Galvanisasi

Galvanisasi adalah proses pemberian lapisan seng pelindung untuk besi dan baja yang bertujuan untuk melindunginya dari karat. Istilah ini diturunkan dari ilmuwan Italia Luigi Galvani. Galvanisasi umumnya dilakukan dengan metode celupan panas di mana baja dicelupkan ke seng cair. Metode galvanisasi lainnya dapat dilakukan secara elektrokimia dan elektrodeposisi.

Sejarah
Istilah galvanisasi sebelumnya merujuk kepada sengatan listrik karena ketika itu Luigi Galvani berhasil menggerakkan kaki kodok yang telah ia potong dengan menggunakan aliran listrik. Pelapisan logam secara elektrokimia (tidak selalu dengan seng) lalu menggunakan istilah galvanisasi.

Namun besi yang pertama kali diproses secara mirip galvanisasi ditemukan pada abad ke 17 pada zirah prajurit India, 100 tahun sebelum kelahiran Luigi Galvani.

Deskripsi
Galvanization (atau galvanisasi) adalah proses penerapan protective zinc coating pada baja atau besi, untuk mencegah berkarat. Istilah ini berasal dari nama ilmuwan Italia Luigi Galvani. Meskipun galvanisasi dapat dilakukan dengan elektrokimia dan proses elektrodeposisi, metode yang paling umum digunakan saat ini adalah hot-dip galvanisasi, bahan baja di rendam didalam bak zinc cair (molten zinc). Sedangkan disini lebih dikenal dua teknik dasar dalam pelapisan anti-karat pada besi yaitu Galvanis atau Galvanized atau Galvalume. Untuk Galvalum finishingnya terdiri dari: 55% unsur coatingnya adalah aluminium, 43,5% adalah unsur seng/zink dan 1,5% unsur silikon. Teknik Kedua disebut Zincalume. Zincalume pelapisannya terdiri dari: 98% unsur coatingnya adalah seng/zinc dan 2% adalah unsur alumunium. Zincalume sering dipakai untuk pelapisan besi atau baja ringan dengan berat perbatangnya kurang dari 5 kg.

Secara kasatmata apa beda antara galvanis dan zincalume? Galvanis dapat dikenali dengan warnanya yang silver atau bronze namun tidak mengkilat atau doff. Warna ini disebut juga dull silver. Sedangkan zincalume karena kandungan zinc-nya tinggi, maka akan berwarna silver mengkilat atau glossy silver. Meski tentunya tingkat kilapnya masih dibawah stainless steel.

Galvanis punya tingkat ketebalan beragam. Mulai dari 1 micron (seperseribu milimeter) sampai 9 micron bahkan lebih. Untuk ketebalan 1 micron biasanya produsen memberi jaminan 3 tahun anti karat (3years rustfree) dan untuk ketebalan 7 micron produsen bisa memberi jaminan hingga 30 tahun. Sedang proses galvanis ada dua macam. Pertama adalah electro-plating atau UCP Galvanis. Proses ini dengan cara memberi aliran listrik dalam kolam galvanis. Sehingga partikel galvanis menempel pada besi sampai ketebalan yang diinginkan.

Sedang proses kedua adalah hot-dip galvanis (hot dipped galvanized), yaitu dengan mencelupkan besi ke dalam kolam galvanis panas. Semakin sering dicelup semakin tebal lapisan galvanisnya. Selain pelapisan logam, untuk proses antikarat dikenal juga pengecatan dengan cat zinc chromate. Cat zincromat dipakai pada industri kapal dan konstruksi yang bersentuhan dengan air. Ketahanan zincromat dengan 2 kali aplikasi bisa sampai 2 tahun

Galvanic Corrosion
Dalam pencegahan korosi, digunakan juga konsep galvani ini yang disebut dengan Galvanic corrosion. Galvanic corrosion terjadi ketika dua buah logam yang dihubungan secara fisik akan mengalami korosi, tetapi korosi hanya akan terjadi pada salah satu logam saja. Galvanic corrosion terjadi akibat adanya perbedaan galvani series, hal tersebut mengakibatkan hanya logam yang lebih mudah terkorosi saja yang akan terkorosi. Semakin inert suatu logam maka akan semakin susah terkorosi. Hal tersebut mirip dengan galvani sel dimana salah satu logam (misal Zn pada proses galvani Zn dan Cu) akan berkurang massanya akibat elektron terlepas dari logam tersebut. Salah satu contoh galvani corrosion adalah adalah baja yang dikelilingi oleh magnesium. Akibat perbedaan galvani series yang cukup besar, magnesium menjadi terkorosi, sedangkan inti baja tidak terkorosi sama sekali.

Galvanisasi adalah proses pelapisan logam dengan logam lain yang lebih mudah terkorosi, hal tersebut dimaksudkan untuk melindungi logam bagian dalam dari korosi, baik terlindungi secara posisi juga secara kimia. Galvanisasi juga bermaksud untuk membentuk logam yang mudah terkorosi tersebut menjadi ‘anoda korban’, yaitu anode yang sengaja dikorbankan terkorosi.

Pada umumnya, pelapisan besi atau baja menggunakan zinc atau seng. Hal tersebut dikarenakan zinc lebih cepat terkorosi dibandingkan dengan besi atau baja, zinc juga lebih murah dan mudah ditemukan. Bahan lain yang biasa digunakan sebagai pelapis adalah alumunium.

Proses pelapisan Hot Dip Galvanizing

Pelapisan secara Hot Dip Galvanizing (pelapisan secara celup panas) adalah suatu proses pelapisan dimana logam pelapisnya dipanaskan terlebih dahulu hingga mencair, kemudian logam yang akan dilapisi yang biasa disebut logam dasar dicelupkan ke dalam bak galvaniz yang telah berisi seng cair tadi, sehingga dalam beberapa saat logam tersebut akan terlapisi oleh lapisan berupa lapisan paduan antara logam pelapis (seng) dengan logam dasar dalam bentuk ikatan metalurgi yang kuat dan tersusun secara berlapis-lapis yang disebut fasa. Pelapisan dengan metode Hot Dip Galvanizing sering juga disebut dengan proses pelapisan logam dengan logam lain yang lebih anodik sesuai dengan deret galvanik.

Proses pelapisan dengan metode Hot Dip Galvanizing dapat dibagi menjadi tiga tahap proses, yaitu:

Tahap persiapan (pre treatment)

Tahap persiapan berfungsi untuk menghilangkan asam atau basa yang merupakan bahan pengotor yang menempel pada spesimen, hal ini dimaksudkan agar diperoleh kondisi permukaan yang bersih dan diperoleh hasil lapisan yang baik. Proses pembersihan permukaan yang akan dilapisi dapat dilakukan sesuai dengan jenis pengotor yang menempel pada permukaan spesimen, tetapi proses pembersihan ini dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu:

1. Proses pembersihan secara Fisik (mekanik). Pembersihan secara fisik dapat berupa pengamplasan dengan menggunakan mesin gerinda, yang meliputi menghaluskan permukaan yang tidak rata dan penghilangan goresan-goresan serta beram-beram yang menempel pada permukaan spesimen.
2. Proses pembersihan secara kimiawi. Proses pembersihan secara kimiawi merupakan proses pembersihan pengotor yang menempel pada permukaan spesimen dengan menggunakan bahan-bahan kimia. Proses pembersihan ini meliputi:
   1. Degreasing. Proses degreasing merupakan proses yang bertujuan untuk menghilangkan kotoran, minyak, lemak, cat dan kotoran padat lainnya yang menempel pada permukaan spesimen. Proses pembersihan dilakukan dengan menggunakan larutan NaOH (soda kaustik) dengan konsentrasi 5% – 10% pada suhu 70oC – 90oC selama kurang lebih 10 menit.
   2. Rinsing I. Proses rinsing I bertujuan untuk membersihkan soda kaustik pada proses degreasing yang masih menempel pada permukaan spesimen dalam dengan menggunakan air bersih pada temperatur kamar.
   3. Pickling. Proses pickling bertujuan untuk menghilangkan karat yang melekat pada permukaan spesimen dengan cara dicelupkan ke dalam larutan HCl (asam klorida) atau larutan H 2 SO 4 (asam sulfat) dengan konsentrasi 10% – 15% selama 15 – 20 menit.
   4. Rinsing II. Proses rinsing II bertujuan untuk membersihkan larutan HCl atau H2SO4 yang menempel pada spesimen saat proses pickling dengan menggunakan air bersih pada temperatur kamar.
   5. Fluxing. Proses fluxing merupakan proses pelapisan awal dengan menggunakan Zinc Amonium Cloride (ZAC) dengan konsentrasi 20% – 30% selama 5 – 8 menit. Proses fluxing berlangsung pada temperatur 60oC – 80oC, hal ini dimaksudkan agar perpindahan panas pada spesimen berlangsung secara perlahan dan bertahap sehingga dapat menghindari terjadinya deformasi plastis yang dapat mengganggu proses pelekatan seng pada benda kerja saat proses galvanizing berlangsung. Proses fluxing dilakukan dengan tujuan:
      1. Sebagai lapisan dasar untuk memperkuat lapisan seng pada saat dilakukan proses pelapisan.
      2. Sebagai katalisator reaksi terjadinya pelapisan Fe-Zn.
      3. Untuk menghindari terjadinya proses oksidasi sebelum proses galvanizing dilakukan.
   6. Drying. Proses drying merupakan proses pengeringan dan pemanasan awal dengan menggunakan gas panas yang suhunya kurang lebih 150oC, tujuannya untuk menghilangkan cairan yang mungkin terdapat pada permukaan spesimen yang dapat menyebabkan terjadinya ledakan uap saat proses galvanizing berlangsung.

Tahap pencelupan (galvanizing)

Spesimen yang telah mengalami tahap persiapan (pre treatment) dan telah bersih dari segala pengotor kemudian langkah berikutnya yaitu dilakukan proses pencelupan (galvanizing). Selama proses galvanizing berlangsung, cairan seng akan melapisi baja dengan membentuk lapisan baja seng kemudian barulah terbentuk lapisan yang sepenuhnya berupa unsur seng pada permukaan terluar baja, larutan yang digunakan minimal adalah 98 % murni unsur seng. Tahap pencelupan dilakukan selama kurang lebih 1,5 menit pada suhu 440oC – 460oC. Ketebalan lapisan seng pada pelapisan dengan metode Hot Dip Galvanizing dipengaruhi oleh kondisi permukaan, lamanya pencelupan dantemperatur pencelupan.

Tahap pendinginan dan tahap akhir

1. Tahap pendinginan (quenching). Tahap pendinginan dilakukan dengan mencelupkan spesimen ke dalam larutan sodium cromate dengan konsentrasi 0,015% pada suhu kamar ataupun dengan menggunakan air. Proses ini bertujuan untuk mencegah terjadinya white rust.
2. Tahap akhir (finishing). Bagian akhir dari proses pelapisan berupa menghaluskan permukaan yang runcing yang disebabkan oleh cairan seng yang hendak menetes namun telah mengering terlebih dahulu.

Perlindungan logam

Istilah galvanisasi merujuk kepada pelapisan baja dan besi dengan seng untuk mencegah korosi. Seng merupakan logam yang relatif tahan karat pada kebanyakan kondisi lingkungan di mana besi dan baja berada. Seng bekerja sebagai proteksi katodik yang melindungi baja, yang berarti walau logam galvanis tergores hingga baja terekspos udara, baja tetap terlindung dari karat. Galvanisasi juga banyak digunakan karena murah dan mudah perawatannya.

Sumber Artikel: id.wikipedia.org