Proses pelapisan nikel Elektroplating (nickel plating) merupakan proses elektrokimia yang mengendapkan lapisan nikel pada permukaan logam untuk meningkatkan ketahanan korosi, kekerasan permukaan, dan penampilan estetis. Teknologi ini menjadi standar industri otomotif, elektronik, dan perhiasan dengan nilai pasar global mencapai USD 15.8 miliar pada 2023.
Daftar Isi
Mekanisme Dasar Elektroplating Nikel
Proses ini mengandalkan prinsip elektrolisis dimana ion nikel (Ni²⁺) dalam larutan elektrolit bermigrasi ke katoda (benda kerja) saat arus listrik dialirkan. Reaksi kimia utama:
Katoda: Ni²⁺ + 2e⁻ → Ni (deposisi)
Anoda: Ni → Ni²⁺ + 2e⁻ (pelarutan)
Proses Pelapisan pada Berbagai Substrat Logam
1. Pelapisan pada Baja Karbon
Pre-treatment kritis:
- Degreasing alkali (60-80°C)
- Pickling asam sulfat 15% (H₂SO₄)
- Activasi asam klorida 5% (HCl)
Catatan: Lapisan undercoat tembaga diperlukan untuk mencegah migrasi besi.
2. Pelapisan pada Tembaga dan Paduannya
Pre-treatment lebih sederhana:
- Pembersihan ultrasonik
- Activasi asam sulfat 10%
Keunggulan: Adhesi langsung tanpa undercoat.
3. Pelapisan pada Aluminium
Memerlukan zincate treatment:
- Etching NaOH 50 g/L
- Desmutting HNO₃ 30%
- Zinc immersion (ZnO 100 g/L + NaOH 500 g/L)
- Pelapisan nikel langsung
4. Pelapisan pada Plastik (ABS)
Proses khusus electroless nickel plating:
- Etching kromat-sulfat
- Neutralisasi amin
- Katalis paladium
- Autokatalitik nikel-fosfor
Komposisi Kimia Larutan Elektrolit
Larutan Watts Standar
| Komponen | Konsentrasi | Fungsi |
|---|---|---|
| Nikel Sulfat (NiSO₄·6H₂O) | 240-300 g/L | Sumber ion Ni²⁺ |
| Nikel Klorida (NiCl₂·6H₂O) | 30-60 g/L | Konduktivitas & pelarutan anoda |
| Asam Borat (H₃BO₃) | 30-40 g/L | Buffer pH (3.5-4.5) |
Formulasi Khusus
- Sulfamat Nikel: Untuk lapisan low-stress (Ni(SO₃NH₂)₂)
- Elektrolit Bright Nickel: + Additif organik (saccharin, butynediol)
- Lapisan Nikel-Kobalt: + CoSO₄ (20 g/L) untuk hardness 500 HV
Parameter Elektroplating Kritis
Kontrol Arus dan Tegangan
| Parameter | Rentang Optimal | Pengaruh pada Lapisan |
|---|---|---|
| Current Density | 3-8 A/dm² | ↑ Density = ↑ Kekerasan, ↓ Porositas |
| Tegangan Sel | 4-6 Volt | Stabilitas deposisi |
| Efisiensi Arus | 95-97% | Optimasi konsumsi energi |
Parameter Pendukung
- Suhu: 45-60°C (↑ Suhu = ↑ Konduktivitas)
- pH: 3.8-4.5 (kontrol harian)
- Agitasi: Udara atau mekanikal untuk distribusi ion
- Filtrasi: Continuous loop 5-10 µm
Kelebihan Proses Pelapisan Nikel Elektroplating
Performa Teknis
- Ketahanan Korosi: 500+ jam uji salt spray (ASTM B117)
- Kekerasan Permukaan: 300-500 HV (dapat ditingkatkan hingga 1000 HV dengan heat treatment)
- Ketahanan Aus: Koefisien gesek 0.3-0.5
Keunggulan Fungsional
Keuntungan fungsional Proses Pelapisan Nikel Elektroplating antara lain:
- Solderability: Lapisan tipis 1.5 µm cukup untuk solder timah
- Konduktivitas Listrik: 14% IACS (mendukung aplikasi elektronik)
- Dekoratif: Reflektivitas 60-80% (mirip krom)
Keuntungan Ekonomi
- Biaya 30% lebih murah daripada chrome plating
- Kecepatan deposisi tinggi (0.5-1 µm/menit)
- Recycle anoda efisiensi 98%
Aplikasi Industri Strategis
Aplikasi Proses Pelapisan Nikel Elektroplating dalam industri antaralain untuk :
- Otomotif: Ring piston, poros transmisi, fitting rem
- Elektronik: Konektor, heatsink, shield EMI
- Peralatan Medis: Instrumen bedah, implan ortopedi (Co-Cr-Ni)
- Dekoratif: Perhiasan, fitting arsitektur, perangkat konsumen
Inovasi Terkini
- Pulse Plating: Duty cycle 10% meningkatkan densitas lapisan
- Nanocomposite Coating: Nikel + SiC/Al₂O₃ untuk ketahanan aus ekstrim
- Elektrolit Ramah Lingkungan: Pengganti sianida dengan kompleks glukonat
Kesimpulan
Pelapisan nikel tetap menjadi teknologi inti dalam proteksi dan peningkatan fungsi logam. Artikel proses pelapisan nikel Elektroplating dimaksud untuk memberikan alternatif . Keberhasilannya bergantung pada tiga pilar: pemilihan komposisi kimia elektrolit yang tepat, kontrol ketat parameter elektrik (current density 4-6 A/dm², tegangan 4-6V), dan optimasi pre-treatment sesuai substrat. Dengan perkembangan elektrolit nikel-sulfamat dan teknik pulse plating, proses ini terus berevolusi memenuhi tuntutan industri akan lapisan presisi tinggi, ramah lingkungan, dan multifungsi.
