Sumber Aneka Karya Abadi - Your trusted partner for laboratory instrument

Mengapa pH dan konduktivitas sangat penting dalam beberapa area pabrik pengerjaan logam atau dalam proses perawatan pelapisan? Alasan utamanya adalah karena pH dapat mempengaruhi rentang kecerahan pelapisan, efisiensi katoda, pengotor, menurunnya daya, tegangan, serta sifat fisik endapan, sedangkan konduktivitas biasanya digunakan dalam air bilasan proses untuk mempertahankan konsentrasi bahan kimia sehingga mencegah penarikan yang berlebihan ke tangki proses berikutnya dan mengurangi penggunaan air dengan menambahkan air ke tangki bilas hanya bila diperlukan atau tidak kontinu dengan kecepatan konstan. Monitoring atau pemantauan terhadap kedua parameter tersebut pun sudah diatur dalam Environmental Protection Agency (EPA).

Sebagian besar proses pengerjaan logam terbagi dalam tiga kategori: pembentukan (forming), pemotongan (cutting), atau penyambungan. Pengecoran (casting) berdiri secara terpisah, yang juga merupakan salah satu metode paling luas untuk mendapatkan bagian logam. Ratusan proses pengerjaan logam telah dikembangkan untuk aplikasi tertentu, namun umumnya pengerjaan logam dibagi menjadi lima kelompok besar: penggulungan (rolling), ekstrusi (extrussion), menggambar (drawing), penempaan (forging), dan pembentukan lembaran logam (sheet-metal forming). Dalam setiap pengerjaan logam, umumnya terdapat fasilitas pengerjaan logam akan membersihkan bagian-bagian sehingga dapat dicat atau dilapisi dengan berbagai inhibitor kimia untuk mencegah korosi. Pelapis fosfat seperti seng atau besi juga digunakan dengan tujuan menyiapkan permukaan logam untuk pengecatan dengan cat cair atau bubuk.

Line pengoperasian logam (metal working) mirip dengan line pelapisan (plating)  kecuali dalam hal tangki pelapisannya, dimana dalam line pengoperasian logam terdapat tangki fosfat yang perlu pemantauan parameter pH.  Berikut urutan tahapan dan fungsi terkaitnya seperti yang ditunjukkan di bawah ini pada Gambar 1.

Gambar 1.  Tahapan pada Pengerjaan Logam (Metal Working Process)

Ilustrasi atau gambar di atas menunjukkan line pemrosesan bagian logam yang khas untuk pembersihan, pembilasan maupun pada tangki fosfat. Beberapa sistem mungkin memiliki satu atau dua tangki tambahan saat pembersihan atau pembilasan ekstra yang diperlukan. Terlepas dari apakah tangki celup atau mesin cuci semprot digunakan, tahap fungsional pemrosesan bagian logam tetap sama. Adapun penjelasan terkait tahapan dalam line pemrosesan bagian logam adalah sebagai berikut:

Tahap I : Pembersihan (Cleaning)

Tahap pertama ini digunakan untuk membersihkan bagian-bagian awal dimana terdapat tangki celup atau mesin cuci semprot yang berisi bahan pembersih berbasis alkali. Biasanya operator pabrik mencoba untuk terus memantau dan mengontrol tangki celup dan sistem pencuci semprot untuk mengoptimalkan penggunaan bahan kimia melalui pemberian bahan kimia otomatis. Sering kali mereka keliru memantau konduktivitas larutan pada tahap pembersihan ini untuk mempertahankan konsentrasi yang stabil.

Konduktivitas bukanlah pengukuran ion spesifik, konduktivitas tidak dapat mengukur ion spesifik dari bahan kimia eksklusif yang digunakan untuk pembersihan. Pengukuran konduktivitas akan memberikan konsentrasi ion total dalam mikroSiemens/cm. Saat memantau konduktivitas dalam tahap pembersihan ini, pengukurannya tidak akurat karena:

• Kontaminan yang masuk ke tangki pencucian biasanya malah akan meningkatkan konduktivitas total.

• Bahan kimia pembersih khusus menjadi cepat habis

• Dalam prosesnya, akan ada sejumlah pembawa ion dari satu tangki ke tangki berikutnya.

Faktor-faktor ini dapat menyebabkan nilai konduktivitas tetap sama atau mungkin meningkat. Akibatnya, konduktivitas yang diukur bukanlah representasi sebenarnya dari konsentrasi bahan kimia. Apa yang sebenarnya diukur adalah peningkatan muatan kontaminan kotoran/noda dan penurunan kemampuan pembersihan agen pembersih. Melakukan titrasi manual adalah satu-satunya cara untuk mengukur konsentrasi sebenarnya..

Tahap II – Pembilasan Air (Water Rinse)

Tahap ini menggunakan air minum untuk membilas bagian noda dan sisa sabun yang digunakan pada tahap pembersihan. Beberapa operator pabrik akan membanjiri tangki bilas secara terus menerus. Operator lain akan membanjiri pada waktunya atau secara berkala untuk memeriksa tangki. Dibandingkan dengan menggunakan metode tersebut, alternatifnya adalah dengan terus memantau konduktivitas air bilasan untuk menentukan nilai konduktivitas di mana pembilasan menjadi tidak efektif sehingga dapat membantu menghemat biaya proses. Mengontrol water solenoid valve dengan relay pada analyzer yang memiliki nilai setpoint sedikit di bawah kisaran yang tidak efektif pada akhirnya akan menghemat biaya dengan mengurangi biaya proses dan biaya pembuangan air limbah. Penghematan bisa sangat besar jika dibandingkan dengan menggunakan metode luapan terus menerus.

Tahap III- Fosfat (Phospating)

Tahap ini mempersiapkan logam untuk pengecatan. Larutan seng atau besi fosfat berbasis asam digunakan untuk menggoreskan permukaan logam, menciptakan bukit dan lembah mikroskopis pada permukaan logam untuk mengoptimalkan daya rekat cat. pH sering dipantau dalam tahap fosfat. Biasanya, sebagian besar pabrik memantau tahap ini menggunakan kertas pH atau titrasi manual, padahal hal tersebut menyebabkan ketidakakuratan dan dapat memakan waktu serta mahal. Alternatifnya gunakanlah pH sensor, namun pastikan untuk memeriksa kompatibilitas bahan sensor dan batasan suhu untuk setiap sensor pH yang dipertimbangkan untuk tujuan ini.

Tahap IV – Pembilasan Air (Water Rinse)

Tahap pembilasan air ini menggunakan air minum untuk menghilangkan sisa bahan kimia dari tahap fosfat sebelumnya. Pemantauan konduktivitas, seperti halnya bilasan air tahap II juga dapat digunakan untuk menghemat biaya.

Tahap V - Lapisan Inhibitor

Selama tahap ini, inhibitor diterapkan pada bagian logam untuk mencegah terjadinya korosi sebelum pengecatan. Berbagai jenis inhibitor digunakan seperti inhibitor berbasis asam kromat, dan yang lain kurang beracun dan kurang berpolusi. Tergantung pada inhibitor, beberapa tahap pelapisan perlu pemantauan pH. Pastikan untuk memeriksa kompatibilitas bahan sensor dan batasan suhu untuk setiap sensor pH yang dipertimbangkan.

Dari penjelasan tahapan di atas dan diilustrasikan pada Gambar 1, yang perlu dipantau adalah dari proses pembilasan air (water rinse) hingga proses inhibitor. Untuk pemantauan konduktivitas hanya proses pembilasan air yang dilakukan, sedangkan monitoring pH dilakukan pada proses phosphating dan inhibitor. Berikut adalah contoh gambar sensor pH dan konduktivitas untuk line proses pengerjaan logam.

Gambar 2. Contoh (i) Sensor Konduktivitas dan Sensor pH;  (ii) Contoh Controller (tersedia 2 model: analog dan digital)

Pemahaman umum tentang cara kerja proses pengerjaan/penyepuhan logam akan membantu mengidentifikasi penggunaan yang benar dari sistem pengukuran dan pengontrolan baik pH dan konduktivitas. Adanya monitoring terhadap pH dan konduktivitas dalam proses pengerjaan logam tersebut juga dapat membantu untuk mengetahui adanya kesalahan prosedural bahkan ketika suatu proses dikonfigurasi sebelum dimulai sehingga tentunya. Tentunya, monitoring pH dan konduktivitas ini berguna juga untuk pengendalian biaya dan kualitas produk yang lebih baik.

Referensi:

AGE. 2022. What Is the Metalworking Process? Austalian General Engineering-Metal Fabrication: Melbourne.

Hach. 2004. Measure pH and Conductivity in Metal Working/Plating Industries. Hach Company: USA