| ( ! ) Notice: Trying to access array offset on value of type null in /home2/sakaka/public_html/web/news-detail.php on line 100 | ||||
|---|---|---|---|---|
| Call Stack | ||||
| # | Time | Memory | Function | Location |
| 1 | 0.0001 | 364688 | {main}( ) | .../news-detail.php:0 |
Pengaruh pH pada proses Elektroplating (Electroplating)
Mengapa pemantauan pH pada proses elektroplating (electroplating) perlu dilakukan? Pada proses elektroplating, semua unsur kimia direaksikan dengan cara redoks (reduksi - oksidasi) dengan menggunakan aliran arus listrik yang mengalir ke katoda dan anoda. Setiap logam memiliki potensial karakteristik untuk mengendap dan meng-ion yang sangat erat kaitannya dengan nilai pH dan bersifat spesifik pada setiap reaksi. Sebagai contoh proses elektroplating antara nikel dan tembaga dijalankan pada rentang pH berkisar 3.8 - 4.2 dan amat sangat sulit dilakukan jika pH lebih dari 5. Untuk menjaga kualitasnya, tentunya diperlukan pemantauan agar hasil yang ditargetkan tercapai dengan optimal dan efisien dengan biaya (cost) yang ada.
Secara definisi, proses elektroplating (electroplating) dapat diartikan sebagai proses pelapisan suatu benda dengan logam menggunakan arus listrik. Dalam prosesnya beberapa tahap dilakukan seperti persiapan permukaan substrat, proses pencucian, proses elektrolisis logam serta tahap akhir (finishing). Substrat yang hendak digunakan perlu dibersihkan terlebih dahulu dalam larutan asam ataupun basa, guna untuk menghilangkan kontaminan seperti koral, minyak dan lemak, debu ataupun kontaminan kimia lainnya. Beberapa industri mungkin menambahkan tahap penghilangan lemak dan minyak (degreasing) secara terpisah dengan merendam substrat dalam pelarut organik.
Substrat yang telah siap perlu dicuci dan dinetralkan dalam air deionisasi sebelum masuk ke tahap utama bathing. Pada tahap ini beberapa elemen memiliki pengaruh besar pada hasil produk yang diperoleh nantinya. Adapun beberapa elemen tersebut diantaranya yaitu jenis dan kualitas larutan elektrolit yang digunakan, teknik dan metode yang digunakan, tipe katoda dan anoda yang diaplikasikan, arus dan voltase yang dialirkan pada sistem, pH dan suhu selama proses berlangsung. Oleh karena itu, perlu adanya pemantauan nilai (monitoring) dan kontrol seutuhnya sehingga hasil produksi yang dihasilkan minim atau bahkan bebas dari pengotor.
Derajat keasaman (pH) adalah parameter yang dalam proses elektroplating. Tentunya zat - zat yang tidak diinginkan mungkin akan muncul, dan produk yang ditargetkan akan sulit atau bahkan tidak tercapai jika kestabilan pH terganggu. Hal ini disebabkan karena elemen logam memiliki bilangan oksidasi beragam yang nilainya dipengaruhi oleh pH dan ligan yang ada dalam larutan. Hanya saja, selama proses elektroplating, nilai pH tidak selalu stabil dan cenderung berubah - ubah. Adapun yang mempengaruhi hal ini adalah reaksi yang terjadi pada anoda dan katoda karena adanya pergerakan dan perpindahan elektron.
Cara Memantau dan Menstabilkan pH
Beberapa cara dapat dilakukan untuk memantau dan menstabilkan nilai pH larutan dalam bath elektroplating, yakni dengan menambahkan reagen kimia. Reagen kimia ini dapat berupa pH adjustor, buffer, pH stabilizer ataupun agen pengkelat. Beberapa contoh bahan kimia yang sering digunakan ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Daftar Beberapa Bahan Kimia yang Digunakan Dalam Proses Electroplating
| Fungsi | Bahan Kimia |
| Buffer | Asam borat (H3BO3), ammonium acetate (CH3COONH4), Susinat (Succinate), asam karboksilat dan garamnya |
| pH Adjuster/regulator | Ammonium hidroksida (NH4OH), Kalium karbonat (K2CO3), Asam sulfat (H2SO4) |
| Agen Pengkelat/Pengkompleks | Asam sitrat, asam laktat, asam malat |
| Agen Penstabil |
Logam - Pb, Sn, Mo Organik - Senyawa S |
Selain reagen kimia, operator juga perlu menggunakan alat pH meter yang dapat memantau nilai pH secara real time. Pemantauan ini dapat dilakukan langsung pada bath atau dengan cara sampling. Pengukuran secara sampling dapat dilakukan dengan menggunakan alat pH meter. Namun ada baiknya bila pH meter yang digunakan telah dilengkapi dengan fitur ATC (automatic temperature compensate). Fitur ini berfungsi untuk mengukur suhu selama pengukuran dilakukan dan mengkonversi nilai pengukuran ke suhu 25oC.
Dalam kasus pemantauan secara real time dan kontinu diperlukan pH meter online yang dapat dipasang dan direndam langsung dalam bath untuk memantau dan merekam nilai pH dari bath tersebut. pH meter online ini terdiri dari sensor dan controller.
Mengapa harus pH Meter Online? Alat pH meter vs pH Meter Online
Secara prinsip, pH meter bekerja dengan membandingkan potensial reaksi yang terukur oleh elektroda uji akibat adanya aktivitas ion hidrogen (H+) dengan potensial referensi yang ada pada elektroda referensi. Aktivitas ini terjadi akibat adanya interaksi ion hidrogen (H+) dalam sampel dan ion hidrogen (H+) pada balb elektroda. Nilai perbandingan yang terukur kemudian dibaca oleh meter untuk menampilkan nilai pH dan potensial dalam satuan milliVolt (mV). Semakin banyak interaksi yang terjadi mengakibatkan beda potensial yang terjadi semakin besar yang menandakan nilai pH akan semakin turun, dan begitupun sebaliknya.
pH meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur derajat keasaman (pH) suatu sampel dimana umumnya alat pH meter digital terdiri dari meter dan elektroda pH. Banyak keuntungan yang dapat diperoleh operator jika menggunakan pH meter digital, diantaranya pembacaan nilai yang relatif cepat ( +/- 1 menit), nilai yang terbaca langsung dalam bentuk angka digital, adanya proses kalibrasinya mudah dan mempermudah dalam melakukan pelaporan hasil (report). Namun, beberapa kendala mungkin dialami oleh operator dan analis ketika melakukan pengukuran pH yang bersamaan dengan proses dan monitoring secara langsung. Sebagai contoh, sampel yang diukur pH-nya secara sampling dan nilainya keluar dari range keberterimaan, akan ada jeda yang cukup panjang untuk melakukan tindakan (action) terhadap hasil pH yang diperoleh. Hal ini kurang efisien bagi manufaktur yang memproduksi produk dalam jumlah yang cukup besar sehingga diperlukan sistem yang lebih untuk melakukan pemantauan dan aksi dalam satu waktu dengan jeda waktu yang relatif lebih singkat namun memiliki ketahanan yang lebih baik.
Meski sama sama bertujuan mengukur pH, namun ketahanan pH meter laboratorium ataupun portable tidaklah sama dengan pH meter online. Hal ini karena sensor pH online dibekali dengan elektroda tambahan yang disebut sebagai elektroda ketiga atau ground electrode. Fungsinya adalah untuk menunjang dan memaksimalkan pengukuran pH pada sampel yang keruh dan pengukuran secara kontinu. Adanya elektroda tambahan sama dengan menyediakan ruang tambahan bagi sistem untuk mengalirkan aliran sirkuit sehingga junction pada sistem tidak mudah tersumbat, pembacaan nilai pH menjadi jauh lebih cepat dan akurat. Bahkan, dengan adanya elektroda ini, sensor pH online dapat direndam dalam sampel secara kontinu 24/7 selama 2 - 3 bulan sehingga penggunaan pH meter online lebih direkomendasikan untuk pemantauan nilai pH dalam suatu proses.
Gambar 1. Ilustrasi struktur sensor pH online
Kelebihan lainnya, pH meter online memiliki controller yang dapat dihubungkan pada dosing unit. Hal ini memudahkan operator untuk melakukan adjustment terhadap nilai pH elektrolit dalam bath. Operator dapat mengatur rentang pH yang ditargetkan untuk produksi sehingga ketika nilai pH bath berada dibawah angka toleransi, maka controller akan mengirimkan sinyal pada dosing unit untuk memulai dosing. Koneksi ini hanya dapat diaplikasikan pada tipe controller yang dibekali dengan relay alarm.
Gambar 2. Tampilan Controller dan Sensor pH online
Cara Merawat Elektroda pH
Untuk menjaga performa dari elektroda pH yang digunakan, operator perlu melakukan pencucian elektroda dengan menggunakan air deionisasi, lalu probe dikeringkan dengan menggunakan kain lembut. Hal ini dilakukan pada saat elektroda baru dan selesai digunakan, serta pada saat perpindahan pengukuran sampel 1 ke sampel lainnya. Namun hal ini tidak perlu dilakukan secara rutin pada sensor pH online. Operator hanya perlu melakukan pembilasan pada saat pertama kali sensor digunakan dan pada saat waktu maintenance tiba. Rangkuman perbedaan cara perawatan elektroda pH laboratorium dan sensor pH online ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Rangkuman Perbedaan Cara Perawatan Elektroda pH Laboratorium dan Sensor pH Online
| Perlakuan | Elektroda pH Laboratorium | Sensor pH Online |
| Pembilasan/ Pencucian |
Dilakukan pada saat sebelum dan setelah analisa Sebelum mengukur sampel yang berbeda |
Dilakukan pada saat sebelum perendaman pada sampel, Pada saat maintenance sensor. Sesuai kebutuhan (ketika ada anomali pada pembacaan)
|
| Perendaman pada sampel | Maksimal 1 jam | 24/7 hingga 2 - 3 bulan |
| Perendaman pada Cairan Penyimpan | Harus selalu direndam dalam cairan penyimpan |
Hanya pada saat maintenance dilakukan
|
| Penggantian jembatan garam | Tidak Dilakukan | Dilakukan setiap 6 - 12 bulan, bergantung pada karakteristik sampel |
| Pembersihan | Menggunakan Cleaning Solution | Menggunakan Sabun atau cleaning solution |
*Perbandingan dilakukan antara elektroda dan sensor pH Online tipe Refillable
Dari penjabaran diatas, dapat disimpulkan bahwa menggunakan pH meter online dapat memudahkan operator untuk memantau nilai pH selama proses reaksi berlangsung. Namun hal ini tidak dapat diartikan bahwa adanya pH meter online dapat menggantikan alat pH meter laboratorium, melainkan keduanya memiliki perannya masing - masing. Adanya pemantauan bersamaan baik secara laboratorium dan secara langsung (real time) pun direkomendasikan untuk dilakukan guna untuk mencapai hasil produksi yang optimal.
Referensi
Hach company. 2015. Application Note : Differential pH Design Overcomes Common pH Sensor Challenges, Diakses pada 8 Januari 2024 dari www.hach.com
Hach Company. 2015. Application Note : pH Control Systems. Diakses pada 8 Januari 2024 dari www.hach.com
Hu, Bonian., dkk. 2013. Effect of Bath pH Stabilizer on Electroless Nickel Plating of Magnesium Alloys.Surface and Coatings Technology, Vol. 228, Hal 84 - 91
Lou, helen H dan Yinlun Huang, 2006. Electroplating, https://www.in.gov/idem/ctap/files/ctap_lou_2006_electroplating.pdf diakses pada Tanggal 5 Januari 2024