Pelapisan Logam Dijelaskan: Jenis, Manfaat & Aplikasi

Apa Itu Pelapisan Logam?

Pelapisan Logam adalah lapisan tipis logam yang ditambahkan ke luar material. Ini adalah proses penutupan permukaan di mana logam ditetapkan pada permukaan konduktif. Pelapisan telah dilakukan selama ratusan tahun; ini juga penting untuk teknologi modern.

Pelapisan digunakan untuk menghias objek, untuk inhibisi korosi, untuk meningkatkan solderability, untuk mengeras, untuk meningkatkan daya tahan aus, untuk mengurangi geser, untuk meningkatkan adhesi cat, untuk mengubah konduktivitas, untuk meningkatkan reflectivitas IR, untuk pelindung radiasi, dan untuk tujuan lain. Perhiasan biasanya menggunakan pelapisan untuk memberikan finishing perak atau emas.

Deposisi tipis-film telah melapisi objek sekecil atom, oleh karena itu pelapisan menemukan penggunaan dalam nanoteknologi.

Ada beberapa metode pelapisan dan banyak variasi. Dalam satu metode, permukaan padat ditutupi dengan lembar logam, dan kemudian panas dan tekanan diterapkan untuk melekatkan mereka. Teknik pelapisan lain meliputi electroplating, vapor deposition di bawah vakum, dan sputter deposition. Baru-baru ini, pelapisan sering merujuk pada penggunaan cairan. Metallizing merujuk pada pelapisan logam pada objek non-logam.

Manfaat Pelapisan Logam

Pelapisan logam 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 katalitik sendiri. Teknik-teknik ini, serta beberapa lainnya, menghasilkan satu atau beberapa manfaat berikut:

• Resistensi korosi yang ditingkatkan
Daya tarik dekoratif
• Solderability yang meningkat
• Kekakuan yang ditingkatkan
• Geser yang diminimalkan
Konduktivitas yang diubah
• Adhesi cat yang ditingkatkan
• Deposisi materiMagnetisme yang meningkat

Jenis Pelapisan Logam

Ada banyak jenis pelapisan logam seperti dijelaskan di bawah:

• Electroplating
• Electroless Plating
• Immersion Plating
• Carburizing
• Physical Vapor Deposition
• Plasma Spray Coating

1. Electroplating

Electroplating adalah metode pelapisan yang paling umum. Electroplating menggunakan arus listrik untuk mencairkan partikel logam bermuatan positif (ions) dalam larutan kimia. Ions logam bermuatan positif tertarik pada material yang akan dilapisi, yang merupakan sisi negatif dari sirkuit.

Bagian atau produk yang akan dilapisi kemudian ditempatkan dalam larutan ini, dan partikel logam yang dicairkan ditarik ke permukaan material. Electroplating menghasilkan lapisan yang halus, merata, dan cepat untuk material yang dilapisi, secara efektif mengubah permukaan material.

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 material untuk teknik. Electroplating meningkatkan properti kimia, fisik, dan mekanik benda kerja yang mempengaruhi cara kerja saat diproses secara mekanis.

Pelapisan benda kerja dapat digunakan untuk membangunnya dari ukuran yang lebih kecil, membuatnya lebih mudah diproses secara mekanis, dan meningkatkan solderability, konduktivitas, atau reflectivitas.

2. Electroless Plating

Electroless plating disebut demikian karena merupakan metode pelapisan yang tidak menggunakan daya listrik eksternal. Electroless plating melibatkan reaksi kimia yang menginduksi reduksi atom logam.

Dengan kata lain, larutan ion logam (partikel) ketika dicampur dengan agen pengurai diubah menjadi padatan logam saat mereka bersentuhan dengan logam katalis (yang memicu reaksi). Ini menghasilkan logam yang dilapisi dengan lapisan padat dari logam pelapisan.

Efek

Electroless atau autokatalitik plating cocok untuk berbagai ukuran dan bentuk material dan tidak memerlukan daya listrik eksternal atau bak pelapisan, yang mengurangi biaya. Namun, electroless plating lebih lambat, tidak dapat membuat plate tebal, dan lebih sulit dikontrol dibandingkan electroplating.

Metode paling umum dari plating autokatalitik adalah electroless nickel plating. Namun, plating dalam perak, emas, dan tembaga juga dapat diterapkan dengan teknik ini.

Efek electroless plating pada produk akhir meliputi melindungi logam dasar dari korosi, meningkatkan ukuran benda kerja, dan mengubah solderability, reflectivitas, dan konduktivitas.

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 jadi 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 inert. Misalnya, emas, platinum, atau perak.

Efek

Immersion plating menghasilkan cakupan tipis plating saja, setelah titik itu 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 meliputi resistensi korosi yang ditingkatkan, konduktivitas listrik yang diubah, penampilan yang berubah, kekakuan yang lebih besar, toleransi torsi, dan kemampuan bonding yang dimodifikasi.

4. Carburizing

Juga dikenal sebagai case hardening, carburizing adalah proses heat-treating yang menghasilkan permukaan tahan aus sambil mempertahankan kekuatan inti. Biasanya diterapkan pada baja karbon rendah setelah pemesinan, serta gear, bearing, dll yang paduan tinggi. Carburizing cocok untuk bentuk kompleks dari bahan berbiaya rendah yang dapat diproses secara mekanis dengan mudah untuk memberikan permukaan yang sangat keras. Proses melibatkan pemanasan bagian di dalam pit furnace atau sealed atmosphere furnace. Kemudian gas carburizing (biasanya karbon monoksida tetapi juga sodium cyanide dan barium carbonate) diperkenalkan pada suhu, dengan panas dan suhu mempengaruhi kedalaman difusi karbon. Bagian kemudian dingin perlahan untuk quenching nanti atau quenching 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, material pelapisan padat seperti titanium, kromium, atau aluminium diuapkan oleh panas atau oleh 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 di antara lapisan dan bagian logam. Beberapa keuntungan PVD adalah; permukaan yang sangat keras dan tahan korosi, resistensi suhu tinggi, dan kekuatan impact yang baik. Ideal untuk berbagai aplikasi:

• Aerospace
• Automotive
• Cutting Tools
• Medical
• Firearms
• Optics
• Tipis-film seperti window tint, food packaging

6. Plasma Spray Coating

Plasma spray coating adalah salah satu jenis pelapisan logam yang kurang dikenal. Dalam proses pelapisan ini, juga dikenal sebagai thermal spraying, material cair atau melunak disemprotkan ke permukaan untuk memberikan lapisan. Material pelapisan diinjeksi ke dalam api plasma suhu sangat tinggi (hingga 10.000 K), dipanaskan dengan cepat dan kemudian dipercepat ke kecepatan tinggi ke permukaan bagian dan mendingin dengan cepat untuk membentuk lapisan pada permukaan bagian. Proses menghasilkan lapisan, biasanya untuk bahan struktural, untuk memberikan perlindungan terhadap suhu sangat tinggi, misalnya dalam manajemen panas buang. Ini juga memberikan resistensi terhadap korosi dan aus. Lapisan dapat juga mengubah penampilan dan properti listrik bagian.

Logam yang digunakan dalam plating

Zinc Plating

Seng adalah bahan murah yang digunakan untuk memberikan lapisan galvanis pada banyak substrat logam. Selain electroplated, elemen ini diterapkan melalui proses Sherardizing, dengan celupan dalam seng cair, dan dengan penyemprotan. Dalam proses elektrolitik, atau dingin, artikel yang akan dilapisi diatur sebagai katoda dalam bak elektrolitik dengan garam seng larut bersama dengan anoda seng logam. Proses menghasilkan lapisan seng murni yang sangat lentur yang ketebalan dan keseragamannya dapat dikontrol secara tepat. Proses Sherardizing digunakan untuk melapisi barang keras kecil seperti baut dan paku. Barang dimuat dalam tongkat bersama dengan debu seng dan dipanaskan hingga sekitar 500F. Barang diacung di dalam tongkat menghasilkan lapisan yang sekitar 90% seng dan 10% besi. Seng cair juga dapat diterapkan dengan celupan atau pelapisan manual pada barang yang lebih besar. Kadang-kadang sejumlah kecil aluminium ditambahkan ke bak untuk meningkatkan kelincahan dan meningkatkan lapisan bentuk aneh. Demikian pula, persentase kecil timah dalam bak membantu mencapai lapisan yang seragam pada substrat dan finishing yang ditingkatkan. Proses hot-dip menghasilkan lapisan paduan seng-besi di samping logam dasar yang bisa agak rapuh dan mempengaruhi adhesi lapisan luar. Penyemprotan logam, atau metallizing, menggunakan nyala untuk melelehkan bubuk logam atau kawat dan memancarkannya pada permukaan substrat, menghasilkan ikatan mekanik di antara lapisan dan logam dasar. Permukaan logam dasar perlu agak kasar agar ikatan mekanik dapat terjadi tetapi lapisan yang cukup tebal dapat diterapkan dengan cara ini. Lapisan dapat berlubang juga, tetapi karena seng adalah anoda terhadap besi dan baja, ini tidak mempengaruhi kemampuan lapisan untuk menahan korosi. Keberlubangan logam yang disemprotkan juga membuatnya bagus untuk menahan cat.

Cadmium Plating

Pelapisan kadmium pada satu waktu digunakan sebagai pengganti seng dan sering dilapisi pada barang otomotif beraneka ragam. Produsen pesawat menentukan itu untuk karakteristik perlindungan sakrifis dan pelumas alami untuk komponen yang sering dilepas dan dipasang kembali. Ini sangat cocok untuk lingkungan laut di mana ia tahan dengan baik terhadap air tawar dan air laut. Karena kecemasan keselamatan, penggunaannya sebagai bahan pelapisan telah berkurang selama bertahun-tahun meskipun masih tersedia. Banyak produsen penerbangan telah beralih ke pelapisan paduan seng-nikel.

Chrome Plating

Pelapisan kromium sering melayani tujuan dekoratif saja tetapi juga memfoster resistensi korosi yang lebih tinggi dan kekakuan, membuatnya berguna untuk aplikasi industri di mana aus adalah masalah. Di sini disebut sebagai hard chrome plating, dan terkadang digunakan untuk memulihkan toleransi pada bagian yang aus. Kromium paling sering dilapisi atas nikel dalam produksi mebel baja, hiasan otomotif, dll. Nikel itu sendiri biasanya dilapisi atas tembaga, dan kombinasi tiga lapis elemen ini hanya melindungi logam dasar dari korosi dengan mengecualikan udara dan kelembapan; yaitu, tidak ada tindakan anoda. Jadi, pelapisan harus diterapkan dengan benar untuk mencapai perlindungan korosi yang sesuai. Pelapisan crome adalah proses electroplating yang paling sering melibatkan penggunaan asam krom yang dikenal sebagai krom heksavalen. Pelapisan krom trivalen, yang sebagian besar terdiri dari sulfat krom atau klorida krom, adalah opsi lain untuk tujuan industri. Kromat kadang-kadang diterapkan di atas pelapisan seng untuk melindungi seng dan, dalam beberapa kasus, mengubah warna logam, misalnya pelapisan seng hijau atau hitam.

Nickel Plating

Nikel adalah logam pelapisan populer, terutama karena berguna dalam electroless plating. Pelapisan nikel sering melapisi produk rumah tangga seperti genggam pintu, talenan, dan armatur kamar mandi untuk dekorasi yang ditingkatkan dan daya tahan aus. Plate nikel biasanya terikat dengan tembaga dan aluminium, tetapi juga bekerja pada berbagai macam logam dan berfungsi sebagai pelapisan dasar untuk kromium. Dalam electroless plating, paduan nikel fosfor digunakan. Persentase fosfor dalam larutan dapat bervariasi antara 2 dan 14%. Tingkat fosfor yang lebih tinggi meningkatkan kekakuan dan resistensi korosi. Tingkat fosfor yang lebih rendah memungkinkan solderability dan magnetisme yang lebih tinggi.

Copper Plating

Tembaga adalah logam pelapisan populer lainnya untuk aplikasi yang membutuhkan konduktivitas tinggi dan efisiensi biaya. Pelapisan tembaga sering berfungsi sebagai lapisan dasar pretreatment untuk pelapisan logam berikutnya, seperti yang dibahas di atas. Ini juga logam pelapisan 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 dilapisi. Ada tiga jenis proses pelapisan 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 keselamatan yang ditingkatkan. Inspektur kesehatan telah menghubungkan sianida dalam bak tembaga alkaline dengan beberapa bahaya kesehatan, jadi penting untuk memantau tingkat ini.

Gold Plating

Emas dihargai karena resistensi oksidasi yang tinggi dan konduktivitas listrik. Pelapisan emas, 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 hiasan perhiasan dan untuk meningkatkan konduktivitas bagian elektronik seperti konektor listrik. Saat plating emas pada tembaga, penangisan adalah masalah dan dapat dengan mudah diatasi dengan melakukan nickel strike sebelum depositasi. Juga, pertimbangkan kekakuan dan kemurnian emas saat menentukan faktor seperti campuran bak optimal dan lama rendaman.

Silver Plating

Seperti emas, perak digunakan dalam aplikasi plating yang memanggil daya tarik dekoratif dan konduktivitas listrik yang ditingkatkan. Secara umum, perak berfungsi sebagai solusi plating yang lebih hemat biaya karena lebih murah dari emas dan plate tembaga dengan baik. Masalah yang mungkin membatasi pelapisan perak sebagai solusi plating yang viable termasuk kelembapan dan korosi galvanis. Secara khusus, pelapisan perak tidak bekerja baik untuk aplikasi yang terpapar kelembapan tinggi karena perak rentan terhadap retakan dan kulit, yang pada akhirnya dapat mengekspos substrat dasar.

Tin Plating

Baja yang dilapisi timah telah digunakan lama untuk kemasan makanan dan minuman. Selain memberikan resistensi korosi, timah non-toksic dan memberikan lapisan yang membantu baja untuk dibentuk dengan mudah (berkat pelumas yang diberikan oleh timah) dan dielap serta di solder dengan mudah. Proses passivation melapisi plate timah dengan minyak berkualitas makanan, yang juga meningkatkan adhesi lakurnya. Lembar plate timah dapat ditentukan dengan ketebalan timah yang berbeda di setiap sisi untuk lebih sesuai kebutuhan permukaan dalam dan luar kontainer dengan lingkungannya. Plate timah digunakan dalam aplikasi kemasan lainnya, mulai dari kaleng cat hingga kaleng lem. Plate timah hampir selalu diproduksi menggunakan proses hot-dip. Pelapisan timah juga digunakan dalam pembuatan komponen elektronik. Pelapisan berbasis timah lain, dikenal sebagai terneplate, tradisional menggunakan paduan timah-timbal sebagai inhibisi korosi di atas baja. Dicat, logam ini dapat bertahan 90 tahun jika secara terawat, menjadikannya ideal untuk atap timah. Saat ini, timbal telah dihilangkan dan timah diterapkan di atas baja karat untuk menciptakan atap tahan korosi yang mengembangkan patina yang lembut. Bahan ini dapat bertahan dua kali lebih lama dari pada atap tembaga.

Rhodium Plating

Rodium adalah jenis platinum yang memberikan resistensi penangisan, resistensi goresan, dan penampilan luster putih yang bersinar. Pelapisan rodium juga umum dalam produksi perhiasan, terutama dalam situasi di mana emas putih memerlukan plating. Perak, platinum, dan tembaga juga adalah logam dasar populer untuk pelapisan rodium. Salah satu sisi negatif pelapisan rodium adalah bahwa pelindung rodium pada akhirnya akan aus dalam aplikasi yang terpapar tingkat aus yang tinggi. Ini pada akhirnya dapat menyebabkan perubahan warna, dan kemungkinan akan memerlukan ronde plating kedua setelah beberapa tahun.