Phosphate Coating

Oleh:Priska Kristanti (13712057)Aris Riswandi (13713010)Gatot Wibisono (13713019)Arnold Hendharto W. (13713053)

Program Studi Teknik MaterialFakultas Teknik Mesin dan DirgantaraInstitut Teknologi Bandung2016

Pendahuluan• Definisi• Prinsip Dasar• Preparasi dan Tahap-Tahap Proses

Pelapisan• Peralatan• Parameter Proses• Keunggulan dan Kekurangan• Aplikasi

Definisi

DefinisiPhosphate coating adalah perlakuan permukaan pada besi, baja, galvanized steel atau aluminium dengan cara mereaksikan larutan asam fosfat pada permukaan benda kerja. Hasil dari reaksi tersebut berupa lapisan fosfat kristalin.

Prinsip Dasar

Prinsip Dasar• Logam yang akan dilapis dimasukkan ke dalam bak asam.• Di dalam bak tersebut asam fosfat akan bereaksi dengan baja

dan menghasilkan dua jenis besi fosfat, yaitu fosfat primer dan fosfat sekunder.

• Fosfat primer akan membentuk lapisan fosfat pada benda kerja dan fosfat sekunder akan larut di dalam larutan sebagai senyawa besi yang mudah larut.

Prinsip Dasar (2)• Tingkat keasaman bak fosfat bervariasi

– Bak immers zinc fosfat bekerja pada pH 1.4 - 2.4– Spray zinc fosfat bekerja pada pH 3.4 sesuai dengan

temperatur kerja– Bak besi fosfat bekerja pada pH 3.8 – 5– Bak Mangan fosfat bekerja pada pH yang mirip

dengan pH bak immers larutan zinc fosfat– Larutan timbal fosfat biasanya memiliki tingkat

keasaman yang lebih tinggi dari yang lainnya.

Prinsip Dasar (3)

• Bak zinc, besi dan mangan fosfat biasanya mengandung accelerator. Accelerator ini berguna untuk mempercepat coating rate, mereduksi ukuran Kristal lapisan fosfat, dan mengoksidasi ferrous iron.

Tahap-Tahap Proses Pelapisan

Tahap-Tahap Proses Pelapisan

Video

Cleaning

• Menghilangkan tanah, minyak, dan oksida.• Diawali dengan proses alkaline cleaning.• Untuk menghilangkan jelaga di permukaan

substrat dengan acid pickling atau blasting.• Untuk aplikasi paint base, dengan dip

phosphoric acid pickling atau spray sulfuric acid pickling.

Cleaning

Contoh komposisi larutan pembersih alkalin untuk zinc-phosphate coating.

Rinsing

• Menghilangkan senyawa pembersih yang masih menempel di permukaan substrat.

• Metodenya bisa dengan dicelup atau disemprot dengan air minimal selama 30 detik.

Pelapisan Fosfat1) Metode Celup (Immersion)• Bisa untuk zinc, iron, dan manganese phosphate coating.• Cocok untuk komponen berukuran kecil, seperti baut, mur, pegas,

clip.• Agitasi dapat meningkatkan efisiensi pelapisan.• Panas yang diperlukan lebih sedikit daripada metode semprot.2) Metode Semprot (Spray)• Hanya untuk zinc dan iron phosphate coating.• Cocok untuk komponen yang relatif besar atau kontinu.• Kualitas lapisan lebih baik dan ringan daripada hasil metode celup.

Rinsing

• Menghilangkan zat kimia aktif dari larutan pelapis fosfat yang masih tersisa di permukaan substrat.

• Menggunakan air dengan temperatur 20 – 50 oC.

Chromic Acid Rinsing

• Bersifat pilihan (optional).• Tujuan utamanya untuk meningkatkan

ketahanan korosi.• Penggunaannya mulai dibatasi karena isu

kesehatan.

Peralatan

ImmersionUntuk benda-benda kecil atau memiliki bagian yang sulit disemprot.•Butuh beberapa tanki. Dengan tebal 6 mm, umur pakai 1 tahun. Tebal 9.5 mm umur pakai 4-5 tahun. Bisa dari stainless steel cuman mahal.•Temperature and solution-level controls•Overflow and drainage systems•Vapor-exhaust systems•Material-handling devices

Zinc-Phosphate Coating untuk aplikasi otomotif.

SprayUmumnya untuk benda besar dan berat.Alat:•Spray cabinet.•Drying equipments•Supporting equipment.

Parameter Proses

Parameter Proses

1) Metode PelapisanUntuk berat lapisan 1,6 – 2,1 g/m2:

• Semprot : Kurang dari 1 menit• Celup : 2 - 5 menit.

Parameter Proses

2) Waktu PelapisanGrafik berat Manganese-Phosphate Coating terhadap waktu pencelupan untuk baja.

Parameter Proses

3) Temperatur PelapisanT < Toptimum : lapisan terlalu tipis / tidak ada lapisan.T > Toptimum : ikatan lapisan dengan substrat tidak sempurna, terbentuk serbuk sisa di permukaan substrat.

Parameter Proses

Parameter Proses

4) AkseleratorEfek akselerator terhadap berat Iron-Phosphate Coating.

Keunggulan dan Kekurangan

Keunggulan vs Kekurangan

• KeunggulanTemperatur kerja rendah.Larutan tergolong mudah.

• KekuranganLarutan harus sering diganti.Limbahnya masih memiliki sisa logam sehingga tidak

bisa dibuang sembarangan.Bentuk rumit harus di immersion, apabila besar akan

merepotkan.

Aplikasi

Sejarah Aplikasi

Aplikasi Iron Phosphating

• Aplikasi utama dari iron phosphate coating adalah

sebagai dasar untuk cat.

• Iron phosphate coating juga biasa digunakan untuk

memperbaiki atau melapisi permukaan baja galvanis dan

permukaan alumunium.

Aplikasi Iron Phosphating

Aplikasi Zinc Phosphate Coating

• Zinc phosphate coating banyak digunakan dalam industri otomotif dan sektor-sektor tertentu dari industri alat rumah tangga dan elektronik.

• Zinc phosphate coating juga sering digunakan oleh angkatan bersenjata, terutama untuk peralatan yang mungkin terekspos di lingkungan yang rentan mengakibatkan korosi.

Aplikasi Zinc Phosphate Coating

Aplikasi Manganese Phosphate Coating

• Manganese phosphate coating biasa digunakan untuk melapisi mesin, gear, dan transmisi listrik tujuannya untuk meningkatkan sliding properties.

• Manganese phosphate coating juga bisa untuk melapisi Roda gigi di gearbox, crown dan pinion gears, cam-shafts, katup-steams serta piston di mesin diesel tujuannya untuk meningkatkan wear resistance.

Aplikasi Manganese Phosphate Coating

Karakteristik lapisan hasil Manganese phosphate coating adalah sebagai berikut :•Tingkat kekerasan dan katahan korosi paling tinggi •Warna lapisan abu abu besi dengan kilap metalik/ sub metalik•Wear resistance yang baik

Aplikasi Manganese Phosphate Coating

Referensi

• ASM Handbook Volume 5. Surface Engineering

• http://www.mmplating.com/resources/PHOSPHATE.png

• http://www.allblackco-llc.com/images/Zinc-Phosphate1.jpg

Terima Kasih