Pelapisan nikel elektrolitik adalah proses pembentukan lapisan nikel pada permukaan substrat melalui deposisi elektrokimia. Proses ini memanfaatkan arus listrik eksternal untuk mereduksi ion nikel dari elektrolit dan mendepositkannya pada permukaan benda kerja yang bertindak sebagai katode . Lapisan nikel yang dihasilkan oleh proses ini memiliki kemurnian tinggi (biasanya di atas 99,96%) dan menunjukkan kekuatan mekanik, ketahanan korosi, dan sifat magnetik yang sangat baik. Pelapisan nikel elektrolitik industri menggunakan sistem elektrolit dengan garam utama nikel sulfat atau nikel sulfamat, serta kerapatan arus, suhu, dan pH dikontrol secara presisi untuk memastikan lapisan mengkristal secara halus dan seragam. Tidak seperti pelapisan nikel kimia (yang tidak melibatkan arus), pelapisan nikel elektrolitik menghasilkan lapisan yang lebih padat dan cocok untuk skenario dengan ketahanan abrasi dan konduktivitas tinggi. Produksi global nikel elektrolitik dengan kemurnian tinggi secara ketat mengikuti standar seperti ASTM B39-79 untuk memastikan konsistensi komposisi, misalnya, kadar Ni9996 membutuhkan total nikel dan kobalt ≥ 99,96%, kobalt ≤ 0,02%.
Aplikasi inti pelapisan nikel elektrolitik mencakup bidang-bidang utama industri:
Dirgantara & Otomotif: Pelapisan nikel digunakan pada komponen mesin, bilah turbin, dan komponen lain di lingkungan bersuhu dan bertekanan tinggi untuk memberikan perlindungan terhadap oksidasi dan creep. Pemasok untuk Boeing dan Airbus mewajibkan pelapisan nikel tanpa listrik yang sesuai dengan standar AMS 2423 untuk keselamatan penerbangan.
Industri elektronik: Dalam rangka dan konektor semikonduktor, lapisan pelapisan nikel elektrolitik sebagai lapisan dasar atau permukaan untuk meningkatkan konduktivitas listrik dan mencegah difusi tembaga. Ukuran pasar bahan kimia pelapisan semikonduktor global tahun 2025 diperkirakan mencapai 691 juta dolar AS, di mana larutan pelapisan dan aditif menyumbang 47% pangsa, terutama oleh MacDermid dan Atotech serta perusahaan lain yang mendominasi.
Baterai energi baru: Lotte Energy Materials Korea Selatan mengembangkan foil tembaga berlapis nikel dua sisi untuk kolektor baterai solid-state, melalui teknologi pelapisan nikel elektrolitik untuk meningkatkan konduktivitas antarmuka, sekaligus menghambat korosi elektrolit sulfida, sehingga masa pakai baterai meningkat sebesar 20%.
Pelapisan nikel elektrolitik sangat adaptif terhadap proses, dapat diaplikasikan pada permukaan dengan geometri kompleks, dan memungkinkan kekerasan serta kilap lapisan yang dilapisi dimodulasi oleh aditif (misalnya, pencerah, agen perata). Misalnya, pelapisan nikel elektrolitik fosfor tinggi digunakan pada katup minyak bumi, yang dapat menahan korosi di lingkungan asam H₂S.
Pelapisan nikel elektrolitik adalah istilah umum untuk teknologi nikel elektrodeposisi, yang mencakup berbagai macam sistem cairan pelapisan; dan pelapisan nikel dengan larutan Watts Bath (Watts Bath) merupakan formulasi paling klasik dan spesifik. Dikembangkan oleh OP Watts pada tahun 1916, sistem ini diformulasikan dengan nikel sulfat (250-300 g/L), nikel klorida (60 g/L), dan asam borat (40 g/L) pada suhu operasi 50-60°C dan nilai pH 3-4. Nikel klorida menyediakan aktivasi anoda ion klorida untuk mencegah pasivasi, asam borat menyangga pasivasi, dan nikel klorida menyediakan aktivasi anoda ion klorida untuk mencegah pasivasi, dan asam borat menyangga pasivasi. Asam borat menyangga fluktuasi pH untuk memastikan tegangan rendah dan duktilitas tinggi pada lapisan yang disepuh.
Bak nikel watt elektroplating mencakup lebih dari 70% aplikasi industri, berbiaya rendah dan stabil dalam proses, serta cocok untuk pelapisan dekoratif dan perlindungan umum. Namun, skenario permintaan fungsional memerlukan alternatif berikut:
Pelapisan nikel tanpa listrik dengan aminosulfonat: digunakan untuk elektroforming dan PCB , dengan tekanan internal serendah 10 MPa dan lebih sedikit retak pada lapisan;
Pelapisan nikel tanpa listrik dengan perklorida: memungkinkan kepadatan arus yang lebih tinggi (>8 A/dm²) dan cocok untuk pengendapan lapisan tebal secara cepat.
Meskipun pelapisan nikel watt secara elektro sangat serbaguna, pelapisan nikel tanpa listrik berfosfor tinggi masih tidak tergantikan pada substrat non-konduktif (misalnya, plastik), dan 62% dari pasar pelapisan elektro global senilai $4,8 miliar pada tahun 2024 akan berupa pelapisan nikel tanpa listrik berfosfor rendah.
Kemurnian tinggi pelapisan nikel tanpa listrik memberikan nilai daur ulang yang signifikan. Nikel sendiri merupakan logam strategis dengan volatilitas harga yang tinggi (nikel elektrolitik akan berharga sekitar $18.000/ton pada tahun 2025), dan residu pelapisan, pelapisan yang telah dilucuti, dan komponen pelapisan yang dibuang semuanya dapat didaur ulang. Daur ulang modern menggunakan pemurnian elektrolitik atau hidrometalurgi: skrap yang mengandung nikel dilarutkan dan dimurnikan melalui ekstraksi, kemudian dielektrolisis untuk menghasilkan pelat nikel murni, dengan kemurnian kembali ke 99,9%, yang dapat digunakan langsung dalam tangki elektroplating atau peleburan paduan.
Nikel daur ulang 60-80% lebih hemat energi dibandingkan pemurnian bijih mentah. Misalnya, daur ulang sisa nikel di pabrik baja tahan karat dapat mengurangi biaya hingga 30%. Perusahaan mobil Eropa seperti BMW telah menerapkan sistem siklus tertutup untuk mendaur ulang lapisan pelapisan nikel dari komponen lama untuk produksi komponen baru. MacDermid (AS) menyediakan layanan regenerasi larutan pelapisan, menghilangkan ion pengotor melalui resin penukar ion, memperpanjang masa pakai, dan mengurangi emisi nikel. Model daur ulang ini sejalan dengan peraturan baterai Uni Eropa yang baru (tingkat daur ulang nikel baterai 95% mulai tahun 2027), yang mendorong pelapisan nikel elektrolitik sebagai bagian penting dari manufaktur berkelanjutan.
Bahasa
