pengaruh waktu terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada ...
Transcript of pengaruh waktu terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada ...
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user i
PENGARUH WAKTU TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING
KHROM DEKORATIF TANPA LAPISAN DASAR, DENGAN LAPISAN DASAR TEMBAGA DAN TEMBAGA-NIKEL
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Disusun Oleh :
YOGIK DWI MUSTOPO NIM. I 1404033
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2011
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user ii
PENGARUH WAKTU TERHADAP KETEBALAN DAN ADHESIVITAS LAPISAN PADA PROSES ELEKTROPLATING
KHROM DEKORATIF TANPA LAPISAN DASAR, DENGAN LAPISAN DASAR TEMBAGA DAN TEMBAGA-NIKEL
Disusun oleh
Yogik Dwi Mustopo NIM. I 1404033
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 05 April 2011
1. Dody Ariawan, ST., MT. ............................................... NIP. 197308041999031003
2. Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST., MT ……………………………... NIP. 197101031997021001
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Dody Ariawan, ST., MT. NIP. 197308041999031003
Koordinator Tugas Akhir
Wahyu Purwo Raharjo, ST., MT NIP. 197202292000121001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user iii
ABSTRAK
Elektroplating merupakan suatu proses pengendapan zat atau ion-ion logam pada katoda dengan cara elektrolisis yang bertujuan membentuk permukaan dengan sifat atau dimensi yang berbeda dengan logam dasarnya, penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu pelapisan khrom terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada proses elektroplating khrom dekoratif tanpa lapisan dasar, dengan lapisan dasar tembaga dan tembaga-nikel.
Pada penelitian ini digunakan bahan pelapis (anoda) adalah tembaga murni, nikel murni dan timbal, bahan yang dilapisi (katoda) adalah baja karbon rendah AISI 1023. Cairan elektrolit yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah larutan tembaga sianida (CuCN), pelapisan nikel adalah nikel sulfat (NiSO4) dan pelapisan khrom adalah khrom oksida (CrO3). Spesimen yang digunakan berbentuk plat strip dengan panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 0.7 mm. Pelaksanaan pelapisan untuk tembaga, nikel menggunakan arus 1 Ampere dan khrom 4.5 Ampere, jarak anoda-katoda 100 mm, dan lamanya pelapisan tembaga, nikel 2 menit. Variasi waktu pelapisan khrom yaitu 5, 10 dan 15 menit. Untuk setiap variasi terdiri dari 3 spesimen.
Berdasarkan hasil penelitian dapat dilihat bahwa peningkatan waktu akan menaikkan ketebalan lapisan khrom. Sedangkan adhesivitas lapisan yang paling baik adalah pada spesimen khrom dekoratif tanpa lapisan dasar. Dan untuk tingkat adhesivitas lapisan yang paling buruk adalah pada spesimen khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. Dari hasil percobaan didapatkan rata-rata ketebalan paling besar untuk waktu 15 menit yaitu 9.40 µm pada khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. Kata kunci : Elektroplating khrom dekoratif, variasi waktu, ketebalan lapisan, adhesivitas
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user iv
ABSTRACT
The aim of this research in to investigate the effect of time on chrome plating thickness and coating adhesives on decorative chromium electroplating process without base coating, with copper and copper-nickel base coating.
Coating material (anode) is pure copper, pure nickel and lead, the coated material (cathode) is low carbon steel AISI 1023. The electrolyte used in the copper plating is copper cyanide (CuCN), nickel plating used nickel sulfate (NiSO4), chromium plating used chrome oxide (CrO3). The specimens is strip-shaped plate with 100 mm length, 30 mm width, and 0,7 mm thick. The current used in copper and nickel is 1 Ampere, 4,5 Ampere for chromium. Anode-cathode distance is 100 mm, and duration of copper and nickel 2 minutes the variation of time were 5, 10, and 15 minutes.
The results of this research show that the thickness of chromium coating increased along increasing plating time. The best adhesives coating reached at without based coating chrome specimen. The worst occurred at copper-nickel based coating chrome specimen. The average of thickness is 9,40 µm on copper-nickel based coating. Keywords: Electroplating chrome decorative, time variation, the thickness of the coating, adhesives
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user v
MOTTO;
v Aku memang bukan yang terbaik, tapi aku kan berusaha melakukan dan
memberikan yang terbaik dari hidupku.
v Tiada yang sia-sia dalam hidup ini jika tetap berada di Jalan Alloh SWT.
v Kesombongan adalah awal kematian kehidupan.
v Ridho ILLahi karena ridho ibu, do’a ayah adalah berkah-NYA.
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 Imran:139)
v “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)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user vi
Persembahan;
Sebuah karya sederhana ini kupersembahkan;
v Pada Mu Ya Allah, ini adalah bagian dari setitik buih di lautan
ilmuMu, Ridhoilah jalan hamba.
v Untuk Ibu setiap tetes keringat, hembusan nafas dan air matamu serta
do’amu hanya untuk anakmu, terimakasih atas segalanya.
v Untuk Bapak yang selalu mendoakan dan melimpahkan kasih sayang
untukku, terimakasih atas segalanya.
v Inung terimakasih atas do’a, semangat, dukungan untuk menyelesaikan
kuliahku.
v Keluargaku yang telah mengukir jiwa raga ini.
v Semua teman-temanku yang memberikan warna tersendiri dalam
episode hidupku.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
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, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing skripsi I yang
telah membimbing dan membantu dalam penyusunan skripsi.
2. Bapak Wahyu Purwo R, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing skripsi II yang
telah membantu dan membimbing dalam penyusunan skripsi.
3. Bapak Dodi Ariawan, ST., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin dan
Dosen Penguji yang telah memberikan saran-saran.
4. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, M.,T., selaku Dosen Penguji yang telah
memberikan saran-saran.
5. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T., M.T., 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. ”To My Friend” Blink, Boly, Danang, Yepe, Ngadiman, Wawan, Doni, Agus,
Didin, Marlon, Ndariyono, mr Pandu, Carolina, Jhimbung dan semuanya
semoga sukses selalu.
9. Nur Salim Nasyiroh (Inung) terima kasih atas bantuan dan dorongannya.
10. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah
membantu dalam terselesaikannya skripsi ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user viii
11. Teman-teman S1 Extension yang telah memberikan bantuan dan dukungan
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 masukan 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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user ix
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Judul.................................................................................................. i
Halaman Pengesahan ....................................................................................... ii
Halaman Abstrak.............................................................................................. iii
Halaman Motto ................................................................................................ v
Halaman Persembahan ..................................................................................... vi
Kata Pengantar ................................................................................................. vii
Daftar Isi .......................................................................................................... ix
Daftar Tabel. .................................................................................................... xi
Daftar Gambar .................................................................................................. xii
Daftar Lampiran ............................................................................................... xiii
BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................ 1
1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah ..................................................................................... 2
1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian ............................................................... 2
1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................. 3
BAB II. LANDASAN TEORI ........................................................................ 4
2.1 Dasar Teori .............................................................................................. 4
2.2.1 Pelapisan Logam ......................................................................... 4
2.2.2 Bahan Pelapis .............................................................................. 5
2.2.3 Proses Pengerjaan Pendahuluan .................................................. 5
2.2.4 Prinsip Kerja Lapis Listrik .......................................................... 7
2.2 Kajian Yang Telah Dilakukan ................................................................. 11
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user x
BAB III. METODE PENELITIAN ................................................................. 12
3.1 Diagram Alir Penelitian .......................................................................... 12
3.2 Bahan Penelitian ..................................................................................... 13
3.3 Mesin Dan Alat Yang Digunakan ........................................................... 16
3.4 Pelaksanaan Penelitian ........................................................................... 18
3.4.1 Persiapan Spesimen Uji .............................................................. 18
3.4.2 Pengerjaan Awal ......................................................................... 18
3.4.3 Proses Pelapisan .......................................................................... 18
3.5 Pengujian ................................................................................................. 20
3.5.1 Pengujian Tampak Fisik.............................................................. 20
3.5.2 Pengukuran Ketebalan ................................................................ 21
3.5.3 Pengujian Adhesivitas Lapisan ................................................... 21
BAB IV. DATA DAN ANALISA ................................................................... 22
4.1 Bahan (Substrat) Katoda ......................................................................... 22
4.2 Tampak Fisik........................................................................................... 22
4.3 Ketebalan Lapisan ................................................................................... 23
4.4 Pengujian Adhesivitas Lapisan ............................................................... 28
BAB V. PENUTUP.......................................................................................... 29
5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 29
5.2 Saran........................................................................................................ 29
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 30
LAMPIRAN ... .................................................................................................. 31
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1. Komposisi kimia baja karbon rendah .......................................... 22
Tabel 4.2. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan
dasar dengan variasi waktu pelapisan khrom............................... 26
Tabel 4.3. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan
dasar tembaga dengan variasi waktu pelapisan khrom ................ 26
Tabel 4.4. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan
dasar tembaga-nikel dengan variasi waktu pelapisan khrom ....... 26
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1. Mekanisme proses pelapisan .................................................... 7
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian ............................................................. 12
Gambar 3.2. Anoda tembaga......................................................................... 13
Gambar 3.3. Anoda nikel .............................................................................. 13
Gambar 3.4. Anoda khrom ............................................................................ 13
Gambar 3.5. Larutan tembaga ....................................................................... 14
Gambar 3.6. Larutan nikel ............................................................................ 15
Gambar 3.7. Larutan khrom .......................................................................... 16
Gambar 3.8. Rectifier .................................................................................... 16
Gambar 3.9. Coating thickness measuring instrument dualscope ® mpor .. 17
Gambar 3.10. Hasil pelapisan tembaga ......................................................... 19
Gambar 3.11. Hasil pelapisan tembaga-nikel ............................................... 19
Gambar 3.12. Hasil pelapisan tembaga-nikel-khrom.................................... 20
Gambar 3.13. Metode bend test .................................................................... 21
Gambar 4.1. Hasil pelapisan khrom dekoratif .............................................. 23
Gambar 4.2. Pengukuran ketebalan lapisan .................................................. 24
Gambar 4.3. Grafik perbandingan ketebalan lapisan khrom dengan variasi
waktu pelapisan khrom ............................................................ 25
Gambar 4.4. Grafik perbandingan berat lapisan khrom dengan variasi
waktu pelapisan khrom ............................................................ 27
Gambar 4.5. Grafik perbandingan efisiensi katoda dengan variasi waktu
pelapisan khrom ....................................................................... 27
Gambar 4.6. Hasil pengujian adhesivitas ...................................................... 28
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Data Hasil Penimbangan Berat lapisan khrom ........................ 32
Lampiran 2 Data Hasil Pengujian Ketebalan .............................................. 33
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan teknologi dewasa ini yang semakin pesat
banyak barang yang diciptakan oleh manusia, dimana semua barang tersebut
banyak yang terbuat dari logam. Barang-barang dari logam ini memerlukan
sentuhan akhir atau finishing agar dapat terlihat lebih menarik dan tahan lama.
Baja karbon rendah mempunyai sifat yang mudah ditempa dan mudah
dimesin. Pemanfaatan baja dengan kandungan karbon yang rendah dalam
industri pengolahan logam sangat banyak. Contohnya adalah pipa, gear, paku,
dan bahan konstruksi, baik dalam bentuk profil atau batangan. Baja karbon
rendah memiliki kadar unsur paduan terbatas umumnya di bawah 2%.
Penggunaannya yang berinteraksi langsung dengan lingkungan menyebabkan
logam tersebut sangat rentan terhadap korosi. Bahan dari logam ini memerlukan
pengerjaan akhir atau finishing agar dapat terlihat lebih menarik dan
meningkatkan ketahanan terhadap korosi.
Finishing logam merupakan bidang yang sangat luas, salah satu cara dari
finishing logam yang banyak diterapkan adalah elektroplating. Saat ini sudah
banyak berkembang industri elektroplating yang mengerjakan pelapisan bagian-
bagian mesin kendaraan seperti swing arm, tromol dan bagian-bagian mesin
lainnya.
Di daerah Solo khususnya, juga sudah berkembang industri kecil
elektroplating yang mengerjakan barang-barang yang menggunakan pelapisan
tembaga-nikel-khrom dimana biasanya pelapisan tersebut bertujuan sebagai
pelapis protektif-dekoratif. Pelapisan ini biasanya digunakan pada benda-benda
kerajinan dari logam dan beberapa bagian dari kendaraan. Maksud dari
protektif-dekoratif ini adalah untuk melindungi benda-benda tersebut dari korosi
dan untuk mendapatkan benda-benda yang memiliki tingkat kecerahan/kilap
yang bagus sehingga dapat menampilkan keindahan.
Menurut Suarsana (2008) tembaga banyak digunakan sebagai perhiasan,
dimana untuk memperindah penampilan dari tembaga tersebut maka
1
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
permukaannya dilapisi dengan logam lain seperti emas, perak, nikel ataupun
khrom. Di udara tembaga memiliki ketahanan korosi yang cukup baik. Akan
tetapi di dalam larutan yang korosif maka tembaga akan teroksidasi membentuk
oksida tembaga yang sangat beracun dan penampilannya akan menjadi kebiru-
biruan sehingga terlihat kurang menarik. Untuk mengatasi masalah tersebut
maka salah satu cara yang dapat digunakan adalah dengan elektroplating atau
pelapisan dengan khrom dekoratif, karena masih minimnya informasi tentang
ketebalan lapisan dan adhesivitas lapisan yang dipengaruhi oleh lamanya waktu
pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar dan dengan lapisan dasar
tembaga, tembaga-nikel.
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, maka dapat dirumuskan suatu masalah yaitu
“Bagaimana pengaruh waktu terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada
proses elektroplating khrom dekoratif tanpa lapisan dasar, dengan lapisan dasar
tembaga dan tembaga-nikel ?”
1.3. Batasan Masalah
Untuk memenuhi arah penelitian yang baik dan lebih terfokus, ditentukan
batasan masalah sebagai berikut:
1. Benda uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah plat baja AISI 1023.
2. Larutan elektrolit yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah larutan
tembaga sianida (CuCN), pelapisan nikel adalah nikel sulfat (NiSO4) dan
pelapisan khrom adalah khrom oksida (CrO3).
3. Kondisi larutan elektrolit dianggap sama.
4. Jarak anoda katoda 100 mm.
5. Temperatur larutan dianggap konstan ± 50°C.
1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Mengetahui pengaruh waktu pelapisan khrom tanpa lapisan dasar dan
pelapisan khrom dengan lapisan dasar tembaga dan tembaga-nikel pada
pelapisan khrom dekoratif terhadap tingkat ketebalan lapisan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
2. Mengetahui sifat adhesivitas lapisan mana yang paling baik dari variasi
penelitian yang dilakukan.
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Menambah referensi sebagai pengembangan ilmu di bidang elektroplating,
khususnya pelapisan khrom dekoratif.
2. Dapat dijadikan acuan bagi penelitian selanjutnya.
3. Dapat mengetahui mekanisme pelapisan logam dengan cara elektroplating
terutama pada elektroplating khrom dekoratif, sehingga dapat menerapkan
mekanisme elektroplating dalam kehidupan sehari-hari.
4. Dapat mengetahui kombinasi pelapisan yang tepat dengan ketebalan lapisan
yang maksimal.
1.5. 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 Landasan Teori, berisi dasar teori, tinjauan pustaka dan teori
mengenai pelapisan logam secara listrik, komponen-komponennya maupun
jenis pengerjaan pendahuluan pada benda kerjanya.
3. Bab III Metode Penelitian, berisi diagram alir, bahan yang digunakan, mesin
dan alat yang digunakan, tempat penelitian, serta prosedur pelaksanaan
penelitian, dan pengujian.
4. Bab IV Data dan Analisis, berisi data hasil pengujian dan analisis hasil
pengukuran ketebalan lapisan dari proses pelapisan yang dilakukan.
5. Bab V Penutup, berisi kesimpulan dan saran yang diambil dari penelitian
yang dilakukan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Dasar Teori
2.2.1. Pelapisan Logam
Pelapisan secara celup panas (hot dip galvanis) adalah suatu proses
pelapisan dimana logam pelapis dipanaskan hingga mencair, kemudian logam
yang akan dilapisi yang disebut logam dasar dicelupkan ke dalam logam cair
tersebut, sehingga pada permukaan logam dasar akan terbentuk lapisan berupa
paduan antara logam pelapis dan logam dasar.
Pelapisan logam dengan semprot adalah suatu proses pelapisan dengan
cara penyemprotan partikel-pertikel halus dari logam cair dengan disertai gas
bertekanan tinggi dan panas pada logam yang akan dilapisi/logam dasar.
Pelapisan secara listrik merupakan proses pelapisan suatu logam atau
non logam secara elektrolisis melalui penggunaan arus listrik searah (direct
current/DC) dan larutan kimia (elektrolit). Pelapisan bertujuan membentuk
permukaan dengan sifat atau dimensi yang berbeda dengan logam dasarnya.
Terjadinya endapan pada proses disebabkan adanya ion-ion bermuatan listrik
melalui elektrolit. Ion-ion pada elektrolit tersebut akan mengendap pada katoda.
Endapan yang terjadi bersifat adhesif terhadap logam dasar. Selama proses
pengendapan berlangsung terjadi reaksi kimia pada elektroda dan elektrolit yaitu
reaksi reduksi dan oksidasi yang diharapkan berlangsung terus menerus menuju
arah tertentu secara tetap. Untuk itu diperlukan arus listrik searah dan tegangan
yang konstan (Saleh, 1995).
Prinsip dasar dari proses lapis listrik adalah berdasarkan pada Hukum
Faraday yang menyatakan bahwa jumlah zat-zat yang terbentuk dan terbebas
pada elektroda selama elektrolisis sebanding dengan jumlah arus listrik yang
mengalir dalam larutan elektrolit. Di samping itu jumlah zat yang dihasilkan
oleh arus listrik yang sama selama elektrolisis adalah sebanding dengan berat
ekivalen masing-masing zat tersebut.
Dalam pelaksanaan proses pelapisan listrik ada beberapa hal yang perlu
diperhatikan yaitu arus yang dibutuhkan untuk melapis (rapat arus), temperatur
4
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
larutan, waktu pelapisan dan kosentrasi larutan. 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.
2.2.2. Bahan Pelapis
Tembaga (copper) adalah salah satu logam yang termasuk dalam
kelompok logam bukan besi (non ferro) yang banyak digunakan di industri,
karena sifat daya hantar listrik dan panasnya yang sangat baik. Sehingga dengan
mudah dapat dibentuk seperti ditempa, dirol, ditarik menjadi kawat, dan
sebagainya dalam keadaan panas maupun dingin. Pada industri pelapisan,
tembaga banyak digunakan sebagai pelapis baik dalam bentuk tembaga murni
maupun paduannya seperti kuningan dan perunggu (Saleh, 1995).
Nikel (nickel) adalah logam yang banyak digunakan pada industri kimia,
akumulator dan pelapisan logam, karena sifatnya yang tahan korosi dan lunak.
Nikel berwarna putih keperak-perakan, berkristal halus, sehingga bila dipoles
dan sebagai lapis lindung akan kelihatan tampak rupa yang indah dan
mengkilap. Nikel memiliki kekerasan dan kekuatan sedang, keuletannya dan
daya hantar listrik baik (Saleh, 1995).
Khrom (chromium) adalah suatu logam yang mempunyai kekerasan
yang tinggi, sehingga memberikan tampak rupa yang indah. Chromium banyak
digunakan untuk lapis lindung alat-alat kecepatan tinggi (high speed tool),
cetakan (die) dan bahan pemadu dalam pembuatan stainless steel. Chromium
dapat diendapkan/dilapisi dengan cara lapis listrik (electroplating) dan semprot
logam (metal spraying) (Hartomo dan Kaneko, 1995).
2.2.3. Proses Pengerjaan Pendahuluan (Pre Treatment)
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 (Hartomo dan Kaneko,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
1995). Untuk mendapatkan kondisi seperti tersebut perlu dilakukan pengerjaan
pendahuluan dengan tujuan :
- Menghilangkan semua pengotor yang ada di permukaan benda kerja seperti
pengotor organik, anorganik/oksida dan lain-lainnya.
- 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 roda polesnya yang berbeda yaitu terbuat dari bahan katun, kulit,
laken dan sebagainya.
b. Pembersihan dengan Pelarut (Solvent)
Proses pembersihan dengan pelarut 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 diusap/dioles.
c. Pembersihan dengan Alkalin (Degreasing)
Pekerjaan ini bertujuan untuk membersihkan benda kerja dari lemak atau
minyak-minyak yang menempel, karena lemak maupun minyak tersebut akan
mengganggu pada proses pelapisan. Pencucian dengan alkalin digolongkan
dalam dua cara yaitu dengan cara biasa (alkalin degreasing) dan dengan cara
elektro (elektro 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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
d. Pencucian dengan Asam (Pickling)
Pencucian dengan asam adalah bertujuan untuk membersihkan permukaan
benda kerja dari oksida atau karat dan sejenisnya secara kimia melalui
perendaman. Larutan asam ini terbuat dari pencampuran air bersih dengan asam
antara lain :
- Asam klorida (HCl)
- Asam sulfat ( H2SO4)
- Asam sulfat dan asam fluorid (HF)
Untuk benda kerja dari besi/baja cor yang masih mengandung sisa-sisa
pasir dapat digunakan larutan campuran dari asam sulfat dan asam fluorid, sebab
larutan tersebut dapat berfungsi untuk menghilangkan serpih juga dapat
membersihkan sisa-sisa pasir yang menempel pada benda kerja (Saleh, 1995).
2.2.4. Prinsip Kerja Lapis Listrik
Pada prinsipnya pelapisan logam dengan cara lapis listrik atau
elektroplating 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:
- Anoda dihubungkan pada kutub positif dari sumber listrik
- Katoda dihubungkan pada kutub negatif dari sumber listrik
- Larutan elektrolit ditampung dalam bak
- Anoda dan katoda direndamkan dalam larutan elektrolit
Untuk lebih jelasnya rangkaian dan prinsip kerja proses lapis listrik
dapat dilihat pada gambar 1.1.
Gambar 1.1. Mekanisme proses pelapisan (Suarsana, 2008)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
Keterangan :
(1) Anoda (bahan pelapis)
(2) Katoda (benda yang dilapisi)
(3) Elektrolit
(4) Sumber arus searah
Bila arus listrik (potensial) 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 elektroda dan larutan elektrolit yang hasilnya diendapkan
pada elektroda katoda.
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 (Azhar, 1995):
- Komposisi pembuatan larutan tembaga :
- CuCN 26,25 gr/1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr/1
- NaCN 34,50 gr/1 - Bright Gl-3 5 ml/1
- Na2CO3 30 gr/1 - Bright Gl-4 8 ml/1
- Komposisi pembuatan larutan nikel :
- NiSO4 250 gr/1 - Bright I-06 5 ml/1
- NiCL2 50 gr/1 - Bright M-07 2 ml/1
- H3BO3 40 gr/1
- Komposisi pembuatan larutan khrom :
- CrO3 250 gr/1
- H2SO4 2,5 ml/1
Larutan elektrolit selalu mengandung garam dari logam yang akan
dilapis. Garam-garam tersebut sebaiknya dipilih yang mudah larut tetapi
anionnya tidak mudah tereduksi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
Kemampuan atau aktivitas dari ion-ion logam ditentukan oleh
konsentrasi dari garam logamnya, bila konsentrasi logamnya tidak mencukupi
untuk diendapkan, akan terjadi endapan/lapisan yang terbakar pada rapat arus
yang relatif rendah.
Beberapa bahan/zat kimia sengaja ditambahkan kedalam larutan
elektrolit bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat lapisan tertentu. Sifat-sifat
tersebut antara lain penampilan (appearance), kegetasan lapisan (brittleness),
keuletan (ductility), kekerasan (hardness).
b. Anoda (elektroda positif)
Pada proses pelapisan secara listrik, peranan anoda sangat penting dalam
menghasilkan kualitas lapisan. Pengaruh kemurnian/kebersihan anoda terhadap
elektrolit dan penentuan optimalisasi ukuran serta bentuk anoda perlu
diperhatikan.
Anoda yang digunakan pada pelapisan tembaga adalah anoda terlarut
(soluble anode) yaitu tembaga murni, untuk pelapisan nikel menggunakan anoda
terlarut yaitu anoda nikel murni, sedangkan untuk pelapisan khrom
menggunakan anoda tidak terlarut (unsoluble anode) yaitu dengan anoda timbal
(Pb).
Adanya arus listrik yang mengalir melalui larutan elektrolit di antara
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, anoda ini disebut anoda tak larut (unsoluble anoda).
Anoda tidak larut adalah paduan dari bahan-bahan seperti baja nickel,
paduan timbal-tin, 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
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
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
c. Air
Pada industri pelapisan secara listrik, air merupakan salah satu unsur
pokok yang selalu harus tersedia. Biasanya pengunaan air pada proses lapis
listrik dikelompokkan dalam empat macam yaitu :
- Air untuk pembuatan larutan elektrolit
- Air untuk menambah larutan elektrolit yang menguap
- Air untuk pembilasan dan
- Air untuk proses pendingin
Dari fungsi air tersebut dapat ditentukan kualitas air yang dibutuhkan
untuk suatu proses. Air ledeng 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
ledeng yang masih mengandung kation dan anion, jika bercampur dengan ion-
ion dalam larutan akan menyebabkan turunnya efisiensi lapisan. Unsur-unsur
yang tidak diinginkan dalam larutan adalah unsur kalsium dan magnesium,
karena mudah bereaksi dengan cadmium 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 (sodium/potassium) tidak begitu mempengaruhi konsentrasi larutan
sewaktu operasi pelapisan berlangsung, adanya logam-logam berat seperti besi
dan mangan sebagai pengotor menimbulkan cacat-cacat antara lain kekasaran
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
(roughness), gores (streakness), noda-noda hitam (staining), warna yang suram
(iridensceat) atau mengkristal (Saleh, 1995).
2.2. Kajian 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 penelitian karakterisasi nikel-krom
multilayers pada suhu 30ºC dengan memvariasikan arus. Hasilnya menunjukkan
bahwa dengan meningkatnya arus pada pelapisan maka ketebalan lapisan akan
semakin bertambah.
Kuai dkk (2007) melakukan studi eksperimental pelapisan khrom dengan
menggunakan larutan kromium trivalent dengan bahan substrat tembaga. Jarak
antara anoda dan katoda adalah 50 mm, dengan memvariasikan suhu pada 20,
25, 30, 35, 40, 45 dan 55ºC. Studi ini menunjukan bahwa hasil lapisan yang
tebal dan halus dapat diperoleh pada suhu yang tinggi.
Napitupulu (2005) melakukan penelitian pengaruh temperatur dan waktu
pelapisan terhadap laju pelapisan nikel pada baja melalui proses elektroplating
dengan memvariasikan waktu pelapisan 120, 180 dan 240 menit. Sedangkan
temperatur yang dipakai adalah 60-70°C. Dengan naiknya temperatur dan waktu
pelapisan, maka kekerasan permukaan juga semakin meningkat pada permukaan
baja. Hasil menunjukkan bahwa laju pelapisan pada temperatur 60°C lebih
tinggi dibanding pada temperatur 70°C.
Suarsana (2008) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya variasi waktu
pencelupan maka ketebalan hasil pelapisan akan meningkat, demikian juga
tingkat kecerahannya, dengan ketebalan lapisan yang meningkat disebabkan
karena waktu pelapisan nikel yang cukup lama, variasi waktu pencelupan yang
lama juga menyebabkan meningkatnya iluminasi cahaya atau tingkat
kecerahannya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian
Tahapan penelitian dilaksanakan sesuai dengan diagram alir penelitian
yang ditunjukkan pada gambar 3.1
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian
Mulai
Pengerjaan awal Pre Treatment
Selesai
Analisis
Kesimpulan
Pengujian ketebalan lapisan
Pelapisan tembaga
Persiapan spesimen uji P : 100 mm, L : 30 mm, T : 0.7 mm
Pelapisan nikel
Pelapisan khrom variasi waktu pelapisan khrom
5, 10, 15 menit
Pengujian adhesivitas lapisan
Pembilasan
12
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
3.2. Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini :
a. Logam yang dilapisi adalah plat baja
Plat dengan ukuran panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 0.7 mm.
b. Anoda pelapis
- Tembaga
Gambar 3.2. Anoda tembaga
- Nikel
Gambar 3.3. Anoda nikel
- Khrom
Gambar 3.4. Anoda khrom
c. Larutan elektrolit
- Komposisi pembuatan larutan tembaga :
- CuCN 26,25 gr/1 - NaK (C4H 4O 6) 45 gr/1
- NaCN 34,50 gr/1 - Bright Gl-3 5 ml/1
- Na2CO3 30 gr/1 - Bright Gl-4 8 ml/1
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
Cara pembuatan :
- Menimbang bahan–bahan sesuai dengan berat dan keperluannya.
- Menyediakan air bersih sebanyak 6 liter.
- 4,5 liter air tersebut dimasukkan ke dalam bak.
- Memasukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas
secara berurutan sebagai berikut :
a) Memasukkan sodium sianida dan mengaduknya hingga larut.
b) Kemudian memasukkan tembaga sianida dan mengaduknya hingga
larut.
c) Setelah itu memasukkan sodium karbonat dan mengaduknya
hingga larut.
d) Kemudian memasukkan rochelle dan mengaduknya hingga larut.
e) Setelah semuanya larut, air yang sisa 1,5 liter dimasukkan sambil
mengaduknya hingga homogen, lalu disaring.
f) Setelah itu memasukkan brightener gl-3 dan gl-4 sambil diaduk
hingga homogen.
Gambar 3.5. Larutan tembaga
- Komposisi pembuatan larutan nikel :
- NiSO4 250 gr/1 - Bright I-06 5 ml/1
- NiCL2 50 gr/1 - Bright M-07 2 ml/1
- H3BO3 40 gr/1
Cara pembuatan :
- Menimbang bahan–bahan sesuai dengan berat dan keperluannya.
- Menyediakan air bersih sebanyak 6 liter.
- 4,5 liter air dimasukkan ke dalam bak.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
- Memasukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas
secara berurutan sebagai berikut :
a) Memasukkan nickel sulfat dan aduk hingga larut.
b) Kemudian memasukkan nickel chlorid dan mengaduknya hingga
larut.
c) Memasukkan boric acid dan mengaduknya hingga larut.
d) Mengaduk larutan hingga homogen, kemudian air yang sisa 1,5
liter dimasukkan sambil mengaduknya hingga homogen.
e) Setelah disaring, brightener i-06 dan m-07 dimasukkan ke dalam
larutan.
f) Setelah itu larutan siap untuk digunakan.
Gambar 3.6. Larutan nikel
- Komposisi pembuatan larutan khrom :
- CrO3 250 gr/1
- H2SO4 2,5 ml/1
Cara pembuatan :
- Menimbang bahan–bahan sesuai dengan berat dan keperluannya.
- Menyediakan air bersih sebanyak 6 liter.
- 4,5 liter air dimasukkan ke dalam bak.
- Memasukkan bahan-bahan yang telah tersedia seperti komposisi diatas
secara berurutan sebagai berikut :
a) Memasukkan chromic oxide dan mengaduknya hingga larut.
b) Kemudian memasukkan asam sulfat secara perlahan-lahan sambil
mengaduknya hingga larut.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
c) Setelah itu, air yang sisa 1,5 liter dimasukkan juga sambil diaduk
hingga larut.
d) Larutan yang telah mengalami penyaringan sudah bisa digunakan.
Gambar 3.7. Larutan khrom
3.3. 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 adalah alat yang digunakan untuk mengubah sumber arus
bolak-balik (AC) menjadi sumber arus searah (DC). Dengan rectifier tegangan
dan arus yang akan digunakan dalam penelitian dapat diatur.
Gambar 3.8. Rectifier
b. Bak plating
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.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
c. Bak pembersih
Setelah spesimen diplating, spesimen dibilas dengan air bersih pada bak
pembersih yang telah disiapkan. Bak pembersih ini berfungsi untuk
membersihkan spesimen dari sisa larutan plating.
d. Thermometer
Thermometer digunakan untuk mengukur temperatur larutan.
e. Heater
Digunakan untuk memanaskan larutan sampai dengan temperatur yang
diinginkan.
g. Stop watch
Digunakan untuk menghitung waktu pencelupan.
h. Gerinda listrik
Mesin ini digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja dan
untuk menghilangkan lapisan oksida yang melapisi permukaan logam.
i. Jangka sorong
Alat ini dipakai untuk mengukur dimensi spesimen. Pembacaan skala
pengukuran dimensi spesimen sampai ketelitian 0.1 mm.
j. Timbangan digital
Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat spesimen sebelum
dan sesudah pencelupan.
k. Coating thickness measuring instrumen
Alat ini berfungsi untuk mengukur ketebalan lapisan logam yang melapisi
logam induk pada proses elektroplating. alat yang dipakai adalah Dualscope®
MPOR
Gambar 3.9. Coating thickness measuring instrument dualscope® mpor
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
3.4. Pelaksanaan Penelitian
3.4.1. Persiapan Spesimen Uji
Penelitian ini untuk mengkaji bagaimana pengaruh waktu terhadap
ketebalan dan adhesivitas lapisan pada proses elektroplating khrom dekoratif
tanpa lapisan dasar, dengan lapisan dasar tembaga dan tembaga-nikel. Bahan
substrat yang digunakan dalam penelitian adalah plat baja, dengan ukuran
panjang 100 mm, lebar 30 mm dan tebal 0.7 mm. Kemudian permukaan benda
uji dihaluskan dengan menggunakan kertas amplas.
3.4.2. Pengerjaan Awal
Setelah spesimen benda uji halus dan rata, maka dilakukan proses
degreasing, yaitu pencucian spesimen benda uji dengan detergen agar kotoran
dan lemak-lemak pada saat proses permesinan hilang dan bersih. Kemudian
setelah itu dilakukan proses rinsing atau pembilasan dengan air bersih
terhadap benda uji.
3.4.3. Proses Pelapisan
Langkah-langkah dalam proses pelapisan :
1. Spesimen yang akan dilapisi dibersihkan terlebih dahulu.
2. Spesimen yang telah bersih dicuci dengan pencuci lemak selama 5 menit.
3. Setelah pencucian lemak dibilas dengan air bersih.
4. Pelaksanaan pelapisan tembaga :
a. Menimbang berat spesimen sebelum dilapisi.
b. Memanaskan larutan dengan heater sampai temperatur 50°C.
c. Memasukkan benda kerja ke dalam larutan tembaga tersebut.
d. Menghubungkan rectifier ke sumber arus listrik, benda kerja ke kutub
negatif, sedangkan anoda ke kutub positif.
e. Setelah semuanya siap, tombol on di rectifier dihidupkan.
f. Setelah 2 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air
bersih.
g. Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
Gambar 3.10. Hasil pelapisan tembaga
5. Pelaksanaan pelapisan nikel :
a. Menimbang berat spesimen sebelum dilapisi.
b. Memanaskan larutan dengan heater sampai temperatur 50°C.
c. Setelah benda kerja dilapisi tembaga dan dibilas lalu dimasukkan ke
dalam larutan nikel.
d. Menghubungkan rectifier ke sumber arus listrik, benda kerja ke kutub
negatif, sedangkan anoda ke kutub positif.
e. Setelah semuanya siap, tombol on di rectifier dihidupkan.
f. Setelah 2 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air
bersih.
g. Kemudian dilanjutkan dengan pelapisan selanjutnya.
Gambar 3.11. Hasil pelapisan tembaga-nikel
6. Pelaksanaan pelapisan khrom :
a. Menimbang berat spesimen sebelum dilapisi.
b. Memanaskan larutan dengan heater sampai temperatur 50°C.
c. Benda kerja yang telah dilapisi tembaga dan tembaga-nikel dibilas,
kemudian dimasukkan ke dalam larutan khrom.
d. Menghubungkan rectifier ke sumber arus listrik, benda kerja ke kutub
negatif, sedangkan anoda ke kutub positif.
e. Setelah semuanya siap, tombol on di rectifier dihidupkan.
f. Setelah 2 menit benda kerja diangkat dan langsung dibilas dengan air
bersih.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
g. Pencelupan dilakukan dengan memvariasikan waktu :
- waktu pencelupan = 5 menit
- waktu pencelupan = 10 menit
- waktu pencelupan = 15 menit
h. Setelah selesai pencelupan, benda kerja diangkat dan langsung dibilas
dengan air bersih.
Gambar 3.12. Hasil pelapisan tembaga-nikel-khrom
7. Pelaksanaan proses akhir :
a. Setelah benda kerja dilapisi khrom, kemudian dilakukan pengeringan.
b. Melakukan pengujian tampak fisik.
c. Melakukan pengujian pengukuran ketebalan.
d. Melakukan pengujian adhesivitas.
e. Pengolahan data hasil penelitian.
3.5. Pengujian
3.5.1. Pengujian tampak fisik
Pengujian ini untuk mengetahui perubahan secara fisik yang terjadi
terhadap masing–masing benda uji setelah mendapat 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 melihat spesimen mana yang lebih mengkilap lapisannya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
3.5.2. Pengujian ketebalan lapisan
Pengujian ini bertujuan mengetahui ketebalan yang melapisi
permukaan spesimen uji dengan alat Coating Thickness Measuring Instrument
Dualscope® MPOR, dimana pengujian ini tidak akan merusak spesimen uji
yang telah ada. Maka dapat dilakukan pengujian ketebalan lapisan dengan cara
sebagai berikut :
1. Mengkalibrasi Dualscope® MPOR.
2. Menguji spesimen pada 3 titik, yaitu di bagian pinggir kiri, ditengah dan di
bagian pinggir kanan.
3. Menguji dengan spesimen yang lainnya.
3.5.3. 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 masing–masing 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.
Gambar 3.13. Metode bend test
Keterangan : A : Mandrel
B : Spesimen uji
100 mm
A B
0.7
mm
2.8
mm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
BAB IV
DATA DAN ANALISIS
4.1. Bahan Subtrat (katoda)
Spesimen uji yang berupa plat baja strip diuji komposisi kimianya dan
didapatkan beberapa persentase kandungan yang terdapat di dalam logam
tersebut. Dari hasil pengujian komposisi kimia di laboratorium logam ceper,
spesimen yang digunakan dapat dimasukkan ke dalam golongan baja karbon
rendah AISI 1023.
Tabel 4.1. Komposisi kimia baja karbon rendah Unsur Kandungan (%) Unsur Kandungan (%)
Fe 98,9 Co 0,0050
C 0,244 Cu 0,0079
Si 0,0347 Nb 0,0030
Mn 0,671 Ti 0,0020
P 0,0233 V 0,0066
S 0,0154 W 0,0250
Cr 0,0160 Pb 0,0100
Mo 0,0050 Ca 0,0005
Ni 0,0172 Zr 0,0043
Al 0,0378
4.2. Tampak Fisik
Pengamatan tampak fisik dilakukan setelah proses pelapisan selesai.
Apabila permukaan spesimen benar-benar sudah bersih dan kering, maka
dapat dilakukan pengamatan tampak fisik hasil pelapisan. Masing-masing
spesimen dari masing-masing variasi diamati secara visual, dibandingkan
kemudian diambil fotonya.
22
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
Gambar 4.1. Hasil pelapisan khrom dekoratif
Dari hasil pengamatan dapat dilihat bahwa hasil yang didapat dalam
pelapisan khrom dekoratif terdapat perbedaan seperti terlihat pada gambar 4.1.
Pengamatan secara visual menunjukkan pelapisan tembaga-nikel-khrom
terlihat mengkilap dibandingkan dengan pelapisan khrom dekoratif tanpa
lapisan dasar. Hal ini terjadi karena pada proses pelapisan khrom dekoratif
umumnya terlebih dahulu melalui lapisan dasar (strike), fungsi dari lapisan
dasar nikel tersebut menjadikan logam yang dilapisi tahan terhadap karat dan
memberikan dasar yang mengkilap terhadap lapisan khrom tersebut, karena
pada pelapisan khrom larutan elektrolitnya tidak menggunakan bahan
pemengkilap (brightener) (Saleh, 1995).
4.3. Ketebalan Lapisan
Setelah dilakukan pengamatan tampak fisik, permukaan spesimen hasil
pelapisan harus dijaga untuk tetap bersih karena akan dilakukan pengujian
ketebalan lapisan. Pengukuran ketebalan lapisan khrom ini dilakukan dengan
menggunakan alat coating thickness instrumen dualscope mpor. Sebelum
Khrom langsung
Tembaga-Nikel-Khrom
Tembaga-Khrom
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
dilakukan pengukuran, terlebih dahulu melakukan setting alat ukur untuk
logam dasar Fe dan kalibrasi. Setelah itu baru dilakukan pengukuran ketebalan
lapisan.
Gambar 4.2. Pengukuran ketebalan lapisan
Dari setiap spesimen dilakukan pengukuran pada 3 titik, yaitu di
bagian pinggir kiri, ditengah dan di bagian pinggir kanan. Dari data
pengukuran yang diperoleh, kemudian diambil ketebalan rata-ratanya untuk
setiap variasi waktu. Grafik rata-rata hasil pengukuran dapat ditunjukkan pada
gambar 4.3, ketebalan rata-rata khrom dekoratif dengan lapisan dasar
tembaga-nikel selama 5, 10, 15 menit didapatkan ketebalan berturut-turut
sebesar 4,76, 6,20, 9,40 µm.
Grafik rata-rata hasil pengukuran gambar 4.3 menunjukkan bahwa
spesimen dengan variasi waktu pelapisan khrom untuk ketebalan rata-rata
khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga selama 5, 10, 15 menit
didapatkan ketebalan berturut-turut sebesar 3,33, 4,63, 6,90 µm.
Grafik rata-rata hasil pengukuran gambar 4.3 menunjukkan bahwa
spesimen dengan variasi waktu pelapisan khrom untuk ketebalan rata-rata
khrom dekoratif tanpa lapisan dasar selama 5, 10, 15 menit didapatkan
ketebalan berturut-turut sebesar 1,33, 2,05, 3,60 µm. Grafik rata-rata hasil
pengukuran gambar 4.3 menunjukkan bahwa ketebalan khrom dengan lapisan
dasar tembaga-nikel lebih tebal dibandingkan dengan khrom tanpa lapisan
dasar. Hal ini dikarenakan lapisan khrom tersebut tidak dilapisi dengan lapisan
dasar tembaga. Fungsi dari lapisan dasar tembaga itu adalah sebagai lapisan
pertama yang berfungsi untuk memberikan kekuatan rekatan pada pelapisan
khrom tersebut, dapat ditunjukkan pada gambar 4.3.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
Gambar 4.3. Grafik perbandingan ketebalan lapisan khrom dengan variasi waktu pelapisan khrom
Dari hasil pengukuran ketebalan rata-rata tiap variasi terjadi
peningkatan seiring dengan bertambahnya waktu pelapisan khrom. Hal ini
terjadi karena waktu yang semakin meningkat mengakibatkan dampak
terhadap pengendapan ion di permukaan katoda semakin bertambah.
Pengendapan ion yang meningkat pada permukaan katoda akan berdampak
terhadap ketebalan katoda.
Secara teoritis untuk pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar dan
variasi waktu pelapisan 5 menit dapat dilakukan perhitungan dibawah ini.
Diketahui : Arus : 4,5 A
Waktu pelapisan : 5 menit = 300 detik
Berat lapisan terukur (We) : 0,10 gr
Luas permukaan subtrat / katoda : 0,003 m²
Luas permukaan anoda : 0,006 m²
Berat lapisan teoritis (Bteori) 52,00 Bteori (Wt) = I.t.e ‗ 4,5 A. 300s. 3 ‗ 0,24 gr F 96500 Efisiensi katoda (η katoda) η katoda ‗ We x 100% ‗ 0,10 x 100% ‗ 42,80 % Wt 0,24 Rapat Arus katoda ‗ I ‗ 4,5 ‗ 1500 A/m² A katoda 0.003 Rapat Arus anoda ‗ I ‗ 4,5 ‗ 750 A/m² A anoda 0.006
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
Dengan cara yang sama, dilakukan juga perhitungan untuk variasi
waktu 5, 10 dan 15 menit. Maka akan didapat data hasil perhitungan efisiensi
katoda pada proses pelapisan khrom yang dilakukan seperti pada tabel 4.2.
Tabel 4.2. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar dengan variasi waktu pelapisan khrom
Variasi Waktu 5 menit 10 menit 15 menit Arus 4,5 A 4,5 A 4,5 A Berat lapisan terukur 0,10 gr 0,22 gr 0,39 gr Berat lapisan teoritis 0,24 gr 0,48 gr 0,72 gr Rapat Arus katoda 1,5.10-3 A/mm² 1,5.10-3 A/mm² 1,5.10-3 A/mm² Rapat Arus anoda 7,5.10-4 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² η katoda 42,80 % 45,70 % 54,10 %
Tabel 4.3. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga dengan variasi waktu pelapisan khrom
Variasi Waktu 5 menit 10 menit 15 menit Arus 4,5 A 4,5 A 4,5 A Berat lapisan terukur 0,15 gr 0,31 gr 0,55 gr Berat lapisan teoritis 0,24 gr 0,48 gr 0,72 gr Rapat Arus katoda 1,5.10-3 A/mm² 1,5.10-3 A/mm² 1,5.10-3 A/mm² Rapat Arus anoda 7,5.10-4 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² η katoda 62,50 % 64,50 % 76,20 %
Tabel 4.4. Hasil perhitungan pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel dengan variasi waktu pelapisan khrom
Variasi Waktu 5 menit 10 menit 15 menit Arus 4,5 A 4,5 A 4,5 A Berat lapisan terukur 0,20 gr 0,39 gr 0,65 gr Berat lapisan teoritis 0,24 gr 0,48 gr 0,72 gr Rapat Arus katoda 1,5.10-3 A/mm² 1,5.10-3 A/mm² 1,5.10-3 A/mm² Rapat Arus anoda 7,5.10-4 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² 7,5.10-4 A/mm² η katoda 83,30 % 84,40 % 90,70 %
Dari tabel 4.2, 4.3 dan 4.4 dapat dibuat grafik berat lapisan khrom dengan
waktu yang dipakai dalam proses pelapisan, dan grafik kurva antara efisiensi
katoda dengan waktu yang dipakai dalam proses pelapisan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
Gambar 4.4. Grafik perbandingan berat lapisan khrom dengan variasi waktu pelapisan khrom
Gambar 4.5. Grafik perbandingan efisiensi katoda dengan variasi waktu pelapisan khrom
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.
Efisiensi katoda dan berat lapisan akan semakin meningkat sejalan
dengan waktu yang terpakai dalam proses pelapisan dapat ditunjukkan pada
gambar 4.4 dan 4.5. Ini disebabkan karena semakin lama waktu terpakai pada
proses pelapisan maka lapisan yang menempel pada katoda akan semakin
tebal dan katoda akan bertambah berat. Efisiensi yang semakin besar
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
memperlihatkan bahwa berat lapisan yang menempel pada penelitian semakin
mendekati berat lapisan yang dapat menempel secara teoritis.
4.4. Pengujian Adhesivitas Lapisan
Pengujian tingkat adhesivitas dilakukan dengan cara pengujian Bend
Test sesuai dengan ASTM B 571-97. Setelah dilakukan pengujian terhadap
setiap spesimen. Dapat dilihat bahwa untuk khrom dekoratif tanpa lapisan
dasar terlihat tidak terjadi retakan pada setiap spesimennya. Sedangkan untuk
khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga terlihat bahwa terjadi retakan
sedikit di bagian pinggir spesimen tersebut. Sedangkan untuk khrom dekoratif
dengan lapisan dasar tembaga-nikel dapat terlihat jelas bahwa setiap
spesimennya mengalami pengelupasan di seluruh area bagian atas spesimen
tersebut.
Gambar 4.6. Hasil pengujian adhesivitas
Setelah dilakukan pengujian adhesivitas terhadap setiap spesimen
dapat ditunjukkan pada gambar 4.6. Hasil yang didapat dari pengujian ini
adalah terjadinya retakan dan pengelupasan terhadap spesimen khrom
dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. Hal ini diakibatkan karena
tebalnya lapisan khrom tersebut. Sedangkan untuk spesimen yang tidak
mengalami retakan dan pengelupasan pada spesimen khrom dekoratif tanpa
lapisan dasar. Dikarenakan tebal lapisan khromnya lebih tipis dibandingkan
lapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel.
Khrom langsung Tembaga-Nikel-Khrom Tembaga-Khrom
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian, pengujian dan analisa yang telah
dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Waktu berpengaruh pada peningkatan ketebalan lapisan. Semakin lama
waktu yang dipakai saat pelapisan maka ketebalan lapisan semakin
bertambah. Ketebalan yang paling besar pada penelitian ini adalah hasil
pelapisan tembaga-nikel-khrom dengan variasi waktu 15 menit yaitu 9.40
µm. Hal ini dikarenakan adanya lapisan dasar tembaga-nikel yang
membuat lapisan khrom akan lebih cepat menempel dibandingkan lapisan
khrom tanpa lapisan dasar.
2. Untuk pengamatan tampak fisik hasil yang paling mengkilap adalah pada
khrom dekoratif dengan lapisan dasar tembaga-nikel. Hal ini dikarenakan
adanya lapisan dasar nikel yang terdapat pada lapisan khrom tersebut.
3. Pengujian adhesivitas lapisan dengan bend test menunjukan bahwa nilai
adhesivitas lapisan yang paling baik adalah pada spesimen khrom
dekoratif tanpa lapisan dasar. Untuk tingkat adhesivitas lapisan yang
paling buruk adalah pada spesimen khrom dekoratif dengan lapisan dasar
tembaga-nikel.
5.2. Saran
Dalam penelitian ini yang dibahas hanya pengaruh variasi waktu
pencelupan khrom terhadap ketebalan dan adhesivitas lapisan pada proses
pelapisan khrom dekoratif. 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.
29
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
DAFTAR PUSTAKA
Adyani, I.A.S., 2009, Pengaruh Kuat Arus Terhadap Ketebalan dan Kekerasan
Lapisan Krom Pada Stoneware dan Earthenware, Jurnal Teknologi
Elektro Vol. 8 No. 2 Juli-Desember 2009, Mataram.
Hartomo, A.J. dan Kaneko, T., 1995, Mengenal Pelapisan Logam
(elektroplating), Andi Offset, Yogyakarta.
Huang, A.C., Chen, C.Y., Hsu, C.C., dan Lin, C.S., 2007, Characterization Of
Cr–Ni Multilayers Electroplated From A Chromium–Nickel Bath Using
Pulse Current, Scripta Materialia 57 (2007) 61-64, National Taiwan
University, Taiwan.
Kuai, H.X., Zhou, Q.G., Zhen, C.B., Bo, Z.N., Ye, W.L., dan Jian, X.L, 2007,
Process Of Pulse Electrodeposition Nanocrystalline Chromium From
Trivalent Chromium Bath, Transactions of Nonferrous Metals Society of
China 17 (2007) s685-s691, Hunan University of Technology, China.
Napitupulu, R.A.M., 2005, Pengaruh Temperatur dan Waktu Pelapisan Terhadap
Laju Pelapisan Nikel Pada Baja Karbon Rendah, Jurnal Teknik Simetrika
Vol. 4 No. 2 Agustus 2005: 345-351, Sumatra Utara.
Saleh, A.A., 1995, Pelapisan Logam, Buku Pegangan Industri Elektroplating,
Balai Besar Pengembangan Industri Logam dan Mesin, Bandung.
Suarsana, I.K., 2008. Pengaruh Waktu Pelapisan Nikel Pada Tembaga Dalam
Pelapisan Khrom Dekoratif, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Cakram Vol. 2
No. 1, Juni 2008 (48-60), Jimbaran Bali.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
HASIL PENIMBANGAN BERAT KHROM
Pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar (tembaga-nikel)
Pelapisan khrom dekoratif dengan lapisan dasar (tembaga)
Pelapisan khrom dekoratif tanpa lapisan dasar
Waktu pelapisan
Sebelum dilapisi (gr)
Sesudah dilapisi (gr)
Berat lapisan khrom (gr)
5 menit 13.71 13,91 0,20 10 menit 12,43 12,82 0,39 15 menit 11,16 12,61 0,65
Waktu pelapisan
Sebelum dilapisi (gr)
Sesudah dilapisi (gr)
Berat lapisan khrom (gr)
5 menit 13,29 13,44 0,15 10 menit 13,48 13,79 0,31 15 menit 13,24 13,71 0,55
Waktu pelapisan
Sebelum dilapisi (gr)
Sesudah dilapisi (gr)
Berat lapisan khrom (gr)
5 menit 13,61 13,71 0,10 10 menit 13,24 13,46 0,22 15 menit 13,15 13,54 0,39