BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Teknologi Pelapisan
Teknologi pelapisan atau yang biasa disebut coating adalah suatu teknik
pelapisan suatu bahan material di bagian permukaannya. Pengaplikasiannya hanya
digunakan untuk melindungi benda/material dari pengaruh lingkungan, sehingga akan
memperpanjang waktu pakai. Implikasinya dengan menggunakan bahan material
yang sedikit lebih murah kita akan mendapatkan struktur mekanis permukaan yang di
inginkan, dengan cara penghematan energi, akan mengahasilkan suatu konsekuensi
ekonomi yang cukup baik dalam hal penghematan hal teknologi pelapisan permukaan
suatu logam. Proses coating dapat ditunjukan pada tabel 2.1 mengilustrasikan proses
coating yang cukup beragam tersedia secara komersial dan dapat melindungi
permukaan suatu benda agar dapat memperpanjang waktu pakai dari suatu material
logam, komponen, dan peralatan.
Bagaimanapun metode teknik coating yang digunakan, selalu dibutuhkan
tahap awal dari suatu proses pelapisan biasa disebut pretreatment dan
pembersihan permukaan suatu benda material yang sesuai, agar
memaksimalkan kinerja dari hasil coating. (Kanani,2005). Proses coating
dapat dilihat di Tabel 2.1
Tabel 2. 1 Proses coating yang digunakan untuk perlindungan permukaan
Process Process variant
Evaporation
Chemical vapour deposition (CVD)
Physical vapour deposition (PVC)
Sputtering
Hot metal process
Weld-surface
Hot-dip galvanizing
Roll-coating
Painting
Application of inorganic coatings
Application of organic coating
Application oaf low-friction coatings
Atmospheric-pressure plasma spraying
Low-pressure plasma spraying
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
4
Thermal spraying Flame spraying
Metalising Electroless metal coatings
Electroplated metal coatings
2.2 Elektroplating
Lapis dengan listrik (electroplating) adalah suatu proses pengendapan zat atau
ion-ion logam pada elektrda katoda (negative) dengan cara elektrolisis. Hasil dari
elektrolisis tersebut akan mengendap pada elektroda negative/katoda terjadinya suatu
endapan pada proses ini di sebabkan adanya ion-ion bermuatan listrik yang berpindah
dari suatu elektroda melalui elektrolit. Endapan yang terjadi bersifat adhesive
terhadap logam dasar.
Selama proses pengendapan atau deposit berlangsung. Terjadi reaksi kimia
pada elektroda dan elektrolitbaik reaksi reduksi maupun oksidasi reaksi kimia ini di
harapkan berlangsung terus menerus dan menuju arah tertentu secara tetap. Leh
karena itu diperlukan arus listrik searah (direct current) dan teganggan yang konstan
(Ir. Azhar A.Saleh, 2014).
Prinsip atau teori dasar dari proses lapis listrik (electroplating) ini berdasarkan
pada Hukum Faraday yang menyatakan:
Jumlah zat-zat (unsur-unsur) yang terbentuk dan terbebas pada
elektroda selama elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik
yang mengalir dalam larutan elektolit
Jumlah zat-zat (unsur-unsur) yang dihasilkan oleh arus listrik yang
sama selama elektrolisis adalah sebanding dengan berat ekivalen
masing-masing zat tersebut.
Pada prinsipnya, pelapisan logam dengan listrik merupakan rangkaian dari arus listrik,
elektroda (anoda dan katoda), larutan elektrolit, dan benda kerja yang ditempatkan
sebagai katoda. Keempat gugusan inidisusun sedemikian rupa sehingga membentuk
suatu rangkaian sistem lapis listrik dengan rangkaian sebagai berikut.
- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik.
- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik
- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolit
Apabila arus listrik searah dialirkan antara kedua elektroda (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
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
5
elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan pada katoda. Hasil yang
terbentuk merupakan lapisan logam dan gas hidrogen. Untuk lebih jelasnya, rangkaian
dan prinsip kerja dari proses lapis listrik dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Saat
benda kerja (katoda) diapit oleh dua buah anoda.
Gambar 2. 1 Rangkaian proses pelapisan logam dengan cara listik
Sumber : jajarmartono.wordpress.com
.
2.3 Larutan Elektroda Pelapisan
Telah di uraikan sebelumnya bahwa suatu proses lapis listrik memerlukan
larutan elektrolit yang berperan sebagai media (tempat) proses tersebut berlangsung.
Larutan elektrolit dapat dibuat dari larutan asam, basa, dan garam logam yang dapat
membentuuk ion-ion positif. Tiap jenis pelapisan, larutan elektrolitnya berbeda-beda
tergantung pada sifat elektrolit yang di inginkan. Sebagai contoh pelapisan tembaga.
Larutan elektrolit yang di pakai di buat dari garam logam tembaga sulfat (CuSO₄ )
dan H₂ 0 sehingga akan terurai seperti reaksi kimia berikut.
Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan di lapis. Oleh
Karena itu, garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut, tetapi anionya
tidak mudah tereduksi.
Walaupun anion tidak ikut langsung dalam proses terbentuknya lapisan, tapi jika
menempel pada permukaan katoda (benda kerja) akan menimbulkan gangguan berupa
terbentuknya mikro struktur lapisan. Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam di
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
6
tentukan oleh konsentrasi dari dalam logamnya, derajat desosiasi, dan konsentrasi
unsur-unsur lain yang ada di dalam larutan.
Bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi untuk di endapkan. Akan terjadi
endapan/lapisan yang terbakar pada rapat arus yang relativ rendah. Selain itu, larutan
elektrolit harus mempunyai sifat sifat seperti covering power, throwing power, dan
leveling yang baik. Adanya ion klorida dalam larutan asam berfungsi untuk:
Mempercepat terkorosi/terkikisnya anoda atau mencegah pasivasi anoda.
Menaikkan koefisien difusi dari ion logamnya atau menaikkan batas rapat
arus (limiting current density)
Larutan yang bersifat basa (alkali) yang banyak digunakan pada proses lapis
listrik adalah garam komplek sianida, karena siano kompleks terdekomposisi oleh
asam.
Fungsi natrium hidroksida dan kalsium hidroksida pada larutan yang bersifat
basa adalah untuk memperbaiki konduktivtas dan mencegah leberasi dari asam
hydrocyanad oleh karbon dioksida (CO₂ ) yang masuk kedalam larutan dari udara.
Beberapa bahan/zat kimia sengaja di masukkan/ditambahkan ke dalam larutan
elektrolit bertujuan unyuk mendapatkan sifat sifat lapisan tertentu.
Sifat-sifat tersebut antara lain, tampak rupa (appearance), kegetasan lapisan
(britlennes), keuletan (ductilitiy), kekerasan (hardness) dan satuan kistal logam yang
terjadi (microstructure) Untuk mengatur pH maka di tambah/dimasukkan unsur yang
berfungsi sebagai penyangga (buffer/pengatur pH). Misalnya pada larutan nikel
digunakan asam borat. Sodium hidroksida pada larutan yang bersifat basa.
Pada proses pelapisan warna emas ini kami menggunakan larutan emas AU
(Aurum) ini mempunyai pH 8.5-13 dengan komposisi bahan larutan sendiri terdiri
atas gold sianida , potassium sianida dan potassium carbonat yang berfungsi
meningkatkan konduksivitas larutan, sedangkan bahan penyangganya menggunakan
sodium dibasic phosphate.
Pada umumnya larutan ini menghasilkan polarisasi katoda yang cukup besar dan
endapan lapisan yang merata, karena tingginya konsentrasi sianida bebas an
sebaliknya konsentrasi ion-ion emas rendah, sehingga efisiensi arus katoda akan
mencapai seratus persen.
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
7
Larutan emas sianida yang mengandung karbonat dapat membentuk karbonat
sianida yang berfungsi sebagai penyangga keasaman, tetapi bila konsentrasi karbonat
rendah akan membentuk garam, bila terlalu besar akan memengaruhi kilap dan luster
lapisan. Untuk itu konsentrasi karbonat harus dijaga agar tetap stabil. Komposisi dan
kondisi larutan emas dapt dilihat di tabel bawah ini
Bahan Dan Kondisi Operasi
Bahan :
Potassium Gold Cyanida
Potassium Cyanida
Potassium Carbonat
Disodium Hydrogen Phosphate
Luster agent
Pottasium Hydroksida
Glycerine
Sulfonate oleum
Sulfonate oil
Kondisi Operasi :
Temperature
Rapat Arus
ANODA (Elektroda Positif)
Pada proses pelapisan dengan cara listrik, peranan anoda sangat penting
dalam menghasilkan kualitas lapisan. Pengaruh kemurnian/kebersihan anoda terhadap
elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran srta bentuk anoda perlu di
pikirkan/diperhatikan. Dengan perhitungan/pertimbangan yang cermat dalam
menentukan anoda pada proses pelapisan dapat memberikan keuntungan, yaitu
meningkatkan distribusi endapan, mengurangi kontaminasi larutan, menurunkan
biaya bahan kimia yang di pakai, meningkatkan efisiensi produksi, dan mengurangi
timbulnya masalah masalah dalam proses pelapisan.
Adanya arus listrik yang mengalir melalui elektrolit di antara kedua elektroda,
maka pada katoda akan terjadi pelepasan ion logam dan oksigen (reduksi), selanjutnya
ion logam dan gas hydrogen di endapkan pada elektroda katoda. Peristiwa ini di kenal
sebagai proses pelapisan dengan anoda terlarut (soluble anode) tetapi bila anoda
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
8
tersebut hanya di pakai sebagai penghantar arus saja (conductor of current) anoda ini
di sebut anoda tak larut (unsoluble anode).
Dari anoda terlarut akan terbentuk ion logam, sewaktu atom logam di oksidasi
dan melepaskan electron-elektron yang sebanding dengan lektron-elektron dari
katoda, ion katoda di reduksi kembali secara kontinu dalam atom logam, selanjutnya
di endapkan dalam katoda
Anoda tidak larut adalah paduan seperti pada baja nikel, paduan timbal timah,
karbon platina, titanium dan lain sebagainya. Anoda ini di utamakan 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
Menghindari kehilangan
Memelihara keseragaman jarak anoda dan katoda.
Kerugian penggunaan anoda tidak larut adalah cenderung ter oksidasi unsur-unsur
tertentu dari anoda tersebut ke dalam larutan. Oleh karena itu, anoda jenis ini tidak
bisa di gunakan dalam larutan yang mengandung bahan-bahan organic (organic agent)
atau sianida. Garam logam sering di tambahkan dalam larutan yang bertujuan untuk
menjaga kestabilan komposisi larutan dari pengaruh unsur-unsur yang larut dan dari
anoda tidak larut. Bagi industri pelapisan, anoda tidak larut kurang begitu di senangi,
mereka lebih menyukai memakai anoda terlarut.
Hal ini di karenakan harga anoda terlarut 2-4 kali lebih murah di bandingkan
harga jumlah logam yang di serap/diambil dari larutan garam logam. Beberapa kriteria
yang perlu di perhatikan dalam memilih anoda terlarut antara lain adalah:
Efisiensi anoda yang akan di pakai
Jenis larutan yang elektrolit
Kemurnian bahan anoda
Bentuk dan cara pembuatan anoda
Rapat dan kapasitas arus yang di suplai
Efisiensi anoda akan turun atau berurang akibata adanya logam pengotor (metallic
impirities) dan kekerasan butiran yang terdapat dalam larutan. Pengotor larutan dalam
anoda juga dapat menyebabkan terjadi passivasi dan mengurangi efisiensi anoda
secara drastis. Kemurnian anoda terlarut dapat meningkatkan efisiensi anoda, tetapi
rapat arus yang tinggi pada saat pelapisan berlangsung akan menyebabkan passivasi
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
9
pada anoda sehingga perlu di perhitungkan besarnya rapat arus terhadap luas
permukaan anoda.
Pada proses lapis listrik yang umum di pakai perbandingan anoda dengan
katoda adalah 2:1 karena kontaminasi anoda adalah penyebab/sumber utama
pengotor, maka usahkan dengan menggunakan anoda semurni mungkin. Spesifikasi
anoda yang di sarankan dapat di lihat pada tabel berikut ini.
Tabel 2. 2 Spesifikasi Kemurnian Anoda
ANODA
KEMURNIA
N (%)
UNSUR-UNSUR
PENGOTOR
1. Kadnium
(cadmium)
2. Tembaga (Copper)
3. Paduan Timah
Hitam (leod alloy)
4. Nikel (Nickel)
5. Timah putih (Tin)
6. Timah putih Timah
hitam (Tin-Lead)
7. Perak (Silver)
8. Seng (Zinc)
99,95
99,97
99,92
99,98
99,92
99,93
99,95
99,98
Aǵ,-AS,-Cu-Fe,-Pb,-Sb-Ti,-
Zn. Aǵ,-Cd.
Aǵ,-Cu,-Cd,-Zn.
Aǵ,-Cd,-Cu,-Fe,-Pb,-Sn,-Zn
Aǵ,-As,-Bi,-Cd,-Cu,-Fe,-Pb,-
S,- Sb,-Ni,
Aǵ,-As,Bi,-Cu,Fe,-S,-Sb,-Ni,-Zn.
Bi,-Fe,-Mn,-Si,-S,-Sn,-Fe,-Zn.
Cu,-Cd,-Pb,-Sn
Pada industri pelapisan dengan cara listrik, air merupakan satu unsur pokok yang
selalu harus tersedia. Biasanya penggunaan air
pada proses lapis listrik dikelompokkan dalam empat macam yaitu:
Air untuk pembuatan larutan elektrolit,
Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap
Air untuk pembiasan
Air untuk peroses pendingin
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
10
Dari fungsi air tersebut dapat di tentukan kualitas air yang di butuhkan untuk suatu
proses. Air ledeng/kota dipakai untuk proses pembilasan, pencucian proses etsa
(etching) dan pendingin,sedangkan air bebas mineral (aquades DM) dipakai khusus
untuk pembuatan larutan, analisis larutan, dan pembuatan larutan penambah.
Air suling (aquadest) dengan ukuran spesifikasi konduktifitasnya tidak
melebihi dari 50 microhos, bisa diganti dengan aqua DM.Pada proses pelapisan air
yang di gunakan harus berkualitas baik. Air ledeng/kota yang masih mengandung
kation dan anion, jika bercampur dengan ion-ion dalam larutan akan menyebabkan
turunnya efisiensi endapan/lapisan.
Unsur-unsur yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan
magnesium, karena mudah bereaksi dengan kadniom sianida, tembaga sianida, perak
sianida, dan senyawa-senyawa lainnya sehingga akan mempercepat kejernihan
larutan.Umumnya unsur-unsur yang terdapat dalam air adalah kandungan dari garam
garam separti, bikarbonat, sulfat, klorida, dan nitrat, unsur unsur garam logam alkali
(sodium/potassium) tidak begitu memengaruhi konsentrasi larutan, sewaktu operasi
pelapisan berlangsung. Kecuali pada lerutan lapis nikel, Karena akan menaikkan arus
listrik (Throwing Power) tetapi akan menghasilkan lapisan yang getas (brittle).
Adanya logam-logam berat seperti besi dan mangan sebagai pengotor
menimbulkan cacat-cacat, antara lain kekasaran (roughness), pori-pori (porous), gores
(streaknes), noda-noda hitam (staining), warna yang suram (iridensceat) atau
mengkristal, modular dan keropos. Untuk itu diperlukan air murni (reagent water)
untuk membuat larutan dan menggantikan larutan yang menguap.
2.4 Material Baja
Baja merupakan logam paduan antara besi dan karbon dimana kadar
karbonnya kurang dari 2%. Sedangkan untuk yang kadar karbonnya antara 2% sampai
dengan 6,67% disebut dengan besi cor.
Sifat-sifat baja sangat erat hubunganya dengan mikronya. Sifat suatu baja
dapat diubah dengan mengubah struktur mikronya melalui proses perlakuan panas,
seperti quenching, annealing dan tempering. Dalam proses pembuatan baja akan
terdapat unsur- unsur lain selain karbon yang akan tertinggal di dalam baja seperti
mangan (Mn), silikon (Si), kromium (Cr), vanadium (V), dan unsur lainnya. Dalam
hal aplikasi, baja sering digunakan sebagai bahan baku untuk alat-alat perkakas, alat-
alat pertanian, komponen-komponen otomotif, kebutuhan rumah tangga dan lain-lain
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
11
Baja karbon rendah adalah baja yang mengandung kadar karbon kurang dari 0,25%
C. Baja karbon rendah merupakan baja paling murah di produksi di antara semua baja
karbon. di las serta keuletan dan ketangguhannya sanggat tinggi tetapi kekerasannya
rendah dan tidak tahan aus, sehingga pada penggunaannya, baja jenis ini dapat di
gunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan komponen bodi mobil struktur
bangunan, pipa gedung, jembatan pagar dan lain lain.
2.5 Pengujian Ketebalan & Berat Pelapisan
Uji ketebalan lapisan dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh dari
variabel waktu dan tegangan terhadap ketebalan lapisan dari proses elektroplating.
Pengukuran ketebalan lapisan dilakukan dengan cara teoritis dengan menggunakan
Hukum Faraday. Hukum Faraday adalah salah satu hukum yang ada dan sangat
berhubungan dengan proses elektroplating, Hukum Faraday menyatakan bahwa
dengan adanya arus yang mengalir dalam larutan elektrolit, maka akan terjadi gerakan
ion dan penetralan. Hubungan antara arus listrik yang mengalir dengan jumlah logam
yang dibebaskan kedalam larutan tersebut dinyatakan oleh faraday :
- Jumlah logam yang akan terbentuk pada elektron suatu sel sebanding dengan
arus yang mengalir.
- Jumlah logam yang diuraikan oleh arus listrik yang sama dalam sel yang
berbeda sebanding dengan berat dari okivalen logam tersebut.
- Bila efisiensi arus 100% maka berat logam yang diendapkan adalah
sebanding lurus dengan arus yang mengalir melalui larutan dan sebanding
dengan berat ekivalen logam waktu elektroplating.
Pernyataan diatas dapat ditulis dengan rumus-rumus berikut :
Rumus untuk mendapatkan luas permukaan
Dimana :
l : lebar
p : panjang
t : tebal
Rumus untuk mendapatkan berat logam yang diendapkan
L = 2 { (p.l) + (l.t) + (p.t) }
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
12
Dimana :
W : berat logam yang diendapkan (gram)
I : kuat arus (ampere)
T : waktu pelapisan (detik)
A : berat atom logam emas 196,96 gram/mol
Z : elektron valensi emas 1
F : bilangan faraday terapan 96500 Coulomb
Rumus perhitungan tebal pelapisan
Dimana :
T : tebal lapisan logam (µm)
W : berat logam yang diendapkan (gram)
L : luas permukaan (𝑚𝑚2)
ρ : density emas ( 19,30 gram/𝑐𝑚3= 0,193 𝑔𝑟𝑎𝑚/𝑚𝑚3)
2.6 Pengujian Kekerasan
Uji kekerasan merupakan suatu istilah yang sebenaranya sulit didefinikan secara
tepat, karena bidang ilmu tersebut mendefinisikan sendiri-sendiri yang sesuai dengan
keperluan dan persepsinya.untuk cara pengujian kekerasan terdapat banyak macam-
macam konsepnya tergantung yang dianut. Dalam engineering, yang menyangkut
ilmu logam, sifat mekanis atau kekerasan sering disebut sebagaai kemampuan untuk
menahan indentasi/abrasi atau penetrasi. Ada beberapa metode pengujian
W = 𝐼 𝑥 𝑡 𝑥 𝐴
𝑍 𝑥 𝐹
T = 𝑊
𝐿 𝑥 ρ
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
13
mekanis/kekerasan yang berstandart dalam dalam pengujian kekerasan logam antara
lain ialah:
1. Brinell
2. Rockwell
3. Vikers
Pengujian kekerasan adalah untuk mengetahui kekerasan dari suatu material,
adapun pengujian kekerasan dari material poros baja karbon rendah dilakukan setelah
dilakukan proses pelapisan. Kekerasan suatu logam perlu diketahui untuk mengetahui
sifat mekanis dari logam tersebut.
2.7 Kekerasan Micro Vickers
Pengujian Vickers termasuk kedalam uji kekerasan dengan metode identasi,
yaitu pengujian kekerasan logam dengan cara mengukur ketahanan terhadap gaya
tekanan yang diberikan indentor dengan memperhatikan besar beban yang diberikan
dan besar identansi.
Pengujian kekerasan dengan metode vickers dilaksanakan dengan cara
menekan material atau spesimen dengan indentor intan yang berbentuk piramida
dengan alas segi empat dan besar sudut dari permukaan-permukaan yang berhadapan
136°. Penekanan oleh indentor akan menghasilkan suatu jejak atau lekukan pada
permukaan benda uji
Gambar 2. 2 Jejak yang dihasilkan oleh penekanan indentor pada benda uji
Untuk mengetahui nilai kekerasan dari suatu material/benda uji, maka
diagonal rata-rata dari jejak tersebut harus diukur terlebih dahulu dengan memakai
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
14
mikroskop. Angka kekerasan vickers dapat diperoleh dengan cara membagi besar
beban uji yang digunakan dengan luas permukaan jejak.
HV = 𝑃
𝐴
Untuk menentukan maka luas permukaan jejak dapat menggunakan rumus sebagai
berikut :
Gambar 2. 3 Luas permukaan jejak identor
A = 4 x 1
2 d√2 x
1
2
𝑑√2
4 sin𝛼
2
A = 𝑑2
2 sin136°
2
Angka kekerasan pengujian mikro Vickers dapat diperoleh :
A = 𝑑2
2 sin136°
2
HV = 1854 𝑃
𝑑2
Pengujian kekerasan mikro vickers hanya menggunakan satu jenis indentor,
yaitu indentor intan berbentuk piramid yang bisa digunakan untuk menguji hampir
semua jenis logam mulai dari yang lunak hingga yang keras. Ada beberapa jenis mesin
yang digunakan untuk melaksanakan pengujian kekerasan mikro vickers, seperti
mesin vickers tenaga hidrolik, mesin vickers mekanis, mesin vickers digital, mesin
vickers semi otomatis, dan mesin vickers otomatis penuh. Salah satu jenis mesin
Vickers mekanis diperlihatkan pada gambar di bawah ini.
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
15
Gambar 2. 4 Mesin uji kekerasan mikro Vickers
Pengujian mikro vickers mempunyai 3 jenis bentuk jejak
(lekukan) yang dihasilkan oleh penekanan indentor, yaitu bentuk
persegi sempurna, bentuk bantal dan jejak berbentuk tong.
Gambar 2. 5 Macam-macam jenis jejak identor
Jejak yang berbentuk persegi dihasilkan oleh indentor intan piramid yang
sempurna. Jejak berbentuk bantal dihasilkan karena terjadinya pengerutan logam di
sekitar permukaan. Sedangkan jejak dengan bentuk tong umumnya didapatkan pada
logam-logam yang dikerjakan dingin (cold working) sehingga menghasilkan bentuk
bubungan.
Pada pelaksanaan pengujian kekerasan material dengan metode Vickers,
maka benda yang akan diuji harus memiliki permukaan yang rata, halus dan bersih
yang bebas dari cat, kerak, oksida, minyak dan kotoran lainnya. Untuk mendapatkan
kualitas permukaan spesimen seperti ini, umumnya dicapai dengan proses
penggerindaan dan pemolesan.
Seperti halnya pengujian kekerasan brinell, di mana jika ukuran jejak semakin
kecil, maka kekerasan benda uji juga semakin keras dan sebaliknya. Hal tersebut
berlaku juga pada pengujian kekerasan vickers. Pengujian kekerasan Vickers tidak
cocok untuk menguji material yang tidak homogen, seperti besi tuang.
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
16
2.7.1 Standar Pengujian Vickers
Berikut ini adalah standar-standar pengujian kekerasan vickers :
- ASTM E92 : Metode standar pengujian kekerasan Vickers
untuk bahanlogam.
- ASTM E384 : Metode pengujian standar kekerasan
mikro material
ISO 6507-1 : Bahan logam - Pengujian kekerasan Vickers -
Bagian 1 –Metode pengujian.
ISO 6507-2 : Bahan logam - Pengujian kekerasan Vickers -
Bagian 2 –Verifikasi dan kalibrasi mesin uji.
ISO 6507-3 : Bahan logam - Pengujian kekerasan Vickers -
Bagian 3 – Kalibrasi balok referensi.
ISO 6507-4 : Bahan logam - Pengujian kekerasan Vickers -
Bagian 4 – Tabel nilai kekerasan.
2.7.2 Penulisan Angka Kekerasan Vickers
Pengujian kekerasan vickers ditulis dalam bentuk angka yang diikuti dengan
huruf HV (Hardness Vickers) dan besarnya beban uji. Sebagai contoh 186 HV 30,
artinya angka kekerasan material yang diuji adalah 186, beban uji yang digunakan
adalah 30 kgf, dan lamanya waktu penerapan beban (dwell time) adalah 10 -15 detik.
Bila waktu penerapan beban tidak terletak antara 10 -15 detik, maka waktu penerapan
beban ujinya harus dicantumkan. Contoh : 472 HV 50/20, artinya angka kekerasan
benda uji adalah 472, besar beban uji yang diterapkan 50 kgf, dan lamanya waktu
penerapan beban adalah 20 detik.
2.7.3 Keuntungan Pengujian Vickers :
- Hanya menggunakan satu jenis indentor untuk menguji material yang lunak
hingga yang keras
- Pembacaan ukuran jejak dapat dilakukan lebih akurat.
- Jenis pengujian yang relatif tidak merusak.
- Dapat digunakan pada hampir semua logam.
-
2.7.4 Kekurangan Pengujian Vickers:
- Secara keseluruhan, waktu pelaksanaan pengujian cukup memakan waktu
yang lama.
- Memerlukan pengukuran diagonal jejak secara optik.
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
17
- Permukaan benda uji harus dipersiapkan dengan baik.
2.7.5 Beban uji mikro Vickers
Selain untuk pengujian kekerasan makro, metode vickers dapat juga digunakan
untuk melaksanakan pengujian kekerasan mikro (Vickers micro hardeness test).
Rentang beban uji yang digunakan pada pengujian kekerasan mikro vickers ini adalah
kecil, yaitu antara 1 gf hingga 1000 gf (1 kgf). Pengujian kekerasan mikro vickers
sangat cocok diterapkan pada bahan yang tipis, lapisan dari benda uji yang
permukaannya dikeraskan, keramik, dan komposit.
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik UNTAG Surabaya
18