Download - Elektroplating Nickel
PERBEDAAN BERAT HASIL PELAPISAN NIKEL AKIBAT PENGGUNAAN LAPISAN DASAR Cu DAN
TANPA LAPISAN DASAR Cu DENGAN VARIASI WAKTU PADA BAHAN BAJA KARBON RENDAH
Skripsi
Diajukan Dalam Rangka Penyelesaian Studi Strata 1
Untuk mencapai Gelar Sarjana Pendidikan
Oleh :
Nama : Dwi Prayitno
NIM : 5214982018
Program Studi : Pendidikan Teknik mesin / S1
Jurusan : Teknik Mesin
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2005
ii
ii
ABSTRAKSI
Dwi Prayitno, 2006 “Perbedaan Berat lapisan Nikel Akibat
Penggunaan Lapisan Dasar Cu dan Tanpa Lapisan Dasar Cu Dengan Variasi Waktu Pada bahan Baja Karbon Rendah”. Semarang Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat penggunaan lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu pada bahan baja karbon rendah secara electroplating.
Penelitian ini menggunakan metode eksperimen. Obyek eksperimen pada penelitian ini adalah plat baja karbon rendah berbentuk O ring dengan volume sebesar 213,7 mm3. Penelitian ini melalui beberapa tahapan yaitu, persiapan eksperimen dan pelaksanaan eksperimen. Persiapan eksperimen meliputi persiapan benda kerja, pembersihan benda kerja, serta pengukuran keasaman. Obyek penelitian ini adalah baja karbon rendah. Dalam penelitian ini masing-masing terdapat 5 kombinasi perlakuan waktu pencelupan yaitu 3 menit, 6 menit, 9 menit, 12 menit, 15 menit. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah rectifier, stop watch, neraca digital. Analisis data dalam penelitian ini menggunakan analisis varians dua arah sebagai uji hipotesisnya dan uji pendahuluan menggunakan uji normalitas Lieliefors dan uji homogenitas dengan uji Bartlett. Data diperoleh dari selisih hasil berat dengan menggunakan Analisis varians dua arah dengan taraf signifikasi sebesar 5%.
Hasil didapat disimpulkan bahwa ada perbedaan barat hasil pelapisan nikel akibat penggunaan lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu pada bahan baja karbon rendah dengan taraf signifikasi sebesar 5%. Proses pelapisan nikel dengan menggunakan metode electroplating untuk bahan baja karbon rendah sebaiknya dilakukan proses lapis tembaga (Cu) terlebih dahulu baru kemudian dilakukan proses lapis nikel.
iii
iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN Motto :
“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila
kamu telah selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah urusan yang lain,
dan hanya kepada Tuhan-mulah hendaknya kamu berharap”.
(QS. A Lam Nasyrah, 94)
Persembahan :
Karya ini kupersembahkan untuk :
Ayah bundaku yang selalu mendoakan dan
melimpahkan kasih sayang untukku.
iv
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat dan karunianya sehingga proses penelitian sekaligus
penulisan skripsi dengan judul “Perbedaan Berat Lapisan Nikel Akibat
Penggunaan Lapisan Dasar Cu Dan Tanpa Lapisan Dasar Cu Dengan Variasi
Waktu pada Bahan Baja Karbon Rendah”.
Skripsi ini disusun sebagai syarat mengikuti ujian akhir guna memperoleh
gelar Sarjana Pendidikan, pada jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik,
Universitas Negeri Semarang.
Penulis menyadari tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak
penelitian ini tidak akan terlaksana dengan baik. Oleh sebab itu, dengan segenap
kerendahan hati, penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat :
1. Prof. Dr. Soesanto, Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
2. Drs. Pramono, M.Pd, Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri
Semarang.
3. Drs. Murdani, M.Pd, dosen pembimbing I yang dengan sabar membinbing,
mengarahkan dan memotivasi penulis.
4. Bapak Hadromi, M.T, selaku pembing II yang telah meluangkan waktu
dengan sabar memberikan petunjuk serta pengarahan dalam penyusunan
skripsi ini.
5. Bapak Sriyanto S.Pd, Pimpinan CV. BRAVO BARITO ELEKTROPLATING.
v
v
6. Ayah-Bundaku serta saudaraku semua yang selalu mendoakan dan
melimpahkan kasih sayangnya.
7. Teman-temanku, dr. Tyas Ayu, bangkit, Puguh, Rinno, Adji, Anton, Soleh,
Rina, Arif, Rahmat, Amrih, Yuwanto.
8. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah
membantu dalam terselesaikannya skripsi ini.
Tidak ada sesuatu yang dapat penulis berikan kepada mereka semua selain
doa semoga Allah SWT membalas semua yang telah mereka berikan.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini tak luput dari kekurangan,
cela dan kesalahan. Untuk itu segala kritik dan saran akan penulis terima dengan
besar hati. Namun demikian, terkandung harapan bahwa skripsi ini dapat
bermanfaat bagi pihak-pihak yang membutuhkan.
Semarang, Februari 2006
Penulis
vi
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL………………………………………………….…….i
HALAMAN PENGESAHAN………………………………………….…..ii
ABSTRAKSI………………………………………………………...…….iii
HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN……………………….….iv
KATA PENGANTAR…………………………………………………..….v
DAFTAR ISI…………………………………………………………..….vii
DAFTAR GAMBAR………………………………………………...…….ix
DAFTAR TABEL……………………………………………………….…x
DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………………....xi
BAB I PENDAHULUAN………………………………………….1
A. Latar Belakang………………………………………….1
B. Permasalahan…………………………………………...3
C. Tujuan…………………………………………………..4
D. Manfaat…………………………………………………4
E. Penegasan Istilah……………………………………….4
F. Sistematika Skripsi……………………………………..6
BAB II LANDASAN TEORI………………………………………8
A. Pelapisan Logam………………………………………..8
1. Pengertian Electroplating…………………………..8
2. Dasar Teori Dan Prinsip kerja Electroplating…...…9
3. Proses Dan Peralatan lapis Listrik………………..12
B. Kuat Arus…………………………………………….24
C. Anoda-Katoda………………………………………..25
D. Hasil Pelapisan………………………………………..26
E. Kerangka Berfikir……………………………………..28
vii
vii
F. Hipotesis………………………………………………29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN…………………………..31
A. Populasi dan Sampel………………………………….31
B. Variabel Penelitian……………………………………31
1. Variabel Bebas…………………………………….31
2. Variabel terikat……………………………………32
3. Variabel Kontrol…………………………………..33
C. Alat dan Bahan penelitian……………………………..33
D. Prosedur Penelitian……………………………………34
E. Metode Analisis Data…………………………………41
1. Uji Pendahuluan…………………………………..41
a. Uji Homogenitas……………………………...41
b. Uji Normalitas………………………………...42
2. Uji Hipotesis……………………………………...43
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN…………..48
A. Hasil Penelitian………………………………………..48
1. Data Penelitian…………………………………….48
2. Diskripsi data……………………………………..50
3. Analisis Data……………………………………....51
B. Pembahasan…………………………………………...54
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN…………………………..58
A. Kesimpulan…………………………………………...58
B. Saran…………………………………………………..58
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………….59
LAMPIRAN-LAMPIRAN……………………………………………….60
viii
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Gambar 1. Skema Susunan Peralatan Electroplating …………………….11
Gambar 2. Rangkaian Sistem pelapisan Secara Electroplating ………….13
Gambar 3. Rectifier ………………………………………………………17
Gambar 4. Bak Plating……………………………………………………20
Gambar 5. Rak…………………………………………………………….21
Gambar 6. Alur proses pelaksanaan eksperimen………………………….35
Gambar 7. Grafik penambahan berat lapisan……………………………..50
ix
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Model tabulasi data hasil pengamatan…………………………...37
Tabel 2. Lembar pencatat hasil pengukuran………………………………40
Tabel 3. Persiapan harga-harga yang diperlukan………………………….41
Tabel 4. Rancangan hasil analisa data...…………………………………..46
Tabel 5. Data hasil pelapisan……………………………………..………49
Tabel 6. Tabel hasil uji normalitas…….…………………………………52
Tabel 7. Tabel hasil uji dengan ANAVA dua jalan…………………...…53
x
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Uji Normalitas Data…………………………………………60
Lampiran 2. Uji Homogenitas Data……………………………………….63
Lampiran 3. Analisis varians Dua jalan…………………………………...64
Lampiran 4. Foto Penelitian………………………………………………68
Lampiran 5. Surat Keterangan Penelitian…………………………………70
Lampiran 6. Data Hasil pengukuran Berat lapisan Nikel…………………71
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Sejalan dengan perkembangan industri dan kemajuan ilmu
pengetahuan dan teknologi, penggunaan logam tidak bisa dipisahkan dari
kehidupan manusia. Dengan demikian logam harus tampil sesuai dengan
kondisi yang dibutuhkan, misalnya untuk penggunaan logam untuk berbagai
perhiasan, maka logam harus tampil indah dan menarik. Untuk peralatan
rumah tangga harus kuat dan awet, dan seterusnya. Atas dasar tersebut,
dibutuhkan suatu upaya untuk mempercantik maupun melindungi logam dari
bahaya kerusakan atau korosi.
Kata korosi berasal dari bahasa latin “corrodere” yang artinya
perusakan logam atau berkarat. Korosi adalah proses degradasi perusakan
material yang disebabkan oleh pengaruh lingkungan sekililingnya. Yang
dimaksud pengaruh disekelilingnya dapat berupa udara atau sinar matahari,
embun, air tawar, air laut, air sungai, air tanah, air kapur, dan tanah pasir
berbatu-batu. (Rachmat Supardi, 1997 :1).
Untuk menanggulangi terjadinya bahaya korosi berarti memperkecil
pula kemungkinan terjadinya suatu kerugian. Agar logam tidak mudah rusak
yang disebabkan oleh pengaruh lingkungan maupun korosi, maka perlu dicari
cara untuk melindunginya. Salah satu cara yang digunakan untuk melakukan
perlindungan terhadap korosi adalah dengan memberikan lapisan pelindung
2
dari logam. Pelapisan logam dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu
secara pelelehan, semprot, endap, vakum, sherazing, rich coating, dan
electroplating (Saleh, A. Arsianto. 1995:5).
Untuk melindungi logam dengan proses electroplating dibutuhkan
listrik arus searah (DC), elektrolit yang disesuaikan dengan lapisan yang akan
diinginkan, logam pelapis (anoda), dan benda kerja yang akan dilapis (katoda).
Didunia indutri ada beberapa macam logam pelapis yang sering digunakan
dalam proses pelapisan secara elektroplating, yaitu tembaga (Cu), Nikel (Ni),
dan krom (Cr).
Nikel merupakan logam yang banyak digunakan dalam industri
pelapisan logam. Nikel mempunyai sifat tahan terhadap korosi, memiliki
kekuatan dan kekerasan yang cukup, keliatan yang baik, serta memiliki daya
hantar listrik yang baik. Nikel berwarna putih keperak-perakan, berkristal
halus, sehingga apabila dipoles akan tampak rupa yang indah dan mengkilap.
Pada proses electroplating terutama pada pelapisan nikel, untuk
mendapatkan hasil pelapisan yang baik memerlukan kondisi yang sesuai.
Diantara kondisi tersebut adalah penentuan waktu proses pelapisan dan
penggunaan lapisan dasar. Misalnya untuk penentuan waktu yang digunakan
bervariasi tentu memberi hasil yang bervariasi begitu pula dengan pengunaan
lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu tentu akan memberikan hasil yang
berbeda. Cacat yang dapat timbul pada hasil pelapisan antara lain permukaan
berwarna, timbul bintik-bintik, dan permukaan kasar.
3
Untuk mengetahui berat hasil pelapisan nikel akibat penggunaan
lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu maka perlu
untuk melakukan penelitian.
B. Permasalahan
Dari latar belakang tersebut, maka muncul permasalahan sebagai
berikut :
1. Seberapa besar perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat penggunaan
lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu pada bahan baja karbon
rendah ?
2. Seberapa besar perbedaan berat pelapisan nikel akibat variasi waktu pada
bahan baja karbon rendah ?
3. Sejauh mana perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat penggunaan
lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu pada
bahan baja karbon rendah ?
C. Tujuan Dalam penelitian ini tujuan yang hendak dicapai peneliti adalah
1. Mengetahui perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat penggunaan
lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu pada bahan baja karbon
rendah.
2. Mengetahui perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat variasi waktu
pada bahan baja karbon rendah.
3. Mengetahui perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat penggunaan
lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu pada
bahan baja karbon rendah.
4
D. Manfaat
Manfaat yang diharapkan setelah penelitian ini selesai adalah memberi
masukan berupa sumbangan pemikiran dan informasi kepada masyarakat
teknik, serta lembaga pendidikan teknik khususnya yang menggeluti bidang
pelapisan logam.
E. Penegasan Istilah
1. Berat
Menurut KBBI, berat adalah daya yang ada atau timbul dari
sesuatu (orang atau benda) yang ikut membentuk watak dengan satuan
atau perbuatan seseorang.
2. Hasil pelapisan nikel
Hasil adalah sesuatu yang dibuat atau dijadikan (Poerwadarminta,
1989 : 348). Yang dimaksud hasil pelapisan nikel dalam penelitian ini
adalah berat yang terbentuk yaitu berat setelah dilapisi nikel tanpa pelapis
dasar Cu dengan berat pelapisan nikel tanpa pelapis dasar Cu.
3. Lapisan dasar
Lapisan dasar adalah jenis lapisan pada proses pelapisan yang
mempunyai fungsi sebagai dasar bagi tahapan proses pelapisan utama.
4. Waktu
Menurut Ensiklopedi Indonesia, adalah suatu konsep yang
berkenaan dengan urutan dan lamanya peristiwa-peristiwa. Dalam hal ini
waktu pelapisan dihitung mulai dari benda tersebut dimasukkan ke dalam
5
larutan untuk dilakukan proses pelapisan sampai benda tersebut di angkat
dari larutan.
5. Baja karbon rendah
Adalah jenis baja dengan kadar karbon antara 0,1 % - 0,3 %
mempunyai sifat liat dan mudah di tempa. (Bagyo Sucahyo, 1999 : 55).
6. Cu (tembaga)
Cu atau tembaga adalah logam pelapis dasar.
F. Sistematika Skripsi
Untuk memudahkan dan memperjelas pembaca dalam mempelajari
penulisan skripsi ini maka disusun sistematika skripsi sebagai berikut :
1. Bagian pendahuluan yang berisi halaman judul, halaman pengesahan,
halaman abstrak, halaman motto dan persembahan, halaman kata
pengantar, halaman daftar label, halaman daftar gambar dan halaman
daftar lampiran.
2. Bagian isi terdiri dari :
Bab I Pendahuluan yang memuat tentang latar belakang,
permasalahan, tujuan, manfaat, penegasan istilah, dan sistematika
penulisan skripsi.
Bab II landasan teori dan hipotesa berisi tentang tinjauan
electroplating, tinjauan tentang variasi waktu, tinjauan tentang
penggunaan pelapisan dasar Cu dan tanpa pelapis dasar Cu, hasil
pelapisan, kerangka berfikir dan hipotesis yang merupakan jawaban
sementara dari permasalahan.
6
Bab III Metode penelitian memuat tentang sampel (spesimen) yang
digunakan, variabel penelitian, prosedur penelitian dan analisis data.
Bab IV Hasil penelitian dan pembahasan berisi tentang
pembahasan dari hasil penelitian.
Bab V Kesimpulan dan saran membahas tentang kesimpulan hasil
analisis data dan berisi saran-saran yang berhubungan dengan maksud dan
tujuan penulisan.
3. Bagian penutup skripsi berisi daftar pustaka dan lampiran-lampiran.
7
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Pelapisan logam
1. Pengertian electroplating
Pelapisan secara listrik electroplating adalah elektrodeposisi
pelapisan/coating logam melekat ke elektroda untuk menjaga substrat dengan
memberikan permukaan dengan sifat dan dimensi berbeda dari pada logam
basisnya tersebut (Anton J. H dan Tomijiro K. 1995 : 25), sedangkan
pengertian electroplating yang lain adalah suatu proses pengerjaan permukaan
material baik logam maupun bukan logam dan upaya meningkatkan sifat-sifat
material tersebut (Saleh, A. Arsianto, 1995 : 3). Sifat-sifat yang akan
ditingkatkan adalah penggabungan sifat-sifat seperti berikut :
a. Daya tahan korosi (corrosion resistence)
b. Tampak rupa (appearance)
c. Daya tahan gores / aus (abrasion resistence)
d. Harga / nilai (value)
e. Mampu solder (solderability)
f. Karet pengikat (bonding of rubber)
g. Daya kontak listrik (electrcal contact resistence)
h. Mampu pantul / bias cahaya (reflectivity)
i. Penyebaran rintangan (diffusion barrier)
j. Mampu sikat kawat (wive bondability)
8
k. Daya tahan temperatur tinggi (high temperature resistence)
2. Dasar teori dan prinsip kerja electroplating
Bila arus listrik searah (DC) dialirkan antara kedua elektroda anoda
dan katoda dalam larutan elektrolit dengan waktu proses pelapisan yang telah
ditentukan maka pada anoda terjadi oksidasi sehingga akan terbentuk ion-ion
positif, pada larutan elektrolit terjadi elektrolisis garam-garam logam. Anoda
yang telah mengalami oksidasi meluruh dan larut dalam larutan elektrolit.
Anoda yang meluruh menggantikan ion logam dalam larutan elektrolit yang
ditarik oleh elektroda negatif (katoda). Dengan adanya hal tersebut akan
terbentuk endapan pada katoda yang berupa berat lapisan.
Contoh plat baja yang akan dilapisi nikel, berarti sebagai anoda adalah
nikel dan plat sebagai katoda, sedangkan sebagai larutan elektrolit yang
digunakan adalah garam logam nikel sulfat (NiSO4). Karena pada anoda dan
katoda terjadi perbedaan potensial setelah dialiri listrik, maka logam nikel
akan teroksidasi menjadi ion logam bermuatan positif (Ni2+), ion logam nikel
(Ni2+) dari anoda larut dalam larutan untuk menggantikan ion logam nikel
(Ni2+) dari garam logam NiSO4 yang telah terelektrolisis menjadi Ni2+ dan
SO42- dan tertarik ke katoda untuk membentuk lapisan nikel.
9
NiSO4
Katoda Anoda
Ni2+
Ni2+
H+
Ni2+ SO42- SO4
2-
H+ H2O
Ni2+ H+
OH-
H2 H+ OH O2
Reaksi yang terjadi selama proses pelapisan berlangsung :
Ni Ni2+ + 2e (Oksidasi pada anoda)
NiSO4 Ni2+ + SO42- (Elektrolisis garam logam)
Ni2+ + SO42- NiSO4 (Penggantian ion pada larutan)
Ni2+ + 2e Ni (Reduksi logam)
Prinsip kerja electroplating sama dengan proses elektrolisa yang merupakan
suatu rangkaian yang terdiri dari rectifier (sumber arus searah), anoda, katoda
(benda kerja), larutan elektrolit (Saleh, A. Arsianto, 1995 : 10). Rangkaian
disusun sedemikian rupa sehingga membentuk sebuah sistem sebagai berikut :
1. Anoda (pelapis) dihubungkan pada kutub positif sumber arus listrik
2. Katoda (benda kerja) dihubungkan pada kutub negatif sumber arus listrik.
3. Anoda dan katoda dicelupkan ke dalam bak atau bejana yang berisi larutan
elektrolit.
10
4.
+ - 1. sumber arus listrik 2. Ampermeter 3. Voltmeter 4. Katoda 5. Anoda 6. Larutan elektrolit
Gambar 1. Skema susunan peralatan electroplating (Anton JH dan Tomijiro K. 1995 : 25)
Berat logam yang melapisi besi dapat dihitung dengan cara sebagai berikut :
Wh = W1 - W0
Dengan W0 = berat logam besi awal sebelum dilapisi
W1 = berat logam besi akhir sesudah dilapisi
Wh = berat lapisan
Secara teoritis berat logam yang melapisi besi dalam proses electroplating
dapat ditentukan dari persamaan Faraday.
5. Proses dan Peralatan Lapis Listrik
a. Proses lapis listrik
Secara garis besar proses lapis listrik dapat dikelompokkan menjadi
tiga tahap pengerjaan, yaitu :
1) Proses pekerjaan awal (Pretreatment)
Langkah awal sebelum melakukan proses lapis listrik, permukaan
benda kerja dibersihkan terlebih dahulu dari segala macam kotoran baik yang
11
bersifat organik, maupun anorganik seperti kerak, lemak, sisa minyak dan
kotoran pengikut lainnya supaya logam pelapis dapat menempel sempurna.
Teknik pengerjaan pembersihan ini sangat bergantung dari jenis pengotornya,
namun secara umum dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a) Pembersihan secara mekanik
Pekerjaan ini bertujuan untuk menghaluskan permukaan dan
menghilangkan goresan-goresan serta kotoran yang melekat pada benda
kerja. Untuk menghilangkan dengan menggunakan gerinda, sedangkan
untuk menghaluskan permukaan dengan menggunakan proses buffing.
b. Pencucian dengan pelarut (solvent)
Proses ini bertujuan untuk membersihkan lemak, minyak garam, dan
kotoran-kotoran lain dengan pelarut organik.
c. Pembersihan dengan alkalin (degreasing)
Pekerjaan ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak dan
minyak yang direndamkan kedalam larutan alkalin
d. Pencucian dengan asam (pickling)
Pencucian dengan asam bertujuan untuk membersihkan permukaan benda
kerja dari oksida atau karat secara kimia melalui perendaman. Larutan
asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam pekat yaitu
asam klorida (HCL), asam sulfat (H2SO4), asam sulfat dan asam fluorida
(HF). (Saleh, A. Arsianto, 1995 : 22 – 25).
2) Pelapisan Logam
12
Setelah benda kerja bersih dan bebas dari kotoran yang menempel,
maka benda kerja tersebut telah siap untuk dilapisi dengan proses
electroplating. Rangkaian sistem pelapisan secara electroplating dapat dilihat
pada gambar berikut:
Rectifier
B
Bak plating
Gambar 2. Rangkaian sistem pelapisan secara electroplating.
Keterangan gambar
1. Rectifier
2. Batang tembaga, tempat gantungan anoda dan katoda
3. Keranjang tempat anoda
4. Rak
5. Barang yang akan dilapisi (katoda)
6. Bak plating, tempat cairan elektrolit
7. Larutan elektrolit
13
Kondisi operasi yang perlu di perhatikan karena menentukan berhasil
tidaknya proses pelapisan dan mutu lapisan yang dihasilkan antara lain :
a. Kuat arus
Kuat arus dapat diubah-ubah, bila makin tinggi kuat arus maka makin
meningkat kecepatan saat pelapisan dan akan memperkecil ukuran atau
bentuk kristalnya. Tetapi bila kuat arus yang mengalir terlalu tinggi, maka
akibatnya pelapisan akan menjadi kasar, bersisik dan berwarna hitam atau
terbakar. Kuat arus yang digunakan sebesar 10 A.
b. Tegangan
Tegangan yang digunakan biasanya konstan sehingga dapat dikatakan
variabelnya hanya kuat arus saja. Maksudnya, bila luas permukaan benda
bervariasi, maka arus yang disesuaikan dengan ketentuan tersebut.
Tegangan yang digunakan dalam penelitian sebesar 6 volt.
b) Temperatur larutan
Temperatur larutan dapat mempengaruhi karat lapisan. Kenaikan
temperatur larutan akan berakibat bertambahnya ukuran butir kristal. Bila
temperatur larutan tinggi, daya larutnya akan bertambah besar dan terjadi
penguraian garam logam yang menjadikan tingginya konduktifitas serta
bertambahnya mobilitas ion logam, tetapi viskositas larutan larutan
menjadi berkurang, sehingga endapan ion logam pada katoda akan lebih
cepat bersirkulasi. Temperatur yang dipakai 60 0 C (BBPILM, 1994 : 15).
c) Keasaman (pH) larutan
14
Derajat keasaman (pH) larutan harus terkontrol agar kemampuan larutan
elektrolit dalam menghasilkan lapisan tetap baik. Pada larutan yang
bersifat basa pH larutan berkisar 8 – 9, sedangkan larutan yang bersifat
asam nilai pH larutannya berkisar 1 – 5. Untuk mengetahui besarnya pH
digunakan pH colorimeter. Untuk mengatur nilai pH agar sesuai dengan
keinginan digunakan sodium atau Potasium Hydroksida pada larutan yang
bersifat basa dan Asam sulfat pada larutan yang bersifat asam.
3) Proses pengerjaan akhir
Setelah benda kerja dilakukan proses pelapisan secara electroplating,
kemudian dibilas dengan air dan dikeringkan di bawah sinar matahari atau
oven. Namun ada juga benda kerja yang memerlukan pengerjaan lebih lanjut
sebelum dipasarkan, seperti di beri lapisan pelindung kromat dan lapisan
pelindung transparan yaitu lequar.
b. Peralatan lapis listrik
Peralatan yang biasa digunakan dalam proses electroplating adalah
sebagai berikut :
1) Rectifier
Rectifier, berfungsi sebagai sumber arus searah (DC) dan penurun
tegangan. Ada dua macam rectifier yang dikenal pada industri-industri
lapis listrik, yaitu Rectifier Selenium dan Rectifier Silikon. Rectifier
Selenium dipakai untuk proses lapis listrik, karena tegangan yang
dihasilkan rendah antara 6 – 12 volt dan jumlah arus listrik relatif rendah
sekitar 10 – 20 A. Sedangkan Rectifier Silikon dapat digunakan untuk
15
proses lapis listrik dengan tegangan mencapai 250 volt dan jumlah arus
mengalir mencapai 100 – 400 A.
Gambar 3. Bentuk Rectifier
16
Selain kedua jenis tersebut diatas ada lagi jenis rectifier yang lain,
yaitu : Rectifier Copper Oksida, Rectifier Copper Sulfida dan Rectifier
Germanium. Untuk mengurangi panas yang berlebihan, rectifier perlu
dilengkapi dengan pendingin berupa : konveksi udara biasa (tanpa
menggunakan blower atau pendingin sejenisnya), tenaga blower, sirkulasi
oli air, serta air dan udara.
Dari segi operasional perawatan dan pemeliharaan perlu
diperhatikan bahwa rectifier selenium dapat dioperasikan terus menerus
pada kapasitas maksimal bila panas yang ditimbulkan tidak berlebihan.
Kerusakan yang terjadi pada rectifier ini bukan disebabkan oleh arus
listrik yang mengalir, namun oleh panas yang berlebihan. Faktor lain yang
dapat merusak rectifier adalah korosi dan macetnya komponen listrik
seperti terjadinya hubungan singkat, rangkaian putus dan sebagainya.
2) Bak plating
Bak plating, berfungsi sebagai wadah penampung larutan elektrolit.
Pemilihan bahan bak tergantung dari jenis dan kondisi larutan yang
ditampung atau dengan kata lain bak plating harus mempunyai persyaratan
sebagai berikut :
a) Tahan terhadap korosi yang ditimbulkan oleh larutan.
b) Tahan terhadap temperatur larutan.
c) Tidak mencemari larutan yang ditampung.
Untuk memenuhi persyaratan tersebut diatas. Bak plating harus dilining,
yaitu dilapisi dengan material lain yang mampu melindungi dinding bak
17
dari berbagai macam kemungkinan tersebut diatas. Dalam merancang
suatu bentuk bak, selain memperhatikan bahan perlu juga diperhatikan
konstruksinya yaitu dengan menyesuaikan bentuk dan ukuran benda kerja
yang akan dilapisi. Bentuk bak menurut dasarnya (bottom) ada dua
macam, bentuk dasar persegi (rectangular) dan bentuk dasar bundar
(circular).
Selain itu yang tidak kalah pentingnya dalam merancang bak
plating adalah dudukan (support), bibir (rims), penguat dan dasar (bottom).
Dudukan bak diperlukan untuk menghindari bak dari kontak langsung
dengan lantai, sehingga kemungkinan terjadinya kerusakan pada bak
akibat basahnya lantai dapat diminimalkan. Bibir bak plating diperlukan
sebagai penguat bak sehingga tepinya lebih kaku dan berfungsi juga
sebagai dudukan barang tempat menggantung anoda dan rak ataupun
benda kerja. Penguat diperlukan untuk menjaga agar bak tidak cembung
akibat tekanan larutan yang tertampung dalam bak. Penguat biasanya
dipasang pada pinggang bak, sejajar dengan bibir bak dasar bak sebaiknya
direncanakan sedemikian rupa, sehingga memudahkan dalam pengerjaan
pembersihan atau pengeringan larutan, biasanya dasar bak direncanakan
miring atau bercelah, bentuk-bentuk bak dapat dilihat pada gambar 4.
18
Gambar 4. Bentuk bak celah tunggal dan celah banyak
3) Rak
Rak berfungsi sebagai alat untuk menggantung benda kerja dan
penghantar listrik saat proses electroplating berlangsung. Untuk
menentukan rapat arus yang akan dialirkan, bentuk, ukuran serta bahan rak
perlu diketahui dan dirancang sedemikian rupa, sehingga kuat menahan
beban dalam keadaan dialiri arus listrik serta tidak menimbulkan panas
yang berlebihan baik pada benda kerja maupun pada rak itu sendiri.
Dibawah ini beberapa bentuk model rak yang digunakan dalam
electroplating.
19
Gambar 5. Bentuk-bentuk rak
Ukuran dan jumlah titik kontak yang terbuka antara benda kerja
dan rak dibuat sekecil mungkin, karena bila terlalu besar akan tampak
bekas gantungan pada benda kerja, hal ini akan berdampak pada turunnya
kualitas lapisan. Penempatan benda kerja pada rak, usahakan agar tidak
menimbulkan gas disekitar bagian yang terbuka, distribusi arus yang baik
dapat mencegah penumpukan udara / gas. Konstruksi rak harus mudah
dipindahkan dari dalam bak. Setiap operasi pembersihan, pembilasan dan
setelah pelapisan selesai. Usahakan panjang rak setelah di tempati benda
kerja tidak lebih dari 15 cm dari dasar bak, 12,5 cm dari sisi bak dan
usahakan posisinya terendam sekurang-kurangnya 5 – 8 cm dari
permukaan larutan.
4) Barrel
Barrel, berfungsi sebagai tempat menampung barang atau benda
kerja yang akan dilapisi juga sebagai agitasi larutan dalam usaha
menghindari penumpukan suatu unsur. Putaran barrel menyebabkan
20
sirkulasi larutan berjalan sempurna, sehingga mencegah terjadinya
penimbunan udara pada benda kerja. Barrel digunakan untuk pelapisan
produk-produk yang berukuran kecil, misalnya baut, mur, dan lain-lain.
Bentuk dan ukuran barrel mempunyai standar tertentu sesuai dengan
kapasitas dan ukuran benda kerja yang akan dilapisi.
5) Pelapisan Nikel
Nikel merupakan logam plating yang paling peka responnya atas
aditif-aditif bak platingnya. Nikel terutama dilapiskan ke barang-barang besi,
baja, perunggu, seng, plastik, juga alumunium sampai magnesium, baru
sesudahnya dilapiskan krom tipis saja. (Rachmat Supardi, 1997 : 51).
Pelapisan nikel mempunyai banyak pengembangan untuk lapisan dasar
dari logam lainnya, karena pelapisan nikel tahan terhadap korosi, erosi dan
abrasi. Nikel paling banyak digunakan sebagai pelapis dekoratif dengan
ketebalan 5 – 40 mikro meter. Nikel mempunyai sifat-sifat yang berbeda dari
logam lainnya diantara lain :
a. Warna putih mengkilap
b. Berat jenis 8,5
c. Titik cairnya 1450 0 C.
d. Memiliki bagian luar yang tertutup selaput oksid yang rapat dan liat, tahan
pengaruh udara sehingga bagian dalam sukar teroksidasi oleh oksigen.
e. Lebih keras dari Cu, tetapi mempunyai kekuatan yang sama dengan Cu.
f. Kerenggangan lebih kecil dari Cu.
21
Pengaturan komposisi larutan untuk proses lapis logam nikel
mengkilap (Bright).
1. Larutan pH rendah
NiSO4 : 330 g/l
NiCl2 : 45 g/l
H3BO3 : 30 g/l
Bright I : 2 ml/l
Bright M : 1,5 ml/l
Jadi untuk membuat 8 liter larutan pH rendah, dibutuhkan bahan-bahan
sebagai berikut :
NiSO4 : 330 g x 8 = 2640 g
NiCl2 : 45 g x 8 = 360 g
H3BO3 : 30 g x 8 = 240 g
Bright I : 2 ml x 8 = 16 ml
Bright M : 1,5 ml x 8 = 12 ml
2. Larutan pH tinggi
NiSO4 : 250 g/l
NiCl2 : 50 g/l
H3BO3 : 40 g/l
Bright I : 2 – 3 ml/l
Bright M : 1 –2 ml/l
Jadi untuk membuat 8 liter larutan pH tinggi, dibutuhkan bahan-bahan
sebagai berikut :
22
NiSO4 : 250 g x 8 = 2000 g
NiCl2 : 50 g x 8 = 400 g
H3BO3 : 40 g x 8 = 320 g
Bright I : 3 ml x 8 = 24 ml
Bright M : 2 ml x 8 = 16 ml
B. Kuat Arus
Kuat arus merupakan bilangan yang menyatakan jumlah arus listrik
yang mengalir melewati suatu penghantar tiap satuan waktu. Jumlah muatan
listrik yang mengalir tiap detik pada suatu penghantar dapat ditentukan
berdasarkan rumus sebagai berikut :
I = Q / t
Dimana Q = Banyak muatan listrik (Coulomb)
I = Kuat arus (ampere)
t = waktu (detik)
Arus listrik searah (DC) yang digunakan dalam penelitian ini berasal
dari rectifier, dimana alat tersebut dapat disetel keluarannya sesuai dengan
yang diinginkan dalam rancangan eksperimen. Besar kecilnya kuat arus sangat
mempengaruhi baik dan buruknya hasil pelapisan. Makin besar kuat arus,
makin meningkat kecepatan pelapisan dan dapat memperkecil ukuran atau
bentuk kristal. Tetapi apabila kuat arus terlalu tinggi akan mengakibatkan
seperti : lapisan tidak rata, permukaan berwarna (gosong), bintik-bintik dan
permukaan kasar.
23
C. Katoda-Anoda
1. Katoda
Katoda yaitu elektroda negatif yang pada padanya terjadi pelepasan
ion positif (reaksi reduksi). Pada proses electroplating kutub negatif
sumber arus berhubungan dengan katoda yaitu benda kerja yang akan
dilapisi logam. Pada proses kerjanya digunakan rak maupun barrel sebagai
penampung atau pengait benda kerja. Panjang rak setelah ditempati benda
kerja tidak boleh melebihi 15 cm dari dasar, 12,5 cm dari sisi bak, dan
harus terendam sekurang-kurangnya 5 – 8 cm dari permukaan larutan.
2. Anoda
Anoda untuk pelapisan nikel (Ni) digunakan nikel platt, nikel platt
biasanya berbentuk lempengan lebar dan digantung pada kawat tembaga
yang dihubungkan langsung dengan arus positif. Agar aliran arus listrik
lancar di anjurkan kawat tembaga dibersihkan sesering mungkin dengan
amplas email.
3. Mengatur jarak katoda-anoda
Jarak katoda-anoda yang digunakan yaitu 10 cm sebab apabila
terlalu dekat hasil pelapisan akan berwarna hitam (gosong) namun bila
terlalu jauh maka proses pelapisan akan terlalu lama dan hasil pelapisan
tidak merata.
D. Hasil Pelapisan
Hasil adalah sesuatu yang dibuat atau dijadikan (Poerwadarminto,
1989 : 348). Jadi yang dimaksud hasil pelapisan disini adalah hasil pelapisan
24
nikel yang diukur dengan berat. Berat dapat dihitung dengan cara menimbang
berat akhir (sesudah dilapisi) dikurangi berat awal (sebelum dilapisi), untuk
menimbang menggunakan neraca digital.
Dalam penelitian ini hasil pelapisan yang berat diperoleh dari
penimbangan dengan neraca digital yang dilakukan secara bertahap yaitu
sebelum benda dilapisi nikel dan sesudah benda dilapisi nikel, kemudian
diambil selisih dari berat setelah dilapisi nikel dikurangi berat sebelum dilapisi
nikel yang secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut :
ΔW = W1 + W0
keterangan
ΔW = Berat lapisan (gram)
W1 = Berat benda sebelum dilapisi nikel (gram)
W2 = Berat benda setelah dilapisi nikel (gram)
Untuk menggolongkan dan mengklasifikasikan hasil dari proses
pelapisan nikel kita bisa menggunakan indikator sebagai berikut :
a. Hasil pelapisan tidak baik, apabila :
Hasil pelapisan terdapat noda hitam (ion yang terbakar), logam pelapis
mudah atau sulit terlepas, tahan maupun tidak tahan terhadap goresan,
solder dan korosi.
b. Hasil pelapisan kurang baik, apabila :
Hasil pelapisan tidak terdapat noda hitam akan tetapi mempunyai
permukaan kasar, logam pelapis mudah terlepas, tidak tahan gores, tidak
mampu solder dan tidak tahan terhadap korosi.
25
c. Hasil pelapisan baik, apabila :
Hasil pelapisan tidak terdapat noda hitam, mempunyai permukaan halus
dan logam pelaps tidak mudah terlepas, tahan gores, mampu solder dan
tahan terhadap korosi.
d. Hasil pelapisan terbaik, apabila :
Hasil pelapisan tidak terdapat noda hitam, permukaan halus, hasil
pelapisan tebal dan logam pelapis tidak mudak terlepas, tahan gores, dan
tahan korosi.
E. Kerangka Berfikir
Pemakaian logam tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia, baik
untuk peabot rumah tangga maupun komponen dalam konstruksi. Penggunaan
logam ini dikarenakan logam mempunyai kekuatan yang tinggi. Disamping itu
logam mudah difabrikasi dan dilas sehingga mudah dibentuk. Walaupun
logam banyak digunakan sebagai bahan konstruksi, bukan berarti logam
tersebut dapat digunakan selamanya karena suatu saat mutunya akan menurun
dan terjadi korosi.
Untuk menanggulangi bahaya korosi pada logam akibat proses
perusakan material yang terjadi disebabkan oleh pengaruh lingkungan di
sekelilingnya yang berupa sinar matahari, udara maupun air dapat dilakukan
dengan memberi lapisan nikel (Ni) dengan metode electroplating.
Melapisi besi dengan nikel (Ni) bertujuan agar benda kerja yang
dilapis tahan terhadap korosi, menambah daya tahan terhadap gesekan,
menambah kekarasan permukaan, memperbaiki penampilan logam atau sifat
26
dekoratif. Agar diperoleh pelapisan yang baik dan sempurna, maka yang perlu
diperhatikan dalam operasi adalah kondisi waktu atau lamanya proses
pelapisan, jarak anoda-katoda, kuat arus yang cocok, dan larutan yang sesuai.
Tiap satuan waktu arus listrik mengalir melewati suatu penghantar.
Jadi secara logika semakin lama waktu yang digunakan maka semakin banyak
pula arus yang mengalir pada suatu proses electroplating. Sedangkan
penggunaan lapisan dasar Cu dimaksudkan untuk lebih mempermudah proses
electroplating. Tanpa menggunakan lapisan dasar dalam proses elektroplating
nikel akan mengalami kesulitan sehingga proses kerja menjadi terganggu dan
hasil atau mutu lapisan tidak maksimal.
Penelitian ini akan mencoba bereksperimen dengan melakukan variasi
waktu pelapisan dan pengunaan lapisan dasar dan tanpa lapisan dasar, untuk
mengetahui apakah ada perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat
penggunaan lapisan dasar dan tanpa lapisan dasar dengan variasi waktu pada
bahan baja karbon rendah.
F. Hipotesis
Dari kerangka berfikir diatas menjadi dasar bagi peneliti untuk dapat
menarik beberapa hipotesis sebagai berikut :
1. Ada perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat penggunaan lapisan dasar
Cu dan tanpa lapisan dasar Cu pada bahan baja karbon rendah.
2. Ada perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat variasi waktu pada bahan
baja karbon rendah.
27
3. Ada perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat penggunaan lapisan dasar
Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu pada bahan baja
karbon rendah.
28
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Subyek dan Obyek Penelitian
Populasi adalah keseluruhan subyek penelitian (Arikunto. S, 1993 :
102). Subyek dalam penelitian ini adalah semua baja karbon rendah yang ada
di pasaran. Obyek adalah sebagian atau wakil populasi yang diteliti (Arikunto.
S, 1993 : 117). Obyek yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja karbon
rendah berbentuk ring dengan D = 34 mm, d = 17 mm, tebal 2 mm. Teknik
sampling yang dipergunakan adalah teknik random sampling, karena semua
individu dalam sampel baik secara sendiri-sendiri dan bersama-sama diberi
kesempatan yang sama untuk dipilih menjadi anggota sampel.
B. Variabel Penelitian
Variabel penelitian adalah gejala yang bervariasi dan menjadi obyek
penelitian (Arikunto. S, 1993 : 224). Varibel penelitian adalah gejala yang
menunjukkan variasi baik dalam jenis maupun tingkatnya. Dalam penelitian
terdapat tiga variabel yaitu :
1. Variabel Bebas (X)
Variabel bebas atau variabel prediktor adalah variabel yang mudah
didapat/telah tersedia.
Dalam penelitian ini yang menjadi variabel bebasnya adalah
penggunaan lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu serta variasi
waktu.
29
a. Didalam proses electroplating Penggunaan lapisan dasar Cu pada
proses pelapisan nikel sangat membantu didalam mempermudah
pelaksanaan proses pelaksanaan pelapisan nikel pada bahan baja
karbon rendah.
b. Tiap satuan waktu arus listrik akan mengalir melewati suatu
penghantar pada proses electroplating. Variasi waktu yang digunakan
dalam penelitian ini sebesar 3 menit, 6 menit, 9 menit, 12 menit, 15
menit.
2. Variabel terikat (Y)
Variabel terikat atau variabel respon adalah variabel yang
terjadi/hasil dari variabel bebas.
Yang menjadi variabel terikat dalam penelitian ini adalah hasil
pelapisan nikel berupa berat lapisan pada bahan baja karbon rendah yang
berbentuk O ring. Hasil berat lapisan tersebut diperoleh engan pengukuran
dengan menggunakan neraca digital yaitu dengan cara berat akhir (berat
setelah dilapisi nikel) dikurangi berat awal (berat sebelum dilapisi nikel).
3. Variabel Kontrol
Variabel kontrol adalah semua faktor yang mempengaruhi hasil
pelapisan. Adapun variabel kontrolnya adalah :
a. Tegangan
Tegangan yang digunakan sebesar 6 volt
b. Jarak anoda –katoda
Jarak anoda-katoda yang digunakan adalah 10 cm.
30
c. Kuat arus
Kuat arus yang digunakan sebesar 10 A.
C. Alat dan Bahan Penelitian
1. Alat
Pada penelitian ini alat yang dipergunakan adalah sebagai berikut :
a. Bak plating, berisi larutan elektrolit sebagai tempat terjadinya proses
electroplating terhadap benda uji.
b. Rectifier, digunakan sebagai sumber arus listrik searah dan pengatur
tegangan yang dipergunakan.
c. pH meter, untuk mengukur derajat keasaman larutan elektrolit.
d. Neraca digital, untuk menimbang berat benda uji sebelum dan sesudah
dilapisi nikel.
e. Stop watch, digunakan untuk mengukur waktu pelapisan.
f. Lembar observasi untuk mencatat data-data hasil penelitian.
g. Mesin poles beserta kelengkapannya. Untuk meratakan, menghaluskan
dan mengkilapkan permukaan benda uji.
2. Bahan
Pada penelitian ini bahan yang dipergunakan adalah sebagai berikut
a. Benda uji atau spesimen berfungsi sebagai katoda terbuat dari baja
karbon rendah dengan bentuk O ring.
b. Anoda nikel, berupa nikel murni dengan kadar 94 % - 99 % yang
berbentuk plat batangan.
31
c. Larutan elektrolit untuk pelapisan nikel bahan yang gunakan yaitu :
nikel sulfat (NiSO4), nikel klorida (NiCl2) dan asam borat (H3BO3).
d. Larutan HCl untuk pencucian benda uji.
D. Prosedur Penelitian
Penelitian ini menggunakan metode eksperimen yaitu suatu metode
pengumpulan data dengan cara melakukan percobaan langsung. Penelitian ini
dilakukan melalui tahapan-tahapan sebagai berikut :
1. Persiapan eksperimen
2. Pelaksanaan eksperimen.
3. Pengambilan data (pengukuran berat).
4. Analisis data.
32
Gambar 6. Alur proses pelaksanaan eksperimen.
Keterangan
Persiapan eksperimen
Pekerjaan pembersihan
Bilas dengan air
Pengukuran berat
Proses pelapisan tembaga (Cu)
Pengukuran berat
Proses pelapisan nikel (Ni)
Bilas dengan air
Pengeringan
Pengukuran berat lapisan yang terbentuk
Analisa data
33
1. Persiapan
Langkah-langkah dalam persiapan eksperimen adalah :
a. Persiapan benda uji
Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini jumlah keseluruhan
adalah 30 buah.
b. Pemolesan benda uji
1) Pemolesan kasar, dilakukan untuk meratakan permukaan benda uji
dengan menggunakan menggunakan gerinda.
2) Pemolesan sedang, dilakukan dengan cara pengamplasan memakai
mesin ampelas.
3) Pemolesan halus
Untuk pemolesan halus menggunakan bahan poles yang terbuat
dari kain jeans, dibentuk sedemikian rupa sehingga menyerupai
roda gerinda, permukaan roda tersebut diolesi pasta yang terbuat
dari campuran lem dan serbuk besi. Untuk mencegah panas yang
berlebihan digunakan pendingin oli dan air.
c. Pengelompokan benda uji dan pemberian nomor urut sesuai perlakuan
yang telah dirancang dalam penelitian, yaitu :
34
Tabel 1. Model tabulasi data hasil pengamatan
Jenis perlakuan
Waktu pelapisan Tanpa lapisan dasar Cu Dengan lapisan dasar Cu
3 menit
X X
6 menit
X X
9 menit
X X
12 menit
X X
15 menit
X X
35
d. Persiapan perlengkapan dan peralatan yang diperlukan yaitu :
1) Bak plating dan rak
2) Rectifier
3) Larutan elektronik
4) Anoda yang disusun sedimikian rupa sehingga membentuk sistem
lapis listrik
5) Ampere meter
6) Stop watch
7) Neraca digital
8) pH meter
2. Pekerjaan pembersihan mekanik
Pekerjaan pembersihan mekanik dilakukan dengan tahap-tahap
sebagai berikut :
a. Merendam benda uji kedalam larutan NaOH 40 % sampai lemak atau
minyak hilang yang ditandai dengan seluruh pemukaan sampel
terbasahi dengan air.
b. Melakukan pembilasan benda uji dengan air untuk menghilangkan
sisa-sisa NaOH.
c. Merendam benda ke dalam larutan HCl 30 % selama 15 detik atau
sampai noda-noda oksida atau karat hilang.
d. Melakukan pembilasan benda uji dengan air untuk menghilangkan
sisa-sisa HCl.
3. Pengukuran berat awal
36
4. Melakukan proses pelapisan dengan tembaga (Cu) pada sebagian spesimen
(15 buah). Komposisi larutan elektrolit yang digunakan pada bak tembaga
adalah sebagai berikut :
CuSO4 : 200 - 250 gram / liter
H2SO4 : 30 – 65 gram / liter
Dengan kondisi temperatur 40 0 C. Setelah benda uji dilapisi dengan
tembaga selanjutnya bersihkan dengan air untuk menghilangkan sisa-sisa
larutan dari proses pelapisan tembaga.
5. Pengukuran berat
6. Melakukan proses pelapisan dengan logam nikel (Ni)
Perlakuan 1 : Benda kerja yang dilapisi tembaga, untuk variasi waktu
mulai dari 3 menit, 6 menit, 9 menit, 12 menit, 15 menit.
Perlakuan 2 : Benda kerja yang tidak dilapisi tembaga, untuk variasi waktu
mulai dari 3 menit, 6 menit, 9 menit, 12 menit, 15 menit.
7. Pengukuran berat setelah proses pelapisan nikel.
Setelah proses pelapisan nikel selesai, benda uji diukur kembali
beratnya, sehingga didapat berat hasil pelapisan nikel.
37
Tabel 2. Lembar pencatat hasil pengukuran
Penggunaan lapisan dasar dan tanpa lapisan dasar
Dengan lapisan dasar Cu Tanpa lapisan dasar Cu
Waktu
(t) Sebelum
dilapisi
Sesudah
dilapisi Cu
Sesudah
dilapisi Ni
Selisih Sebelum
dilapisi
Sesudah
dilaipsi Ni
Selisih
3 menit
X X X X X X X
6 menit
X X X X X X X
9 menit
X X X X X X X
12 menit
X X X X X X X
15 menit
X X X X X X X
E. Metode Analisis Data
Metode analisis data dimaksudkan untuk mencari jawaban atas
pertanyaan atau permasalahan yang telah dirumuskan sebelumnya. Untuk
menetukan teknik anilisis data, terlebih dahulu harus mengetahui tujuan
penelitian yang hendak dicapai.
38
Untuk mengetahui adanya perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat
pemakaian lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu
pada bahan baja karbon rendah, maka digunakan teknik analisis varian
(ANAVA). Langkah analisis data dengan menggunakan metode ANAVA
adalah sebagai berikut :
1. Uji Pendahuluan
a. Uji homogenitas
Pada uji pendahuluan dilakukan uji homogenitas sampel.
Metode yang digunakan dalam uji ini adalah uji Bartlet dengan
langkah-langkah sebagai berikut :
1) Membuat tabel persiapan harga-harga yang diperlukan:
Tabel 3. Tabel persiapan harga-harga yang diperlukan
Sampel ke Dk 1/dk Si Log Si Dk log Si
1
2
3
n1 – 1
n2 – 1
nk - 1
I/n1 – 1
I/n1 – 1
I/n1 – 1
S12
S22
Sk2
Log S1
Log S2
Log Sk
n1 – 1 Log S1
n2 – 1 Log S2
nk – 1 Log Sk
2) Menghitung semua varians gabungan dari semua sampel
S2 = [ ∑ (n1 – 1) Si2 / (n1 – 1)
3) Menghitung satuan B dengan rumus
B = (log S2) ∑ (n1 – 1)
Dalam uji Bartlett digunakan statistik chi kuadrat :
X2 = (ln 10) {B - ∑ (n1 – 1) log Si2}
39
Dengan ln 10 = 2,3026. Taraf nyata ∝, data berasumsi tidak
homogen (seragam) jika χ2 ≥ χ2 (1 - α) (k – 1) dimana χ2 (1 -
α) (k – 1) didapat dari daftar distribusi chi-kuadrat dengan peluang
χ2 (1 - α) dan dk = (k – 1) (Sudjana, 1996 : 266).
b. Uji Normalitas
Setelah dilakukan uji homogenitas selanjutnya dilakukan uji
normalitas yaitu dengan menggunakan uji Liliefors.
Langkah-langkah untuk mengujinya menggunakan prosedur
sebagai berikut :
1) Data nilai dijadikan dalam bilangan baku dengan rumus :
χ1 - χ Zi =
s
dengan χ1 = skor mentah
χ = rata-rata skor mentah
s = simpangan baku
Zi = bilangan baku
2) Setiap bilangan baku dicari peluang
F (Zi) = P (Zi ≥ Z) menggunakan tabel distribusi normal baku.
3) Dihitung proporsi Z1, Z2, …..Zn yang lebih kecil atau sama dengan
Zi dinyatakan dalam
Banyaknya Z1, Z2,…Zn ≤ Zi S (Zi) =
n
Dimana n adalah banyaknya data
40
4) Dihitung [F (Zi – S (Zi)]
5) Diambil Lo yaitu harga terbesar dari perhitungan [F (Zi) –
S (Zi)]
6) Apabila Lo < L tabel maka data distribusi normal.
2. Uji Hipotesis
Dalam uji hipotesis ini digunakan analisis varians dua arah dengan
menggunakan uji F, langkah-langkah perhitungan :
a. Menghitung jumlah kuadrat
1) Jumlah kudrat total (JKt)
JKt = ∑χ2 – (∑χ2) /N
2) Menghitung jumlah kuadrat antar baris (JKb)
JKb = (∑χa1)2/10 + (∑χb1)2/10 + … + (∑χb1)2/10 – (∑χ)2/75
3) Menghitung jumlah kuadrat antar kolom (Jka)
Jka = (∑χa1)2/20 + (∑χa2)2/20 + (∑χa3)2/20 - (∑χ) 2/75
4) Jumlah kuadrat antar kelompok (JKk)
JKk = (∑χa1b1)2/2 + (∑χa1b2)2/2 + … + (∑χa3b10)2/2 - (∑χ)2/75
5) Jumlah kuadrat interaksi (Jka – b)
Jka – b = JKk – (Jka + JKb)
6) Jumlah kuadrat dalam kelompok (JKd)
JKd = JKt – (Jka + JKb + Jka–b)
b. Menghitung rata-rata jumlah kuadrat
1) Menghitung rata-rata jumlah kuadrat antar baris
MKb = JKb : DKb
41
2) Menghitung rata-rata jumlah kuadrat antar kolom
Mka = JKa : DKa
3) Menghitung rata-rata jumlah kadrat antar kelompok (MKk)
MKk = JKk : DKk
4) Menghitung rata-rata jumlah kuadrat interaksi (Mka-b)
Mka-b = Jka-b : Dka-b
5) Menghitung rata-rata jumlah kuadrat dalam kelompok (MKd)
MKd = JKd : DKd
c. Menghitung F hitung
1) Menghitung F hitung antar baris
F hitung = MKb : MKd
2) Menghitung F hintung antar kolom
F hitung = Mka : Mkd
3) Menghitung F hitung antar kelompok
F hitung = MKk : MKd
4) Menghitung F interaksi
F hitung = Mka-b : MKd
d. Menentukan derajat kebebasan (dk) masing-masing sumber variasi :
1) dka = jumlah kolom – 1
2) dka = jumlah baris – 1
3) dka-b = dk JKk x dkJkb – 1
4) dkk = jumlah kelompok – 1
5) dkd = dkT – (dka = dkb = dka-b)
6) dkt = jumlah sampel total – 1
42
e. Menentukan nilai kuadrat rata-rata (MK)
1) MK antar kelompok = JKk / dkk
2) MK antar baris + JKb / dkb
3) MK antar kolom = Jka / dka
4) MK interaksi = Jka-b / dka-b
5) MK dalam kelompok + JKd / dk
f. Membuat tabel persiapan
Tabel 4. Rancangan Hasil Analisa Data
Sumber variasi JK Dk MK F hitung F tabel
Total
Dalam kelompok
Antar kolom
Antar baris
Interaksi
g. Membandingkan F hitung dengan F tabel
Kriteria :
Ada perbedaan hasil pelapisan nikel akibat penggunaan lapisan dasar
Cu dan tanpa lapisan dasar Cu diterima jika F hitung antar kolom
(Faktor penggunaan lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu) > F
tabel x 5 %
Ada perbedaan hasil pelapisan nikel akibat variasi waktu pelapisan
diterima jika F hitung antar baris (Faktor kuat arus) > F tabel x 5 %
43
Adapun perbedaan hasil pelapisan nikel akibat jarak katoda-anoda dan
kuat arus diterima jika F hitung interaksi > F tabel x 5 %.
44
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
1. Deskripsi
Penelitian tentang perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat
penggunaan lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi
waktu pada bahan baja karbon rendah yang dilaksanakan di industri
pelapisan logam BRAVO BARITO ELEKTROPLATING menghasilkan
data berupa angka (nilai) berat lapisan yang diperoleh dari pengurangan
berat setelah proses pelapisan dengan sebelum sampel dilapasi nikel (tanpa
proses Cu) dan (setelah proses Cu). Data penelitian ini dikelompokkan
menjadi 10 bagian sesuai dengan jenis perlakuan atau kombinasi perlakuan
yaitu pemakaian lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dan variasi
waktu. Data mengenai pengukuran berat lapisan dari masing-masing
kombinasi perlakuan dapat dilihat pada tabel berikut ini
45
Tabel 5. Data selisih hasil berat lapisan nikel
Jenis perlakuan Waktu Dengan lapisan
dasar cu Tanpa lapisan dasar
Cu 0,2116 0,1023 0,1971 0,1026
3 menit
0,2233 0,1327 Jumlah 0,5540 0,3306
Rata-rata 0,1947 0,1102 0,2945 0,1261 0,2778 0,1125
6 menit
0,3112 0,1443 Jumlah 0,8845 0,3829
Rata-rata 0,2118 01276 0,3279 01715 0,3001 0,1932
9 menit
0,3655 0,2012 Jumlah 0,8845 05679
Rata-rata 0,2118 0,1893 0,3703 0,1828 0,2942 0,1622
12 menit
0,3699 0,2212 Jumlah 1,1344 0,5662
Rata-rata 0,3781 0,1893 0,3719 0,2235 0,4014 0,1991
15 menit
0,3922 0,1966 Jumlah 1,4655 0,6192
Rata-rata 0,3885 0,2064
Data dari tabel 5 adalah kesimpulan dari hasil berat lapisan yang akan
dianalisis.
2. Analisis Data
Analisis data yang digunakan dalam penelitian ini adalah melalui
beberapa tahapan yaitu pengujian normalitas, pengujian homogenitas dan
analisis varians. Hasil pengujian tersebut sebagai berikut :
a. Pengujian normalitas dengan uji Lilliefors
46
Untuk mengetahui data yang diperoleh dari hasil pengukuran
tersebut berdistribusi normal atau tidak, maka dilakukan uji normalitas
dengan uji Lilliefors. Berdasarkan perhitungan dengan menggunakan
rumus nilai kritis (L0), diperoleh harga L0 terakhir pada tabel :
Tabel 7. Hasil uji normalitas data dengan uji Lilliefors.
L0 Lt Keterangan
0,2181 0,381 Normal
Tabel hasil uji normalitas menunjukkan L0 < Lt dengan
demikian menunjukkan data dari sampel tersebut berasal dari distribusi
normal dapat diterima.
b. Pengujian homogenitas dengan uji Bartlett
Untuk mengetahui data yang diperoleh dari hasil pengukuran
berat tersebut homogen (seragam) atau tidak, maka dilakukan uji
homogenitas sampel engan uji Bartlett. Berdasarkan perhitungan
dengan menggunakan rumus Chi-kuadrat (χ2), diperoleh harga χ2 =
0,9506 harga tersebut lebih kecil χ2 tabel. Dengan demikian data-data
yang diperoleh berasumsi homogen (seragam) diterima dalam taraf
signifikasi 5%. Hasil perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada
lampiran 2.
c. Analisis uji hipotesis
Setelah asumsi bahwa data diatas normal dan homogen
terpenuhi maka dilakukan pengujian Anava dua jalur dengan maksud
47
untuk mengetahui apakah ada perbedaan yang signifikan dengan
pengunaan lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi
waktu terhadap hasil pelapisan nikel secara electroplating. Hasil
penelitian tentang penggunaan lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan
dasar Cu dengan variasi waktu terhadap pelapisan nikel ditunjukkan
pada tabel.
Tabel 8. Hasil uji dengan anava dua jalur
Sumber variasi Dk JK MK Fhitung Ftabel Keterangan
Faktor A
Faktor B
Interaksi
Galat
4
1
4
21
0,1756
1,8253
1,735
1,8561
0,0439
1,8253
0,4337
0,088
O,499
9
20,742
4,9284
2,557
2,557
1,850
Ada perbedaan berat
Ada perbedaan berat
Ada perbedaan berat
Total 30 4,122
Berdasarkan tabel, dari perhitungan ANAVA dua jalur dengan
mengambil taraf signifikasi 5 % pada penggunaan lapisan dasar Cu
dan tanpa lapisan dsar Cu diperoleh bahwa Fhitung lebih besar dibanding
Ftabel. Ini membuktikan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan hasil
pelapisan nikel akibat penggunaan lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan
dasar Cu
Untuk variasi waktu diperoleh Fhitung lebih besar dibanding
Ftabel. Ini membuktikan bahwa terdapat perbedaan yang signifikan hasil
pelapisan nikel akibat variasi waktu.
48
Sedangkan interaksi antara penggunaan lapisan dasar Cu dan
tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu diperoleh Fhitung lebih
besar dibanding Ftabel. Sehingga harus diterima kenyataan bahwa ada
perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat penggunaan lapisan dasar
Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu secara
electroplating.
d. Penyebaran data berat lapisan
Penelitian menggunakan 30 buah benda uji dengan 10 buah
kombinasi perlakuan dan replikasi 3 kali. Berdasarkan data berat
lapisan hasil eksperimen dari penggunaan lapisan dasar Cu dan tanpa
lapisan dasar Cu dengan variasi waktu diperoleh berat lapisan yang
berbeda pada tiap jenis perlakuan. Penyebaran data berat lapisan hasil
eksperimen dapat dilihat pada grafik berikut :
Gambar 8. Grafik penambahan berat akibat pengunaan untuk penggunaan lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu.
49
Penggunaan lapisan dasar Cu dengan waktu yang lebih
lama menghasilkan massa lapisan yang lebih besar dibanding
dengan penggunaan waktu yang lebih singkat serta lapisan yang
dihasilkan tipis. Sedangkan proses pelapisan tanpa menggunakan
lapisan dasar Cu menghasilkan berat lapisan lebih ringan
dibandingkan dengan yang menggunakan lapisan dasar Cu pada
proses lapis nikel.
Hasil pelapisan nikel akibat penggunaan lapisan dasar Cu
dengan variasi waktu menunjukkan pada pemakaian waktu yang
semakin lama menghasilkan berat lapisan yang semakin besar.
Pada pelapisan nikel yang menggunakan waktu sebesar 3 menit
dan 6 menit menghasilkan pelapisan yang tampak suram.
Sedangkan pada penggunaan waktu sebesar 9 menit, 12 menit dan
15 menit menghasilkan pelapisan yang mengkilap.
Hasil pelapisan nikel tanpa menggunakan lapisan dasar Cu
dengan variasi waktu menunjukkan hasil pelapisan nikel tampak
suram pada semua variasi waktu yang telah ditentukan yaitu pada
waktu sebesar 3 menit, 6 menit, 9 menit, 12 menit dan 15 menit.
B. Pembahasan
Hasil proses electroplating nikel akibat penggunaan lapisan dasar Cu
dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu dilihat dari tampak rupa
menunjukkan perbedaan akibat pengaruh waktu dan pemakaian lapisan dasar
Cu dan tanpa lapisan dasar Cu pada pelapisan nikel. Pada pemakaian lapisan
50
dasar Cu dan rentang waktu antara 9 menit, 12 menit dan 15 menit
menunjukkan hasil pelapisan yang mempunyai bobot lebih besar dan secara
dekoratif lebih mengkilap dikarenakan cukupnya waktu yang dibutuhkan
dalam proses electroplating nikel untuk menghasilkan mutu lapisan yang baik
sedangkan pada waktu pelapisan 3 menit dan 6 menit menghasilkan pelapisan
nikel yang suram. Untuk proses electroplating nikel tanpa lapisan dasar Cu
menghasilkan bobot lapisan yang lebih kecil bila dibandingkan dengan yang
menggunakan lapisan dasar Cu dan tampak rupa suram untuk rentang waktu 3
menit, 6 menit, 9 menit, 12 menit dan 15 menit. Adanya lapisan yang suram
pada proses electroplating nikel secara umum baik itu yang menggunakan
lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu disebabkan karena partikel-
partikel nikel yang menempel pada benda uji masih terlalu sedikit akibat
kurangnya waktu yang dibutuhkan dalam proses electroplating nikel tanpa
menggunakan lapisan dasar Cu.
Berdasarkan data yang diperoleh dari hasil penelitian, penggunaan
lapisan dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dalam proses electroplating nikel
pada berbagai tingkatan waktu memberikan hasil berat lapisan yang berbeda-
beda. Perbedaan ini mempunyai kecenderungan bahwa makin lama waktu
yang digunakan maka berat lapisan yang terbentuk cenderung semakin besar.
Larutan harus terkontrol derajat keasamanannya serta menjaga
kebersihannya dari segala macam polutan atau zat-zat lain yang tidak
dibutuhkan dalam proses electroplating nikel. Untuk menghasilkan lapisan
yang baik maka dipilih komposisi larutan dengan pH rendah dan untuk
51
mengontrol pH agar tetap pada kisaran angka 1 – 5 maka digunakan asam
sulfat.
Kuat arus merupakan bilangan yang menyatakan jumlah arus listrik
yang mengalir melewati tiap satuan waktu. Dengan adanya hal ini
menunjukkan bahwa kuat arus yang digunakan berperan aktif terhadap berat
lapisan yang terbentuk. Pemakaian kuat arus yang terlalu besar menyebabkan
gelembung-gelembung gas disekitar benda kerja yang berakibat pada
penghambatan partikel-partikel logam nikel yang akan menempel secara
sempurna pada benda kerja dan proses yang terjadi terlalu cepat. Sedangkan
apabila kuat arus yang digunakan terlalu kecil maka waktu yang dibutuhkan
untuk mencapai bobot lapisan yang sama menjadi semakin lama. Tegangan
merupakan hasil kali arus listrik dengan hambatan, pada tegangan yang sama
dengan jarak yang berbeda maka jumlah aliran arus menjadi berbeda.
Jarak antara anoda dan katoda merupakan faktor hambatan bagi arus
listrik, tahanan arus listrik pada larutan elektrolit lebih besar dari logam.
Karena jarak anoda-katoda berpengaruh terhadap jumlah hambatan yang harus
dilalui arus listrik sehingga penurunan berat lapisan seiring dengan penurunan
jumlah arus diberikan yang diberikan kepada benda yang dilapisi. Jarak
anoda-katoda yang digunakan adalah sebesar 10 cm. Apabila jarak anoda-
katoda terlalu jauh menyebabkan berat lapisan yang terlalu kecil, namun
demikian jarak anoda - katoda yang terlalu dekat menyebabkan lapisan
menjadi kasar. Kesesuaian antara jarak antara anoda-katoda menjadi salah satu
faktor untuk menghasilkan pelapisan yang diharapkan.
52
Karena sifatnya yang elektropositif (mulia), tembaga lebih mudah
diendapkan oleh logam yang derat daya gerak listriknya lebih tinggi semisal
besi (Tomijiro, K dan Anton, J. H. 1992 : 49). Dalam proses electroplating
nikel dengan menggunakan logam Cu sebagai pelapis dasar akan memberikan
hasil lebih baik bila dibandingkan dengan proses electroplating nikel tanpa
menggunakan lapisan dasar Cu disebabkan dalam proses pelapisan nikel
logam Cu berfungsi sebagai pelapis dasar pada proses electroplating nikel
karena logam Cu adalah penghantar arus listrik yang lebih baik bila
dibandingkan dengan baja sehingga nikel lebih mudah dilapiskan pada benda
uji untuk memperoleh hasil pelapisan yang baik. Nikel merupakan logam
plating yang paling peka responnya terhadap kualitas kerataan dan kebersihan
permukaan benda uji yang akan dilapis.
53
BAB V
KESIMPULAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian tentang pengaruh penggunaan lapisan
dasar Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu pada bahan baja
karbon rendah terhadap hasil pelapisan nikel, dapat ditarik kesimpulan sebagai
berikut :
1. Ada perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat penggunaan lapisan dasar
Cu dan tanpa lapisan dasar Cu pada bahan baja karbon rendah.
2. Ada perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat variasi waktu pada bahan
baja karbon rendah.
3. Ada perbedaan berat hasil pelapisan nikel akibat penggunaan lapisan dasar
Cu dan tanpa lapisan dasar Cu dengan variasi waktu pada bahan baja
karbon rendah.
B. Saran
Ada beberapa saran terutama untuk industri electroplating dengan
skala kecil, sebagai berikut :
1. Untuk melakukan proses pelapisan nikel dengan metode electroplating
dengan ukuran benda kerja kecil sebaiknya menggunakan waktu pelapisan
9 –15 menit.
2. Untuk memperoleh hasil pelapisan secara maksimal diusahakan
menggunakan lapisan dasar Cu.
1
DAFTAR PUSTAKA
Arikunto, S. 1990. Prosedur Penelitian : Rineka Cipta. Arsianto, S. A. 1995. Mengenal Teknik Pelapisan Logam. Bandung : Balai Besar
Pengembangan Industri Logam dan Mesin. Tomijiro, K. dan Anton, J. H. 1992. Mengenal Pelapisan Logam
(Electroplating). Yogyakarta : Andi Offset. Hadi, S1985. Statistik. Yogyakarta : Andi Offset. Poerwadarminta, W. J. S. 1989. Kamus Besar bahasa Indonesia. Jakarta : Balai
Pustaka. Sucahyo, B. 1994. Ilmu Logam. Surakarta : Tiga Serangkai. Sudjana. 1989. Metode Statistika. Bandung : Tarsito. Tretheway, K. R. dan Chamberlin, J. 1991. Korosi. Jakarta : Gramedia Pustaka
Umum. Supardi, Rachmat. 1997. Korosi. Bandung : Tarsito.