perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini...

52
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT, RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh : NDARIYONO NIM. I1403013 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2011

Transcript of perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini...

Page 1: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA

PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN

ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

NDARIYONO

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Indonesia

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda pada proses elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr Elektroplating adalah suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Pada penelitian ini menggunakan variasi temperatur larutan 30 40-45 50-55 60-65 degC dan variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 Pengukuran ketebalan lapisan menggunakan coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur 60-65 ordmC dan rapat arus 2720 Am2

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan paling besar yaitu ketebalan sebesar 437 microm Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan pada setiap spesimen Kata kunci elektroplating temperatur rapat arus ketebalan adhesivitas

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ii

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA

PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

Disusun oleh

Ndariyono

NIM I 1403013

Dosen Pembimbing I

Eko Surojo ST MT

NIP 196904112000031006

Dosen Pembimbing II

Wahyu Purwo Raharjo ST MT

NIP 197202292000121001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari senin tanggal 26 April 2011

1 Bambang Kusharjanta ST MT NIP 196911161997021001

2 Heru Sukanto ST MT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip NIP 197207311997021001

3 Teguh Triyono ST MT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip NIP 197104301998021001

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Dody Ariawan ST MT NIP 197308041999031003

Koordinator Tugas Akhir

Wahyu Purwo Raharjo ST MT NIP 197202292000121001

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user iii

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN

ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

NDARIYONO

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Indonesia

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda pada proses elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr Elektroplating adalah suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Pada penelitian ini menggunakan variasi temperatur larutan 30 40-45 50-55 60-65 degC dan variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 Pengukuran ketebalan lapisan menggunakan coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur 60-65 ordmC dan rapat arus 2720 Am2

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan paling besar yaitu ketebalan sebesar 437 microm Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan pada setiap spesimen Kata kunci elektroplating temperatur rapat arus ketebalan adhesivitas

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user iv

THE INFLUENCE OF THE TEMPERATURE OF ELECTROLYTE CATHODE CURRENT DENSITY ABOUT THE THICKNESS

AND THE ADHESIVENESS IN ELECTROPLATING PROCESS OF COPPER-NICKEL-CHROMIUM

NDARIYONO

Mechanical Engineering Department Faculty of Engineering University of Sebelas Maret Surakarta

Abstract

The aim of the research is to know the influence of the temperature of electrolyte and cathode current density in electroplating process of the adhesiveness and Cr measurement of it thickness Electroplating is a process of sediment of the zinc ions of the negative electrode (cathode) by the electrolysis process 30 40-45 50-55 and 60-65 degC zinc temperature and 1500 1760 2000 and 2720 Am2 cathode current density were used during the research The measurement of the thickness was measured using coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR The result shows that 60-65 ordmC temperature and 2720 Am2 cathode current density produces the most shining and thick one at 437 microm The adhesivity test shows that there is crack in each space Keywords electroplating temperature thickness adhesivity

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user v

MOTTO

v Aku memang bukan yang terbaik tapi aku kan berusaha melakukan

dan memberikan yang terbaik dalam hidupku

v Ridho ILLahi karena ridho ibu dorsquoa ayah adalah berkah-NYA

v ldquoTidak ada suatu musibah pun yang menimpa seseorang kecuali dengan izin

Allah dan barangsiapa beriman kepada Allah niscaya Dia akan memberi

petunjuk kepada hatinya Dan Allah Maha Mengetahui segala sesuaturdquo

( QS At Taghaabun ayat 11 )

v Janganlah kamu bersikap lemah dan janganlah (pula) kamu bersedih

hati padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya) jika

kamu orang-orang yang beriman

(QS Ali Imran139)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vi

Persembahan

Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan untuk

v Allah SWT dan Last Prophet Nabi Muhammad SAW

v All my family

v Semua teman-temanku yang memberikan motivasi tersendiri dalam kehidupanku

v Saya sendiri

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat karunia dan

hidayah-Nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan

skripsi ini Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi

persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari

bantuan dari berbagai pihak maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima

kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi

dalam penelitian dan penulisan skripsi ini khususnya kepada

1 Bapak Eko Surojo ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi I yang

telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi

2 Bapak Wahyu Purwo R ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang

telah membantu dan membimbing dalam penyusunan skripsi

3 Bapak Teguh Triyono ST selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

4 Bapak Heru Sukanto ST MT selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

5 Bapak Bambang Kusharjanta ST MT selaku Dosen Penguji yang telah

memberikan saran-saran

6 Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya

7 Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral

maupun material

8 rdquoTo My Best Friendrdquo Blink Yogik Njimbung Boly Danang Yepe

Ngadiman Agus Didin Marlon Cetul Azis dan semuanya semoga sukses

selalu

9 Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu dalam terselesaikannya skripsi ini

10 Teman-teman S1 Extention yang telah memberikan bantuan dan dukungan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user viii

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

Tiada gading yang tak retak penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini

masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan Oleh karena itu

penulis berharap masukkan dan saran dari para pembaca sehingga

skripsi ini menjadi lebih baik Dengan segala keterbatasan yang ada penulis

berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca

pada umumnya

Penyusun

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

MOTTO v

PERSEMBAHAN vi

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1 Latar Belakang 1

2 Perumusan Masalah 2

3 Batasan Masalah 2

4 Manfaat dan Tujuan Penelitian 3

5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1 Dasar Teori 4

2 Jenis-jenis Pelapisan Logam 4

3 Proses Pengerjaan Pendahuluan 5

4 Prinsip Kerja Lapis Listrik 8

5 Penelitian Yang Telah Dilakukan 13

BAB III METODE PENELITIAN

1 Diagram Alir Penelitian 15

2 Bahan Penelitian 16

3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan 18

4 Pelaksanaan Penelitian 19

5 Persiapan Spesimen Uji 19

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user x

6 Pengerjaan Awal 20

7 Proses Pelapisan 20

8 Pengujian 22

9 Pengujian Tampak Fisik 22

10 Pengukuran Ketebalan Lapisan 22

11 Pengujian Adhesivitas lapisan 22

BAB IV DATA DAN ANALISIS

1 Bahan Katoda 24

2 Tampak Fisik 24

3 Ketebalan Lapisan 26

4 Adhesivitas Lapisan 35

BAB V PENUTUP

1 Kesimpulan 37

2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 39

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 2: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN

ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

NDARIYONO

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Indonesia

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda pada proses elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr Elektroplating adalah suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Pada penelitian ini menggunakan variasi temperatur larutan 30 40-45 50-55 60-65 degC dan variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 Pengukuran ketebalan lapisan menggunakan coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur 60-65 ordmC dan rapat arus 2720 Am2

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan paling besar yaitu ketebalan sebesar 437 microm Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan pada setiap spesimen Kata kunci elektroplating temperatur rapat arus ketebalan adhesivitas

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ii

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA

PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

Disusun oleh

Ndariyono

NIM I 1403013

Dosen Pembimbing I

Eko Surojo ST MT

NIP 196904112000031006

Dosen Pembimbing II

Wahyu Purwo Raharjo ST MT

NIP 197202292000121001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari senin tanggal 26 April 2011

1 Bambang Kusharjanta ST MT NIP 196911161997021001

2 Heru Sukanto ST MT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip NIP 197207311997021001

3 Teguh Triyono ST MT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip NIP 197104301998021001

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Dody Ariawan ST MT NIP 197308041999031003

Koordinator Tugas Akhir

Wahyu Purwo Raharjo ST MT NIP 197202292000121001

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user iii

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN

ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

NDARIYONO

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Indonesia

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda pada proses elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr Elektroplating adalah suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Pada penelitian ini menggunakan variasi temperatur larutan 30 40-45 50-55 60-65 degC dan variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 Pengukuran ketebalan lapisan menggunakan coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur 60-65 ordmC dan rapat arus 2720 Am2

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan paling besar yaitu ketebalan sebesar 437 microm Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan pada setiap spesimen Kata kunci elektroplating temperatur rapat arus ketebalan adhesivitas

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user iv

THE INFLUENCE OF THE TEMPERATURE OF ELECTROLYTE CATHODE CURRENT DENSITY ABOUT THE THICKNESS

AND THE ADHESIVENESS IN ELECTROPLATING PROCESS OF COPPER-NICKEL-CHROMIUM

NDARIYONO

Mechanical Engineering Department Faculty of Engineering University of Sebelas Maret Surakarta

Abstract

The aim of the research is to know the influence of the temperature of electrolyte and cathode current density in electroplating process of the adhesiveness and Cr measurement of it thickness Electroplating is a process of sediment of the zinc ions of the negative electrode (cathode) by the electrolysis process 30 40-45 50-55 and 60-65 degC zinc temperature and 1500 1760 2000 and 2720 Am2 cathode current density were used during the research The measurement of the thickness was measured using coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR The result shows that 60-65 ordmC temperature and 2720 Am2 cathode current density produces the most shining and thick one at 437 microm The adhesivity test shows that there is crack in each space Keywords electroplating temperature thickness adhesivity

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user v

MOTTO

v Aku memang bukan yang terbaik tapi aku kan berusaha melakukan

dan memberikan yang terbaik dalam hidupku

v Ridho ILLahi karena ridho ibu dorsquoa ayah adalah berkah-NYA

v ldquoTidak ada suatu musibah pun yang menimpa seseorang kecuali dengan izin

Allah dan barangsiapa beriman kepada Allah niscaya Dia akan memberi

petunjuk kepada hatinya Dan Allah Maha Mengetahui segala sesuaturdquo

( QS At Taghaabun ayat 11 )

v Janganlah kamu bersikap lemah dan janganlah (pula) kamu bersedih

hati padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya) jika

kamu orang-orang yang beriman

(QS Ali Imran139)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vi

Persembahan

Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan untuk

v Allah SWT dan Last Prophet Nabi Muhammad SAW

v All my family

v Semua teman-temanku yang memberikan motivasi tersendiri dalam kehidupanku

v Saya sendiri

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat karunia dan

hidayah-Nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan

skripsi ini Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi

persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari

bantuan dari berbagai pihak maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima

kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi

dalam penelitian dan penulisan skripsi ini khususnya kepada

1 Bapak Eko Surojo ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi I yang

telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi

2 Bapak Wahyu Purwo R ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang

telah membantu dan membimbing dalam penyusunan skripsi

3 Bapak Teguh Triyono ST selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

4 Bapak Heru Sukanto ST MT selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

5 Bapak Bambang Kusharjanta ST MT selaku Dosen Penguji yang telah

memberikan saran-saran

6 Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya

7 Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral

maupun material

8 rdquoTo My Best Friendrdquo Blink Yogik Njimbung Boly Danang Yepe

Ngadiman Agus Didin Marlon Cetul Azis dan semuanya semoga sukses

selalu

9 Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu dalam terselesaikannya skripsi ini

10 Teman-teman S1 Extention yang telah memberikan bantuan dan dukungan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user viii

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

Tiada gading yang tak retak penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini

masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan Oleh karena itu

penulis berharap masukkan dan saran dari para pembaca sehingga

skripsi ini menjadi lebih baik Dengan segala keterbatasan yang ada penulis

berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca

pada umumnya

Penyusun

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

MOTTO v

PERSEMBAHAN vi

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1 Latar Belakang 1

2 Perumusan Masalah 2

3 Batasan Masalah 2

4 Manfaat dan Tujuan Penelitian 3

5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1 Dasar Teori 4

2 Jenis-jenis Pelapisan Logam 4

3 Proses Pengerjaan Pendahuluan 5

4 Prinsip Kerja Lapis Listrik 8

5 Penelitian Yang Telah Dilakukan 13

BAB III METODE PENELITIAN

1 Diagram Alir Penelitian 15

2 Bahan Penelitian 16

3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan 18

4 Pelaksanaan Penelitian 19

5 Persiapan Spesimen Uji 19

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user x

6 Pengerjaan Awal 20

7 Proses Pelapisan 20

8 Pengujian 22

9 Pengujian Tampak Fisik 22

10 Pengukuran Ketebalan Lapisan 22

11 Pengujian Adhesivitas lapisan 22

BAB IV DATA DAN ANALISIS

1 Bahan Katoda 24

2 Tampak Fisik 24

3 Ketebalan Lapisan 26

4 Adhesivitas Lapisan 35

BAB V PENUTUP

1 Kesimpulan 37

2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 39

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 3: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN

ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

NDARIYONO

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Indonesia

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda pada proses elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr Elektroplating adalah suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Pada penelitian ini menggunakan variasi temperatur larutan 30 40-45 50-55 60-65 degC dan variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 Pengukuran ketebalan lapisan menggunakan coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur 60-65 ordmC dan rapat arus 2720 Am2

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan paling besar yaitu ketebalan sebesar 437 microm Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan pada setiap spesimen Kata kunci elektroplating temperatur rapat arus ketebalan adhesivitas

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ii

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA

PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

Disusun oleh

Ndariyono

NIM I 1403013

Dosen Pembimbing I

Eko Surojo ST MT

NIP 196904112000031006

Dosen Pembimbing II

Wahyu Purwo Raharjo ST MT

NIP 197202292000121001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari senin tanggal 26 April 2011

1 Bambang Kusharjanta ST MT NIP 196911161997021001

2 Heru Sukanto ST MT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip NIP 197207311997021001

3 Teguh Triyono ST MT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip NIP 197104301998021001

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Dody Ariawan ST MT NIP 197308041999031003

Koordinator Tugas Akhir

Wahyu Purwo Raharjo ST MT NIP 197202292000121001

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user iii

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN

ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

NDARIYONO

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Indonesia

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda pada proses elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr Elektroplating adalah suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Pada penelitian ini menggunakan variasi temperatur larutan 30 40-45 50-55 60-65 degC dan variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 Pengukuran ketebalan lapisan menggunakan coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur 60-65 ordmC dan rapat arus 2720 Am2

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan paling besar yaitu ketebalan sebesar 437 microm Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan pada setiap spesimen Kata kunci elektroplating temperatur rapat arus ketebalan adhesivitas

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user iv

THE INFLUENCE OF THE TEMPERATURE OF ELECTROLYTE CATHODE CURRENT DENSITY ABOUT THE THICKNESS

AND THE ADHESIVENESS IN ELECTROPLATING PROCESS OF COPPER-NICKEL-CHROMIUM

NDARIYONO

Mechanical Engineering Department Faculty of Engineering University of Sebelas Maret Surakarta

Abstract

The aim of the research is to know the influence of the temperature of electrolyte and cathode current density in electroplating process of the adhesiveness and Cr measurement of it thickness Electroplating is a process of sediment of the zinc ions of the negative electrode (cathode) by the electrolysis process 30 40-45 50-55 and 60-65 degC zinc temperature and 1500 1760 2000 and 2720 Am2 cathode current density were used during the research The measurement of the thickness was measured using coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR The result shows that 60-65 ordmC temperature and 2720 Am2 cathode current density produces the most shining and thick one at 437 microm The adhesivity test shows that there is crack in each space Keywords electroplating temperature thickness adhesivity

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user v

MOTTO

v Aku memang bukan yang terbaik tapi aku kan berusaha melakukan

dan memberikan yang terbaik dalam hidupku

v Ridho ILLahi karena ridho ibu dorsquoa ayah adalah berkah-NYA

v ldquoTidak ada suatu musibah pun yang menimpa seseorang kecuali dengan izin

Allah dan barangsiapa beriman kepada Allah niscaya Dia akan memberi

petunjuk kepada hatinya Dan Allah Maha Mengetahui segala sesuaturdquo

( QS At Taghaabun ayat 11 )

v Janganlah kamu bersikap lemah dan janganlah (pula) kamu bersedih

hati padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya) jika

kamu orang-orang yang beriman

(QS Ali Imran139)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vi

Persembahan

Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan untuk

v Allah SWT dan Last Prophet Nabi Muhammad SAW

v All my family

v Semua teman-temanku yang memberikan motivasi tersendiri dalam kehidupanku

v Saya sendiri

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat karunia dan

hidayah-Nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan

skripsi ini Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi

persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari

bantuan dari berbagai pihak maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima

kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi

dalam penelitian dan penulisan skripsi ini khususnya kepada

1 Bapak Eko Surojo ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi I yang

telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi

2 Bapak Wahyu Purwo R ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang

telah membantu dan membimbing dalam penyusunan skripsi

3 Bapak Teguh Triyono ST selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

4 Bapak Heru Sukanto ST MT selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

5 Bapak Bambang Kusharjanta ST MT selaku Dosen Penguji yang telah

memberikan saran-saran

6 Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya

7 Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral

maupun material

8 rdquoTo My Best Friendrdquo Blink Yogik Njimbung Boly Danang Yepe

Ngadiman Agus Didin Marlon Cetul Azis dan semuanya semoga sukses

selalu

9 Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu dalam terselesaikannya skripsi ini

10 Teman-teman S1 Extention yang telah memberikan bantuan dan dukungan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user viii

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

Tiada gading yang tak retak penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini

masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan Oleh karena itu

penulis berharap masukkan dan saran dari para pembaca sehingga

skripsi ini menjadi lebih baik Dengan segala keterbatasan yang ada penulis

berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca

pada umumnya

Penyusun

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

MOTTO v

PERSEMBAHAN vi

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1 Latar Belakang 1

2 Perumusan Masalah 2

3 Batasan Masalah 2

4 Manfaat dan Tujuan Penelitian 3

5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1 Dasar Teori 4

2 Jenis-jenis Pelapisan Logam 4

3 Proses Pengerjaan Pendahuluan 5

4 Prinsip Kerja Lapis Listrik 8

5 Penelitian Yang Telah Dilakukan 13

BAB III METODE PENELITIAN

1 Diagram Alir Penelitian 15

2 Bahan Penelitian 16

3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan 18

4 Pelaksanaan Penelitian 19

5 Persiapan Spesimen Uji 19

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user x

6 Pengerjaan Awal 20

7 Proses Pelapisan 20

8 Pengujian 22

9 Pengujian Tampak Fisik 22

10 Pengukuran Ketebalan Lapisan 22

11 Pengujian Adhesivitas lapisan 22

BAB IV DATA DAN ANALISIS

1 Bahan Katoda 24

2 Tampak Fisik 24

3 Ketebalan Lapisan 26

4 Adhesivitas Lapisan 35

BAB V PENUTUP

1 Kesimpulan 37

2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 39

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 4: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ii

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA

PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

Disusun oleh

Ndariyono

NIM I 1403013

Dosen Pembimbing I

Eko Surojo ST MT

NIP 196904112000031006

Dosen Pembimbing II

Wahyu Purwo Raharjo ST MT

NIP 197202292000121001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari senin tanggal 26 April 2011

1 Bambang Kusharjanta ST MT NIP 196911161997021001

2 Heru Sukanto ST MT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip NIP 197207311997021001

3 Teguh Triyono ST MT helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip NIP 197104301998021001

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Dody Ariawan ST MT NIP 197308041999031003

Koordinator Tugas Akhir

Wahyu Purwo Raharjo ST MT NIP 197202292000121001

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user iii

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN

ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

NDARIYONO

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Indonesia

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda pada proses elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr Elektroplating adalah suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Pada penelitian ini menggunakan variasi temperatur larutan 30 40-45 50-55 60-65 degC dan variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 Pengukuran ketebalan lapisan menggunakan coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur 60-65 ordmC dan rapat arus 2720 Am2

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan paling besar yaitu ketebalan sebesar 437 microm Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan pada setiap spesimen Kata kunci elektroplating temperatur rapat arus ketebalan adhesivitas

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user iv

THE INFLUENCE OF THE TEMPERATURE OF ELECTROLYTE CATHODE CURRENT DENSITY ABOUT THE THICKNESS

AND THE ADHESIVENESS IN ELECTROPLATING PROCESS OF COPPER-NICKEL-CHROMIUM

NDARIYONO

Mechanical Engineering Department Faculty of Engineering University of Sebelas Maret Surakarta

Abstract

The aim of the research is to know the influence of the temperature of electrolyte and cathode current density in electroplating process of the adhesiveness and Cr measurement of it thickness Electroplating is a process of sediment of the zinc ions of the negative electrode (cathode) by the electrolysis process 30 40-45 50-55 and 60-65 degC zinc temperature and 1500 1760 2000 and 2720 Am2 cathode current density were used during the research The measurement of the thickness was measured using coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR The result shows that 60-65 ordmC temperature and 2720 Am2 cathode current density produces the most shining and thick one at 437 microm The adhesivity test shows that there is crack in each space Keywords electroplating temperature thickness adhesivity

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user v

MOTTO

v Aku memang bukan yang terbaik tapi aku kan berusaha melakukan

dan memberikan yang terbaik dalam hidupku

v Ridho ILLahi karena ridho ibu dorsquoa ayah adalah berkah-NYA

v ldquoTidak ada suatu musibah pun yang menimpa seseorang kecuali dengan izin

Allah dan barangsiapa beriman kepada Allah niscaya Dia akan memberi

petunjuk kepada hatinya Dan Allah Maha Mengetahui segala sesuaturdquo

( QS At Taghaabun ayat 11 )

v Janganlah kamu bersikap lemah dan janganlah (pula) kamu bersedih

hati padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya) jika

kamu orang-orang yang beriman

(QS Ali Imran139)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vi

Persembahan

Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan untuk

v Allah SWT dan Last Prophet Nabi Muhammad SAW

v All my family

v Semua teman-temanku yang memberikan motivasi tersendiri dalam kehidupanku

v Saya sendiri

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat karunia dan

hidayah-Nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan

skripsi ini Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi

persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari

bantuan dari berbagai pihak maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima

kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi

dalam penelitian dan penulisan skripsi ini khususnya kepada

1 Bapak Eko Surojo ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi I yang

telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi

2 Bapak Wahyu Purwo R ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang

telah membantu dan membimbing dalam penyusunan skripsi

3 Bapak Teguh Triyono ST selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

4 Bapak Heru Sukanto ST MT selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

5 Bapak Bambang Kusharjanta ST MT selaku Dosen Penguji yang telah

memberikan saran-saran

6 Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya

7 Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral

maupun material

8 rdquoTo My Best Friendrdquo Blink Yogik Njimbung Boly Danang Yepe

Ngadiman Agus Didin Marlon Cetul Azis dan semuanya semoga sukses

selalu

9 Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu dalam terselesaikannya skripsi ini

10 Teman-teman S1 Extention yang telah memberikan bantuan dan dukungan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user viii

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

Tiada gading yang tak retak penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini

masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan Oleh karena itu

penulis berharap masukkan dan saran dari para pembaca sehingga

skripsi ini menjadi lebih baik Dengan segala keterbatasan yang ada penulis

berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca

pada umumnya

Penyusun

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

MOTTO v

PERSEMBAHAN vi

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1 Latar Belakang 1

2 Perumusan Masalah 2

3 Batasan Masalah 2

4 Manfaat dan Tujuan Penelitian 3

5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1 Dasar Teori 4

2 Jenis-jenis Pelapisan Logam 4

3 Proses Pengerjaan Pendahuluan 5

4 Prinsip Kerja Lapis Listrik 8

5 Penelitian Yang Telah Dilakukan 13

BAB III METODE PENELITIAN

1 Diagram Alir Penelitian 15

2 Bahan Penelitian 16

3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan 18

4 Pelaksanaan Penelitian 19

5 Persiapan Spesimen Uji 19

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user x

6 Pengerjaan Awal 20

7 Proses Pelapisan 20

8 Pengujian 22

9 Pengujian Tampak Fisik 22

10 Pengukuran Ketebalan Lapisan 22

11 Pengujian Adhesivitas lapisan 22

BAB IV DATA DAN ANALISIS

1 Bahan Katoda 24

2 Tampak Fisik 24

3 Ketebalan Lapisan 26

4 Adhesivitas Lapisan 35

BAB V PENUTUP

1 Kesimpulan 37

2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 39

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 5: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user iii

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN

ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

NDARIYONO

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Indonesia

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda pada proses elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr Elektroplating adalah suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Pada penelitian ini menggunakan variasi temperatur larutan 30 40-45 50-55 60-65 degC dan variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 Pengukuran ketebalan lapisan menggunakan coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur 60-65 ordmC dan rapat arus 2720 Am2

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan paling besar yaitu ketebalan sebesar 437 microm Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan pada setiap spesimen Kata kunci elektroplating temperatur rapat arus ketebalan adhesivitas

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user iv

THE INFLUENCE OF THE TEMPERATURE OF ELECTROLYTE CATHODE CURRENT DENSITY ABOUT THE THICKNESS

AND THE ADHESIVENESS IN ELECTROPLATING PROCESS OF COPPER-NICKEL-CHROMIUM

NDARIYONO

Mechanical Engineering Department Faculty of Engineering University of Sebelas Maret Surakarta

Abstract

The aim of the research is to know the influence of the temperature of electrolyte and cathode current density in electroplating process of the adhesiveness and Cr measurement of it thickness Electroplating is a process of sediment of the zinc ions of the negative electrode (cathode) by the electrolysis process 30 40-45 50-55 and 60-65 degC zinc temperature and 1500 1760 2000 and 2720 Am2 cathode current density were used during the research The measurement of the thickness was measured using coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR The result shows that 60-65 ordmC temperature and 2720 Am2 cathode current density produces the most shining and thick one at 437 microm The adhesivity test shows that there is crack in each space Keywords electroplating temperature thickness adhesivity

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user v

MOTTO

v Aku memang bukan yang terbaik tapi aku kan berusaha melakukan

dan memberikan yang terbaik dalam hidupku

v Ridho ILLahi karena ridho ibu dorsquoa ayah adalah berkah-NYA

v ldquoTidak ada suatu musibah pun yang menimpa seseorang kecuali dengan izin

Allah dan barangsiapa beriman kepada Allah niscaya Dia akan memberi

petunjuk kepada hatinya Dan Allah Maha Mengetahui segala sesuaturdquo

( QS At Taghaabun ayat 11 )

v Janganlah kamu bersikap lemah dan janganlah (pula) kamu bersedih

hati padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya) jika

kamu orang-orang yang beriman

(QS Ali Imran139)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vi

Persembahan

Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan untuk

v Allah SWT dan Last Prophet Nabi Muhammad SAW

v All my family

v Semua teman-temanku yang memberikan motivasi tersendiri dalam kehidupanku

v Saya sendiri

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat karunia dan

hidayah-Nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan

skripsi ini Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi

persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari

bantuan dari berbagai pihak maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima

kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi

dalam penelitian dan penulisan skripsi ini khususnya kepada

1 Bapak Eko Surojo ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi I yang

telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi

2 Bapak Wahyu Purwo R ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang

telah membantu dan membimbing dalam penyusunan skripsi

3 Bapak Teguh Triyono ST selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

4 Bapak Heru Sukanto ST MT selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

5 Bapak Bambang Kusharjanta ST MT selaku Dosen Penguji yang telah

memberikan saran-saran

6 Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya

7 Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral

maupun material

8 rdquoTo My Best Friendrdquo Blink Yogik Njimbung Boly Danang Yepe

Ngadiman Agus Didin Marlon Cetul Azis dan semuanya semoga sukses

selalu

9 Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu dalam terselesaikannya skripsi ini

10 Teman-teman S1 Extention yang telah memberikan bantuan dan dukungan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user viii

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

Tiada gading yang tak retak penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini

masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan Oleh karena itu

penulis berharap masukkan dan saran dari para pembaca sehingga

skripsi ini menjadi lebih baik Dengan segala keterbatasan yang ada penulis

berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca

pada umumnya

Penyusun

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

MOTTO v

PERSEMBAHAN vi

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1 Latar Belakang 1

2 Perumusan Masalah 2

3 Batasan Masalah 2

4 Manfaat dan Tujuan Penelitian 3

5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1 Dasar Teori 4

2 Jenis-jenis Pelapisan Logam 4

3 Proses Pengerjaan Pendahuluan 5

4 Prinsip Kerja Lapis Listrik 8

5 Penelitian Yang Telah Dilakukan 13

BAB III METODE PENELITIAN

1 Diagram Alir Penelitian 15

2 Bahan Penelitian 16

3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan 18

4 Pelaksanaan Penelitian 19

5 Persiapan Spesimen Uji 19

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user x

6 Pengerjaan Awal 20

7 Proses Pelapisan 20

8 Pengujian 22

9 Pengujian Tampak Fisik 22

10 Pengukuran Ketebalan Lapisan 22

11 Pengujian Adhesivitas lapisan 22

BAB IV DATA DAN ANALISIS

1 Bahan Katoda 24

2 Tampak Fisik 24

3 Ketebalan Lapisan 26

4 Adhesivitas Lapisan 35

BAB V PENUTUP

1 Kesimpulan 37

2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 39

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 6: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user iv

THE INFLUENCE OF THE TEMPERATURE OF ELECTROLYTE CATHODE CURRENT DENSITY ABOUT THE THICKNESS

AND THE ADHESIVENESS IN ELECTROPLATING PROCESS OF COPPER-NICKEL-CHROMIUM

NDARIYONO

Mechanical Engineering Department Faculty of Engineering University of Sebelas Maret Surakarta

Abstract

The aim of the research is to know the influence of the temperature of electrolyte and cathode current density in electroplating process of the adhesiveness and Cr measurement of it thickness Electroplating is a process of sediment of the zinc ions of the negative electrode (cathode) by the electrolysis process 30 40-45 50-55 and 60-65 degC zinc temperature and 1500 1760 2000 and 2720 Am2 cathode current density were used during the research The measurement of the thickness was measured using coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR The result shows that 60-65 ordmC temperature and 2720 Am2 cathode current density produces the most shining and thick one at 437 microm The adhesivity test shows that there is crack in each space Keywords electroplating temperature thickness adhesivity

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user v

MOTTO

v Aku memang bukan yang terbaik tapi aku kan berusaha melakukan

dan memberikan yang terbaik dalam hidupku

v Ridho ILLahi karena ridho ibu dorsquoa ayah adalah berkah-NYA

v ldquoTidak ada suatu musibah pun yang menimpa seseorang kecuali dengan izin

Allah dan barangsiapa beriman kepada Allah niscaya Dia akan memberi

petunjuk kepada hatinya Dan Allah Maha Mengetahui segala sesuaturdquo

( QS At Taghaabun ayat 11 )

v Janganlah kamu bersikap lemah dan janganlah (pula) kamu bersedih

hati padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya) jika

kamu orang-orang yang beriman

(QS Ali Imran139)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vi

Persembahan

Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan untuk

v Allah SWT dan Last Prophet Nabi Muhammad SAW

v All my family

v Semua teman-temanku yang memberikan motivasi tersendiri dalam kehidupanku

v Saya sendiri

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat karunia dan

hidayah-Nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan

skripsi ini Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi

persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari

bantuan dari berbagai pihak maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima

kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi

dalam penelitian dan penulisan skripsi ini khususnya kepada

1 Bapak Eko Surojo ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi I yang

telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi

2 Bapak Wahyu Purwo R ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang

telah membantu dan membimbing dalam penyusunan skripsi

3 Bapak Teguh Triyono ST selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

4 Bapak Heru Sukanto ST MT selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

5 Bapak Bambang Kusharjanta ST MT selaku Dosen Penguji yang telah

memberikan saran-saran

6 Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya

7 Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral

maupun material

8 rdquoTo My Best Friendrdquo Blink Yogik Njimbung Boly Danang Yepe

Ngadiman Agus Didin Marlon Cetul Azis dan semuanya semoga sukses

selalu

9 Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu dalam terselesaikannya skripsi ini

10 Teman-teman S1 Extention yang telah memberikan bantuan dan dukungan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user viii

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

Tiada gading yang tak retak penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini

masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan Oleh karena itu

penulis berharap masukkan dan saran dari para pembaca sehingga

skripsi ini menjadi lebih baik Dengan segala keterbatasan yang ada penulis

berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca

pada umumnya

Penyusun

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

MOTTO v

PERSEMBAHAN vi

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1 Latar Belakang 1

2 Perumusan Masalah 2

3 Batasan Masalah 2

4 Manfaat dan Tujuan Penelitian 3

5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1 Dasar Teori 4

2 Jenis-jenis Pelapisan Logam 4

3 Proses Pengerjaan Pendahuluan 5

4 Prinsip Kerja Lapis Listrik 8

5 Penelitian Yang Telah Dilakukan 13

BAB III METODE PENELITIAN

1 Diagram Alir Penelitian 15

2 Bahan Penelitian 16

3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan 18

4 Pelaksanaan Penelitian 19

5 Persiapan Spesimen Uji 19

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user x

6 Pengerjaan Awal 20

7 Proses Pelapisan 20

8 Pengujian 22

9 Pengujian Tampak Fisik 22

10 Pengukuran Ketebalan Lapisan 22

11 Pengujian Adhesivitas lapisan 22

BAB IV DATA DAN ANALISIS

1 Bahan Katoda 24

2 Tampak Fisik 24

3 Ketebalan Lapisan 26

4 Adhesivitas Lapisan 35

BAB V PENUTUP

1 Kesimpulan 37

2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 39

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 7: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user v

MOTTO

v Aku memang bukan yang terbaik tapi aku kan berusaha melakukan

dan memberikan yang terbaik dalam hidupku

v Ridho ILLahi karena ridho ibu dorsquoa ayah adalah berkah-NYA

v ldquoTidak ada suatu musibah pun yang menimpa seseorang kecuali dengan izin

Allah dan barangsiapa beriman kepada Allah niscaya Dia akan memberi

petunjuk kepada hatinya Dan Allah Maha Mengetahui segala sesuaturdquo

( QS At Taghaabun ayat 11 )

v Janganlah kamu bersikap lemah dan janganlah (pula) kamu bersedih

hati padahal kamulah orang-orang yang paling tinggi (derajatnya) jika

kamu orang-orang yang beriman

(QS Ali Imran139)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vi

Persembahan

Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan untuk

v Allah SWT dan Last Prophet Nabi Muhammad SAW

v All my family

v Semua teman-temanku yang memberikan motivasi tersendiri dalam kehidupanku

v Saya sendiri

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat karunia dan

hidayah-Nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan

skripsi ini Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi

persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari

bantuan dari berbagai pihak maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima

kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi

dalam penelitian dan penulisan skripsi ini khususnya kepada

1 Bapak Eko Surojo ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi I yang

telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi

2 Bapak Wahyu Purwo R ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang

telah membantu dan membimbing dalam penyusunan skripsi

3 Bapak Teguh Triyono ST selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

4 Bapak Heru Sukanto ST MT selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

5 Bapak Bambang Kusharjanta ST MT selaku Dosen Penguji yang telah

memberikan saran-saran

6 Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya

7 Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral

maupun material

8 rdquoTo My Best Friendrdquo Blink Yogik Njimbung Boly Danang Yepe

Ngadiman Agus Didin Marlon Cetul Azis dan semuanya semoga sukses

selalu

9 Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu dalam terselesaikannya skripsi ini

10 Teman-teman S1 Extention yang telah memberikan bantuan dan dukungan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user viii

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

Tiada gading yang tak retak penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini

masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan Oleh karena itu

penulis berharap masukkan dan saran dari para pembaca sehingga

skripsi ini menjadi lebih baik Dengan segala keterbatasan yang ada penulis

berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca

pada umumnya

Penyusun

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

MOTTO v

PERSEMBAHAN vi

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1 Latar Belakang 1

2 Perumusan Masalah 2

3 Batasan Masalah 2

4 Manfaat dan Tujuan Penelitian 3

5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1 Dasar Teori 4

2 Jenis-jenis Pelapisan Logam 4

3 Proses Pengerjaan Pendahuluan 5

4 Prinsip Kerja Lapis Listrik 8

5 Penelitian Yang Telah Dilakukan 13

BAB III METODE PENELITIAN

1 Diagram Alir Penelitian 15

2 Bahan Penelitian 16

3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan 18

4 Pelaksanaan Penelitian 19

5 Persiapan Spesimen Uji 19

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user x

6 Pengerjaan Awal 20

7 Proses Pelapisan 20

8 Pengujian 22

9 Pengujian Tampak Fisik 22

10 Pengukuran Ketebalan Lapisan 22

11 Pengujian Adhesivitas lapisan 22

BAB IV DATA DAN ANALISIS

1 Bahan Katoda 24

2 Tampak Fisik 24

3 Ketebalan Lapisan 26

4 Adhesivitas Lapisan 35

BAB V PENUTUP

1 Kesimpulan 37

2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 39

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 8: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vi

Persembahan

Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan untuk

v Allah SWT dan Last Prophet Nabi Muhammad SAW

v All my family

v Semua teman-temanku yang memberikan motivasi tersendiri dalam kehidupanku

v Saya sendiri

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat karunia dan

hidayah-Nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan

skripsi ini Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi

persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari

bantuan dari berbagai pihak maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima

kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi

dalam penelitian dan penulisan skripsi ini khususnya kepada

1 Bapak Eko Surojo ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi I yang

telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi

2 Bapak Wahyu Purwo R ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang

telah membantu dan membimbing dalam penyusunan skripsi

3 Bapak Teguh Triyono ST selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

4 Bapak Heru Sukanto ST MT selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

5 Bapak Bambang Kusharjanta ST MT selaku Dosen Penguji yang telah

memberikan saran-saran

6 Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya

7 Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral

maupun material

8 rdquoTo My Best Friendrdquo Blink Yogik Njimbung Boly Danang Yepe

Ngadiman Agus Didin Marlon Cetul Azis dan semuanya semoga sukses

selalu

9 Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu dalam terselesaikannya skripsi ini

10 Teman-teman S1 Extention yang telah memberikan bantuan dan dukungan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user viii

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

Tiada gading yang tak retak penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini

masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan Oleh karena itu

penulis berharap masukkan dan saran dari para pembaca sehingga

skripsi ini menjadi lebih baik Dengan segala keterbatasan yang ada penulis

berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca

pada umumnya

Penyusun

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

MOTTO v

PERSEMBAHAN vi

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1 Latar Belakang 1

2 Perumusan Masalah 2

3 Batasan Masalah 2

4 Manfaat dan Tujuan Penelitian 3

5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1 Dasar Teori 4

2 Jenis-jenis Pelapisan Logam 4

3 Proses Pengerjaan Pendahuluan 5

4 Prinsip Kerja Lapis Listrik 8

5 Penelitian Yang Telah Dilakukan 13

BAB III METODE PENELITIAN

1 Diagram Alir Penelitian 15

2 Bahan Penelitian 16

3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan 18

4 Pelaksanaan Penelitian 19

5 Persiapan Spesimen Uji 19

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user x

6 Pengerjaan Awal 20

7 Proses Pelapisan 20

8 Pengujian 22

9 Pengujian Tampak Fisik 22

10 Pengukuran Ketebalan Lapisan 22

11 Pengujian Adhesivitas lapisan 22

BAB IV DATA DAN ANALISIS

1 Bahan Katoda 24

2 Tampak Fisik 24

3 Ketebalan Lapisan 26

4 Adhesivitas Lapisan 35

BAB V PENUTUP

1 Kesimpulan 37

2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 39

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 9: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat karunia dan

hidayah-Nya serta menetapkan hati sehingga penulis dapat berhasil menyelesaikan

skripsi ini Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi

persyaratan guna mencapai gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dibalik keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari

bantuan dari berbagai pihak maka sudah sepantasnya penulis menghaturkan terima

kasih yang sangat mendalam kepada semua pihak yang telah berpartisipasi

dalam penelitian dan penulisan skripsi ini khususnya kepada

1 Bapak Eko Surojo ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi I yang

telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi

2 Bapak Wahyu Purwo R ST MT selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang

telah membantu dan membimbing dalam penyusunan skripsi

3 Bapak Teguh Triyono ST selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

4 Bapak Heru Sukanto ST MT selaku Dosen Penguji yang telah memberikan

saran-saran

5 Bapak Bambang Kusharjanta ST MT selaku Dosen Penguji yang telah

memberikan saran-saran

6 Bapak-bapak dosen yang telah berkenan menyampaikan ilmunya

7 Keluarga tercinta yang telah memberikan sumbangan besar baik moral

maupun material

8 rdquoTo My Best Friendrdquo Blink Yogik Njimbung Boly Danang Yepe

Ngadiman Agus Didin Marlon Cetul Azis dan semuanya semoga sukses

selalu

9 Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah

membantu dalam terselesaikannya skripsi ini

10 Teman-teman S1 Extention yang telah memberikan bantuan dan dukungan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user viii

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

Tiada gading yang tak retak penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini

masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan Oleh karena itu

penulis berharap masukkan dan saran dari para pembaca sehingga

skripsi ini menjadi lebih baik Dengan segala keterbatasan yang ada penulis

berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca

pada umumnya

Penyusun

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

MOTTO v

PERSEMBAHAN vi

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1 Latar Belakang 1

2 Perumusan Masalah 2

3 Batasan Masalah 2

4 Manfaat dan Tujuan Penelitian 3

5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1 Dasar Teori 4

2 Jenis-jenis Pelapisan Logam 4

3 Proses Pengerjaan Pendahuluan 5

4 Prinsip Kerja Lapis Listrik 8

5 Penelitian Yang Telah Dilakukan 13

BAB III METODE PENELITIAN

1 Diagram Alir Penelitian 15

2 Bahan Penelitian 16

3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan 18

4 Pelaksanaan Penelitian 19

5 Persiapan Spesimen Uji 19

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user x

6 Pengerjaan Awal 20

7 Proses Pelapisan 20

8 Pengujian 22

9 Pengujian Tampak Fisik 22

10 Pengukuran Ketebalan Lapisan 22

11 Pengujian Adhesivitas lapisan 22

BAB IV DATA DAN ANALISIS

1 Bahan Katoda 24

2 Tampak Fisik 24

3 Ketebalan Lapisan 26

4 Adhesivitas Lapisan 35

BAB V PENUTUP

1 Kesimpulan 37

2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 39

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 10: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user viii

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini

Tiada gading yang tak retak penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini

masih terdapat banyak kekurangan dan jauh dari kesempurnaan Oleh karena itu

penulis berharap masukkan dan saran dari para pembaca sehingga

skripsi ini menjadi lebih baik Dengan segala keterbatasan yang ada penulis

berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat kepada penulis pribadi dan pembaca

pada umumnya

Penyusun

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

MOTTO v

PERSEMBAHAN vi

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1 Latar Belakang 1

2 Perumusan Masalah 2

3 Batasan Masalah 2

4 Manfaat dan Tujuan Penelitian 3

5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1 Dasar Teori 4

2 Jenis-jenis Pelapisan Logam 4

3 Proses Pengerjaan Pendahuluan 5

4 Prinsip Kerja Lapis Listrik 8

5 Penelitian Yang Telah Dilakukan 13

BAB III METODE PENELITIAN

1 Diagram Alir Penelitian 15

2 Bahan Penelitian 16

3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan 18

4 Pelaksanaan Penelitian 19

5 Persiapan Spesimen Uji 19

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user x

6 Pengerjaan Awal 20

7 Proses Pelapisan 20

8 Pengujian 22

9 Pengujian Tampak Fisik 22

10 Pengukuran Ketebalan Lapisan 22

11 Pengujian Adhesivitas lapisan 22

BAB IV DATA DAN ANALISIS

1 Bahan Katoda 24

2 Tampak Fisik 24

3 Ketebalan Lapisan 26

4 Adhesivitas Lapisan 35

BAB V PENUTUP

1 Kesimpulan 37

2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 39

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 11: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

MOTTO v

PERSEMBAHAN vi

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR TABEL xi

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR LAMPIRAN xiii

BAB I PENDAHULUAN

1 Latar Belakang 1

2 Perumusan Masalah 2

3 Batasan Masalah 2

4 Manfaat dan Tujuan Penelitian 3

5 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

1 Dasar Teori 4

2 Jenis-jenis Pelapisan Logam 4

3 Proses Pengerjaan Pendahuluan 5

4 Prinsip Kerja Lapis Listrik 8

5 Penelitian Yang Telah Dilakukan 13

BAB III METODE PENELITIAN

1 Diagram Alir Penelitian 15

2 Bahan Penelitian 16

3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan 18

4 Pelaksanaan Penelitian 19

5 Persiapan Spesimen Uji 19

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user x

6 Pengerjaan Awal 20

7 Proses Pelapisan 20

8 Pengujian 22

9 Pengujian Tampak Fisik 22

10 Pengukuran Ketebalan Lapisan 22

11 Pengujian Adhesivitas lapisan 22

BAB IV DATA DAN ANALISIS

1 Bahan Katoda 24

2 Tampak Fisik 24

3 Ketebalan Lapisan 26

4 Adhesivitas Lapisan 35

BAB V PENUTUP

1 Kesimpulan 37

2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 39

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 12: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user x

6 Pengerjaan Awal 20

7 Proses Pelapisan 20

8 Pengujian 22

9 Pengujian Tampak Fisik 22

10 Pengukuran Ketebalan Lapisan 22

11 Pengujian Adhesivitas lapisan 22

BAB IV DATA DAN ANALISIS

1 Bahan Katoda 24

2 Tampak Fisik 24

3 Ketebalan Lapisan 26

4 Adhesivitas Lapisan 35

BAB V PENUTUP

1 Kesimpulan 37

2 Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN 39

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 13: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xi

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 102324

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan 27

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

25-30degC dengan variasi rapat arus katoda 29

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

40-45degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

50-55degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur

60-65degC dengan variasi rapat arus katodahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30

Tabel 47 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1500 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 48 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 1760 Amsup2 dengan variasi temperatur helliphellip 33

Tabel 49 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2000 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

Tabel 410 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada rapat arus

Katoda 2720 Amsup2 dengan variasi temperatur 34

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 14: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan 9

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut 12

Gambar 31 Diagram alir penelitian15

Gambar 32 Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR 19

Gambar 33 Metode bend test 23

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

25-30 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

40-45 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

50-55ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur

60-65 ordmChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25

Gambar 45Pengukuran ketebalan lapisanhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 26

Gambar 46Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa

kisaran temperatur 28

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai

pada beberapa kisaran temperatur 31

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada beberapa

kisaran rapat arus 32

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai

pada beberapa kisaran rapat arus katoda 34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi

temperaturhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 35

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 15: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil pengukuran ketebalan lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 38

Lampiran 2 Hasil pengukuran berat lapisan helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 40

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 16: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN ELEKTROLIT RAPAT ARUS KATODA TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING TEMBAGA-NIKEL-KHROM

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh

NDARIYONO NIM I1403013

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 17: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

11 Latar Belakang

Baja merupakan salah satu logam yang banyak digunakan oleh masyarakat

dan dunia industri misalnya pada bidang konstruksi permesinan dan kerajinan

Dalam penggunaannya sebagai komponen permesinan dan konstruksi seringkali

mengalami kerusakan sebelum waktu yang diperhitungkan diantara sebab

kerusakan logam tersebut karena terkorosi

Proses akhir logam (metal finishing) merupakan bidang yang sangat luas

yang dimana tujuan utamanya adalah untuk mencegah logam dengan korosifnya

namun juga mendapatkan sifat-sifat lain seperti tampak rupa ketangguhan dan

daya hantar listrik Lapisan pelindung itu dapat diklasifikasikan sebagai berikut

- Lapisan hasil elektrokimia pada permukaan logam

- Lapisan organik seperti cat resin plastik karet dan sebagainya

- Lapisan anorganik antara lain enamel semen dan sebagainya

- Pelindung sementara seperti gemuk dan oli

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara listrik (elektroplating) celup panas (hot dip galvanis) dan

semprot logam (metal spraying) Penggunaan salah satu metoda ini didasarkan

oleh material yang akan dilapis dimana akan digunakan dan bagaimana

fungsinya

Metode yang umum digunakan untuk pelapisan adalah pelapisan secara

listrik (elektroplating) yaitu proses pelapisan logam maupun non logam secara

elektrolisis melalui penggunaan arus searah (DC) dan larutan kimia (elektrolit)

yang berfungsi sebagai media penyuplai ion-ion logam untuk membentuk lapisan

(endapan) logam pada katoda Proses pelapisan ini selain untuk melindungi logam

juga bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat pada logam yaitu antara lain daya

tahan korosi (corrosion resistance) tampak rupa (appearence) daya tahan

goresaus (abrasion resistance) harga (value) mampu solder (solderability) daya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 18: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

2

kontak listrik (electrical contact resistance) mampu pantul cahaya (reflectivity)

dan daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistance)

Salah satu dari banyak macam logam pelapis yang digunakan adalah

pelapisan dengan menggunakan khrom sebagai logam pelapisnya Saat ini sudah

banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-

bagian mesin kendaraan seperti swing arm tromol poros dan bagian-bagian

mesin lainnya

Faktor yang berpengaruh terhadap kualitas hasil pelapisan khromium di

antaranya adalah faktor temperatur rapat arus konsentrasi larutan dan waktu

pelapisan Pengaruh temperatur pada kualitas hasil pelapisan terletak pada

penampilan akhir temperatur rendah menghasilkan hasil lapisan yang suram

sedangkan temperatur tinggi menyebabkan lapisan menjadi mengkilap Oleh

karena itulah pemilihan temperatur pada proses pelapisan harus diperhatikan agar

memperoleh kualitas lapisan sesuai dengan yang diinginkan Rapat arus sangat

berpengaruh sekali terhadap efisiensi arus kenaikan rapat arus akan menambah

laju pengendapan di katoda

12 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan suatu masalah

yaitu rdquoBagaimana pengaruh temperatur larutan elektrolit Cr dan rapat arus katoda

terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan khrom pada proses elektroplating

khrom dekoratifrdquo

13 Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik ditentukan batasan masalah

sebagai berikut

1 Larutan elektrolit yang digunakan adalah tembaga sianida (CuCN) nikel

sulfat (NiSO4) dan khrom oksida (CrO3)

2 Temperatur larutan Cu dan Ni konstan 25-30 degC

3 Rapat arus pelapisan Cu dan Ni konstan 300 Am2

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 19: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

3

14 Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah

1 Untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit pada proses

elektroplating terhadap adhesivitas dan tingkat ketebalan lapisan Cr

2 Untuk mengetahui pengaruh rapat arus katoda terhadap adhesivitas dan

ketebalan lapisan Cr

Manfaat dari penelitian ini adalah

1 Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating

khususnya pelapisan khrom dekoratif

2 Dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya

3 Mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating

terutama pada elektroplating khrom dekoratif sehingga dapat menerapkan

mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari

4 Mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan

yang maksimal

15 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut

1 Bab I Pendahuluan berisi latar belakang penelitian rumusan masalah

maksud dan tujuan penelitian manfaat penelitian batasan masalah dan

sistematika penulisan

2 Bab II Dasar Teori berisi tinjauan pustaka dan dasar teori mengenai

pelapisan logam secara listrik komponen-komponenya maupun jenis

pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya

3 Bab III Metode Penelitian berisi diagram alir penelitian bahan yang

digunakan mesin dan alat yang digunakan tempat penelitian prosedur

pelaksanaan penelitian dan pengujian

4 Bab IV Data dan Analisis berisi data hasil pengujian dan analisa hasil

pengukuran ketebalan dari proses pelapisan yang dilakukan

5 Bab V Penutup berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian

yang dilakukan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 20: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

21 Dasar Teori

22 Jenis-jenis Pelapisan Logam

Salah satu cara dari finishing logam yang banyak diterapkan adalah

pelapisan logam Mekanisme dari proses ini dapat dilakukan dengan metoda

antara lain secara celup panas (hot dip galvanis) semprot logam (metal spraying)

dan secara listrik (elektroplating)

Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses

pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair kemudian logam

yang dilapislogam dasar dicelupkan ke dalam logam cair tersebut Pelapisan

logam dengan cara semprot (metal spraying) adalah proses pelapisan logam

dengan cara penyemprotan partikel-partikel halus dari logam cair disertai gas

bertekanan tinggi serta panas pada logam yang akan dilapislogam dasar

Pelapisan listrik (elektroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau

ion-ion logam pada elektroda negatif (katoda) dengan cara elektrolisis Terjadinya

suatu endapan pada proses ini adalah karena adanya ion-ion bermuatan listrik

berpindah dan suatu elektroda melalui elektrolit yang mana hasil dan elektrolisis

tersebut akan mengendap pada katoda sedangkan endapan yang terjadi bersifat

adesif terhadap logam dasar Selama proses pengendapan atau deposit

berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit baik reaksi reduksi

maupun oksidasi dan diharapkan berlangsung terus menerus menuju arah tertentu

secara tetap Untuk itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan tegangan

yang konstant (Saleh AA 1995)

Prinsip atau teori dasar dari elektroplating adalah berpedoman atau

berdasarkan Hukum Faraday yang menyatakan

a Jumlah zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada elektroda selama

elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang mengalir dalam larutan

elektrolit

b Jumlah zat yang dihasilkan oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis

adalah sebanding dengan beratnya ekivalen masing-masing zat tersebut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 21: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

5

Pernyataan Faraday tersebut diatas dapat ditulis dengan ketentuan atau rumus

seperti berikut ini

B= F

etI (21)

Keterangan

B = Berat zat yang terbentuk (g)

I = Jumlah arus yang mengalir (A)

t= Waktu (detik)

e = Berat ekivalen zat yang dibebaskan (berat atom suatu unsur dibagi valensi

unsur tersebut)

F = Jumlah arus yang diperlukan untuk membebaskan sejumlah gram ekivalen

suatu zat)

1F = 96500 Coulumb

Plating termasuk salah satu cara menanggulangi korosi pada logam dan

juga berfungsi sebagai ketahanan bahan Di samping itu plating juga

memberikan nilai estetika pada logam yang dilapisi yaitu warna dan tekstur

tertentu serta untuk mengurangi tahanan kontak dan meningkatkan

konduktivitas permukaan atau daya pantul

Parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kualitas pelapisan

(Hartono AJ dan Kaneko T 1995) adalah

1 Konsentrasi Larutan

Konsentrasi ini akan berkaitan dengan nilai pH dari larutan Pada larutan

elektrolit nikel mempunyai batas pH agar proses tersebut berlangsung baik

berkisar antara 15 ndash 52 Jika nilai pH melebihi dari nilai yang diijinkan maka

akan terjadi sumuran pada permukaan produk dan lapisan nikel kasar pada

permukaan benda yang dilapisi

2 Rapat Arus

Rapat arus adalah harga yang menyatakan jumlah arus listrik yang

mengalir persatuan luas permukaan elektroda Ada dua macam rapat arus yaitu

rapat arus anoda dan rapat arus katoda Pada proses lapis listrik rapat arus

yang diperhitungkan adalah rapat arus katoda yaitu banyaknya arus listrik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 22: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

6

yang diperlukan untuk mendapatkan atom-atom logam pada tiap satuan luas

permukaan benda kerja yang akan dilapis Untuk proses lapis listrik ini faktor

rapat arus memegang peranan sangat penting karena akan mempengaruhi

efisiensi arus

Efisiensi arus adalah perbandingan berat endapan yang terjadi dengan berat

endapan secara teoritis dan dinyatakan dalam persen Tegangan dalam proses

lapis listrik diinginkan dalam kondisi yang konstant artinya tegangan tidak

akan berubah atau terpengaruh oleh besar kecilnya arus yang terpakai

I=RV

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip(22)

Keterangan

I = Besarnya arus (A)

V = Tegangan (V)

R = Tahanan (Ω)

Untuk memvariasikan arus yang diatur hanyalah tahanannya saja

sedangkan voltasenya tetap Satuan rapat arus dinyatakan dalam Adm2 atau

AFt2 atau Ain2

3 Temperatur

Temperatur sangat penting untuk menyeleksi cocoknya jalannya reaksi

dan melindungi pelapisan Keseimbangan temperatur ditentukan oleh

beberapa faktor seperti ketahanan jarak anoda dan katoda serta besar arus

yang digunakan

4 Waktu Pelapisan

Waktu pelapisan akan mempengaruhi terhadap kuantitas dari hasil

pelapisan yang terjadi di permukaan produk yang dilapis Kenaikan waktu

akan menyebabkan naiknya konduktivitas dan difusivitas larutan elektrolit

Hal ini berarti tahanan elektrolit akan mengecil sehingga potensial yang

dibutuhkan untuk mereduksi ion-ion logam berkurang

5 Throwing power

Throwing power adalah kemampuan larutan penyalur menghasilkan

lapisan dengan ketebalan merata dan sejalan dengan terus berubahnya jarak

antara anoda dan permukaan komponen selama proses

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 23: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

7

23 Proses Pengerjaan Pendahuluan

Sebelum dilakukan pelapisan pada logam permukaan logam harus

disiapkan untuk menerima adanya lapisan Persiapan ini bertujuan untuk

meningkatkan daya ikat antara lapisan dengan bahan yang dilapisi Permukaan

yang ideal dari bahan dasar adalah permukaan yang seluruhnya mengandung atom

bahan tersebut tanpa adanya bahan asing lainnya (Hartono AJ dan Kaneko T

1995) Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan

pendahuluan dengan tujuan

- Menghilangkan semua pengotor yang ada dipermukaan benda kerja seperti

pengotor organik dan anorganikoksida

- Mendapatkan kondisi fisik permukaan yang lebih baik dan lebih aktif

Teknik pengerjaan pendahuluan ini tergantung dari pengotornya tetapi secara

umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

a Pembersihan Secara Mekanik

Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan goresan-goresan serta geram-geram yang masih melekat pada

benda kerja Biasanya untuk menghilangkan goresan-goresan dan geram-geram

tersebut dilakukan dengan mesin gerinda sedangkan untuk menghaluskan

permukaannya dilakukan dengan proses buffing Prinsipnya sama seperti proses

gerinda tetapi rodawheel polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun

kulit dan laken Selain dari pengerjaan seperti tersebut diatas kadang-kadang

diperlukan proses lain misalnya penyikatan (brushing) dan brigthening

b Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak minyak garam dan

kotoran-kotoran lainnya dengan pelarut organik Proses pembersihan pada

temperatur kamar yaitu dengan menggunakan pelarut organik tetapi dilakukan

pada temperatur kamar dengan cara diusapdioles

c Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)

Proses ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau

minyak-minyak yang menempel Pembersihan ini perlu sekali karena lemak

maupun minyak tersebut akan mengganggu pada proses pelapisan karena

mengurangi kontak antara lapisan dengan logam dasarbenda kerja Pencucian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 24: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

8

dengan alkalin digolongkan dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkaline

degreasing) dan dengan cara elektro (elektrolitic degreasing) Pembersihan

secara biasa adalah merendamkan benda kerja ke dalam larutan alkalin dalam

keadaan panas selama 5-10 menit Lamanya perendaman harus disesuaikan

dengan kondisi permukaan benda kerja Seandainya lemak atau minyak yang

menempel lebih banyak maka dianjurkan lamanya perendaman ditambah

hingga permukaan bersih dari noda-noda tersebut

d Pencucian dengan asam (Pickling)

Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan

benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui

peredaman Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam

antara lain

- Asam klorida (HCl)

- Asam sulfat (H2SO4)

- Asam sulfat dan asam fluorida (HF)

Reaksi proses pickling sebetulnya adalah proses elektrokimia dalam sel

galvanis antara logam dasar (anoda) dan oksida (katoda) Gas H2 yang timbul

dapat mereduksi ferrioksida menjadi ferrooksida yang mudah larut Dalam

reaksi ini biasanya diberikan inhibitor agar reaksi tidak terlalu cepat dan

menghasilkan pembersihan yang merata Untuk benda kerja dari besibaja cor

yang masih mengandung sisa-sisa pasir dapat digunakan larutan campuran dari

asam sulfat dan asam fluorida sebab larutan tersebut dapat berfungsi selain

untuk menghilangkan oksidaserpih juga dapat membersihkan sisa-sisa pasir

yang menempel pada benda kerja (Saleh AA 1995)

24 Prinsip Kerja Lapis Listrik

Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau

elektroplating adalah merupakan rangkaian dari arus listrik anoda larutan

elektrolit dan katoda (benda kerja) Keempat gugusan ini disusun sedemikian

rupa sehingga membentuk suatu sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai

berikut

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 25: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

9

- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik

- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik

- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolitnya

Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik dapat dilihat

pada gambar 21

Gambar 21 Mekanisme proses pelapisan (Suarsana IK 2008)

Keterangan

(1) Anoda (bahan pelapis)

(2) Katoda (benda yang dilapisi)

(3) Elektrolit

(4) Sumber arus searah

Bila arus listik (potensial) searah dialirkan antara anoda dan katoda dalam

larutan elektrolit maka muatan ion positif ditarik oleh katoda Sementara ion

bermuatan negatif berpindah ke arah anoda ion-ion tersebut dinetralisir oleh kedua

elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada elektroda katoda

Hasil yang terbentuk adalah lapisan logam dan gas hidrogen

a Larutan Elektrolit

Suatu proses lapis listrik memerlukan larutan elektrolit yang merupakan

media proses berlangsung Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam dan

garam logam yang dapat membentuk ion-ion positif Tiap jenis pelapisan larutan

elektrolitnya berbeda-beda tergantung pada sifat-sifat elektrolit yang diinginkan

komposisi larutan elektrolit yang dipakai pada proses pelapisan tembaga nikel

dan khrom adalah sebagai berikut (Saleh AA 1995)

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

CuCN 2625 gr1 NaK (C4 H 4 O 6) 45 gr1

NaCN 3450 gr1 Bright Gl-3 5 ml1

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 26: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

10

Na2CO3 30 gr1 Bright Gl-4 8 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

NiSO4 250 gr1 Carbon act 2 gr1

NiCL2 50 gr1 Bright I-06 5 ml1

H3BO3 40 gr1 Bright M-07 2 ml1

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khrom

CrO3 250 gr1

H2SO4 25 ml1

Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan dilapis

Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi anionnya tidak

mudah tereduksi Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya

lapisan tetapi jika menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan

menimbulkan gangguan akan terbentuknya struktur mikro lapisan

Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh konsentrasi

dari garam logamnya bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk

diendapkan akan terjadi endapanlapisan yang terbakar pada rapat arus yang

relatif rendah

Beberapa bahanzat kimia sengaja ditambahkan ke dalam larutan elektrolit

bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu Sifat-sifat tersebut

antara lain tampak rupa (appearance) kegetasan lapisan (brittleness) keuletan

(ductility) dan kekerasan (hardness)

b Anoda (elektroda positif )

Pada proses pelapisan secara listrik peranan anoda sangat penting dalam

menghasilkan kualitas lapisan yang baik Pengaruh kemurniankebersihan anoda

terhadap elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu

diperhatikan

Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut

(soluble anode) untuk pelapisan nikel menggunakan anoda terlarut sedangkan

untuk pelapisan khrom menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode)

Perhitungan yang cermat dalam menentukan anoda pada proses pelapisan

dapat memberikan keuntungan yaitu meningkatkan distribusi endapan

mengurangi kontaminasi larutan menurunkan biaya bahan kimia yang dipakai

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 27: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

11

meningkatkan efisiensi produksi dan mengurangi timbulnya masalah-masalah

dalam proses pelapisan

Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit diantara kedua

elektroda maka pada anoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen

(reduksi) selanjutnya ion logam tersebut dan gas hidrogen diendapkan pada

elektroda katoda Peristiwa ini dikenal sebagai proses pelapisan dengan anoda

terlarut (soluble anode) Tetapi bila anoda tersebut hanya dipakai sebagai

penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini disebut anoda tak larut

(unsoluble anoda)

Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nikel

paduan timbal-timah karbon platina-titanium dan lain sebagainya Anoda ini

diutamakan selain sebagai penghantar yang baik juga tidak mudah terkikis oleh

larutan dengan atau tanpa aliran listrik Tujuan dipakainya anoda tidak larut

adalah untuk

- Mencegah terbentuknya logam yang berlebihan dalam larutan

- Mengurangi nilai investasi peralatan

- Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda

Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung teroksidasi

unsur-unsur tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan Beberapa kriteria yang

perlu diperhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah

- Efisiensi anoda yang akan dipakai

- Jenis larutan elektrolit

- Kemurnian bahan anoda

- Bentuk anoda

- Rapat dan kepasitas arus yang disuplai

- Cara pembuatan anoda

Efisiensi anoda akan turunberkurang akibat adanya logam pengotor

(metallic impirities) dan kekasaran butiran yang terdapat dalam larutan

Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisensi anoda tetapi rapat arus

yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan pasivasi pada

anoda sehingga perlu diperhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas

permukaan anoda Pada proses lapis listrik yang umum dipakai perbandingan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 28: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

12

anoda dengan katoda adalah 21 karena kontaminasi anoda adalah

penyebabsumber utama pengotor maka usahakan menggunakan anoda semurni

mungkin Sedapat mungkin menggunakan anoda sesuai dengan bentuk benda

yang akan dilapis Jarak dan luas permukaan anoda diatur sedemikian rupa

sehingga dapat menghasilkan lapisan yang seragam dan rata Rapat arus anoda

usahakan dalam range yang dikehendaki agar mudah dikendalikan Contoh dari

bentuk-bentuk anoda dapat dilihat pada gambar 22

Gambar 22 Bentukndashbentuk anoda larut (Saleh AA 1995)

c Air

Pada industri pelapisan secara listrik air merupakan salah satu unsur

pokok yang selalu harus tersedia Biasanya penggunaan air pada proses lapis

listrik dikelompokan dalam empat macam yaitu

- Air untuk pembuatan larutan elektrolit

- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap

- Air untuk pembilasan

- Air untuk proses pendingin

Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan

untuk suatu proses Air ledengkota dipakai untuk proses pembilasan pencucian

proses etsa dan pendingin Sedangkan air bebas mineral (aquadest) dipakai khusus

untuk pembuatan larutan

Pada proses pelapisan air yang digunakan harus berkualitas baik Air

ledengkota yang masih mengandung kation dan anion jika bercampur dengan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 29: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

13

ion-ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi endapanlapisan

Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan

magnesium karena mudah bereaksi dengan kadmium sianida tembaga sianida

perak sianida dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat

kejenuhan larutan

Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari

garam-garam seperti bikarbonat sulfat klorida dan nitrat Unsur-unsur garam

logam alkali (sodiumpotassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan

sewaktu operasi pelapisan berlangsung kecuali pada larutan lapis nikel Hal ini

disebabkan oleh kenaikan arus listrik (throwing power) Pada plat lapis nikel

dihasilkan lapisan yang getas (brittle) Adanya logam-logam berat seperti besi dan

mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran

(roughness) porous gores (streakness) noda-noda hitam (staining) warna yang

suram (iridensceat) atau mengkristal dan modular Untuk itu maka diperlukan air

murni (reagent water) untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang

menguap (Saleh AA 1995)

25 Penelitian Yang Telah Dilakukan

Adyani (2009) menyatakan bahwa ketebalan lapisan akan semakin

meningkat seiring dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus hasil kekerasan permukaan berdasarkan hasil uji kekerasan Vickers akan

semakin meningkat dengan naiknya kuat arus dan bertambahnya titik distribusi

arus

Huang dkk (2007) melakukan panelitian karakterisasi nikel-khrom

multilayer pada suhu 30 degC dengan memvariasikan arus Menyatakan bahwa

dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan pada lapisan akan

semakin bertambah

Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan

menggunakan larutan khromium trivalent dengan bahan subtrat tembaga Jarak

antara anoda dan katoda 50 mm dengan memvariasikan suhu pada 20 25 30 35

40 dan 55degC Studi ini menunjukkan bahwa hasil lapisan yang tebal dan halus

dapat diperoleh pada suhu yang tinggi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 30: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

14

Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu

pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja karbon rendah melalui proses

elektroplating dengan memvariasikan waktu pelapisan 2 3 dan 4 menit

Temperatur yang dipakai adalah 60-70 degC Dengan naiknya temperatur dan waktu

pelapisan maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan

baja Hasilnya menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60 degC lebih

tinggi dibanding pada temperatur 70 degC

Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu

pencelupan maka ketebalan hasil pencelupan akan meningkat demikian juga

tingkat kecerahannya dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan

karena waktu pelapisan nikel menyebabkan secara umum meningkatnya iluminasi

cahaya atau tingkat kecerahannya sehingga ketebalan lapisan juga merupakan

fungsi dari tingkat kecerahan lapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 31: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

15

BAB III

METODE PENELITIAN

31 Diagram Alir Penelitian

Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian

yang ditunjukkan pada gambar 31

Gambar 31 Diagram alir penelitian

Mulai

Penyiapan spesimen uji

Pengerjaan awal

Pelapisan nikel

Pelapisan tembaga

Pembilasan

Pelapisan khrom Variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65ordmC Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

Pengujian ketebalan lapisan

Pengujian adhesivitas lapisan

Analisis

Kesimpulan

Selesai

Pengujian tampak fisik

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 32: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

16

32 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini

1 Logam yang dilapisi adalah plat baja AISI 1023

2 Logam pelapis (anoda)

- Tembaga (copper)

- Nikel (nickel)

- Khrom (chromium)

3 Larutan elektrolit

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan tembaga

- CuCN 2625 gr1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr1

- NaCN 3450 gr1 - Bright Gl-3 5 ml1

- Na2Co3 30 gr1 - Bright Gl-4 8 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas secara

berurutan sebagai berikut

a) Masukkan sodium sianida dan aduk hingga larut

b) Masukkan tembaga sianida dan aduk hingga larut

c) Masukkan sodium karbonat dan aduk hingga larut

d) Masukkan rochelle dan aduk hingga larut

e) Setelah semuanya larut air yang sisa satu setengah liter dimasukkan

sambil diaduk hingga homogen kemudian biarkan selama plusmn 4 jam

lalu disaring

No P (mm) L (mm) T (mm)

1 100 30 07

2 85 30 07

3 75 30 07

4 55 30 07

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 33: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

17

f) Setelah itu masukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk hingga

homogen

g) Kemudian larutan dibiarkan kembali selama lebih kurang 4 jam

kemudian baru boleh digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan nikel

- NiSO4 250 gr1 - Karbon aktif 2 gr1

- NiCL2 50 gr1 - Bright I-06 5 ml1

- H3BO3 40 gr1 - Bright M-07 2 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukan ke dalam bak

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan nikel sulfat dan aduk hingga larut

b) Masukkan nikel khlorida dan aduk hingga larut

c) Masukkan boric acid dan aduk hingga larut

d) Setelah semuanya larut masukkan karbon aktif sambil diaduk

hingga homogen kemudian air yang sisa satu setengah liter

dimasukkan sambil diaduk hingga homogen

e) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian disaring

f) Setelah disaring masukkan brightener i-06 dan m-07 lalu

dibiarkan lagi selama plusmn 4 jam

g) Larutan siap untuk digunakan

- Komposisi pembuatan larutan untuk pelapisan khorm

- CrO3 250 gr1

- H2SO4 25 ml1

Cara pembuatan

- Timbang bahanndashbahan sesuai dengan berat dan keperluannya

- Sediakan air bersih sebanyak 6 liter

- Empat setengah liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 34: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

18

- Masukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas

secara berurutan sebagai berikut

a) Masukkan khrom oksida dan aduk hingga larut

b) Masukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil diaduk hingga

larut

c) Sisa air satu setengah liter dimasukkan juga sambil diaduk

d) Biarkan larutan selama plusmn 4 jam kemudian dilakukan penyaringan

e) Setelah dilakukan penyaringan biarkan lagi larutan selama plusmn 4

jam

f) Larutan yang telah mengalami penyaringan dan pengendapan

selama plusmn 4 jam sudah bisa digunakan

33 Mesin Dan Alat Yang Digunakan

Proses pelapisan dan pengujian logam dilakukan di laboratorium Bahan

Jurusan Teknik Mesin UNS Adapun alat yang digunakan sebagai berikut

a Rectifier

Rectifier ini berfungsi sebagai sumber arus listrik searah (DC) dengan

rectifier kita bisa mengatur tegangan dan arus yang akan digunakan dalam

penelitian

b Bak plating (Bak penampung)

Bak plating berfungsi sebagai tempat untuk menampung larutan elektrolit

yang akan digunakan di dalam penelitian bak plating atau bak penampung

diupayakan tidak terbuat dari logam karena larutan elektrolit yang digunakan

dalam proses pelapisan elektroplating bersifat korosif terhadap logam

c Bak pembersih

Setelah spesimen dilapisi spesimen dibilas dengan air bersih pada bak

pembersih yang telah disiapkan Bak pembersih ini berfungsi untuk

membersihkan spesimen dari sisa larutan plating

d Stop watch

Stop watch digunakan untuk menghitung waktu pencelupan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 35: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

19

e Gerinda listrik

Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan untuk

menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam

f Jangka sorong

Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen Pembacaan skala

pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 01 mm

g Kamera digital

Kamera digital digunakan untuk mengambil gambar setelah dilakukan proses

elektroplating

h Panci dan kompor gas

Panci dan kompor gas digunakan untuk memanaskan larutan elektrolit

i Termometer

Termometer digunakan untuk mengukur suhu larutan elektrolit

j Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum dan

sesudah pelapisan

k Coating thickness measuring instrument

Coating thickness measuring instrument ini digunakan untuk mengukur

ketebalan lapisan logam yang melapisi logam induk pada proses

elektroplating Alat yang dipakai adalah dualscoperegMPOR

Gambar 32Coating thickness measuring instrument dualscopereg MPOR

34 Pelaksanaan Penelitian

341 Persiapan Spesimen Uji

Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh temperatur larutan

elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 36: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

20

proses elektroplating tembaga-nikel-khrom Bahan substrat yang digunakan dalam

penelitian adalah plat baja karbon rendah AISI 1023

342 Pengerjaan Awal

Setelah spesimen benda uji halus dan rata maka dilakukan proses

degreasing yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran dan

lemakndashlemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih Kemudian setelah

itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih dan benda uji

dikeringkan dengan cara dijemur di bawah sinar matahari Proses pengetsaan

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada larutan asam sulfat (H2SO4)

dengan kosentrasi sebesar 10 pada suhu 70 ndash 90 degC selama 1 ndash 5 menit

Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membersihkan benda kerja dari

lapisan oksida dan unsur ndash unsur pengotor lainnya yang menempel sehingga akan

menghasilkan daya adhesi pada permukaan benda kerja yang kuat

343 Proses Pelapisan

Langkah langkah dalam proses pelapisan

1 Bahan yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu

2 Bahan yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5-10 menit

3 Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih

4 Pelaksanaan pelapisan tembaga (copper)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Masukkan benda kerja ke dalam larutan tersebut

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

5 Pelaksanaan pelapisan nikel (nickel)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 37: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

21

b Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke

dalam larutan nikel

c Mengatur besar rapat arus

d Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

e Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

f Setelah plusmn 5 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air

bersih

g Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya

6 Pelaksanaan pelapisan khrom (chromium)

a Timbang berat spesimen sebelum dilapisi

b Sebelum benda kerja dimasukan ke dalam larutan chromium

memanaskan larutan sampai tempertur 40-45 50-55 dan 60-65 degC

c Benda kerja yang telah dilapisi dan tembaga-nikel dibilas lalu

dimasukkan ke dalam larutan khrom

d Mengatur besar rapat arus

e Hubungkan ke sumber arus listrik (rectifier) benda kerja ke kutub

negatif sedangkan anodapelapis ke kutub positif

f Setelah semuanya siap stop kontak dihidupkan

g Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan temperatur dan arus katoda

- Temperatur larutan 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC

- Variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2

h Setelah selesai pencelupan benda kerja diangkat dan langsung dibilas

dengan air bersih

7 Pelaksanaan proses akhir

a Setelah benda kerja dilapisi khromium lalu dibilas dan kemudian

dilakukan pengeringan

b Melakukan pengujian tampak fisik

c Melakukan pengukuran ketebalan

d Melakukan pengukuran adhesivitas

e Pengolahan data hasil penelitian

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 38: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

22

344 Pengujian

345 Pengujian Tampak Fisik

Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi

terhadap masingndashmasing benda uji setelah dilakukan proses elektroplating dengan

cara melihat dan memfoto setiap benda uji Setelah proses pelapisan selesai

spesimen dibilas dan dibersihkan dengan air lalu dikeringkan Setelah permukaan

benar-benar sudah bersih dan kering maka dapat dilakukan pengamatan tampak

fisik hasil pelapisan dengan cara sebagai berikut

1 Masing-masing spesimen diletakkan bersebelahan satu sama lain

2 Melihat spesimen mana yang lebih mengkilap dan lebih baik pelapisannya

3 Memfoto semua spesimen secara bersebelahan dengan spesimen lainnya dan

lihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya

346 Pengukuran Ketebalan Lapisan

Pengujian ini untuk mengetahui ketebalan lapisan yang terjadi pada

masingndashmasing spesimen alat yang digunakan coating thickness measuring

instrument dualscopereg MPOR Langkah-langkah persiapan dan pengujiannya

adalah sebagai berikut

1 Mensetting alat dualscopereg MPOR ke base metal Fe

2 Mengkalibrasi dualscopereg MPOR

3 Menguji spesimen dengan 3 titik

4 Menguji dengan spesimen yang lainnya

347 Pengujian adhesivitas lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97 Pengujian ini untuk mengetahui adhesivitas

lapisan yang terjadi pada masingndashmasing benda uji langkah-langkah persiapan

dan pengujiannya adalah sebagai berikut

1 Menekuk benda uji dengan benda berbentuk silinder sampai kedua kaki benda

uji sejajar Diameter silinder harus empat kali ketebalan spesimen Memeriksa

daerah cacat visual bawah benda uji hasil tekukan tersebut

2 Ulangi langkah diatas dengan menggunakan benda uji yang berbeda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 39: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

23

Gambar 314 Metode bend test

Keterangan

A Mandrel

B Spesimen uji

100 mm

A B

07

mm

28

mm

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 40: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

24

BAB IV

DATA DAN ANALISIS

41 Bahan Katoda

Spesimen uji yang berupa plat strip diuji komposisi kimianya dan

didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam tersebut

di mana dapat dilihat pada tabel 41 Dari hasil pengujian komposisi kimia

tersebut spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja

karbon rendah AISI 1023

Tabel 41 Komposisi kimia baja karbon rendah AISI 1023

Unsur Kandungan () Unsur Kandungan ()

Fe 989 Co 00050

C 0244 Cu 00079

Si 00347 Nb 00030

Mn 0671 Ti 00020

P 00233 V 00066

S 00154 W 00250

Cr 00160 Pb 00100

Mo 00050 Ca 00005

Ni 00172 Zr 00043

Al 00378

42 Tampak Fisik

Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai

Setelah dilakukan pelapisan spesimen diangkat dari larutan elektrolit lalu dibilas

kemudian dikeringkan Apabila permukaan spesimen sudah bersih dan kering

maka dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan Masing-masing

spesimen dari masing-masing variasi diamati secara kasat mata dibandingkan dan

kemudian diambil fotonya

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 41: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

25

Gambar 41 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 25-30 ordmC

Gambar 42 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 40-45 ordmC

Gambar 43 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan

temperatur 50-55 ordmC

Gambar 44 Spesimen setelah dilakukan pelapisan khrom dengan temperatur 60-65 ordmC

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 42: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

26

Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil pengaruh temperatur

pelapisan pada proses elektoplating khrom dekoratif menunjukkan adanya

perbedaan hasil kecerahan lapisan Semakin tinggi temperatur pelapisan maka

hasil lapisan akan semakin mengkilap Temperatur 60-65 ordmC menghasilkan hasil

pelapisan yang paling mengkilap bila dibanding dengan temperatur yang lainnya

Hal ini disebabkan karena temperatur pelapisan yang semakin tinggi maka

kecepatan reaksi juga akan semakin tinggi akibatnya makin banyak atom

hidrogen yang dihasilkan dan menyebabkan bertambahnya ukuran butir Dengan

demikian hasil kecerahan lapisan khromium yang dihasilkan akan semakin

mengkilap

Sementara semakin tinggi rapat arus katoda maka hasil pelapisan semakin

mengkilap Rapat arus katoda 2720 Amsup2 menghasilkan hasil lapisan yang paling

mengkilap bila dibanding dengan rapat arus katoda yang lain Hal ini disebabkan

karena dengan rapat arus yang semakin tinggi maka kecepatan reaksi juga akan

semakin tinggi akibatnya makin banyak atom hidrogen yang dihasilkan dan dapat

memperkecil ukuran bentuk kristal Dengan demikian hasil kecerahan lapisan

khromium yang dihasilkan akan semakin mengkilap

43 Ketebalan Lapisan

Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik permukaan spesimen hasil

pelapisan harus tetap dijaga agar tetap bersih karena akan dilakukan pengujian

ketebalan lapisan Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan

menggunakan coating thickness measuring instrumen dualscope MPOR Sebelum

dilakukan pengukuran terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk base

metal Fe dan kalibrasi Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan hasil

pelapisan

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 43: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

27

Gambar 45 Pengukuran ketebalan lapisan

Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik yaitu pada bagian

atas tengah dan bawah Kemudian dari pengukuran 3 titik tersebut diambil rata-

ratanya Dari data pengukuran yang diperoleh kemudian diambil ketebalan rata-

ratanya untuk setiap variasi rapat arus

Ketebalan rata-rata untuk khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-

nikel-khrom dengan variasi temperatur dan rapat arus pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada table 42

Tabel 42 Data hasil pengukuran ketebalan hasil pelapisan

Temperatur Pelapisan (ordmC)

Rapat Arus ( Amsup2)

Tebal Lapisan Rata-rata(microm)

Tebal Lapisan Rata-rata(mm)

30

1500 1760 2000 2720

300 306 321 340

300b 10-3 306b 10-3 321b 10-3 340b 10-3

45-50

1500 1760 2000 2720

343 356 374 379

343b 10-3

356b 10-3

374b 10-3

379b 10-3

50-55

1500 1760 2000 2720

357 359 368 416

357b 10-3

359b 10-3

368b 10-3

416b 10-3

60-65

1500 1760 2000 2720

383 389 398 433

383b 10-3

389b 10-3

398b 10-3 433b 10-3

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 44: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

28

Dari tabel 42 dapat dibuat grafik kurva antara rapat arus terhadap ketebalan

lapisan seperti pada gambar 46

Gambar 46 Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi rapat arus pada beberapa kisaran temperatur

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 46

dapat dilihat bahwa pada variasi rapat arus pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada temperatur 25-30 ordmC menunjukkan bahwa pada

rapat arus 1500 Am2 didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada rapat

arus 1760 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 306 microm pada rapat

arus 2000 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 321 microm pada rapat

arus 2720 Am2 didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 340 microm Peningkatan

ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan variasi temperatur 40-45 50-55 dan

60-65 ordmC

Pada proses pelapisan khrom dengan variasi rapat arus ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya rapat arus yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap di

permukaan bahan semakin bertambah Pengendapan ion yang meningkat pada

permukaan logam akan berdampak terhadap bertambahnya ketebalan lapisan

khrom pada spesimen sehingga berat spesimen juga akan bertambah

005

115

225

335

445

5

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus katoda

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 45: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

29

Untuk variasi rapat arus 1500 1760 2000 dan 2720 Am2 dan waktu

pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan di bawah ini

Diketahui Temperatur = 25-30 degC

Rapat Arus = 1500 Amsup2

Waktu = 5 menit = 300 sekon = 0083 jam

Berat lap terukur (We) = 013 gr

Luas permukaan katoda = 0006 m2

Luas permukaan anoda = 0006 m2

Berat lapisan teoritis (Bteori)

Bteori (wt) = 㛝4毗 = 恼o霹aa魄 钳钳遣ςᵝoaa = 024 gram

Efisiensi katoda (ηkatoda)

ηkatoda= 票4票㛝 100 a囊苹破a挠恼苹破times 100 5410

Arus (I) = rapat arus katoda 故Ƒ㻩㛝좩璉㻩 = 1500 Am2 0006 m挠 9 A Rapat arus anoda =

霹锐叁伞锐 = ς霹aaaᵝ屏 1500 Am2

Dengan cara yang sama dilakukan juga perhitungan untuk variasi rapat arus 1760

2000 dan 2720 Amsup2 Dari sini didapatkan data hasil perhitungan efisiensi katoda

pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 43

Tabel 43 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 25-30 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1410-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 5830 6250 6660

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 46: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

30

Tabel 44 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 40-45 degC dengan variasi rapat arus katoda

Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1310-2 gr 1510-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5410 6250 6660 7080

Tabel 45 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 50-55 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur

1410-2 gr 1610-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr

Berat lapisan teoritis 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 5830 6660 7080 7500

Tabel 46 Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif pada temperatur 60-65 degC

dengan variasi rapat arus katoda Variasi rapat arus 1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2 Arus terpakai 9 A 9 A 9 A 9 A Berat lapisan terukur 1510-2 gr 1710-2 gr 1810-2 gr 2010-2 gr

Berat lapisan teoritis

2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr 2410-2 gr

Rapat arus anoda 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 1500 Amsup2 η katoda 6280 7080 7500 8330

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 47: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

31

Dari tabel 43 44 45 dan 46 dapat dibuat grafik kurva antara efisiensi dengan

rapat arus yang terpakai proses pelapisan seperti pada gambar 47

Gambar 47 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi rapat arus yang terpakai pada beberapa kisaran temperatur

Efisiensi katoda adalah perbandingan berat lapisan khrom yang menempel

pada katoda dalam penelitian dengan perhitungan secara teoritis Sementara berat

lapisan khrom dalam penelitian diperoleh dari selisih berat spesimen sebelum dan

sesudah dilakukan proses pelapisan

Dari gambar 47 dapat dilihat bahwa efisiensi katoda akan semakin

meningkat sejalan dengan peningkatan rapat arus katoda yang terpakai dalam

proses pelapisan Ini disebabkan karena semakin besar rapat arus yang terpakai

pada proses pelapisan maka lapisan khrom yang menempel pada katoda akan

semakin tebal dan katoda akan bertambah berat Efisiensi yang semakin besar

memperlihatkan berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin mendekati

berat lapisan yang menempel secara teoritis

Untuk ketebalan rata-rata pada pelapisan khrom dekoratif dengan variasi

temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC hasil dari pelapisan khrom tersebut

dapat dilihat pada gambar 48

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1500 Amsup2 1760 Amsup2 2000 Amsup2 2720 Amsup2

Temperatur 60-65⁰CTemperatur 50-55⁰CTemperatur 40-45⁰CTemperatur 30⁰C

Rapat arus

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 48: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

32

Gambar 48Grafik ketebalan lapisan sebagai fungsi temperatur pada

beberapa kisaran rapat arus

Dari grafik rata-rata hasil pengukuran ketebalan lapisan pada gambar 48

dapat dilihat bahwa pada variasi temperatur pelapisan khrom dengan waktu

pelapisan selama 5 menit pada rapat arus 1500 Am2 menunjukkan bahwa pada

temperatur 25-30 ordmC didapatkan ketebalan lapisan sebesar 300 microm pada

temperatur 40-45 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 343 microm pada

temperatur 50-55 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 357 microm pada

temperatur 60-65 ordmC didapatkan peningkatan ketebalan sebesar 383 microm

Peningkatan ketebalan terjadi juga pada spesimen dengan rapat arus 1760 2000

dan 2720 Am2

Seperti halnya yang terjadi pada proses pelapisan khrom dengan variasi

rapat arus pada proses pelapisan khrom dengan variasi temperatur ini juga terjadi

peningkatan ketebalan lapisan seiring bertambah besarnya variasi Hal ini terjadi

karena semakin meningkatnya temperatur yang digunakan pada proses pelapisan

mengakibatkan dampak terhadap peningkatan energi yang akan mempercepat

pelepasan ion elektron Kondisi ini semakin mempercepat gerakan elektron dari

ion positif menuju ke ion negatif sehingga ion khrom yang mengendap

dipermukaan bahan semakin bertambah dan menyebabkan bertambahnya ukuran

kristal Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan logamakan berdampak

0

05

1

15

2

25

3

35

4

45

5

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720 Amsup2

R arus katoda 2000 Amsup2

R arus katoda 1760 Amsup2

R arus katoda 1500 Amsup2

Temperatur

Ket

ebal

an (

microm

)

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 49: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

33

terhadap bertambahnya ketebalan lapisan khrom pada spesimen sehingga berat

spesimen juga akan bertambah

Gambar 49 Grafik efisiensi katoda sebagai fungsi temperatur yang terpakai pada beberapa kisaran rapat arus katoda

Pada proses pelapisan dengan variasi temperatur pada variasi temperatur

25-30 ordmC efisiensinya rendah karena berat khrom yang terlapis masih sangat tipis

Kemudian untuk variasi 40-45 ordmC efisiensi meningkat karena berat khrom yang

terlapis mulai bertambah berat Pada variasi temperatur 50-55 ordmC dan 60-65 ordmC

terjadi peningkatan efisiensi yang besar karena berat lapisan khrom semakin

bertambah berat

44 Adhesivitas Lapisan

Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian bend test

sesuai dengan ASTM B 571-97

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

30⁰C 40-45⁰C 50-55⁰C 60-65⁰C

R arus katoda 2720Amsup2R arus katoda 2000Amsup2R arus katoda 1760Amsup2R arus katoda 1500Amsup2

Temperatur

η K

atod

a

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 50: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

34

Gambar 410 Spesimen setelah dilakukan pengujian adhesivitas dengan variasi temperatur dan rapat arus katoda

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi temperatur 25-30 40-45 50-55 dan 60-65 ordmC Hasil dapat dilihat

bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi temperatur larutan elektrolit ini

menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada temperatur 50-55 ordmC karena

setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari

substrak Kemudian hasil yang baik setelah temperatur 50-55 ordmC adalah

temperatur 40-45 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom masih ada yang

menempel pada substrak yang berbentuk garis-garis Kemudian hasil yang baik

setelah temperatur 40-45 ordmC adalah temperatur 25-30 ordmC karena setelah diuji

lapisan khrom masih ada yang menempel pada substrak yang berbentuk retakan

kecil-kecil Kemudian hasil yang paling buruk adalah terjadi pada temperatur 60-

65 ordmC karena setelah diuji lapisan khrom mengelupas semua dari substraknya Hal

ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 51: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

35

Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen untuk

setiap variasi rapat arus katoda 1500 1760 2000 dan 2720 Amsup2 Hasil dapat

dilihat bahwa pada uji adhesivitas dengan variasi rapat arus katoda pada

temperatur 25-30 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus

katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya

pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760

dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 40-45 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik

terjadi pada rapat arus katoda 2720 Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang

mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak hasil yang baik diikuti rapat

arus 2000 1760 dan 1500 Amsup2 Pada temperatur 50-55 ordmC menunjukkan

adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 1500 Amsup2 karena setelah

diuji lapisan khrom yang mengelupas hanya pada bagian pinggir dari substrak

hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan 2720 Amsup2 Pada temperatur 60-

65 ordmC menunjukkan adhesivitas paling baik terjadi pada rapat arus katoda 2720

Amsup2 karena setelah diuji lapisan khrom yang mengelupas luasanya lebih sedikit

bila dibanding dengan yang lain hasil yang baik diikuti rapat arus 2000 1760 dan

1500 Amsup2 Hal ini dapat ditunjukkan pada gambar 410

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan

Page 52: perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGARUH TEMPERATUR LARUTAN … · Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperatur larutan elektrolit dan rapat arus katoda

perpustakaanunsacid digilibunsacid

commit to user

36

BAB V

PENUTUP

51 Kesimpulan

Dari proses yang dilakukan dengan variasi temperatur pelapisan dan rapat

arus katoda pada proses elektroplating tembaga-nikel-khrom untuk uji tampak

fisik ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan dari baja karbon rendah dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut

1 Temperatur pelapisan berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan

dan efisiensi Semakin tinggi temperatur menghasilkan lapisan yang semakin

mengkilap semakin tebal dan semakin efisien Pada temperatur 60-65 ordmC

menghasilkan lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan

sebesar 433 microm

2 Rapat arus berpengaruh terhadap tampak fisik ketebalan lapisan dan efisiensi

Semakin tinggi rapat arus menghasilkan lapisan yang semakin mengkilap

semakin tebal dan semakin efisien Pada rapat arus 2720 Amsup2 menghasilkan

lapisan yang paling mengkilap dan menghasilkan ketebalan sebesar 433 microm

3 Pengujian adhesivitas lapisan menunjukkan bahwa terjadi keretakan lapisan

pada setiap spesimen Hal ini diakibatkan karena daya adhesivitas lapisan

tembaga terhadap substrat kurang baik

52 Saran

Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi temperatur

larutan elektrolit dan rapat arus katoda terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan

pada proses pelapisan tembaga-nikel-khrom Selanjutnya pada penelitian

berikutnya disarankan

1 Melakukan penelitian dengan memvariasikan parameter-parameter lain yang

dapat mempengaruhi proses pelapisan

2 Spesimen yang digunakan jangan terlalu tebal karena akan kesulitan saat

melakukan bend test untuk mengetahui adhesivitas lapisan