perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id pengaruh...
TRANSCRIPT
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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