. Ini sebagian besar dicapai melalui electroplating, yang memerlukan arus listrik, atau melalui electroless plating, yang merupakan proses kimia autokatalitik. Teknik-teknik ini, serta beberapa lainnya, menghasilkan satu atau beberapa manfaat berikut:
Ketahanan korosi yang ditingkatkan
Daya tarik dekoratif
Solderabilitas yang ditingkatkan
Kekerasan yang ditingkatkan
Gesekan yang dikurangi
Konduktivitas yang diubah
Adhesi cat yang ditingkatkan
Penyetelan materi
Magnetisme yang ditingkatkan
Jenis Metal Plating
Ada banyak jenis metal plating seperti dijelaskan di bawah:
Electroplating
Electroless Plating
Immersion Plating
Carburizing
Physical Vapor Deposition
Plasma Spray Coating
1. Electroplating
Electroplating adalah metode plating yang paling umum. Electroplating menggunakan arus listrik untuk melarutkan partikel logam bermuatan positif (ions) dalam larutan kimia. Partikel logam bermuatan positif tertarik pada bahan yang akan diplate, yaitu sisi bermuatan negatif dari rangkaian.
Bagian atau produk yang akan diplate kemudian ditempatkan dalam larutan ini, dan partikel logam yang terlarut ditarik ke permukaan bahan. Electroplating menghasilkan lapisan yang halus, rata, dan cepat untuk bahan yang diplate, secara efektif mengubah permukaan bahan.
Ada sejumlah langkah dan proses yang dapat terlibat dalam electroplating, termasuk pembersihan, striking, electrochemical deposition, pulse electroplating, dan brush electroplating.
Efek:
Electroplating digunakan untuk memberikan lapisan pelindung, penampilan dekoratif, atau untuk mengubah properti bahan untuk rekayasa. Electroplating meningkatkan properti kimia, fisik, dan mekanis workpiece yang mempengaruhi cara ia bekerja saat diproses.
Plating workpiece dapat digunakan untuk membangun dari ukuran yang lebih kecil, membuat lebih mudah diproses, dan meningkatkan solderability, conductivity, atau reflectivity.
2. Electroless Plating
Electroless plating disebut demikian karena merupakan metode plating yang tidak menggunakan daya listrik eksternal. Electroless plating melibatkan reaksi kimia yang menginduksi reduksi atom logam.
Dalam kata lain, larutan ion logam (partikel) saat dicampur dengan agen pengurang diubah menjadi logam padat saat bersentuhan dengan logam katalis (yang memicu reaksi). Ini menghasilkan logam yang diplate dengan lapisan padat logam plating.
Efek
Electroless atau autokatalitik plating cocok untuk berbagai ukuran dan bentuk bahan dan tidak memerlukan listrik eksternal atau bak plating, yang mengurangi biaya. Namun, electroless plating lebih lambat, tidak dapat membuat plate tebal, dan lebih sulit dikontrol dibandingkan electroplating.
Metode plating autokatalitik yang paling umum adalah electroless nickel plating. Namun, plating perak, emas, dan tembaga juga dapat diterapkan dengan teknik ini.
Efek electroless plating pada produk akhir termasuk melindungi logam dasar dari korosi, meningkatkan ukuran workpiece, dan mengubah solderability, reflectivity, dan conductivity.
3. Immersion Plating
Immersion plating melibatkan merendam satu logam ke dalam larutan ion logam dari logam yang lebih mulia. Ion dari logam yang lebih mulia lebih stabil, dan oleh karena itu ada ‘tarik’ alami untuk memindahkan ion logam permukaan dari logam yang kurang mulia dengan lapisan tipis ion logam yang lebih mulia.
Immersion plating adalah proses yang lebih lambat, dan hanya dapat digunakan untuk plating logam yang kurang mulia dengan logam yang lebih mulia. Logam yang lebih mulia adalah logam yang kimiawi iners. Misalnya, emas, platinum, atau perak.
Efek
Immersion plating menghasilkan hanya cakupan tipis plating, setelah titik tersebut proses plating akan berhenti. Immersion plating juga tampaknya memiliki kualitas adhesi yang lebih buruk, di mana plating tidak ‘menempel’ sekuat pada logam dasar.
Efek immersion plating pada produk akhir termasuk ketahanan korosi yang ditingkatkan, konduktivitas listrik yang diubah, penampilan yang berubah, kekerasan yang lebih besar, toleransi torsi, dan kemampuan ikatan yang dimodifikasi.
4. Carburizing
Juga dikenal sebagai case hardening, carburizing adalah proses treatment panas yang menghasilkan permukaan tahan aus sambil mempertahankan kekuatan inti. Biasanya diterapkan pada baja karbon rendah setelah pemesinan, serta gigi, bearing, dll. yang berukuran tinggi.
Carburizing cocok untuk bentuk kompleks dari bahan dengan biaya rendah yang dapat diproses dengan mudah untuk memberikan permukaan yang sangat keras. Proses melibatkan pemanasan bagian dalam oven gong atau oven atmosfer tertutup.
Kemudian gas carburizing (biasanya monoksida karbon tetapi juga sodium cyanide dan barium carbonate) diperkenalkan pada suhu, dengan panas dan suhu mempengaruhi kedalaman difusi karbon. Bagian kemudian atau dipendinginkan perlahan untuk quenching kemudian atau diquench langsung dalam minyak.
5. Physical Vapor Deposition (PVD)
PVD adalah keluarga proses pelapisan di mana tipis-film ditetapkan pada substrat. Dalam proses physical vapor deposition, bahan lapisan padat seperti titanium, chromium, atau aluminium diavaporasi oleh panas atau dengan bombardir ion.
Selama proses, gas reaktif seperti nitrogen diperkenalkan, membentuk senyawa dengan uap logam dan ditetapkan pada permukaan logam sebagai lapisan yang sangat tipis. Ini menghasilkan ikatan yang sangat kuat antara lapisan dan bagian logam.
Beberapa keuntungan PVD adalah; permukaan yang sangat keras dan tahan korosi, tahan suhu tinggi, dan kekuatan impak yang baik.
Ideal untuk berbagai aplikasi:
Penerbangan luar angkasa
Otomotif
Perkakas Pemotong
Medis
Senjata api
Optik
Tipis-film seperti tinted jendela, kemasan makanan
6. Plasma Spray Coating
Plasma spray coating adalah salah satu jenis plating logam yang kurang dikenal. Dalam proses plating ini, juga dikenal sebagai thermal spraying, bahan yang cair atau lunak panas dihembuskan ke permukaan untuk memberikan lapisan.
Bahan lapisan diinjeksi ke dalam nyala plasma suhu sangat tinggi (hingga 10.000 K panas), ia dengan cepat dipanaskan dan kemudian dipercepat ke kecepatan tinggi ke permukaan bagian dan dengan cepat mendingin untuk membentuk lapisan pada permukaan bagian.
Proses ini menghasilkan lapisan, biasanya untuk bahan struktural, untuk memberikan perlindungan terhadap suhu sangat tinggi, misalnya dalam manajemen panas buang asap. Ini juga memberikan resistensi terhadap korosi dan aus. Lapisan juga dapat mengubah penampilan dan properti listrik bagian.
Logam yang Digunakan dalam Plating
Zinc Plating
Zinc adalah bahan yang murah yang digunakan untuk memberikan lapisan galvanis pada banyak substrat logam. Selain di electroplate, elemen ini diterapkan melalui proses Sherardizing, dengan celupan dalam mandi cair, dan dengan pemantulan.
Dalam proses elektrolitik, atau dingin, artikel yang akan diplate disiapkan sebagai katoda dalam bak elektrolitik dari garam zinc larut bersama dengan anoda dari logam zinc. Proses ini menghasilkan lapisan zinc murni yang sangat duktil yang ketebalan dan keseragamannya dapat dikontrol secara presisi.
Proses Sherardizing digunakan untuk melapisi item perangkat keras kecil seperti baut dan paku. Item dimuat dalam tabung bersama dengan serbuk zinc dan dipanaskan hingga sekitar 500F. Bagian digulingkan dalam tabung menghasilkan lapisan yang sekitar 90% zinc dan 10% besi.
Cair zinc juga dapat diterapkan dengan mencelup atau dengan pelapisan manual pada item yang lebih besar. Kadang-kadang sejumlah kecil aluminium ditambahkan ke bak untuk meningkatkan kelancaran dan meningkatkan pelapisan bentuk ganjil.
Demikian juga, persentase kecil timah dalam bak membantu mencapai lapisan yang seragam pada substrat dan finishing yang lebih baik. Proses hot-dip menghasilkan lapisan alloy zinc-besia di samping logam dasar yang dapat agak rapuh dan mempengaruhi adhesi lapisan luar.
Metal spraying, atau metallizing, menggunakan nyala untuk melelehkan serbuk logam atau kawat dan melemparkannya ke permukaan substrat, menghasilkan ikatan mekanis antara lapisan dan logam dasar. Permukaan logam dasar perlu agak kasar agar ikatan mekanis dapat terjadi tetapi lapisan yang cukup tebal dapat diterapkan dengan cara ini.
Lapisan juga dapat berpori, tetapi karena zinc anodik terhadap besi dan baja, ini tidak mempengaruhi kemampuan lapisan untuk menahan korosi. Sifat berpori dari logam yang dipantulkan juga membuatnya baik untuk menahan cat.
Cadmium Plating
Cadmium plating pada suatu waktu digunakan sebagai pengganti zinc dan sering diplate pada item otomotif yang berlainan. Produsen pesawat menunjukkannya untuk karakteristik perlindungan sacrificial dan kelembutan alaminya untuk komponen yang sering dilepas dan dipasang kembali.
Ia sangat cocok untuk lingkungan laut di mana ia tahan dengan baik terhadap air tawar dan air laut. Karena kekhawatiran keselamatan, penggunaannya sebagai bahan plating telah berkurang selama bertahun-tahun meskipun masih tersedia. Banyak produsen penerbangan luar angkasa telah beralih ke plating alloy zinc-nikel.
Chrome Plating
Plating chromium sering hanya melayani tujuan dekoratif tetapi juga meningkatkan ketahanan korosi dan kekerasan, membuatnya berguna untuk aplikasi industri di mana aus menjadi perhatian. Di sini disebut sebagai hard chrome plating, dan kadang-kadang digunakan untuk mengembalikan toleransi pada bagian yang aus.
Chromium paling sering diplate di atas nickel dalam produksi furnitur baja, hiasan otomotif, dll. Nickel sendiri biasanya diplate di atas tembaga, dan kombinasi tiga lapisan elemen ini hanya melindungi logam di bawahnya dari korosi dengan mengecualikan udara dan kelembapan; yaitu, tidak ada tindakan anodik. Oleh karena itu, plating harus diterapkan dengan benar untuk mencapai perlindungan korosi yang sesuai.
Chrome plating adalah proses electroplating yang paling sering melibatkan penggunaan asam kromik dikenal sebagai hexavalent chromium. Bak chromium trivalent, yang sebagian besar terdiri dari chromium sulfate atau chromium chloride, adalah opsi lain untuk tujuan industri.
Chromate kadang-kadang diterapkan di atas zinc plating untuk melindungi zinc dan, dalam beberapa kasus, mengubah warna logam, misalnya, zinc plating hijau atau hitam.
Nickel Plating
Nickel adalah logam plating yang populer, terutama karena berguna dalam electroless plating. Nickel plating sering melapisi produk rumah tangga seperti kawat pintu, talenan, dan fitting kamar mandi untuk dekorasi dan daya tahan aus yang ditingkatkan.
Lapisan nickel biasanya terikat dengan tembaga dan aluminium, tetapi juga bekerja pada berbagai logam dan berfungsi sebagai plating dasar untuk chromium.
Dalam electroless plating, alloy nickel phosphorus digunakan. Persentase phosphorus dalam larutan dapat bervariasi antara 2 dan 14%. Tingkat phosphorus yang lebih tinggi meningkatkan kekerasan dan ketahanan korosi. Tingkat phosphorus yang lebih rendah memungkinkan solderability dan magnetisme yang lebih tinggi.
Copper Plating
Tembaga adalah logam plating yang populer lainnya untuk aplikasi yang memerlukan konduktivitas tinggi dan efisiensi biaya. Copper plating sering berfungsi sebagai lapisan strike pretreatment untuk plating logam yang berikutnya, seperti yang dibahas di atas.
Ini juga adalah logam plating yang populer untuk komponen elektronik seperti papan sirkuit cetak. Efisiensi plating yang tinggi dan biaya bahan rendah membuat tembaga salah satu logam yang lebih murah untuk diplate.
Ada tiga jenis proses plating tembaga alkaline, mildly alkaline, dan acid. Tingkat alkaline yang lebih tinggi memberikan throwing power yang superior tetapi memerlukan current density yang lebih rendah dan langkah keamanan yang ditingkatkan. Inspektor kesehatan telah menghubungkan cyanide dalam bak tembaga alkaline dengan beberapa bahaya kesehatan, jadi penting untuk memantau tingkat ini.
Gold Plating
Emas dihargai karena ketahanan oksidasi yang tinggi dan konduktivitas listrik. Gold plating, yang berbeda dari gilding karena emas bukanlah foil, adalah salah satu cara termudah untuk memberikan karakteristik ini pada logam seperti tembaga dan perak. Proses ini sering digunakan untuk dekorasi perhiasan dan untuk meningkatkan konduktivitas bagian elektronik seperti konektor listrik.
Saat plating tembaga dengan emas, kerak menjadi masalah dan dapat dengan mudah diatasi dengan mendahului deposit dengan nickel strike. Juga, pertimbangkan kekerasan dan kemurnian emas saat menentukan faktor seperti campuran bak yang optimal dan panjang rendaman.
Silver Plating
Seperti emas, perak digunakan dalam aplikasi plating yang memajukan daya tarik dekoratif dan konduktivitas listrik yang ditingkatkan. Secara umum, perak berfungsi sebagai solusi plating yang lebih hemat biaya karena lebih murah daripada emas dan plate tembaga dengan baik.
Masalah yang mungkin membatasi silver plating sebagai solusi plating yang berkelanjutan termasuk kelembapan dan korosi galvanik. Secara khusus, silver plating tidak bekerja baik untuk aplikasi yang terpapar kelembapan tinggi karena perak rapuh pecah dan terkelupas, yang pada akhirnya dapat mengekspos substrat dasar.
Tin Plating
Baja yang diplate timah telah lama digunakan untuk kemasan makanan dan minuman. Selain memberikan ketahanan korosi, timah non-toksik dan memberikan lapisan yang membantu baja untuk dibentuk dengan mudah (dengan kekuatan pelumas yang diberikan oleh timah) dan dijalin dan dilatim dengan mudah.
Proses passivation melapisi plate timah dengan minyak makanan, yang juga meningkatkan adhesi lak. Lembar plate timah dapat ditentukan dengan ketebalan timah yang berbeda di setiap sisi untuk lebih sesuai dengan kebutuhan permukaan dalam dan luar wadah terhadap lingkungan mereka.
Plate timah digunakan dalam aplikasi kemasan lain, mulai dari kaleng cat hingga kaleng lemak. Plate timah hampir selalu diproduksi menggunakan proses hot-dip. Plating timah juga digunakan dalam pembuatan komponen elektronik.
Plating timah lainnya, dikenal sebagai terneplate, tradisional menggunakan alloy timah-seng sebagai inhibitor korosi di atas baja. Dicat, logam dapat bertahan 90 tahun jika dipelihara secara teratur, menjadikannya ideal untuk digunakan untuk atap timah.
Saat ini, seng telah dihilangkan dan timah diterapkan di atas baja tahan karat untuk membuat atap tahan korosi yang mengembangkan patina yang lembut. Bahan ini dapat bertahan dua kali lebih lama daripada atap tembaga.
Rhodium Plating
Rhodium adalah jenis platinum yang memberikan ketahanan kerak, ketahanan goresan, dan penampilan putih bersinar. Rhodium plating juga umum dalam produksi perhiasan, terutama dalam situasi di mana emas putih memerlukan plating. Perak, platinum, dan tembaga juga adalah logam dasar populer untuk plating rhodium.
Salah satu kelemahan plating rhodium adalah bahwa penghalang pelindung rhodium pada akhirnya akan aus dalam aplikasi yang terpapar tingkat aus yang tinggi. Ini pada akhirnya dapat menyebabkan dekolorasi, dan kemungkinan akan memerlukan ronde plating kedua setelah beberapa tahun.
