PROSES PLATING PADA
PERMUKAAN PLASTIK ABS
MODUL
1. PLASTIK ABS
Plastik ABS, singkatan dari Acrylonitrile Butadiene Styrene, termasuk dalam kategori thermoplastic yang mengandung acrylonitrile, butadiene dan styrene. Plastik ABS dapat dicetak untuk menghasilkan bentuk yang diinginkan dengan cara injection molding dan dapat dielektroplating dengan terlebih dahulu dilakukan tahap metalisasi.
Di pasaran, jenis plastik ABS ada beberapa macam dan tidak semua plastik ABS dapat diproses elektroplating. Agar tidak mengalami kegagalan saat diproses elektroplating maka pilihlah jenis plastik ABS dengan grade electroplating.
Dibandingkan dengan jenis plastik lainnya, plastik ABS merupakan jenis plastik yang mempunyai faktor keberhasilan untuk diplating lebih besar. Hal tersebut disebabkan oleh mudahnya permukaan plastik ABS dietsa secara kimiawi. Kondisi tersebut berpengaruh pada tingginya tingkat daya lekat (adhesive) lapisan logam yang menempel pada permukaan plastik ABS.
Berikut adalah ilustrasi gambar penampang permukaan plastik dari kondisi sebelum dietsa dan telah dietsa lalu diplating khrom.
Skema di atas menunjukkan susunan lapisan diatas permukaan plastik ABS yang telah dietsa dimana:
plating adalah proses melapiskan logam nikel pada permukaan plastik secara kimiawi tanpa supply arus DC dari luar.
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 1
2. PERBEDAAN ELEKTROLES DENGAN ELEKTRO PLATING
Dalam Bab 1, disebutkan terdapat lapisan elektroles dan electroplating. Berikut ditampilkan tabel perbedaan elektroles dengan elektro plating.
Perihal | Metoda pelapisan logam |
Elektroplating Elektroles plating |
Definisi
Proses menempelkan logam pada permukaan elektroda yang telah bersifat konduktor secara elektrokimia.
Proses menempelkan logam pada permukaan yang telah bersifat katalis melalui reaksi reduksi.
Kebutuhan utama
Membutuhkan supply arus listrik DC dari luar dan koneksi listrik antara anoda-katoda dengan alat pen-supply arus listrik DC.
Membutuhkan bahan kimia yang berfungsi sebagai reduktor.
Skema sistem bak
Reaksi kimia yang terjadi
Anoda (+): terjadi reaksi oksidasi (larutnya logam
logam di permukaan benda)
Contoh reaksi di elektroplating tembaga: Anoda (+):
Cu = Cu2+ + 2e-
Katoda (-):
Cu2+ +2e- = Cu
Reaksi reduksi terbentuknya lapisan logam
anoda ke dalam larutan) dipermukaan benda akibat adanya bahan reduktor. Katoda (-): terjadi reaksi reduksi (terbentuk lapisan Contoh reaksi di elektroles nikel plating:
H2PO - + Ni2+ + H2O (catalyst) = H2PO - + Ni + 2H+
2 3
H2PO - + H2O = H2PO - + H2🡭
2 3
- -
H2PO2 + H (catalyst) → H2O + OH + P
Hasil lapisan
Bagian benda yang dekat dengan anoda akan lebih tebal karena mempunyai rapat arus yang lebih besar.
Tebal lapisan relatif merata di setiap bagian permukaan benda.
Parameter kondisi operasi yang sangat berpengaruh
Sistem bak larutannya
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 2
3. TAHAPAN PROSES PLATING PADA PERMUKAAN PLASTIK ABS
Tahapan proses plating pada permukaan plastik ABS adalah sebagai berikut :
| PREPARASI PERMUKAAN |
| KATALISASI PALLADIUM + ELEKTROLES PLATING (METALISASI) |
diinginkan….. | ELEKTROPLATING |
Keterangan dari masing-masing tahapan tersebut adalah sebagai berikut:
Fungsi tahap soak cleaning adalah membersihkan permukaan plastik ABS dari berbagai pengotor seperti gram bekas bor, debu, oli, lemak maupun tapak tangan. Permukaan plastik ABS harus bersih agar efektifitas reaksi kimia pada tahap berikutnya dapat lebih besar sehingga peluang keberhasilan proses plating logamnya pun akan menjadi lebih besar pula. Beberapa kegagalan yang disebabkan oleh tidak sempurnanya pelaksanaan tahap soak cleaning adalah :
Fungsi tahap chemical etching adalah mengikis permukaan plastik ABS agar terbentuk pori-pori. Fungsi dari pori-pori tersebut adalah untuk meningkatkan daya lekat lapisan dan lebih memudahkan terbentuknya lapisan.
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 3
Fungsi tahap netralisasi adalah untuk menghilangkan bekas larutan chemical etching yang masih ada di pori-pori permukaan plastik ABS.
Fungsi tahap katalisasi adalah untuk menghasilkan permukaan plastik ABS yang bersifat katalis. Permukaan plastik dinyatakan telah bersifat katalis jika pada permukaan plastik tersebut telah terlapisi Palladium. Indikasi telah menempelnya Palladium adalah terdapatnya lapisan tipis kehitaman pada permukaan plastik ABS yang telah dibilas.
Permukaan plastik yang bersifat katalis sangat mutlak diperlukan agar saat benda kerja berada di tahap elektroles plating, pada permukaannya dapat terbentuk lapisan logam.
Fungsi tahap akselerasi adalah :
Lapisan tipis Sn terbentuk secara simultan pada saat proses katalisasi palladium berlangsung. Lapisan tipis Sn yang terbentuk dapat menjadi penghambat/penghalang bagi terbentuknya lapisan logam saat proses elektroles plating berlangsung. Dengan dihilangkannya lapisan tipis Sn tersebut maka permukaan plastik benar-benar bersifat katalis sehingga mudah untuk dilapisi logam saat berada di tahap elektroles plating.
Fungsi tahap elektroles plating adalah untuk menghasilkan lapisan logam yang akan menjadi lapisan dasar yang konduktor agar benda kerja dapat terlapisi logam di tahap elektroplating. Metoda elektroles plating adalah cara melapiskan logam yang berlangsung pada permukaan yang telah bersifat katalis dan pelaksanannya tidak membutuhkan supply arus listrik dari luar.
Jika ada daerah/bagian tertentu dari permukaan plastik ABS yang tidak terbentuk lapisan elektroles plating maka pada daerah tersebut sudah dapat dipastikan tidak akan terbentuk lapisan logam saat tahap elektroplating dilakukan.
Jenis elektroles plating yang dapat diterapkan setelah tahap katalisasi palladium adalah:
Acid dip adalah proses perendaman dalam larutan asam yang bertujuan untuk menghilangkan drag out (sisa larutan tahap sebelumnya yang menempel dipermukaan benda kerja) dan lapisan oksida serta mencegah terbentuknya blister pada lapisan.
Rinse (pembilasan) adalah proses untuk menghilangkan drag out (sisa larutan tahap sebelumnya yang menempel dipermukaan benda kerja) dengan menggunakan air.
Dengan dilakukannya rinse (pembilasan) diharapkan dapat:
Pelaksanaan pembilasan sangat boros dalam penggunaan air. Beberapa teknik pembilasan telah dikembangkan untuk mengurangi pemakaian air dan mengefektifkan pembilasan.
Elektroplating adalah cara melapiskan logam yang berlangsung pada permukaan yang konduktor dan pelaksanaannya membutuhkan supply arus listrik dari luar. Fungsi dilakukannya tahap elektroplating setelah tahap elektroles plating adalah untuk menghasilkan lapisan logam yang lebih tebal dalam waktu yang lebih singkat. Jenis elektroplating yang dapat diterapkan setelah tahap elektroles
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 4
plating adalah elektroplating tembaga yang menggunakan larutan berbasis asam (acid copper plating). Elektroplating tembaga yang berbasis asam sangat cocok digunakan untuk menambah tebal lapisan dengan cepat.
Jika diinginkan untuk dilakukan tahap electroplating lanjutan (misalnya electroplating bright nickel), setelah melalui tahap elektroplating tembaga, disarankan untuk menerapkan tahap acid dip/pickling guna menghilangkan lapisan oksida pada permukaan lapisan tembaga. Lapisan oksida pada permukaan tembaga ditandai dengan munculnya warna kehitaman pada permukaan lapisan tembaga. Permukaan lapisan tembaga yang teroksidasi jika tidak dibersihkan dapat mengurangi daya lekat lapisan berikutnya.
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 5
Bahan kimia dan kondisi operasi proses elektroplating tembaga pada permukaan plastik ABS.
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 6
No. | Tahap | Nama Larutan | | | | | | Kondisi operasi | | | |
Suhu lrt. | pH lrt. | Tegangan | Rapat Arus (RA) | Arus | Eff. El.plating | Waktu rendam | Pengadukan | Penyaringan | |||
1 | Soak cleaning | Metal cleaner atau PS clean 1 | 50-70°C | | | | | | 2-10 mnt | Menggerakkan benda kerja Gelembung udara (bebas oli) | |
2 | Rinse | | Ruangan | | | | | | 30 dtk-1,5 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
3 | Chemical etching | Etching plastik ABS | 60-70°C | | | | | | 30-60 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
4 | Rinse | | Ruangan | | | | | | 30 dtk-1 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
5 | Netralisasi | Netralisasi | Ruangan | | | | | | 0,5-1 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
6 | Rinse | | Ruangan | | | | | | 30 dtk-1 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
7 | Pre dip | Pre dip | Ruangan | | | | | | 0,5-1 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
8 | Rinse | | Ruangan | | | | | | 30 dtk-1,5 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
9 | Katalisasi palladium | Palladium conc.: 7 ml/ltr Asam khlorida 37%: 120-200 ml/lt. Air suling | Ruangan | | | | | | 5-10 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
10 | Rinse | | Ruangan | | | | | | < 5 detik | Menggerakkan benda kerja | |
11 | Akselerasi | Akselerasi | Ruangan | | | | | | 5-10 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
12 | Rinse | | Ruangan | | | | | | < 5 detik | Menggerakkan benda kerja | |
13 | Elektroles nikel | PS elesni 2-A / EN-A: 80 ml/lt. PS elesni 2-B / EN-B: 150 ml/lt. | 65-85°C | 4,6-5 | | | | | 5-20 mnt | Menggerakkan benda kerja | Kontinu |
14 | Rinse | | Ruangan | | | | | | 30 dtk-1,5 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
15 | Acid dip/Pickling *) | Sulfuric acid: 50-100 ml/lt. | Ruangan | | | | | | 30-90 dtk | Menggerakkan benda kerja | |
16 | Rinse *) | | Ruangan | | | | | | 30 dtk-1 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
17 | Elektroplating tembaga (acid copper) Tebal: min. 12 mikron | Acid copper plating | Ruangan | | 3-9 V | 3-6 A/dm2 | Tabel 1) | 99+% | Tabel 1) Min. 20 mnt | Gelembung udara (bebas oli) bertekanan tinggi Menggerakkan benda kerja | Kontinu |
18 | Rinse | | Ruangan | | | | | | 30 dtk-1 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
19 | Acid dip/Pickling *) | Sulfuric acid: 50-100 ml/lt. | Ruangan | | | | | | 30-90 dtk | Menggerakkan benda kerja | |
20 | Rinse *) | | Ruangan | | | | | | 30 dtk-1 mnt | Menggerakkan benda kerja | |
Keterangan :
*) Jika diperlukan.
1) Lihat lampiran Cara Pembuatan dan Penggunaan Larutan.
Peralatan yang dibutuhkan untuk proses elektroplating tembaga pada permukaan plastik ABS.
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 7
No. | Tahap | Anoda | | Peralatan | | | | ||
Bahan anoda | Kantong anoda | Bak | Heater | Agitator | Exhaust | Power supply | Lain-lain | ||
1 | Soak cleaning | | | Mild steel, Stainless Steel | Coil steel/stainless steel Electric immersion steel/stainless steel | Mekanik Pompa udara | Ya | | |
2 | Rinse | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | | | |
3 | Chemical etching | | | Baja lapis keramik Baja lapis Pb/Ti Hard rubber Plastik PVC | Coil stainless steel atau titanium Electric immersion heater silika | Mekanik | Ya | | |
4 | Rinse | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | | | |
5 | Netralisasi | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | Ya | | |
6 | Rinse | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | | | |
7 | Pre dip | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | Ya | | |
8 | Rinse | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | | | |
9 | Katalisasi palladium | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | | | |
10 | Rinse | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | | | |
11 | Akselerasi | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | | | |
12 | Rinse | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | | | |
13 | Elektroles nikel | | | Plastik PP | Coil titanium Electric immersion heater kuarsa/silika | Mekanik | | | |
14 | Rinse | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | | | |
15 | Acid dip/Pickling *) | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | | | |
16 | Rinse *) | | | Plastik PVC | | Mekanik | | | |
17 | Elektroplating tembaga (acid copper) | Tembaga phosphorized | Kain berbahan sintetis | Plastik PVC | | Pompa udara Mekanik | Ya | Rectifier DC | |
18 | Rinse | | | Plastik PVC | | Mekanik | | | |
19 | Acid dip/Pickling *) | | | Plastik PVC, PP | | Mekanik | | | |
20 | Rinse *) | | | Plastik PVC | | Mekanik | | | |
Keterangan : *) Jika diperlukan.
Urutan bak proses elektroplating tembaga pada permukaan plastik ABS
1
2
3
4
6
7
8
10
12
Legend tangki:
11
18 17
+
Keterangan gambar:
Heater
Anoda:
1. Tembaga untuk tahap strike plating (cyanide copper) dan acid copper
DC power supply
5
9
13
14
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 8
16
20
15
19
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 9
4. KONTROL LARUTAN KATALISASI PALLADIUM DAN ELEKTROLES NIKEL
A. KONTROL LARUTAN KATALISASI PALLADIUM
Kontrol terhadap | Yang dilakukan |
Konsentrasi asam khlorida |
|
Konsentrasi PS Katalis 2 |
|
B. KONTROL LARUTAN ELEKTROLES PLATING
Kontrol yang dilakukan pada larutan elektroles plating nikel adalah :
Kontrol terhadap | Yang dilakukan |
Kandungan logam nikel |
|
Kandungan bahan reduktor sodium hypophosphite |
|
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 10
5. TROUBLESHOOTING PLATING PADA PERMUKAAN PLASTIK ABS
Beberapa masalah yang kerap ditemui dalam praktek plating pada permukaan plastik ABS adalah sebagai berikut :
Penyebab dan cara penanggulangan dari beberapa permasalahan tersebut diatas adalah :
Permasalahan | Penyebab | Troubleshooting |
Lapisan elektroles plating tidak terbentuk. | Permukaan plastik ABS belum teretsa dengan baik. |
|
| Permukaan plastik ABS belum bersifat katalis. |
|
| Konsentrasi logam nikel dan bahan reduktor sodium hypophosphite larutan elektroles plating terlalu rendah. |
dibutuhkan agar konsentrasi larutan kembali sesuai dengan standar komposisi yang ada.
|
Terdapat pitting. | Substratnya sudah ada :
| Perbaiki proses machiningnya. |
| Permukaan benda kerja tertutup gelembung gas. | Atur posisi benda kerja yang digantung agar permukaannya tidak tertutup oleh gelembung gas. |
| Proses preparasi permukaan benda kerja belum sempurna (masih ada pengotor dan belum aktif). |
|
| Larutannya terdapat pengotor padat. | Bersihkan larutan secara berkala. |
| Proses etsa yang berlebihan. | |
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 11
6. MAKE-UP & OPERASIONAL LARUTAN
A. LARUTAN SOAK CLEANING
PERHATIAN…!!!
Bahan kimia | Komposisi untuk membuat 1 liter |
PS clean 1 | 65 gr |
Aqua DM | Ditambahkan hingga volume mencapai 1 liter |
b. Alat utama yang digunakan untuk membuat 1 lt larutan:
c. Pembuatan 1 liter larutan:
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 12
B. LARUTAN CHEMICAL ETCHING
PERHATIAN…!!!
Bahan kimia | Komposisi untuk membuat 1 liter |
Chromic acid | 550 gr |
Asam sulfat | 180 ml |
Aqua DM | Ditambahkan hingga volume mencapai 1 liter |
b. Alat utama yang digunakan:
c. Pembuatan 1 liter larutan:
Perhatian !! |
Bahan chromic acid termasuk kategori bahan yang korosif. Bahan chromic acid mudah menyerap air, oleh karenanya, segera tutup kembali tempat menyimpan chromic acid jika telah dibuka. Bagian tubuh/lantai yang terkena chromic acid segera bilas dengan air mengalir. Bagian tubuh/lantai tersebut akan tampak kuning dan agak lama untuk menghilangkannya. Oleh karenanya, gunakan sarung tangan/alas lantai untuk menghindarinya. Larutan chromic acid dapat mengikis plastik, oleh karenanya selalu perhatikan kondisi plastiknya untuk menghindari kebocoran akibat terkikis oleh larutan chromic acid. |
Perhatian !! |
Akan keluar uap dari konsentrat asam sulfat pada saat penambahan asam sulfat. Suhu larutan akan meningkat saat penambahan konsentrat asam sulfat. Hindari menghirup uap tersebut dan lakukan di tempat berventilasi baik. |
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 13
C. LARUTAN NETRALISASI
PERHATIAN…!!!
Bahan kimia | Komposisi untuk membuat 1 liter |
Asam khlorida | 105 ml |
Aqua DM | Ditambahkan hingga volume mencapai 1 liter |
b. Alat utama yang digunakan:
c. Pembuatan 1 liter larutan:
Perhatian !! |
Akan keluar uap dari konsentrat asam khlorida pada saat penambahan asam khlorida. Hindari menghirup uap tersebut dan lakukan di tempat berventilasi baik. |
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 14
D. LARUTAN KATALISASI PALLADIUM
PERHATIAN…!!!
Bahan kimia | Komposisi untuk membuat 1 liter |
PS katalis 1A | 7 ml |
Asam khlorida 37% | 120-200 ml |
Aqua DM | Ditambahkan hingga volume mencapai 1 liter |
b. Alat utama yang digunakan:
c. Pembuatan 1 liter larutan:
Perhatian !! |
Akan keluar uap dari konsentrat asam khlorida pada saat penambahan asam khlorida. Hindari menghirup uap tersebut dan lakukan di tempat berventilasi baik. |
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 15
E. LARUTAN AKSELERASI
PERHATIAN…!!!
Bahan kimia | Komposisi untuk membuat 1 liter |
PS akselerator A | 210 ml |
Aqua DM | Ditambahkan hingga volume mencapai 1 liter |
b. Alat utama yang digunakan untuk membuat 1 lt larutan:
c. Pembuatan 1 liter larutan:
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 16
F. LARUTAN ELEKTROLES PLATING NIKEL
PERHATIAN…!!!
Bahan kimia | Komposisi untuk membuat 1 liter |
PS elesni 2-A / EN-A | 80 ml |
PS elesni 2-B / EN-B | 150 ml |
Aqua DM | Ditambahkan hingga volume mencapai 1 liter |
b. Alat utama yang digunakan:
c. Pembuatan 1 liter larutan:
: 70-85°C.
: 4,6-5.
: 5-20 menit.
: berventilasi baik atau dilengkapi dengan exhaust.
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 17
G. LARUTAN ELEKTROPLATING TEMBAGA (ACID COPPER PLATING)
PERHATIAN…!!!
Bahan kimia | Komposisi untuk membuat 1 liter |
Copper sulfat | 200 gr |
Asam sulfat | 30 ml |
Asam khlorida | 0,1 ml |
Brightener AC-01 | 2 ml |
Aqua DM | Ditambahkan hingga volume mencapai 1 liter |
b. Alat utama yang digunakan:
c. Pembuatan 1 liter larutan:
Perhatian !! |
Akan keluar uap dari konsentrat asam sulfat pada saat penambahan asam sulfat. Suhu larutan akan meningkat saat penambahan konsentrat asam sulfat. Hindari menghirup uap tersebut dan lakukan di tempat berventilasi baik. |
Perhatian !! |
Akan keluar uap dari konsentrat asam khlorida pada saat penambahan asam khlorida. Hindari menghirup uap tersebut dan lakukan di tempat berventilasi baik. |
o Lapisi penggantungnya dengan plastisol terutama pada bagian yang terendam untuk mengurangi terjadinya reaksi antara penggantung dengan larutan.
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 18
o Pastikan agar terdapat kontak yang baik antara benda kerja dengan penggantung supaya aliran listriknya tidak terhambat.
b. Anoda:
c. Penggunaan larutan:
: 20-40°C (suhu ruangan).
: 3-9 V.
: 3-6 A/dm2.
Untuk mengetahui besarnya arus yang dialirkan gunakan rumus berikut : Arus (Ampere) = Luas benda (cm2) x Rapat arus (A/dm2) x 0,01
Luas permukaan | Arus yang dialirkan *) |
100 cm2 | 4,5 Ampere |
200 cm2 | 9 Ampere |
300 cm2 | 13,5 Ampere |
400 cm2 | 18 Ampere |
*) Arus tersebut ditentukan dengan asumsi rapat arus dipatok 4,5 A/dm2.
Rapat arus (A/dm2) | Waktu proses *) |
3 | 18 menit |
4,5 | 12 menit |
5 | 10,8 menit |
6 | 9 menit |
*) Waktu proses tersebut diperoleh untuk menghasilkan tebal lapisan tembaga sekitar 12 mikron
dengan asumsi efisiensi elektroplating dipatok 100%.
Perhatian !! |
Koneksi listrik harus baik agar aliran arus tidak terhambat. |
Proses Plating pada Permukaan Plastik ABS I 19
H. LARUTAN ACID DIP
PERHATIAN…!!!
Bahan kimia | Komposisi untuk membuat 1 liter |
Asam sulfat | 75 ml |
Aqua DM | Ditambahkan hingga volume mencapai 1 liter |
b. Alat utama yang digunakan:
c. Pembuatan 1 liter larutan:
Perhatian !! |
Akan keluar uap dari konsentrat asam sulfat pada saat penambahan asam sulfat. Suhu larutan akan meningkat saat penambahan konsentrat asam sulfat. Hindari menghirup uap tersebut dan lakukan di tempat berventilasi baik. |
: suhu ruangan.
: 30-90 detik.
: berventilasi baik atau dilengkapi dengan exhaust.